<?xml version="1.0"?>
<feed xmlns="http://www.w3.org/2005/Atom" xml:lang="de">
	<id>https://staging.moocwiki.org/index.php?action=history&amp;feed=atom&amp;title=ABI_LF_-_Extremwertprobleme_mit_Nebenbedingungen_l%C3%B6sen</id>
	<title>ABI LF - Extremwertprobleme mit Nebenbedingungen lösen - Versionsgeschichte</title>
	<link rel="self" type="application/atom+xml" href="https://staging.moocwiki.org/index.php?action=history&amp;feed=atom&amp;title=ABI_LF_-_Extremwertprobleme_mit_Nebenbedingungen_l%C3%B6sen"/>
	<link rel="alternate" type="text/html" href="https://staging.moocwiki.org/index.php?title=ABI_LF_-_Extremwertprobleme_mit_Nebenbedingungen_l%C3%B6sen&amp;action=history"/>
	<updated>2026-09-29T00:56:52Z</updated>
	<subtitle>Versionsgeschichte dieser Seite in MOOCsWiki Staging</subtitle>
	<generator>MediaWiki 1.46.0</generator>
	<entry>
		<id>https://staging.moocwiki.org/index.php?title=ABI_LF_-_Extremwertprobleme_mit_Nebenbedingungen_l%C3%B6sen&amp;diff=59959&amp;oldid=prev</id>
		<title>Glanz: aiMOOC über GPT aiMOOC Action erstellt</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://staging.moocwiki.org/index.php?title=ABI_LF_-_Extremwertprobleme_mit_Nebenbedingungen_l%C3%B6sen&amp;diff=59959&amp;oldid=prev"/>
		<updated>2026-09-28T21:50:27Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;aiMOOC über GPT aiMOOC Action erstellt&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;b&gt;Neue Seite&lt;/b&gt;&lt;/p&gt;&lt;div&gt;{{T}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= ABI LF - Extremwertprobleme mit Nebenbedingungen lösen =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Mini-Beschreibung:&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; Formuliere Nebenbedingungen, reduziere ein Problem auf eine Zielfunktion einer Variablen und bestimme optimale Werte. Kontrolliere Definitionsbereich und Randwerte.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Datei:Extrema example de.svg|500px|rahmenlos|center]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Einleitung =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Bei einem Extremwertproblem mit Nebenbedingungen soll eine Größe maximal oder minimal werden, obwohl die Variablen durch eine Bedingung miteinander verknüpft sind.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Grundschema:&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Sachproblem → Nebenbedingung → Zielfunktion → Definitionsbereich → Extremum → Randkontrolle → Interpretation&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Leistungsfach:&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; Rechenwege müssen formal nachvollziehbar begründet werden. Die Gleichung &amp;lt;math&amp;gt;f&amp;#039;(x)=0&amp;lt;/math&amp;gt; liefert zunächst nur Kandidaten.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Lernziele =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Du kannst nach diesem aiMOOC&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
# eine Zielgröße und eine Nebenbedingung formulieren,&lt;br /&gt;
# eine Variable eliminieren,&lt;br /&gt;
# eine Zielfunktion einer Variablen aufstellen,&lt;br /&gt;
# den sachlichen Definitionsbereich bestimmen,&lt;br /&gt;
# Extremstellen berechnen und begründen,&lt;br /&gt;
# Randwerte prüfen,&lt;br /&gt;
# Ergebnisse mit Einheit im Sachzusammenhang deuten.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Bezug zum Mathematik-Abitur Baden-Württemberg =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Extremwertprobleme mit Nebenbedingungen gehören zur Analysis und zur mathematischen Modellierung im Leistungsfach. Im schriftlichen Abitur gelten zusätzlich die Vorgaben des jeweiligen Prüfungsjahrgangs und Facherlasses.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Wichtig:&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; Digitale Werkzeuge wie GeoGebra sind gute Übungswerkzeuge, aber nicht automatisch zugelassene Prüfungshilfsmittel.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Vorwissen-Check =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;div class=&amp;quot;lueckentext-quiz&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
{|&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Notwendige Bedingung&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; || &amp;lt;math&amp;gt;f&amp;#039;(x_0)=0&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Hinweis auf lokales Maximum&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; || &amp;lt;math&amp;gt;f&amp;#039;&amp;#039;(x_0)&amp;lt;0&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Hinweis auf lokales Minimum&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; || &amp;lt;math&amp;gt;f&amp;#039;&amp;#039;(x_0)&amp;gt;0&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Globales Extremum auf geschlossenem Intervall&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; || innere Kandidaten und Randwerte vergleichen&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
{{E}}&lt;br /&gt;
