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Analysis 5 | Höhere Mathematik: Mehrdimensionale Funktion: Extrempunkte berechnen, Beispiel 1 | A.51.02

Extrempunkte einer mehrdimensionalen Funktion berechnet man (wie bei einfachen Funktionen auch), indem man die erste Ableitung Null setzt. Bei mehrdimensionalen Funktionen gibt es nicht EINE erste Ableitung mit einer Unbekannten, sondern mehrere (partielle) erste Ableitungen mit mehreren Unbekannten, so dass man immer mehrere Gleichungen mit mehreren Unbekannten lösen muss. Das Überprüfen in der zweiten Ableitung (“Hesse-Matrix”) geht nach einem vorgegebenen Schema (wird im Hauptfilm erläutert).


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Analysis 3 | Tiefere Einblicke in die Funktionsanalyse: Extremwertaufgaben im Alltag: Zylinder in einer Kugel, Volumen einer Schachtel | A.21.02

Bei einigen Typen von Extremwertaufgaben sind keine Funktionen im Spiel. (Z.B. steckt ein Zylinder in einer Kugel, der dann maximales Volumen haben soll. Oder das Volumen einer Schachtel soll maximal werden, die aus einem Karton gebastelt wird oder …). Es geht also um Anwendungen aus dem “Alltag”. Ich nenne diese reale Anwendungen, aber eigentlich haben sie keinen richtigen, offiziellen Namen. Übrigens vereinfacht bei diesen Aufgaben sehr häufig der Strahlensatz die Rechnung sehr stark. (Also: Strahlensatz am Start?!?)


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Analysis 3 | Tiefere Einblicke in die Funktionsanalyse: Extremwertaufgaben im Alltag: Zylinder in einer Kugel, Volumen einer Schachtel, Beispiel 5 | A.21.02

Bei einigen Typen von Extremwertaufgaben sind keine Funktionen im Spiel. (Z.B. steckt ein Zylinder in einer Kugel, der dann maximales Volumen haben soll. Oder das Volumen einer Schachtel soll maximal werden, die aus einem Karton gebastelt wird oder …). Es geht also um Anwendungen aus dem “Alltag”. Ich nenne diese reale Anwendungen, aber eigentlich haben sie keinen richtigen, offiziellen Namen. Übrigens vereinfacht bei diesen Aufgaben sehr häufig der Strahlensatz die Rechnung sehr stark. (Also: Strahlensatz am Start?!?)


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Analysis 3 | Tiefere Einblicke in die Funktionsanalyse: Extremwertaufgabe Dreieck / Viereck: maximale Fläche berechnen | A.21.03

Eine der häufig auftauchenden Extremwertaufgaben: Man muss die maximale Fläche eines Dreiecks oder die maximale Fläche eines Rechtecks bestimmen, wobei ein Eckpunkt (oder zwei) auf einer vorgegebenen Funktion liegt. Man verwendet die Formel A=½·g·h bzw. A=a·b. Eine der Seiten ist meist eine waagerechte Strecke (die man als Differenz der x-Werte berechnet), die andere Seite ist meist senkrecht (wird also als Differenz der y-Werte berechnet). Dieses in die Formel einsetzen und schon ist die Aufgabe halb gelöst.


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Analysis 3 | Tiefere Einblicke in die Funktionsanalyse: Extremwertaufgabe Dreieck / Viereck: maximale Fläche berechnen, Beispiel 5 | A.21.03

Eine der häufig auftauchenden Extremwertaufgaben: Man muss die maximale Fläche eines Dreiecks oder die maximale Fläche eines Rechtecks bestimmen, wobei ein Eckpunkt (oder zwei) auf einer vorgegebenen Funktion liegt. Man verwendet die Formel A=½·g·h bzw. A=a·b. Eine der Seiten ist meist eine waagerechte Strecke (die man als Differenz der x-Werte berechnet), die andere Seite ist meist senkrecht (wird also als Differenz der y-Werte berechnet). Dieses in die Formel einsetzen und schon ist die Aufgabe halb gelöst.


