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Zwischen zwei Dörfern \( A \) und \( B \) liegt ein Fluss (s. Abb. unten). Wo genau soll man die Brücke über den Fluss bauen, damit der Weg zwischen \( A \) und \( B \) am kürzesten ist? Beachten Sie, dass die Brücke nur senkrecht zum Ufer gebaut werden kann und nehmen Sie an, dass die beiden Uferseiten parallel zu einander sind.



blob.jpeg



Ihre Lösung soll die folgenden Elemente beinhalten:
(a) Zwei frei bewegliche Punkte \( A \) und \( B \) und dazwischen einen Fluss der Breite, die fürs Visualisieren gut passt.
(b) Einen Schieberegler für die Position der Brücke. Den Weg von \( A \) nach \( B \) über die an den Schieberegler angebundene Brücke.
(c) Einen dynamischen Text, welcher die detaillierte Berechnung der Länge des Weges aus (b) ausgibt. Dabei stellen Sie das Runden von GeoGebra auf 3 Dezimalstellen um.
(d) Die Position der Brücke, welche den kürzesten Weg von \( A \) nach \( B \) ermöglicht, und den kürzesten Weg selbst in einer anderen Farbe als der Weg aus (b).
(e) Eine Visualisierung, warum der vorgeschlagene Weg in (d) am kürzesten ist.
(f) Ein Kontrollkästchen, mit dem der kürzeste Weg aus (d) ein- bzw. ausgeblendet werden kann.
(g) Einen dynamischen Text, der die Länge des kürzesten Weges ausgibt.



Hinweis: Die Lösung soll auch dann funktionieren wenn man die Punkte \( A \) und \( B \) verschiebt.

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3 Antworten

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Die Brücke soll man so über den Fluss bauen, dass die Strecken AG und HB parallel zueinander sind.

Die kürzeste Verbindung zwischen zwei Punkten ist eine Strecke. Der Fluss teilt diese Strecke in zwei Teilstrecken auf, von denen eine auf der einen Seite des Flusses verläuft und die andere auf der anderen Seite.

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Also wäre es am schlausten, erst AG zu modellieren und dann HB?

Und der Fluss sind einfach zwei senkrecht Parallele Strecken? Und das da zwischen einfach blau markieren?

Fluss

Eine Gerade u: y=-1 für das untere Flussufer.

Eine Gerade o: y=1 für das obere Flussufer.

Farbe für den Fluss f: -1<y && y<1.

Dörfer

Ein Punkt A oberhalb der Flusses.

Ein Punkt B unterhalb der Flusses.

Brücke

Ein Schieberegler b = Slider(x(A), x(B), 0.001).

Punkt G = (b, 1).

Punkt H = (b, -1).

Strecke wf = Segment(G,H).

Verbindungen

Strecke wa = Segment(A,G).

Strecke wb = Segment(H,B).

Entfernung

w = wa+wf+wb

Vielen Dank schonmal! Habe es so weit übernommen, aber ich komme bei (d)-(f) nicht weiter und weiß nicht, wie ich davon jetzt den kürzesten weg berechne

Habe es selber hinbekommen, war gar nicht so schwer!

Okay doch nicht. IMG_7122.jpeg

So dachte ich, klappt es. Verschiebe ich allerdings die Position der Brücke, so gibt es noch kürzere Wege für AG+GH+HB. Siege Bild unten

IMG_7123.jpeg


Also dann doch noch Nachschub:

Wenn Du den Vektor entsprechend der Flußbreite an B abträgst,sagen wir B'=B+((0,1)-(0,-1)) = B+(0,2)

Dann findest Du G_{min} = Intersect(Line(A, B'), o)

Analog für A: A' in Richung "Fluß" u-Ufer abtragen ==> H_{min}...

G_{min}, H_{min}, Segment(A,G_{min}), Segment(G_{min},H_{min}),Segment(H_{min},B)

dann sollte die Darstellung der Objekte entsprechend der Checkbox, sagen wir minweg=true/false unter

Eigenschaften (Setting), Advanced Tab

Condition to Show Object: minweg

von minweg abhängig gemacht werden!

Welche App verwendest Du? Ist das Classic 6.x?

Welche App verwendest Du? Ist das Classic 6.x?