&amp;lt;/div&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Datei:Minima and maxima4.svg|500px|rahmenlos|center]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Denkfrage:&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; Warum ist &amp;lt;math&amp;gt;f&amp;#039;(x_0)=0&amp;lt;/math&amp;gt; allein noch kein Beweis für ein Extremum?&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Kernidee =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Die Zielgröße hänge zunächst von zwei Variablen ab:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;Z=Z(x,y)&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Die Nebenbedingung verknüpft sie:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;g(x,y)=0&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Kannst Du nach &amp;lt;math&amp;gt;y&amp;lt;/math&amp;gt; auflösen,&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;y=h(x)&amp;lt;/math&amp;gt;,&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
entsteht durch Einsetzen&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;z(x)=Z(x,h(x))&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Damit ist das Problem auf eine Variable reduziert.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{#ev:youtube|   https://www.youtube.com/watch?v=t1su7Tn2DHA   |500|center}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Dynamisches Rechteckmodell ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;iframe&amp;gt; https://www.geogebra.org/m/wK4rH9qn &amp;lt;/iframe&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Auftrag:&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; Verändere die Seitenlänge und beobachte, wann die Fläche maximal wird.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Beispiel 1: Rechteck an einer Mauer =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Ein rechteckiger Bereich wird an einer Mauer mit &amp;lt;math&amp;gt;60\,\mathrm{m}&amp;lt;/math&amp;gt; Zaun auf drei Seiten eingezäunt.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Datei:PerimeterRectangle.svg|500px|rahmenlos|center]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Setze &amp;lt;math&amp;gt;x&amp;lt;/math&amp;gt; als Tiefe und &amp;lt;math&amp;gt;y&amp;lt;/math&amp;gt; als Länge entlang der Mauer.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Nebenbedingung:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;2x+y=60&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Nach &amp;lt;math&amp;gt;y&amp;lt;/math&amp;gt; auflösen:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;y=60-2x&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fläche:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;A=x\cdot y&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Zielfunktion:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;A(x)=x(60-2x)=60x-2x^2&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Definitionsbereich ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Längen dürfen nicht negativ sein. Deshalb gilt&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;0\leq x\leq 30&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Der sachliche Definitionsbereich ist damit &amp;lt;math&amp;gt;[0;30]&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Extremum bestimmen ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;A&amp;#039;(x)=60-4x&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;A&amp;#039;(x)=0&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;60-4x=0&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;x=15&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Zweite Ableitung:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;A&amp;#039;&amp;#039;(x)=-4&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Da sie negativ ist, liegt bei &amp;lt;math&amp;gt;x=15&amp;lt;/math&amp;gt; ein lokales Maximum vor.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Die zweite Seitenlänge ist&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;y=60-2\cdot15=30&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
und&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;A(15)=450&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Randwerte ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;A(0)=0&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;A(30)=0&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Somit ist die maximale Fläche&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;A_{max}=450\,\mathrm{m}^2&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Das optimale Rechteck hat die Maße &amp;lt;math&amp;gt;15\,\mathrm{m}&amp;lt;/math&amp;gt; und &amp;lt;math&amp;gt;30\,\mathrm{m}&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Begründung:&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; Der innere Kandidat ist ein lokales Maximum. Beide Randwerte liefern den Flächeninhalt null. Damit ist das Maximum im sachlichen Definitionsbereich global.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Interaktiver Rechenweg ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;div class=&amp;quot;lueckentext-quiz&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
{| class=&amp;quot;wikitable&amp;quot;&lt;br /&gt;