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Analysis 3 | Tiefere Einblicke in die Funktionsanalyse: Volumen Kegel und Volumen Zylinder berechnen, Beispiel 2 | A.21.05

Einen Kegel erhält man, wenn ein Dreieck um eine Seite rotiert, einen Zylinder erhält man, wenn ein Rechteck um eine der Seiten rotiert. Ein Kegelvolumen berechnet man über: V=pi/3*r²*h, ein Zylindervolumen berechnet man über V=pi*r²*h. Man braucht also in beiden Fällen den Radius und die Höhe. Beides sind im Normalfall waagerechte oder senkrechte Strecken, welche man also über die Differenz der x-Werte bzw. der y-Werte berechnet. Alles wird in die Volumenformel eingesetzt und das Maximum/Minimum berechnet. Schwuppdiwupp ist der größte Kegel (bzw. der größte Zylinder) da.


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Mittelsenkrechte berechnen | A.02.14

Wie berechnet man die Gleichung einer Mittelsenkrechten? Eine Mittelsenkrechte steht senkrecht auf einer Dreiecksseite und geht durch die Mitte dieser Seite. Dadurch, dass die Mittelsenkrechte orthogonal auf der Dreiecksseite steht, kann man ihre Steigung berechnen (man berechnet zuerst die Steigung der Dreiecksseite, davon nimmt man den negativen Kehrwert). Den Mittelpunkt der Dreieckseite berechnet man in dem man die Koordinaten beiden Eckpunkte zusammenzählt und durch 2 teilt. Mit der Seiten der Mittelsenkrechten und der Seitenmitte als Punkt bestimmt man nun die Geradengleichung der Mittelsenkrechten (A.02.08 und A.02.09).


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Analysis 1 | Geraden und Parabeln: Berechnung Dreieck: Fläche und Flächeninhalt Dreieck berechnen | A.03.02

Der Lösungsweg, den man am häufigsten sieht, verwendet die Formel A=½*g*h. Irgendeine der drei Seiten wählt man als Grundlinie. Die Länge der Grundlinie bestimmt man über den Abstand der beiden Endpunkte (Abstand Punkt-Punkt). Um die Höhe zu berechnen, berechnet man erst die Steigung der Grundlinie. Die Steigung der Höhe ist nun der negative Kehrwert der Grundliniensteigung. Zusammen mit den Koordinaten des gegenüberliegenden Eckpunktes kann man die Geradengleichung der Höhe bestimmen. Diese Lotgerade schneidet man mit der Gleichung der Grundlinie (die man natürlich ebenfalls bestimmen muss). Der Schnittpunkt ist der Lotfußpunkt. Der Abstand vom Lotfußpunkt zum gegenüberliegenden Eckpunkt ist die Länge der Höhe.


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Analysis 1 | Geraden und Parabeln: Fläche eines Dreiecks mit umschriebenen Rechtecken berechnen, Beispiel 1 | A.03.03

Eine recht intuitive Möglichkeit eine Dreiecksfläche im Koordinatensystem zu berechnen, kann man anwenden, wenn die Koordinaten der Eckpunkte ganzzahlig sind, dann kann man dem Dreieck nämlich ein Rechteck umschreiben. 1.Man spannt ein Rechteck um das Dreieck, so dass alle Seiten des Rechtecks parallel zur x-Achse und zur y-Achse sind und alle drei Eckpunkte des Dreiecks irgendwo auf dem Rechteck liegen. Nun entstehen außerhalb des gesuchten Dreiecks drei rechtwinklige Dreiecke. 2.Die Flächen dieser rechtwinkligen Dreiecke sind recht einfach zu berechnen. Man zieht diese Flächen von der Rechteckfläche ab und hat den gesuchten Flächeninhalt. Hört sich schlimmer an als es ist.


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Analysis 1 | Geraden und Parabeln: Fläche und Flächeninhalt eines Vierecks berechnen | A.03.05

Um die Fläche eines Vierecks zu berechnen, zerlegt man das Viereck in zwei Dreiecke und berechnet dann den Flächeninhalt der beiden Dreiecke. (Falls es sich beim Viereck um eine Quadrat- oder Rechtecksfläche handelt, geht’s natürlich auch einfacher über Länge mal Breite.) Die meines Erachtens jedoch bessere Variante ist dem Viereck ein achsenparalleles Rechteck zu umschreiben und dann ein paar rechtwinklige Dreiecke (evtl. auch ein Rechteck) abzuziehen. Details: siehe Beispielfilme.


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