Zwischen dem Parabelbogen y = (1 - x^2)/4 und der x-Achse soll ein möglichst großes Rechteck eingepasst werden. Wie groß ist es?

Question

Zwischen dem Parabelbogen y = (1 - x^2)/4 und der x-Achse soll ein möglichst großes Rechteck eingepasst werden. Wie groß ist es?

Antwort

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Welche Länge hat ein Rechteck bei zentrischer Streckung mit k=3,5, Flächeninhalt 400 dm² und Umfang 82 dm?

Wie setzt man den Punkt P(1/3) in die Gleichung y = ax²?

Rechteck berechnen

Wie erkennt man den Funktionsterm einer Parabel am Graphen?

Wie sieht der Graph der Stammfunktion einer nach oben geöffneten Parabel aus?

Scheitelpunktform berechnen?

Accepted Answer

Um das größte Rechteck zwischen dem Parabelbogen \( y = \frac{1 - x^2}{4} \) und der x-Achse zu finden, muss die Fläche des Rechtecks maximiert werden. Das Rechteck hat seine Basis auf der x-Achse und seine obere Seite auf der Parabel. 1. **Bestimme die Funktion für die Fläche des Rechtecks:** Die Höhe des Rechtecks ist \( y = \frac{1 - x^2}{4} \). Da das Rechteck symmetrisch zur y-Achse ist, reicht es, die Hälfte der Basis zu betrachten, also von \(-a\) bis \(a\). Die Breite des Rechtecks ist \(2a\) (von \(-a\) bis \(a\)). Die Fläche \(A\) des Rechtecks ist dann: \[ A = \text{Breite} \times \text{Höhe} = 2a \times \frac{1 - a^2}{4} \] 2. **Vereinfache die Flächenfunktion:** \[ A(a) = 2a \times \frac{1 - a^2}{4} = \frac{2a(1 - a^2)}{4} = \frac{2a - 2a^3}{4} = \frac{a - a^3}{2} \] 3. **Maximiere die Flächenfunktion:** Um die maximale Fläche zu finden, muss die Ableitung der Flächenfunktion \(A(a)\) gebildet und gleich null gesetzt werden: \[ A(a) = \frac{a - a^3}{2} \] Die Ableitung von \(A(a)\) ist: \[ A'(a) = \frac{d}{da} \left( \frac{a - a^3}{2} \right) = \frac{1 - 3a^2}{2} \] Setze die Ableitung gleich null, um die kritischen Punkte zu finden: \[ \frac{1 - 3a^2}{2} = 0 \] \[ 1 - 3a^2 = 0 \] \[ 3a^2 = 1 \] \[ a^2 = \frac{1}{3} \] \[ a = \pm \frac{1}{\sqrt{3}} \] Da \(a\) die halbe Breite des Rechtecks ist, betrachten wir nur den positiven Wert: \[ a = \frac{1}{\sqrt{3}} \] 4. **Berechne die maximale Fläche:** Setze \(a = \frac{1}{\sqrt{3}}\) in die Flächenfunktion ein: \[ A\left( \frac{1}{\sqrt{3}} \right) = \frac{\frac{1}{\sqrt{3}} - \left( \frac{1}{\sqrt{3}} \right)^3}{2} \] \[ A\left( \frac{1}{\sqrt{3}} \right) = \frac{\frac{1}{\sqrt{3}} - \frac{1}{3\sqrt{3}}}{2} \] \[ A\left( \frac{1}{\sqrt{3}} \right) = \frac{\frac{1}{\sqrt{3}} \left( 1 - \frac{1}{3} \right)}{2} \] \[ A\left( \frac{1}{\sqrt{3}} \right) = \frac{\frac{1}{\sqrt{3}} \cdot \frac{2}{3}}{2} \] \[ A\left( \frac{1}{\sqrt{3}} \right) = \frac{\frac{2}{3\sqrt{3}}}{2} \] \[ A\left( \frac{1}{\sqrt{3}} \right) = \frac{2}{6\sqrt{3}} \] \[ A\left( \frac{1}{\sqrt{3}} \right) = \frac{1}{3\sqrt{3}} \] \[ A\left( \frac{1}{\sqrt{3}} \right) = \frac{\sqrt{3}}{9} \] Die maximale Fläche des Rechtecks, das zwischen dem Parabelbogen \( y