! Schritt&lt;br /&gt;
! Mathematische Aussage&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Nebenbedingung&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; || &amp;lt;math&amp;gt;2x+y=60&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Elimination&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; || &amp;lt;math&amp;gt;y=60-2x&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Zielfunktion&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; || &amp;lt;math&amp;gt;A(x)=60x-2x^2&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Definitionsbereich&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; || &amp;lt;math&amp;gt;0\leq x\leq 30&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Kandidat&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; || &amp;lt;math&amp;gt;x=15&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
{{E}}&lt;br /&gt;
&amp;lt;/div&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Feedback:&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; Wenn Dein Lösungsweg sofort mit der Ableitung beginnt, fehlt meist die Modellierung.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Beispiel 2: Offene Schachtel =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Aus einem quadratischen Karton mit Seitenlänge &amp;lt;math&amp;gt;30\,\mathrm{cm}&amp;lt;/math&amp;gt; werden an allen vier Ecken Quadrate der Seitenlänge &amp;lt;math&amp;gt;x&amp;lt;/math&amp;gt; ausgeschnitten.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Volumen:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;V(x)=x(30-2x)^2&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Sachlicher Definitionsbereich:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;0\leq x\leq 15&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Ableitung:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;V&amp;#039;(x)=(30-2x)(30-6x)&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Kandidaten:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;x=5&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
und der Randwert&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;x=15&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Für &amp;lt;math&amp;gt;x=5&amp;lt;/math&amp;gt; gilt&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;V(5)=2000\,\mathrm{cm}^3&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Randwerte:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;V(0)=0&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;V(15)=0&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Also beträgt das maximale Volumen&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;2000\,\mathrm{cm}^3&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Fehlerfalle:&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; Eine Nullstelle der Ableitung kann zugleich am Rand des sachlichen Definitionsbereichs liegen.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Beispiel 3: Geschlossener Zylinder =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Ein geschlossener Zylinder soll bei festem Volumen &amp;lt;math&amp;gt;V_0&amp;lt;/math&amp;gt; eine möglichst kleine Oberfläche besitzen.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Datei:Cylinder geometry.svg|300px|rahmenlos|center]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Volumen:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;V_0=\pi r^2h&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Oberfläche:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;O=2\pi r^2+2\pi rh&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Nebenbedingung nach &amp;lt;math&amp;gt;h&amp;lt;/math&amp;gt; auflösen:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;h=\frac{V_0}{\pi r^2}&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Einsetzen:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;O(r)=2\pi r^2+\frac{2V_0}{r}&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Es gilt &amp;lt;math&amp;gt;r&amp;gt;0&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Ableitung:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;O&amp;#039;(r)=4\pi r-\frac{2V_0}{r^2}&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Notwendige Bedingung:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;4\pi r-\frac{2V_0}{r^2}=0&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;r^3=\frac{V_0}{2\pi}&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Daraus folgt&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;h=2r&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Die optimale Höhe entspricht also dem Durchmesser.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Zweite Ableitung:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;O&amp;#039;&amp;#039;(r)=4\pi+\frac{4V_0}{r^3}&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Für positive Radien ist diese Ableitung positiv. Daher liegt ein Minimum vor.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Datei:Zylinder Volumen-und-Mantelflaeche.svg|500px|rahmenlos|center]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Dynamisches Zylindermodell ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;iframe&amp;gt; https://www.geogebra.org/m/xB5kuev8 &amp;lt;/iframe&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Auftrag:&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; Suche das Minimum zunächst grafisch und bestätige es anschließend algebraisch.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Lösungsstrategie für das Leistungsfach =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
