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Aufgabe:

Roland und Julia spielen im Park Fußball. Roland legt den Ball auf die horizontale Wiese, nimmt Anlauf und schießt.

Die Flugbahn des Balls kann näherungsweise durch den Graphen einer Polynomfunktion 3. Grades \( h \) beschrieben werden. Dabei wird der Ball als punktförmig angenommen.

\( h(x)=-0.003 \cdot x^{3}+0,057 \cdot x^{2} \text { mit } x>0 \)

\( x \) ... horizontale Entfernung des Balls von der Abschussstelle in Metern (m).

\( h(x) \) ... Höhe des Balls über dem Boden ander Stelle x in Metern.

a) Ermitteln Sie den für diesen Sachzusammenhang größtmöglichen sinnvollen Definitionsbereich für die Funktion \( h \).

Berechnen Sie den höchsten Punkt der Flugbahn.

b) Julia fängt den Ball aus einer Höhe von 1,80 m. Ermitteln Sie die beiden horizontalen Entfernungen von der Abschussstelle, an denen Julia sich dabei befinden kann.

c) Roland überlegt, ob der bei diesem Schuss den Ball über ein 2,8 m hohes Klettergerüst, das in direkter Schussrichtung 10 m von der Abschussstelle entfernt steht, schießen könnte.

Überprüfen Sie nachweislich, ob der Ball bei diesem Schuss tatsächlich über das Klettergerüst fliegen kann.

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Eine Mögliche Lösung könnte so aussehen:

a)

\( 0=-0,003 \cdot x^{3}+0,057 \cdot x^{2} \\ 0=x^{2} \cdot(-0,003 \cdot x+0,057) \Rightarrow x_{1}=0 \\ -0,003 \cdot x+0,057=0 \Rightarrow x_{2}=19 \\ D=[0 ; 19] \)


\( h^{\prime}(x)=0 \\ x \cdot(-0,009 \cdot x+0,114)=0 \Rightarrow x_{1}=0 \\ -0,009 \cdot x+0,114=0 \Rightarrow x_{2}=12,66 \ldots \approx 12,7 \\ h\left(x_{2}\right)=3,04 \ldots \approx 3,0 \)

In einer horizontalen Entfernung von rund \( 12,7 \mathrm{~m} \) zur Abschussstelle erreicht der Ball seine größte Höhe von rund \( 3,0 \mathrm{~m} \).

Der Nachweis, dass es sich bei der Extremstelle um eine Maximumstelle handelt, und eine Überprüfung der Ränder des Definitionsbereichs sind nicht erforderlich.


b)

\( 1,80=-0,003 \cdot x^{3}+0,057 \cdot x^{2} \)

Lösung mittels Technologieeinsatz:

\( \begin{array}{l} \left(x_{1}=-5\right) \\ x_{2}=7,10 \ldots \approx 7,1 \\ x_{3}=16,89 \ldots \approx 16,9 \end{array} \)

Julia kann sich in einer Entfernung von etwa \( 7,1 \mathrm{~m} \) oder von etwa \( 16,9 \mathrm{~m} \) von der Abschussstelle befinden.


c)

\( h(10)=2,7 \)

Da \( h(10) \) kleiner als \( 2,8 \mathrm{~m} \) ist, kann der Ball nicht über das Klettergerüst fliegen.

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Wie sind Sie auf x1 und x2 im Beispiel a gekommen?

Und bei b:

Wie kamen Sie auf die Ergebnisse von x1,x2,x3?

Was haben Sie im Taschenrechner eigegeben?

Wir wissen, dass sie den Ball bei (Höhe) y = 1,8 fängt. Somit wird in der Funktion y = 1,8 gesetzt.

Im Taschenrechner gibt man das als Polynomgleichung 3.Grades ein:

15437571123141298077206.jpg

Ich denke mal es wurde eventuell das Newtonverfahren benutzt. Ich habe es aber nicht nachgerechnet. Es sollte aber auch ein anderes Verfahren funktionieren.

Achso. In a) wurde nur ausgeklammert und der Satz vom Nullprodukt angewendet.

Bei b) wurde vermutlich das Newtonverfahren angewendet.

Ich dachte vorhin du meintest b)

Einfache Gleichungen kannst du mittels Photomath mit Rechenweg lösen lassen.

Nutze die kostenlose App also wenn du mal nicht weiter weißt.

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