Änderungen von Dokument Lösung Ameise

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Zusammenfassung

Details

Seiteneigenschaften
Inhalt
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12 12  1. von „Start“ schräg nach oben zur längsten Kante und von dort schräg nach hinten zu „Ziel“. Der Punkt auf der längsten Kante, der die beiden Teilstrecken verbindet, kann frei gewählt werden.
13 13  
14 14  Wertetabelle, die die Länge der gesamten Verbindung 𝑠(𝑥) in Abhängigkeit von 𝑥 (siehe Abbildung) darstellt, wobei jedes 𝑠(𝑥) über die zweimalige Anwendung des Satzes des Pythagoras separat berechnet wird:
15 +[[image:Ameisedurchführung.PNG||width="320"]]
15 15  
16 16  (% style="width: min-content; white-space: nowrap" class="border" %)
17 -|𝑥|𝑠(𝑥)
18 -|0|4,606
19 -|0,2|4,461
20 -|0,4|4,357
21 -|0,6|4,29
22 -|0,8|4,254
23 -|1|4,243
24 -|1,2|4,253
25 -|1,4|4,282
26 -|1,6|4,328
27 -|1,8|4,392
28 -|2|4,472
29 -|2,2|4,571
30 -|2,4|4,688
31 -|2,6|4,825
32 -|2,8|4,983
33 -|3|5,162
18 +|𝑥|0|0,2|0,4|0,6|0,8|1|1,2|1,4|1,6|1,8|2|2,2|2,4|2,6|2,8|3
19 +|𝑠(𝑥)|4,606|4,461|4,357|4,29|4,254|4,243|4,253|4,282|4,328|4,392|4,472|4,571|4,688|4,825|4,983|5,162
20 +
21 +Ermittlung des Funktionsterms von 𝑠(𝑥):
22 +{{formula}} s(x)= \sqrt{x^2+1}+\sqrt{(3-x)^2+2^2}=\sqrt{x^2+1}+\sqrt{x^2-6x+13}{{/formula}}
23 +
24 +
25 +Schaubild:
26 +
27 +[[image:Schaubildameise.PNG||width="400"]]
28 +
29 +Aus dem Schaubild und der Wertetabelle (die mit Hilfe des Funktionsterms beliebig verfeinert werden kann) lässt sich das Minimum 4,254 bei der Tiefstelle 1 ablesen.
30 +
31 +Die Optimierung mittels Differenzialrechnung erfordert ein CAS, da die Nullstelle der Ableitung von 𝑠 nicht ohne Hilfsmittel berechnet werden kann.
32 +
33 +Die Tiefstelle liegt tatsächlich exakt bei 𝑥 = 1 und ist somit {{formula}} s(1)=3\sqrt{2}\approx 4,243 {{/formula}}
34 +
35 +//Reflexion //
36 +Der Weg über die Differenzialrechnung ist langwierig und mühsam. Bei aktivem Grundwissen aus der Sekundarstufe I ergibt sich über das Zeichnen des sogenannten Netzes eine sehr intuitive und einfach zu ermittelnde Lösung.
37 +
38 +**//Alternative Herangehensweise (Lösung einer Schülerin)://**
Ameisedurchführung.PNG
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Schaubildameise.PNG
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