# &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Skizze und Variablen&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;: Größen eindeutig benennen.&lt;br /&gt;
# &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Zielgröße&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;: Was soll maximal oder minimal werden?&lt;br /&gt;
# &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Nebenbedingung&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;: Welche Größen sind gekoppelt?&lt;br /&gt;
# &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Reduktion&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;: Eine Variable eliminieren.&lt;br /&gt;
# &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Definitionsbereich&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;: Sachlich zulässige Werte bestimmen.&lt;br /&gt;
# &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Kandidaten&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;: Innere kritische Stellen berechnen.&lt;br /&gt;
# &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Nachweis&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;: Zweite Ableitung, Vorzeichenwechsel oder Monotonie verwenden.&lt;br /&gt;
# &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Randkontrolle&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;: Randwerte oder Grenzverhalten prüfen.&lt;br /&gt;
# &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Interpretation&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;: Ergebnis mit Einheit im Kontext formulieren.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Dynamische Ableitungsanalyse =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;iframe&amp;gt; https://www.geogebra.org/m/ctaxbrzg &amp;lt;/iframe&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Beobachte:&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
# Wo gilt &amp;lt;math&amp;gt;f&amp;#039;(x)=0&amp;lt;/math&amp;gt;?&lt;br /&gt;
# Wo wechselt &amp;lt;math&amp;gt;f&amp;#039;&amp;lt;/math&amp;gt; das Vorzeichen?&lt;br /&gt;
# Was zeigt das Vorzeichen von &amp;lt;math&amp;gt;f&amp;#039;&amp;#039;&amp;lt;/math&amp;gt;?&lt;br /&gt;
# Wann reicht die zweite Ableitung nicht aus?&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Nebenbedingungen geometrisch sehen =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Eine Nebenbedingung beschreibt die Menge aller zulässigen Punkte. Bei zwei Variablen kann diese Menge als Kurve dargestellt werden.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Datei:Lagrange very simple.jpg|500px|rahmenlos|center]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Das schulische Standardverfahren reduziert meist auf eine Variable. Der Lagrange-Formalismus ist eine weiterführende Sicht auf Optimierung mehrerer Variablen.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;iframe&amp;gt; https://www.geogebra.org/m/KzxcwVmX &amp;lt;/iframe&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Übung 1: Rechteck mit festem Umfang =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Ein Rechteck hat den Umfang &amp;lt;math&amp;gt;40\,\mathrm{cm}&amp;lt;/math&amp;gt;. Bestimme die Seitenlängen für maximalen Flächeninhalt.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Hilfe 1:&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;2x+2y=40&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Hilfe 2:&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;y=20-x&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Hilfe 3:&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;A(x)=x(20-x)&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Selbstkontrolle:&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;A&amp;#039;(x)=20-2x&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Daraus folgt &amp;lt;math&amp;gt;x=10&amp;lt;/math&amp;gt; und &amp;lt;math&amp;gt;y=10&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{#ev:youtube|   https://www.youtube.com/watch?v=6E_xKBCJTLo   |500|center}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Übung 2: Rechteck unter einer Parabel =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Gegeben ist&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;f(x)=12-x^2&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Ein achsenparalleles Rechteck liegt symmetrisch zur y-Achse unter dem Graphen.