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Aufgaben:

(1) Zeigen Sie, dass alle Sprungschanzen, deren Profil durch eine der Funktionen \( f_{a} \) gegeben ist, im Absprungpunkt A dieselbe Steigung haben.

(2) Ein BMX-Fahrer macht nach dem Abheben von der Sprungschanze im Punkt A einen
4 Meter weiten Sprung. Seine zwischen den Punkten \( A \) und \( B(4 \mid 0) \) parabelförmig verlaufende Flugbahn soll durch den Graphen einer quadratischen Funktion \( q \) beschrieben werden, der im Punkt \( A \) ohne Knick an die Profillinie der Sprungschanze anschließt (siehe Abbildung 2, gestrichelte Linie). \( { }^{2} \) Leiten Sie eine Gleichung dieser quadratischen Funktion q her. [Zur Kontrolle: \( \left.q(x)=-\frac{3}{16} x^{2}+\frac{3}{4} x, 0 \leq x \leq 4\right] \)

(3) Rechts vom Punkt A soll ein Aufsprunghugel angelegt werden, dessen seitliches Profil durch den Graphen der Funktion \( h \) mit der Gleichung \( h(x)=\frac{3}{100} x^{3}-\frac{3}{10} x^{2}+\frac{3}{4} x, 0 \leq x \leq 5 \), beschrieben wird (siehe Abbildung 2).

Berechnen Sie die Koordinaten des Punktes \( \mathrm{C} \), in dem der BMX-Fahrer aus (2) den größten vertikalen Abstand vom geplanten Aufsprunghügel hätte.

blob.jpg

\( f_{a}(x)=-\frac{1}{4 \cdot a^{2}} x^{3}+\frac{3}{4} x, \quad-8 \leq x \leq 0 \)

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ich mache einmal den Anfang mit :

Die Steigung im Punkt A ist die erste Ableitung von fa ( x ) bei x = 0

fa( x ) = - 1/( 4a^2) * x^2 + 3/4*x
fa ´(x) = -1*2 / ( 4a^2 ) * x + 3/4
fa(0) = -1*2 / ( 4a^2 ) * 0 + 3/4

fa(0) = 3/4

Das a spielt in der 1.Ableitung bei x = 0 keine Rolle mehr.

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fa(x) = - 1/(4·a^2)·x^3 + 3/4·x

fa'(x) = 3/4 - 3·x^2/(4·a^2)

(1)

fa'(0) = 3/4

Alle Funktionen haben an der Stelle 0 die Steigung 3/4

(2)

q(x) = a·x·(x - 4) = a·x^2 - 4·a·x

Das was vor dem x steht ist die Steigung im y-Achsenabschnitt. Die soll aber 3/4 sein

- 4·a = 3/4
a = - 3/16

q(x) = - 3/16·x·(x - 4) = - 3/16·x^2 + 3/4·x

(3)

h(x) = 3/100·x^3 - 3/10·x^2 + 3/4·x

d(x) = q(x) - h(x) = (- 3/16·x^2 + 3/4·x) - (3/100·x^3 - 3/10·x^2 + 3/4·x) = - 3/100·x^3 + 9/80·x^2

d'(x) = 9·x/40 - 9·x^2/100 = 0

x = 5/2 ∨ x = 0

An der Stelle 2.5 ist der Abstand maximal.

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