Google ClassroomGoogle Classroom
GeoGebraGeoGebra Classroom

Minimale Oberfläche anhand einer Dose - ohne Hilfe

Minimale Oberfläche einer Dose - ohne Hilfe
Arbeiten Sie die Aktivität der Reihe nach von oben nach unten durch. Aus einer Dose mit 0,5l Volumen wird der minimale Materialverbrauch berechnet. Dafür wird das Netz der Dose gezeichnet und der Flächeninhalt berechnet. Die Schachtel entsteht, indem die Schnittkanten verleimt werden. Ziel: Die Oberfläche der Dose soll möglichst klein sein. Ermitteln Sie dazu die notwendige Höhe und den Radius der Dose! Hierbei unterstützen Sie die aufgeführten Fragen, Anweisungen und interaktiven GeoGebra-Applets. Längen sind in cm, Flächen sind in cm2 und Volumina sind in ml=cm3.
Flächeninhalt der Oberfläche

Geben Sie die Flächeninhalt des Kreises bei einem Radius von r an. Verdeutlichen Sie sich den Sachverhalt bei Bedarf im obigen Applet.

Wähle alle richtigen Antworten aus
  • A
  • B
  • C
Antwort überprüfen (3)

Geben Sie die Flächeninhalt des Rechtecks bei einer Höhe von h an. Beachten Sie, dass Radius von r die kurze Seite des Rechtecks darstellt. Verdeutlichen Sie sich den Sachverhalt bei Bedarf im obigen Applet.

Wähle alle richtigen Antworten aus
  • A
  • B
  • C
Antwort überprüfen (3)
Volumen der Dose

V gibt das allgemeine Volumen einer Dose an. Kreuzen Sie an, welcher Term für V in Frage kommt.

Wähle alle richtigen Antworten aus
  • A
  • B
  • C
Antwort überprüfen (3)

V gibt das Volumen der Dose an. Welche Bedingung müssen Höhe und Radius erfüllen, wenn das Volumen der Dose 500ml betragen soll?

Wähle alle richtigen Antworten aus
  • A
  • B
  • C
Antwort überprüfen (3)

V gibt das Volumen der Dose mit 0,5l an. Stellen Sie die korrekte Bedingung nach h um. Kreuzen Sie den richtigen Term für h an.

Wähle alle richtigen Antworten aus
  • A
  • B
  • C
Antwort überprüfen (3)

O gibt die Oberfläche der Dose in Abhängigkeit vom Radius r und der Höhe an. Kreuzen Sie an, welcher Term für O in Frage kommt.

Wähle alle richtigen Antworten aus
  • A
  • B
  • C
Antwort überprüfen (3)

Setzen Sie den Term für h in den Term der Oberfläche O ein und vereinfachen Sie falls möglich. Geben Sie einen Term für die Oberfläche O(r) in Abhängigkeit von r ein.



Minimale Fläche bestimmen
Rechnerisch bestimmen Die Funktion O(r0) gibt die Oberfläche der Dose in Abhängigkeit vom Radius r0 an.
Wie lässt sich nun der Radius berechnen, an dem der Flächeninhalt des Kartonbogens minimal wird? r0 ist der Radius, bei dem der Inhalt der Oberfläche minimal ist. Betrachten Sie die Tangente an den Graphen von O. Wie groß muss die Steigung dieser Tangente sein?

Geben Sie an, welche der folgenden Bedingungen an der Stelle r0 erfüllt sein muss, an der der Flächeninhalt minimal ist?

Wähle alle richtigen Antworten aus
  • A
  • B
  • C
  • D
  • E
  • F
  • G
  • H
Antwort überprüfen (3)

Bestimmen Sie die Ableitungsfunktion O'(r0) für O(r0)=2πr2 +1000/r. Kreuzen Sie an, welcher Term für O'(r0) richtig ist.

Wähle alle richtigen Antworten aus
  • A
  • B
  • C
  • D
  • E
  • F
Antwort überprüfen (3)

Bestimmen Sie O''(r0)! Kreuzen Sie an, welcher Term für O''(r0) richtig ist.

Wähle alle richtigen Antworten aus
  • A
  • B
  • C
  • D
  • E
Antwort überprüfen (3)

An der Stelle r0, an der der Flächeninhalt des Bogens minimal ist, ist eine waagrechte Tangente. Die Bedingungen sind O'(r0) = 0 und O''(r0) < 0. Berechnen Sie die Stelle r0, an der der Flächeninhalt des Bogens minimal wird auf zwei Nachkommastellen genau. (Geben Sie Ihre Lösung in folgender Form an z.B. r0=7,12)

Berechnen Sie mit dem Radius r0 die dazugehörende Höhe h der Dose.

Erstellt mit GeoGebra®, von Ariane Pelka unter Verwendung von Applets von Frau Boll, von Mathematiker und Christoph Zenger.



Minimale Fläche bestimmen