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Breite:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;2x&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Höhe:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;12-x^2&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Zielfunktion:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;A(x)=2x(12-x^2)&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Sachlicher Definitionsbereich:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;0\leq x\leq \sqrt{12}&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Ableitung:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;A&amp;#039;(x)=24-6x^2&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Aus &amp;lt;math&amp;gt;A&amp;#039;(x)=0&amp;lt;/math&amp;gt; folgt &amp;lt;math&amp;gt;x=2&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Dann gilt&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;A(2)=32&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Transferfrage:&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; Wie ändert sich das Ergebnis für &amp;lt;math&amp;gt;f(x)=a-x^2&amp;lt;/math&amp;gt; mit positivem Parameter &amp;lt;math&amp;gt;a&amp;lt;/math&amp;gt;?&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Übung 3: Symbolischer Zylinderbeweis =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Zeige für einen geschlossenen Zylinder mit festem Volumen &amp;lt;math&amp;gt;V_0&amp;lt;/math&amp;gt;, dass die minimale Oberfläche bei&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;h=2r&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
auftritt.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Hilfe:&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; Verwende&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;h=\frac{V_0}{\pi r^2}&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Feedback:&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; Im Leistungsfach ist eine symbolische Herleitung stärker als eine rein numerische Bestätigung.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Fehleranalyse =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Fehler 1: Ableitung gleich null reicht nicht ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Die Aussage &amp;lt;math&amp;gt;f&amp;#039;(x_0)=0&amp;lt;/math&amp;gt; liefert nur einen Kandidaten. Ein Extremum muss zusätzlich begründet werden.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Fehler 2: Definitionsbereich vergessen ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Ein algebraischer Wert kann geometrisch unmöglich sein. Negative Seitenlängen sind beispielsweise unzulässig.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Fehler 3: Randwerte ignorieren ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Bei globalen Extremwerten auf einem abgeschlossenen Intervall müssen Randwerte mit den inneren Kandidaten verglichen werden.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Fehler 4: Nebenbedingung falsch lesen ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Bei einem Rechteck an einer Mauer werden oft nur drei Seiten eingezäunt. Dann lautet die Nebenbedingung beispielsweise&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;2x+y=L&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
und nicht&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;2x+2y=L&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Fehler 5: Lokal und global verwechseln ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Datei:Extrema example de.svg|500px|rahmenlos|center]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Ein lokales Maximum muss nicht der größte Funktionswert im gesamten Definitionsbereich sein.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= KI und mathematische Kontrolle =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
KI-Ausgaben müssen mathematisch geprüft werden. Kontrolliere insbesondere Modellierung, Definitionsbereich, Ableitung, Extremumnachweis, Randwerte, Einheit und Sachinterpretation.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Grundsatz:&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; KI ersetzt keinen Beweis.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Selbstkontrolle =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
# Ich kann die Zielgröße benennen.&lt;br /&gt;
# Ich kann die Nebenbedingung herleiten.&lt;br /&gt;
# Ich kann eine Variable eliminieren.&lt;br /&gt;
# Ich kann den Definitionsbereich bestimmen.&lt;br /&gt;
# Ich kann Kandidaten berechnen.&lt;br /&gt;
# Ich kann ein Extremum begründen.&lt;br /&gt;
# Ich kann Randwerte prüfen.&lt;br /&gt;
# Ich kann das Ergebnis interpretieren.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Transfer =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Beim geschlossenen Zylinder mit festem Volumen gilt im Optimum&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;h=2r&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Das Verhältnis ist unabhängig vom konkreten Volumen.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Denkfrage:&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; Warum verändern größere Volumina die optimalen Maße, aber nicht das Verhältnis von Höhe zu Radius?