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Forum "Uni-Analysis" - Zielfkt. und Nebedingung
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Zielfkt. und Nebedingung: Frage
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 12:15 Sa 16.07.2005
Autor: Maiko

Hallo!

Ich möchte folgendes extremales Problem lösen (Lagranche) und muss dazu die passende Zielfunktion und Nebenbedingung finden:

Aufgabe:
Eine Strecke der Länge a soll mit ihren Endpunkten C und D so auf die Schenkel eines Winkels [mm] \alpha [/mm] mit dem Scheitel B gelegt werden, dass der Inhalt A des Dreieckes BCD maximal wird. Wie groß ist Amax?

Zielfunktion:
A= 1/2 * b * c * sin [mm] \alpha [/mm]

Nebenbedingung:
[mm] c^2 [/mm] - [mm] a^2 [/mm] - [mm] b^2 [/mm] + 2*a*b*cos [mm] \gamma [/mm]

Irgendwie glaub ich aber nicht, dass das richtig ist.
V.a habe ich Zweifel bei der NB, da dort das ganze nicht in Abhängigkeit von [mm] \alpha [/mm] angegeben ist.

Könnte ich die NB umschreiben zu:

[mm] a^2 [/mm] = [mm] c^2 [/mm] - [mm] b^2 [/mm] + 2b*c * sin [mm] \alpha [/mm]
also
[mm] a^2 [/mm] - [mm] c^2 [/mm] + [mm] b^2 [/mm] - 2*b*c * sin [mm] \alpha [/mm]

Was meint ihr?

        
Bezug
Zielfkt. und Nebedingung: kleine Tips
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 12:46 Sa 16.07.2005
Autor: Christian


> Hallo!
>  
> Ich möchte folgendes extremales Problem lösen (Lagranche)
> und muss dazu die passende Zielfunktion und Nebenbedingung
> finden:
>  
> Aufgabe:
>  Eine Strecke der Länge a soll mit ihren Endpunkten C und D
> so auf die Schenkel eines Winkels [mm]\alpha[/mm] mit dem Scheitel B
> gelegt werden, dass der Inhalt A des Dreieckes BCD maximal
> wird. Wie groß ist Amax?
>  
> Zielfunktion:
>  A= 1/2 * b * c * sin [mm]\alpha[/mm]
>  
> Nebenbedingung:
>  [mm]c^2[/mm] - [mm]a^2[/mm] - [mm]b^2[/mm] + 2*a*b*cos [mm]\gamma[/mm]

Das ist so keine Aussage, sondern einfach nur ein Term.
Ich denke, hier fehtlt ein "=0".
  

> Irgendwie glaub ich aber nicht, dass das richtig ist.
>  V.a habe ich Zweifel bei der NB, da dort das ganze nicht
> in Abhängigkeit von [mm]\alpha[/mm] angegeben ist.

So wie ich die Frage verstehe, handelt es sich doch um ein gleichschenkliges Dreieck mit Basiswinkel [mm] $\gamma$... [/mm]
Dann ist also [mm] $\gamma$ [/mm] gleich ... ?

Gruß,
Christian

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Zielfkt. und Nebedingung: Frage
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 13:32 Sa 16.07.2005
Autor: Maiko


> > Hallo!
>  >  
> > Ich möchte folgendes extremales Problem lösen (Lagranche)
> > und muss dazu die passende Zielfunktion und Nebenbedingung
> > finden:
>  >  
> > Aufgabe:
>  >  Eine Strecke der Länge a soll mit ihren Endpunkten C
> und D
> > so auf die Schenkel eines Winkels [mm]\alpha[/mm] mit dem Scheitel B
> > gelegt werden, dass der Inhalt A des Dreieckes BCD maximal
> > wird. Wie groß ist Amax?
>  >  
> > Zielfunktion:
>  >  A= 1/2 * b * c * sin [mm]\alpha[/mm]
>  >  
> > Nebenbedingung:
>  >  [mm]c^2[/mm] - [mm]a^2[/mm] - [mm]b^2[/mm] + 2*a*b*cos [mm]\gamma[/mm]
>  Das ist so keine Aussage, sondern einfach nur ein Term.
>  Ich denke, hier fehtlt ein "=0".

Jo, ich weiß. Ich habe das =0 vergessen.

> > Irgendwie glaub ich aber nicht, dass das richtig ist.
>  >  V.a habe ich Zweifel bei der NB, da dort das ganze
> nicht
> > in Abhängigkeit von [mm]\alpha[/mm] angegeben ist.
>  
> So wie ich die Frage verstehe, handelt es sich doch um ein
> gleichschenkliges Dreieck mit Basiswinkel [mm]\gamma[/mm]...
>  Dann ist also [mm]\gamma[/mm] gleich ... ?

Hmm, weiß nicht. Wo liest du das denn raus? Meiner Meinung nach ist es kein gleichschenkliges Dreieck.
Wenn es gleichschenklig wäre, müsste [mm] \gamma=90° [/mm] sein?

Bezug
                        
Bezug
Zielfkt. und Nebedingung: Ansatz
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 14:38 Sa 16.07.2005
Autor: Loddar

Hallo Maik!


Zunächst einmal interepretiere ich diese Aufgabenstellung auch so, daß es nicht zwangsläufig ein gleichschenkliges Dreieck sein muß.

Allerdings wäre der Rückschluß [mm] $\gamma [/mm] \ = \ 90°$ falsch!!


Mein Ansatz zur Lösung:
(der mir selber allerdings etwas umständlich erscheint, bin also für elegantere Ansätze offen ;-) ... )

Hauptbedingung: $A(b,c) \ = \ [mm] \bruch{b*c}{2}*\sin\alpha$ [/mm]   [ok]

Nun wende doch mal den entsprechenden Kosinussatz an in Abhängigkeit vom Winkel [mm] $\alpha$ [/mm] :

[mm] $a^2 [/mm] \ = \ [mm] b^2+ c^2 [/mm] - [mm] 2*bc*\cos\alpha$ [/mm]

Diesen kannst Du nun nach eine der beiden unbekannten Seiten $b_$ oder $c_$ umstellen (quadratische Gleichung!) und anschließend in die Hauptbedingung einsetzen.

Dort verbleibt dann nur noch eine der beiden Unbekannten ($a_$ und [mm] $\alpha$ [/mm] sind doch als bekannt = konstant anzusehen).

Mit dieser Funktion $A \ = \ A(b) \ = \ ...$ bzw. $A \ = \ A(c) \ = \ ...$ kannst Du dann Deine gewohnte Extremwertberechnung durchführen.


Letztendlich erhalte ich wirklich ein gleichschenkliges Dreieck mit $b \ = \ c$    [mm] $\Rightarrow$ $A_{max} [/mm] \ = \ [mm] \bruch{a^2}{4*\tan\left(\bruch{\alpha}{2}\right)} [/mm] \ = \ [mm] \bruch{a^2}{4}*\bruch{\sin\alpha}{1-\cos\alpha}$ [/mm]



Gruß
Loddar


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Zielfkt. und Nebedingung: Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 16:51 Sa 16.07.2005
Autor: Maiko

Hey loddar.

Danke für deine Hilfe.
Habe gerade mal nachgeschaut. Dein Ergebnis ist richtig.

Ich habs auch verstanden :-)

Danke nochmal!

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