k'(x) = 0.006·x - 0.6 - 300/x2 = 0
⇔ 0.006·x3 - 0.6 · x2 - 300 = 0
Ein guter Rechner sollte das schaffen.
"Von Hand" kann man diese Gleichung nur mit einem Näherungsverfahren (z.B. dem Newtonverfahren) oder sehr aufwändig mit den Formeln von Cardano lösen.
Die Lösung ist x ≈ 104,5723190 (Betriebsoptimum)
Setzt man diese in k(x) ein, erhält man die langfristige Preisuntergrenze
67,93154633 GE, also bis auf Rundungsfehler das geforderte Ergebnis
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Newtonverfahren:
Berechnen der Nullstellen von f(x) (f muss differenzierbar sein)
hier f(x) = 0.006·x3 - 0.6·x2 - 300
f '(x) = 0.018·x2 - 1.2·x
Ausgehend von einem (möglichst guten) Startwert, den man z.B mit einem Plotter oder zwischen zwei x-Werten findet, deren Funktionswerte verschiedenes Vorzeichen haben, findet man - auch mit einem einfachen Taschenrechner - immer bessere Werte mit der Formel
xneu = xalt - f(xalt) / f ' (xalt)
z.B. Startwert x=50
x | f(x) | f '(x) |
50 | -1050 | -15 |
-20 | -588 | 31,2 |
-1,153846154 | -300,8080337 | 1,408579882 |
212,4002714 | 30124,87098 | 557,1694298 |
158,3325689 | 8474,105854 | 261,2465602 |
125,895373 | 2162,594807 | 134,2191614 |
109,7829582 | 407,4427576 | 85,20181248 |
105,0008679 | 30,81288112 | 72,45223922 |
104,5755825 | 0,232860623 | 71,35824517 |
104,5723192 | 1,36555E-05 | 71,349876 |
104,572319 | 9,09495E-13 | 71,34987551 |
104,572319 | 0 | 71,34987551 |