&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Kompetenzcheck =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Du beherrschst das Thema auf Leistungsfach-Niveau, wenn Du bei einer neuen Aufgabe selbstständig entscheiden kannst,&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
# welche Größe optimiert wird,&lt;br /&gt;
# welche Nebenbedingung gilt,&lt;br /&gt;
# welche Variable zweckmäßig eliminiert wird,&lt;br /&gt;
# welcher Definitionsbereich sachlich sinnvoll ist,&lt;br /&gt;
# welches Extremwertkriterium zweckmäßig ist,&lt;br /&gt;
# wie Randwerte oder Grenzverhalten einbezogen werden,&lt;br /&gt;
# wie das Ergebnis formal begründet wird.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Reflexion =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
# Welcher Schritt ist für Dich schwieriger: Modellieren oder Ableiten?&lt;br /&gt;
# Wann entscheidet der Sachzusammenhang über den Definitionsbereich?&lt;br /&gt;
# Wann ist die zweite Ableitung hilfreich?&lt;br /&gt;
# Wie unterscheidest Du eine Begründung von einer bloßen Rechnerausgabe?&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Interaktive Aufgaben =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Quiz: Teste Dein Wissen ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{MC}}&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Welche Nebenbedingung passt beim Rechteck an einer Mauer mit 60 m Zaun für drei Seiten?&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
(2x+y=60)&lt;br /&gt;
(!2x+2y=60)&lt;br /&gt;
(!xy=60)&lt;br /&gt;
(!x+y=60)&lt;br /&gt;
{{E}}&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{MC}}&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Was ist nach dem Eliminieren einer Variablen das Ziel?&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
(Eine Zielfunktion mit einer freien Variablen)&lt;br /&gt;
(!Eine Funktion ohne Definitionsbereich)&lt;br /&gt;
(!Eine Gleichung ohne Variable)&lt;br /&gt;
(!Eine zweite Zielgröße)&lt;br /&gt;
{{E}}&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{MC}}&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Was liefert die Gleichung f Strich von x gleich null im Inneren des Definitionsbereichs?&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
(Kandidaten für Extremstellen)&lt;br /&gt;
(!Sicher globale Maxima)&lt;br /&gt;
(!Sicher globale Minima)&lt;br /&gt;
(!Immer Randwerte)&lt;br /&gt;
{{E}}&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{MC}}&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Warum wird der Definitionsbereich bestimmt?&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
(Nur zulässige Werte sollen untersucht werden)&lt;br /&gt;
(!Die Ableitung soll linear werden)&lt;br /&gt;
(!Die Nebenbedingung soll verschwinden)&lt;br /&gt;
(!Randwerte sollen vermieden werden)&lt;br /&gt;
{{E}}&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{MC}}&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Welche zweite Ableitung spricht bei einem stationären Punkt für ein lokales Maximum?&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
(Eine negative zweite Ableitung)&lt;br /&gt;
(!Eine positive zweite Ableitung)&lt;br /&gt;
(!Eine verschwindende Funktion)&lt;br /&gt;
(!Eine positive erste Ableitung)&lt;br /&gt;
{{E}}&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{MC}}&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Was muss für ein globales Extremum auf einem abgeschlossenen Intervall zusätzlich geprüft werden?&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
(Die Randwerte)&lt;br /&gt;
(!Nur Nullstellen)&lt;br /&gt;
(!Nur Wendestellen)&lt;br /&gt;
(!Nur Achsenschnittpunkte)&lt;br /&gt;
{{E}}&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{MC}}&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Welche Zielfunktion gehört zur offenen Schachtel mit Ausgangsseitenlänge 30?&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
(V gleich x mal 30 minus 2x zum Quadrat)&lt;br /&gt;
(!V gleich 30x)&lt;br /&gt;
(!V gleich x mal 30 minus x)&lt;br /&gt;
(!V gleich 30 minus 2x)&lt;br /&gt;
{{E}}&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{MC}}&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Welcher Definitionsbereich passt bei dieser Schachtel?&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
(0 bis 15)&lt;br /&gt;
(!Alle reellen Zahlen)&lt;br /&gt;
(!Nur Werte größer 30)&lt;br /&gt;
(!Nur negative Werte)&lt;br /&gt;
{{E}}&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{MC}}&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Welches Verhältnis gilt beim optimalen geschlossenen Zylinder?&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
(Die Höhe ist doppelt so groß wie der Radius)&lt;br /&gt;
(!Die Höhe ist gleich dem Radius)&lt;br /&gt;
(!Die Höhe ist halb so groß wie der Radius)&lt;br /&gt;
(!Die Höhe ist gleich dem Volumen)&lt;br /&gt;
{{E}}&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{MC}}&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Wie sind KI Ergebnisse bei Extremwertproblemen zu behandeln?&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
(Sie müssen mathematisch geprüft werden)&lt;br /&gt;
