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"Bei einem Geviert aus Einbahnstraßen sind die Verkehrsdichte (Fahrzeug pro Stunde) für die zu- und abfließenden Verkehrsströme bekannt. Stellen Sie ein lineares Gleichungssystem für die Verkehrsdichte x1,x2,x3,x4 auf und bearbeiten Sie folgende Fragestellungen:

a) Ist eine Sperrung des Straßenstücks AD ohne Drosselung des Zuflusses möglich?

b) Welches ist die minimale Verkehrsdichte auf dem Straßenstück AB?

c) Welches ist die maximale Verkehrsdichte auf dem Straßenstück CD?"

Habe nun folgende Gleichungen:

A. x1 + x4 = 600

B. x1 + x2 = 500

C. x2 + x3 = 200

D. x3 + x4 = 300

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1 Antwort

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Bild Mathematik  

wenn man das Gleichungssystem aufstellt und zu lösen versucht, so stellt sich heraus, dass die Matrix nur den Rang 3 hat und somit nicht eindeutig zu lösen ist.

Bild Mathematik

Setzt man \(x_4=t\) so lassen sich die weiteren Verkehrsdichten aus der unteren Matrix ablesen

$$x_1=600-t$$

$$x_2=t-100$$

$$x_3=300-t$$

sperrt man die Verbindung AD so müsste \(x_4\) und damit \(t\) zu 0 werden. Dann wäre aber \(x_2=-100<0\), eine negative Verkehrsdichte, was nicht möglich ist. Die Frage in a) ist also mit Nein zu beantworten.

zu b) es ist nach der minimalen Verkehrsdichte von \(x_1\) gefragt. Um \(x_1\) möglichst klein zu machen, muss \(t\) möglichst groß sein. \(t\) wird durch \(x_3=300-t\) beschränkt. Hier kann \(t\) maximal zu 300 werden. Also ist \(x_{1 \space min}=600-300=300\)

zu c) es ist nach der maximalen Verkehrsdichte von \(x_3\) gefragt. Hier muss \(t\) möglichst klein werden. Das Minimum ist \(t_{min}=100\) wegen \(x_2=t-100\). Dann ist \(x_{3 \space min}=300-100=200\).

Falls noch Fragen offen sind, so melde Dich bitte.

Gruß Werner

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Hi, warum wird bei b) t durch x3 eingeschränkt?

warum wird bei b) t durch x3 eingeschränkt?

Ich hatte \(x_4\) auf \(t\) gesetzt, Am Knotenpunkt \(D\) gilt lt. Aufgabenstellung $$x_3+x_4 = 300$$weiter liegt es in der Natur der Sache, dass keine Verkehrsdichte \(x_i\) negativ sein kann. Folglich können \(x_3\) und \(x_4\) alias \(t\) höchstens den Wert von 300 annehmen. Und somit ist \(t\) auf das Intervall ...$$t=x_4 \in[0\dots 300]$$ ...beschränkt.

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