Das ist GeoGebra und ich muss es auch mit Geogebra machen/modellieren

GeoGebra ist inzwischen ein weiter Begriff ggb 5.x, ggb 6.x und die ggb Suite Apps.

sieht nach 6.x aus was Du da hast, da sollten meine Hinweise passen...

Achso wusste ich nicht, aber ja, ist 6.x.


Wie modelliere/schreibe ich das in GeoGebra auf? B‘ habe ich, weiter verstehe ich nicht gabz

BTW: Den kürzesten Weg hast Du, wenn AG || HB!

Siehe oben: Dann findest Du

G_{min} = Intersect(Line(A, B'), o)

ach so ==> Schnittpunkt(Gerade(A, B'),o)

wenn DU dich an Rolands Modell gehalten hast?

blob.png

Habe es so gemacht, wenn ich aber A und B verschiebe, klappt es auch nicht. IMG_7132.jpeg

Text erkannt:

Position der Brücke

Hast Du auch H_{min} analog G_{min} erstellt?

Strecke A -- G_{min} -- B' || B -- H_{min} -- A' Strecke

Meinem Bild sollte einiges zu entnehmen sein....

Wie erstelle ich Gmin und Hmin?

Was verstehst Du an

>G_{min} = Intersect(Line(A, B'), o)
ach so ==> Schnittpunkt(Gerade(A, B'),o)

Analog für A: A' in Richung "Fluß" u-Ufer abtragen ==> H_{min}...<

nicht?

Habe das Analog für A nicht gemacht. Jetzt habe ich! Vielen Vielen Dank!!!

Dann is ja gut:-).

Sag mal, fotografierst Du den Bildschirm ab?

Ist Dir die segenreiche Einrichtung von Screenshots nicht geläufig? Welches OS?

Ich schreibe am Handy immer hier und arbeite am Laptop, daher ist den Bildschirm abfotografieren einfacher, als erst einen Screenshot am Laptop zu machen und den aufs Handy zu ziehen

Irgendwas ist doch an deiner Skizze noch verkehrt.

Dort ist der Weg mit 12.191 kürzer als der kürzeste Weg mit 12.229.

Einmal scheint der Fluss eine Breite von 2 und einmal von 2.1 zu haben. Vielleicht weil C nicht auf dem Flussufer liegt. Aber ansonsten sieht das sehr schön aus.

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Wähle einen Punkt G' wie dargestellt. Zeichne die Strecke AG'. Dann ist die grüne Strecke Brücke auf dem kürzesten Weg. Was soll da Geogebra?

blob.png

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Was soll da Geogebra?

Die angehende Lehrerin soll lernen, mit dynamischer Geometriesoftware umzugehen, damit sie das später den Kindern beibringen kann.

oswald, kennst du Geometrieaufgaben, deren Lösung Geogebra erfordert?

Die angehende Lehrerin soll lernen, mit dynamischer Geometriesoftware umzugehen, damit sie das später den Kindern beibringen kann.

Besser hätte ich es nicht sagen können. Aber die Frage, ob und wann ich dies mal brauche zum anwenden, weiß ich selbst noch nicht so ganz.

kennst du Geometrieaufgaben, deren Lösung Geogebra erfordert?

Das hängt davon ab, was genau du mit Geometrieaufgabe meinst. Ist obiges eine Geometrieaufgabe?

Zur Lösung obiger Aufgabe ist GeoGebra zwingend notwendig, wegen der Anforderung "Dabei stellen Sie das Runden von GeoGebra auf 3 Dezimalstellen um."

Rosalie, deine Überschrift zu deiner Frage führt den Leser in die Irre. Dir geht es doch um eine Vorbereitung von Geogebra auf das Auffinden einer Lösung der geschilderten Aufgabe.

Ich suche schon sehr lange nach Aufgaben, bei deren Lösung Geogebra einen erkennbaren Vorzug vor Zirkel, Nachdenken und Lineal bietet. Kennst du eine solche Aufgabe oder kennt der Dozent, der euch an Geogebra heranführen möchte, solche Aufgaben?

Wir haben leider keine Aufgaben richtig dazu bekommen. Wir haben in den Vorlesungen nur die einzelnen Werkzeuge von Geogebra behandelt und sollen jetzt selbstständig die Aufgaben lösen.