(!Sie ersetzen einen Beweis)&lt;br /&gt;
(!Sie bestimmen automatisch den Definitionsbereich)&lt;br /&gt;
(!Sie gelten ohne Kontrolle als Prüfungslösung)&lt;br /&gt;
{{E}}&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Memory ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;div class=&amp;quot;memo-quiz&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
{|&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| Zielfunktion || zu optimierende Funktion&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| Nebenbedingung || Einschränkung der Variablen&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| Definitionsbereich || zulässige Eingabewerte&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| Randwert || Funktionswert an einer Grenze&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| Kandidat || möglicher Extremwertpunkt&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| Interpretation || Rückübersetzung in den Sachkontext&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
{{E}}&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Drag and Drop ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;div class=&amp;quot;lueckentext-quiz&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
{| class=&amp;quot;wikitable&amp;quot;&lt;br /&gt;
! Ordne die richtigen Begriffe zu.&lt;br /&gt;
! Thema&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Zielgröße&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; || festlegen, was optimiert wird&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Nebenbedingung&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; || Zusammenhang der Variablen modellieren&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Elimination&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; || eine Variable ausdrücken und einsetzen&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Extremwertprüfung&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; || Kandidaten berechnen und begründen&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Sachinterpretation&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; || Ergebnis mit Einheit deuten&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
{{E}}&lt;br /&gt;
&amp;lt;/div&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Kreuzworträtsel ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;div class=&amp;quot;kreuzwort-quiz&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
{|&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| Zielfunktion || Wie heißt die zu optimierende Funktion?&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| Nebenbedingung || Wie heißt eine zusätzliche Einschränkung?&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| Randwert || Wie heißt ein Funktionswert an einer Grenze?&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| Maximum || Wie heißt ein größter Funktionswert?&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| Minimum || Wie heißt ein kleinster Funktionswert?&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| Ableitung || Welches Werkzeug hilft bei der Suche nach inneren Extremstellen?&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
{{E}}&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== LearningApps ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;iframe&amp;gt; https://learningapps.org/index.php?s=Extremwertprobleme+mit+Nebenbedingungen &amp;lt;/iframe&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Lückentext ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;quiz display=simple&amp;gt;&lt;br /&gt;
{&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Vervollständige den Text.&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
|type=&amp;quot;{}&amp;quot;}&lt;br /&gt;
Bei einem Optimierungsproblem beschreibt die { Nebenbedingung } den Zusammenhang zwischen Variablen. Durch Einsetzen wird die Zahl der freien Variablen { reduziert }. Die entstehende Funktion heißt { Zielfunktion }. Vor der Extremwertberechnung wird der { Definitionsbereich } bestimmt. Die Gleichung der ersten Ableitung mit null liefert zunächst { Kandidaten }. Für globale Extrema auf abgeschlossenen Intervallen müssen auch die { Randwerte } geprüft werden. Am Ende wird das Ergebnis in den { Sachzusammenhang } zurückübersetzt.&lt;br /&gt;
&amp;lt;/quiz&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Offene Aufgaben =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
=== Leicht ===&lt;br /&gt;
# [[Skizze zum Optimierungsproblem]]: Zeichne ein Rechteck an einer Mauer und markiere die Größen der Nebenbedingung.&lt;br /&gt;
# [[Nebenbedingung formulieren]]: Erfinde eine Rechteckaufgabe mit festem Umfang und notiere Zielgröße und Nebenbedingung.&lt;br /&gt;
# [[Definitionsbereich begründen]]: Erkläre beim Schachtelbeispiel, warum zu große Ausschnittslängen nicht zulässig sind.&lt;br /&gt;
# [[Fehler finden]]: Gib ein Gegenbeispiel zur Aussage, jede Nullstelle der ersten Ableitung sei automatisch ein Extremum.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
=== Standard ===&lt;br /&gt;
