0

0/12

13 Differentialrechnung

0/12/3

13.3 Anwendung der Differentialrechnung

0/12/3/7

13.3.7 Extremwertaufgaben

0/12/3/7/5 .
Beispiel 13 - 94
Gegeben ist eine Lampe mit der Lichtstärke L.


PIC .

Abbildung 1: Lampe am Tisch

In Punkt P gilt für die Helligkeit:
B = L ⋅ r-2 ⋅ sin α
gesucht ist die maximale Ausleuchtung des Tischrandes.
Wie hoch muss die Lampe aufgehängt werden?
.

Lösungsweg: Drücke alle Terme in h aus!
r = R2 + h2
sin α = h r = h R2 +h2
⇒ B = L ⋅ r-2 ⋅ h R2 +h2
= L ⋅ h R2 +h23 2

B′(h) = 0

B′ = L ⋅(R2 + h2)3 2 - 2h2(R2 + h2)1 2 ⋅3 2 (R2 + h2)3

= L(R2 + h2) - 2h2 ⋅3 2 (R2 + h2)5 2

= L (R2 + h2)3 2 - 3Lh2 (R2 + h2)5 2

⇒L ⋅ (R2 + h2)5 2 (R2 + h2)5 2 = 3Lh2 (R2 + h2)5 2

R2 + h2 = 3h2

R2 = 2h2

h = R 2

B″ = -3 2 ⋅ 2L ⋅ 2h (R2 + h2)5 2 -12Lh(R2 + h2)5 2 - 6Lh2 ⋅5 2(R2 + h2)3 2 ⋅ 2h (R2 + h2)5 2

= - 6Lh (R2 + h2)5 2 - 12Lh (R2 + h2)5 2 + 30Lh3 (R2 + h2)7 2

= - 18Lh (R2 + h2)5 2 + 30Lh3 (R2 + h2)7 2


B″(h = R 2) = - 18LR 2 ⋅ (3 2R2)5 2 + 30LR3 2 ⋅2 ⋅ (3 2R2)7 2

= L ⋅- 18 ⋅ R ⋅3 2R2 + 30 2 ⋅ R2 2 2 ⋅2 ⋅ (3 2R2)7 2 < 0, da

- 9 ⋅ 3 + 15 2 < 0

d.h. h = R 2 ist ein Maximum.

.

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