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Accepted Answer

Bei einer zentrischen Streckung wird die Fläche und der Umfang eines geometrischen Körpers durch den Streckfaktor k beeinflusst. 1. **Flächeninhalt nach der Streckung**: Der neue Flächeninhalt \( A' \) nach der Streckung ist gegeben durch: \[ A' = k^2 \cdot A \] Hier ist \( A = 400 \, \text{dm}^2 \) und \( k = 3,5 \): \[ A' = (3,5)^2 \cdot 400 = 12,25 \cdot 400 = 4900 \, \text{dm}^2 \] 2. **Umfang nach der Streckung**: Der neue Umfang \( U' \) nach der Streckung ist gegeben durch: \[ U' = k \cdot U \] Hier ist \( U = 82 \, \text{dm} \): \[ U' = 3,5 \cdot 82 = 287 \, \text{dm} \] 3. **Längen der Seiten des Rechtecks**: Um die Längen der Seiten des ursprünglichen Rechtecks zu finden, nutzen wir die Formeln für den Umfang und den Flächeninhalt. Sei \( l \) die Länge und \( b \) die Breite des Rechtecks: \[ U = 2(l + b) = 82 \implies l + b = 41 \] \[ A = l \cdot b = 400 \] Nun können wir \( b \) aus der ersten Gleichung ausdrücken: \[ b = 41 - l \] Setze dies in die Flächeninhalt-Gleichung ein: \[ l \cdot (41 - l) = 400 \] Dies ergibt die Gleichung: \[ 41l - l^2 = 400 \implies l^2 - 41l + 400 = 0 \] Um die Lösungen für \( l \) zu finden, verwenden wir die Mitternachtsformel: \[ l = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a} = \frac{41 \pm \sqrt{(-41)^2 - 4 \cdot 1 \cdot 400}}{2 \cdot 1} \] \[ = \frac{41 \pm \sqrt{1681 - 1600}}{2} = \frac{41 \pm \sqrt{81}}{2} = \frac{41 \pm 9}{2} \] Dies ergibt die Lösungen: \[ l_1 = \frac{50}{2} = 25 \quad \text{und} \quad l_2 = \frac{32}{2} = 16 \] Somit sind die Seitenlängen des Rechtecks \( l = 25 \, \text{dm} \) und \( b = 16 \, \text{dm} \) (oder umgekehrt). Zusammenfassend: - Flächeninhalt nach der Streckung: \( 4900 \, \text{dm}^2 \) - Umfang nach der Streckung: \( 287 \, \text{dm} \) - Ursprüngliche Seitenlängen: \( 25 \, \text{dm} \) und \( 16 \, \text{dm} \)

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Um den Punkt \( P(1, \frac{1}{3}) \) in die Gleichung \( y = ax^2 \) einzusetzen, musst du die Koordinaten des Punktes in die Gleichung einfügen. Das bedeutet, dass du \( x = 1 \) und \( y = \fra... [mehr]

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Um den Punkt \( P(1, \frac{1}{3}) \) in die Gleichung \( y = ax^2 \) einzusetzen, musst du die Koordinaten des Punktes in die Gleichung einfügen. Das bedeutet, dass du \( x = 1 \) und \( y = \frac{1}{3} \) in die Gleichung einsetzt: \[ \frac{1}{3} = a \cdot (1)^2 \] Das vereinfacht sich zu: \[ \frac{1}{3} = a \] Somit ist der Wert von \( a \) gleich \( \frac{1}{3} \). Die Gleichung, die den Punkt \( P(1, \frac{1}{3}) \) enthält, lautet also: \[ y = \frac{1}{3}x^2 \]

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Um die Fläche eines Rechtecks zu berechnen, multiplizierst du die Länge (l) mit der Breite (b). Die Formel lautet: \[ \text{Fläche} = l \times b \] Wenn du den Umfang berechnen möchtest, verwendest du die Formel: \[ \text{Umfang} = 2 \times (l + b) \] Stelle sicher, dass du die Maße in derselben Einheit angibst, um korrekte Ergebnisse zu erhalten.