# [[Optimierung mit GeoGebra]]: Schätze ein Maximum grafisch und bestätige es rechnerisch.&lt;br /&gt;
# [[Randwerte untersuchen]]: Erfinde ein Beispiel, bei dem ein Randwert für die globale Entscheidung wichtig ist.&lt;br /&gt;
# [[Schachtelmodell]]: Baue ein Papiermodell und vergleiche zwei verschiedene Ausschnittslängen.&lt;br /&gt;
# [[Lösungsweg erklären]]: Erstelle ein kurzes Erklärvideo ohne personenbezogene Daten zur Variablenelimination.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
=== Schwer ===&lt;br /&gt;
# [[Parameterproblem]]: Löse das Rechteckproblem mit allgemeiner Zaunlänge &amp;lt;math&amp;gt;L&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
# [[Zylinderbeweis]]: Beweise symbolisch die Bedingung &amp;lt;math&amp;gt;h=2r&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
# [[Modellkritik]]: Untersuche reale Annahmen bei der Oberflächenminimierung einer Verpackung.&lt;br /&gt;
# [[Verfahrensvergleich]]: Vergleiche grafische, numerische und analytische Optimierung derselben Aufgabe.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{:Offene Aufgabe - MOOC erstellen}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Lernkontrolle =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
# [[Modellierung prüfen]]: Entwickle für einen Garten an einem Fluss mit festem Zaun ein vollständiges Optimierungsmodell und begründe das globale Maximum.&lt;br /&gt;
# [[Transfer auf Parameter]]: Löse das Gartenproblem allgemein für eine Zaunlänge &amp;lt;math&amp;gt;L&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
# [[Begründungsanalyse]]: Erkläre, warum aus &amp;lt;math&amp;gt;f&amp;#039;(4)=0&amp;lt;/math&amp;gt; allein noch kein Maximum folgt.&lt;br /&gt;
# [[Randwertargument]]: Erkläre an einem eigenen Beispiel, warum Randwerte unabhängig von inneren kritischen Stellen betrachtet werden müssen.&lt;br /&gt;
# [[Modellvergleich]]: Vergleiche zwei verschiedene Variablenwahlen für dasselbe Problem.&lt;br /&gt;
# [[KI-Kontrolle]]: Prüfe einen KI-Lösungsweg auf Modellierung, Definitionsbereich, Ableitung, Extremumnachweis und Interpretation.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Lernnachweis =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Für einen Lernnachweis solltest Du zeigen, dass Du&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
# eine Skizze und Variablendefinition entwickelst,&lt;br /&gt;
# eine korrekte Nebenbedingung herleitest,&lt;br /&gt;
# eine Zielfunktion einer Variablen aufstellst,&lt;br /&gt;
# den Definitionsbereich begründest,&lt;br /&gt;
# Extremstellenkandidaten berechnest,&lt;br /&gt;
# lokale und globale Aussagen unterscheidest,&lt;br /&gt;
# Randwerte oder Grenzverhalten einbeziehst,&lt;br /&gt;
# Ergebnisse mit Einheit interpretierst,&lt;br /&gt;
# einen mehrschrittigen Lösungsweg begründest,&lt;br /&gt;
# digitale oder KI-gestützte Ergebnisse mathematisch überprüfst.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= OERs zum Thema =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Wikipedia: Nebenbedingung&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;iframe&amp;gt; https://de.m.wikipedia.org/wiki/Nebenbedingung &amp;lt;/iframe&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;GeoGebra:&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; Die eingebetteten Modelle dienen zum Erkunden und Kontrollieren. Für Prüfungen gelten die offiziellen Hilfsmittelvorgaben des jeweiligen Jahrgangs.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Folgekurs =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
# [[Kurvendiskussion|Kurvendiskussion und globale Extrema]]&lt;br /&gt;
# [[Funktionenschar|Extremwertprobleme mit Parametern]]&lt;br /&gt;
# [[Integralrechnung|Optimierung und Integralrechnung]]&lt;br /&gt;
# [[Lagrange-Multiplikator|Optimierung mehrerer Variablen]]&lt;br /&gt;
# [[Modellierung|Mathematische Modellierung im Abitur]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Verknüpfte Lernbereiche =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{| align=center&lt;br /&gt;
{{:D-Tab}}&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;[[Extremwertprobleme mit Nebenbedingungen]]&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
# [[Differentialrechnung]]&lt;br /&gt;
# [[Extremwert]]&lt;br /&gt;
# [[Nebenbedingung]]&lt;br /&gt;
# [[Zielfunktion]]&lt;br /&gt;
# [[Definitionsbereich]]&lt;br /&gt;
# [[Kurvendiskussion]]&lt;br /&gt;
# [[Modellierung]]&lt;br /&gt;
# [[Abitur Mathematik]]&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Kategorie:Mathematik]]&lt;br /&gt;
[[Kategorie:Analysis]]&lt;br /&gt;
[[Kategorie:Differentialrechnung]]&lt;br /&gt;
[[Kategorie:Extremwertproblem]]&lt;br /&gt;
[[Kategorie:Oberstufe]]&lt;br /&gt;
[[Kategorie:Leistungsfach]]&lt;br /&gt;
[[Kategorie:Abitur]]&lt;br /&gt;
[[Kategorie:Abitur Baden-Württemberg]]&lt;br /&gt;
[[Kategorie:Mathematik Abitur]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
= aiMOOC-Projekte =&lt;br /&gt;
[[Kategorie:AI_MOOC]] [[Kategorie:GPT aiMOOC]]&lt;br /&gt;
{{MT}}&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Glanz</name></author>
	</entry>
</feed>