Der schulische Einsatz dynamischer Geometrie-Systeme ist vollkommen sinnlos, wenn es keine Aufgaben gibt, bei deren Lösung DGS einen spürbaren Vorteil bietet. Frag bitte deinen Dozenten nach solchen Aufgaben.

Ein großer Vorteil ist, dass ein Schüler ein Smartphone öfter bei sich hat als Linear und Zirkel.

In der analytischen Geometrie (Vektorgeometrie) gibt es bedingt durch 3D Darstellungen mehr Aufgaben bei denen einem Zirkel und Lineal alleine nicht weiterhelfen, Geogebra aber schon.

Bei Geogebra kann man auch schnell mal mehrere Sachen probieren und verschwendet kein Papier.

Man kann als Lehrkraft sehr gut Beispiele mit Geogebra vorbereiten und kann dann leicht im Unterricht darauf zurückgreifen.

Ich erinnere mich an eine etwas umständlichere Aufgabe in einer CAS-Klasse. Die Aufgabe war nicht schwer aber man musste dabei mit unhandlichen Termen jonglieren, was normalen Schülern eher nicht zugetraut wird.

Dabei ging es dann hauptsächlich um die Nutzung eines CAS. Natürlich kann man die Aufgabe auch ganz ohne CAS lösen, aber mit, war es deutlich einfacher.

Mathecoach: Vielen Dank für deinen Hinweis auf Aufgaben im Dreidimensionalen. Hier liefert GeoGebra einen deutlichen Vorteil - aber auch nur hier.

Liebe Community,

Es gibt Knobel-, Denksport-, ..., und "gewöhnliche" Mathematikaufgaben mit unterschiedlichen Schwierigkeiten.

Es gibt Aufgaben, die können nur 5% einer Schülergruppe lösen, manche Aufgaben schaffen vielleicht die Hälfte alle Schüler, und sehr leichte Aufgaben schaffen fast alle.

Wenn man eine Aufgabe wie die obige (ohne Krücken wie Geogebra) stellt, wird nur eine geringe Minderheit besonders begabter Schüler diese Aufgabe lösen können.

Das Problem ist, dass nicht eine geringe Minderheit, sondern fast die Hälfte der Schülerschaft heute eine "höhere Lehranstalt" (die Feuerzangenbowle lässt grüßen) besucht. Die Idee hinter dieser Aufgabe ist nun folgende: Das Lernklientel (ich verweigere mich der Abkürzung SuS) soll die Brücke hin- und herschieben und dabei beobachten, bei welcher Stellung der Gesamtweg (wenn man es mit Geogebra schafft, die Längen der 3 Teilstrecken und deren Summe anzuzeigen) minimal wird.

Mit etwas Optimismus hofft man, dann dann noch einige weitere Repräsentanten des Lernklientels erkennen, dass die minimale Gesamtlänge erreicht wird, wenn die erste und die dritte Teilstrecke parallel sind.

Im Anschluss daran kann man im Frontalunterricht (pfui!) das erhaltenen Ergebnis auch für die staunende Restmenge des Klientels aufbereiten.

Den Einsatz von Geogebra nennt man in diesem Zusammenhang (durchaus nicht zu Unrecht) "entdeckendes Lernen".

Zumindestens die Lehrkraft (ich nehme an, die Fragestellerin studiert "auf Lehramt") sollte die Lösung halt nicht nur durch Verschieben der Brücke, sondern durch eigene Überlegung finden, sodass die richtige Lösung z.B. beim Anklicken einer entsprechenden Schaltfläche aufploppt.

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Unbenannt.JPG

Ich beantworte mal nur die Überschrift:

Zielfunktion:

\(s(s_1,s_2)=s_1+s_2\) soll minimal werden.

HB:

\(s_1=\sqrt{(u-1)^2+2^2}=\sqrt{u^2-2u+5}\)

\(s_2=\sqrt{(8-u)^2+1^2}=\sqrt{u^2-16u+65}\)

\(s(u)=\sqrt{u^2-2u+5}+\sqrt{u^2-16u+65}\)

\(s´(u)=\frac{u-1}{\sqrt{u^2-2u+5}}+\frac{u-8}{\sqrt{u^2-16u+65}}\)

\(\frac{u-1}{\sqrt{u^2-2u+5}}+\frac{u-8}{\sqrt{u^2-16u+65}}=0\)

\(u=\frac{17}{3}\)

Unbenannt.JPG

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