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Um den Funktionsterm einer Parabel anhand ihres Graphen zu erkennen, kannst du folgende Schritte befolgen: 1. **Scheitelpunkt bestimmen**: Finde den Scheitelpunkt der Parabel. Dieser Punkt ist entwed... [mehr]

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Um den Funktionsterm einer Parabel anhand ihres Graphen zu erkennen, kannst du folgende Schritte befolgen: 1. **Scheitelpunkt bestimmen**: Finde den Scheitelpunkt der Parabel. Dieser Punkt ist entweder das Minimum oder Maximum der Parabel, je nachdem, ob sie nach oben oder unten geöffnet ist. 2. **Öffnungsrichtung**: Bestimme, ob die Parabel nach oben (a > 0) oder nach unten (a < 0) geöffnet ist. Dies kannst du erkennen, indem du schaust, ob die Arme der Parabel nach oben oder unten zeigen. 3. **Steigung und Breite**: Achte auf die Breite der Parabel. Eine schmalere Parabel hat einen größeren Betrag von a (z.B. |a| > 1), während eine breitere Parabel einen kleineren Betrag von a hat (z.B. |a| < 1). 4. **Funktionsform**: Der allgemeine Funktionsterm einer Parabel ist in der Form \( f(x) = a(x - h)^2 + k \), wobei (h, k) der Scheitelpunkt ist. Setze die Koordinaten des Scheitelpunkts in die Gleichung ein. 5. **Weitere Punkte**: Wenn möglich, bestimme weitere Punkte auf der Parabel, um den Wert von a genauer zu bestimmen. Setze diese Punkte in die Gleichung ein, um a zu berechnen. Durch diese Schritte kannst du den Funktionsterm der Parabel aus ihrem Graphen ableiten.

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Der Graph der Stammfunktion einer nach oben hin geöffneten Parabel hat die Form einer kubischen Funktion. Eine nach oben hin geöffnete Parabel kann allgemein durch die Funktion \( f(x) = ax^... [mehr]

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Der Graph der Stammfunktion einer nach oben hin geöffneten Parabel hat die Form einer kubischen Funktion. Eine nach oben hin geöffnete Parabel kann allgemein durch die Funktion \( f(x) = ax^2 + bx + c \) beschrieben werden, wobei \( a > 0 \) ist. Die Stammfunktion \( F(x) \) dieser Parabel wird durch die Integration von \( f(x) \) bestimmt: \[ F(x) = \int (ax^2 + bx + c) \, dx = \frac{a}{3}x^3 + \frac{b}{2}x^2 + cx + C \] Hierbei ist \( C \) eine Konstante, die den y-Achsenabschnitt der Stammfunktion bestimmt. Der Graph von \( F(x) \) wird also eine kubische Kurve sein, die typischerweise die folgenden Eigenschaften hat: 1. **Allgemeine Form**: Die Funktion hat die Form \( F(x) = \frac{a}{3}x^3 + \frac{b}{2}x^2 + cx + C \). 2. **Verhalten**: Für große positive oder negative Werte von \( x \) wird der Graph in die positive oder negative Richtung steigen, abhängig von dem Vorzeichen von \( a \). 3. **Wendepunkte**: Der Graph kann Wendepunkte aufweisen, die durch die Ableitung \( F'(x) = ax^2 + bx + c \) bestimmt werden. Insgesamt zeigt der Graph der Stammfunktion einer nach oben geöffneten Parabel eine charakteristische S-Form, die von den Koeffizienten der ursprünglichen Parabel abhängt.

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Die Scheitelpunktform einer Parabel hat die allgemeine Form \( y = a(x - h)^2 + k \), wobei \((h, k)\) der Scheitelpunkt der Parabel ist. Um die Scheitelpunktform aus der allgemeinen Form \( y = ax^2... [mehr]

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Die Scheitelpunktform einer Parabel hat die allgemeine Form \( y = a(x - h)^2 + k \), wobei \((h, k)\) der Scheitelpunkt der Parabel ist. Um die Scheitelpunktform aus der allgemeinen Form \( y = ax^2 + bx + c \) zu berechnen, kannst du die folgende Vorgehensweise nutzen: 1. **Berechne den Scheitelpunkt**: - Der x-Wert des Scheitelpunkts \( h \) wird mit der Formel \( h = -\frac{b}{2a} \ berechnet. - Setze \( h \) in die ursprüngliche Gleichung ein, um den y-Wert \( k \) zu finden: \( k = a(h)^2 + b(h) + c \). 2. **Setze die Werte in die Scheitelpunktform ein**: - Ersetze \( h \) und \( k \) in die Scheitelpunktform \( y = a(x - h)^2 + k \). Beispiel: Gegeben sei die Funktion \( y = 2x^2 + 4x + 1 \). 1. Berechne \( h \): - \( h = -\frac{4}{2 \cdot 2} = -1 \) 2. Berechne \( k \): - \( k = 2(-1)^2 + 4(-1) + 1 = 2 - 4 + 1 = -1 \) 3. Setze in die Scheitelpunktform ein: - \( y = 2(x + 1)^2 - 1 \) Somit ist die Scheitelpunktform \( y = 2(x + 1)^2 - 1 \).