Mathematik Hilfe – Seite 3 – Alfred's Mathematik Blog

Aufgabe Impfstoff A_107 (Teil b und c) aus dem Mathematik Aufgabenpool

Die matheamatische Grundlage zur Lösung des Beispiels „Impfstoff A_107“ (Teil b und c) aus dem Mathematik Aufgabenpool sind Lineare Funktionen bzw. Lineare Gewinnfunktionen, welche einen linearen Verlauf haben.

Lineare Funktion: \(f(x) = k \cdot x + d\)

Teil b – Gewinn

Bei Teil b geht es darum, die zwei Gewinnfunktionen zu verbinden. Geometrisch betrachtet suchen wir den Schnittpunkt von zwei Geraden, denn jede Lineare Gleichung entspricht geometrisch einer Gerade.

\(
G_1(x) = 120 \cdot x \\
G_2(x) = 250 \cdot x – 750000
\)

Mit Hilfe des Gleichsetzungsverfahren setzen wir die beiden Gewinnfunktionen gleich. \(G_1(x) = G_2(x)\)

\(120 \cdot x = 250 \cdot x – 750000 | – 250 \cdot x \\
– 130 \cdot x = – 750000 | : -130 \\
x = 5769,23
\)

Das Ergebnis muss jedoch von 5769, 23 auf 5770 Packungen aufgerundet werden, da Unternehmen für gewöhnlich nur ganze Packungen verkaufen!

Ab 5770 verkauften Packungen ist die Gewinnfunktion G2 für das Unternehmen besser.

Teil c – Abstand von zwei Geraden messen

Bei Teil c geht es darum den Abstand zwischen zwei Gewinnfunktionen zu messen, wobei der Abstand parallel zur y-Achse (Gewinn) gemeint ist und dieser genau dem Wert 10.000 Euro entsprechen muss. 10.000 Euro entsprechen genau der Höhe eines Kästchens. Diese Höhe muss zwischen die zwei Geraden eingepasst werden. Bei ca. 165 und ca. 280 verkauften Packungen beträgt der Unterschied der Gewinnwerte € 10.000.

Aufgabe Impfstoff A_107 (Teil a) aus dem Mathematik Aufgabenpool

Die matheamatische Grundlage zur Lösung des Beispiels „Impfstoff A_107“ (Teil a) aus dem Mathematik Aufgabenpool sind Lineare Funktionen bzw. Lineare Kostenfunktionen, welche einen linearen Verlauf haben.

Lineare Funktion: \(f(x) = k \cdot x + d\)

Bei der Teil a verwenden wir folgende Kostenfunktion: \(K(x) = k \cdot x + d\)

K(x) steht für die Gesamtkosten, die von der Anzahl x der gekauften Packungen abhängig sind.

Erste Möglichkeit:

Bei der ersten Möglichkeit können Rechte um 10 Millionen Euro (= 10.000.000 Euro) gekauft werden. Diese „10 Millionen Euro“ entsprechen in der Kostenfunktion dem sogeannten „Fixpreis„. Diese Kosten müssen zu den laufenden Kosten für die Produktion hinzugerechnet werden. Fixkosten entsprechen immer dem „d“ in der Linearen Gleichung. Fixkosten müssen unabhängig von der produzierten Stückzahl bezahlt werden.

Die laufenden Kosten betragen 25 Euro pro Packung (=Stückpreis). Dies entspricht der Steigung der Linearen Kostenfunktion. Je höher dieser Stückpreis, desto höher steigen die Kosten und desto steiler wird die Gerade. (–> Direktes Verhältnis!) Die Steigung bzw. die Stückkosten entsprechen immer dem „k“ in der Linearen Gleichung.

Setzt man nun statt d und k die angegeben Werte in die Kostenfunktion oben ein, so erhält man folgende Lineare Gleichung:

\(K_1(x) = 25 \cdot x + 10.000.000\)

Zweite Möglichkeit:

Die zweite Möglichkeit geht genauso wie die Erste, jedoch gibt es diesmal keinen Fixpreis (ohne Rechte um 1 Millionen Euro), daher ist „d“ null bzw. nicht verhanden.

Es müssen statt dem Fixpreis höhere Stückkosten bezahlt werden. Diese betragen 50 Euro pro Packung. Diese Kosten entsprechen der Steigung „k“ der Funktion.

Setzt man nun statt d und k die angegeben Werte von oben in die Kostenfunktion ein, so erhält man nun folgende Lineare Gleichung:

\(K_2(x) = 50 \cdot x + 0\)

Stell man die beiden Kosten in Geogebra graphisch dar, so kann man erkennen, welche Möglichkeit sinnvoller ist.

Hier der Link zu Geogebra: https://www.geogebra.org/m/ywzfhxzh

Hier geht es weiter zu a_107 Teil b und c

Kosten Diskothek-Besuch (Lineare Funktion)

Lisa und ihr Freund Peter gehen öfters Diskotheks in Wien besuchen, um anstrengende Arbeitswochen ausklingen zu lassen.

Beispiel 1

Einmal wollen sie nur Kokus-Coctails trinken gehen. Sie müssen dazu einen Eintritt von 12 Euro zahlen*. Jeder Cocktail kostet 4,5. Sie bestellen insgesamt fünf Cocktails.

1) Wieviel kostet ihr Besuch insgesamt? Wieviel kostet ihr Besuch insgesamt, wenn sie einen weiteren Cocktail bestellen?

2) Stelle die Kostenfunktion des Besuchs als Lineare Funktion graphisch dar! Wie lauten diese Kostenfunktion?

Lösung Beispiel 1:

Mathematisch gesehen handelt es sich bei diesem Beispiel um eine Lineare Funktion nach dem Schema:

\(f(x) = k \cdot x + d\)

Dabei entspricht:
k = Preis für einen Cocktail (Steigung)
x = Anzahl der Cocktails
d = Eintrittspreis (Fixpreis)
f(x) = y = Preis für den gesamten Besuch

Setzt man nun k (=4,5 Euro) und d (=15 Euro) in die Lineare Funktion ein, so erhällt man folgende Kostenfunktion:

\(f(x) = 4,5 \cdot x + 15\)

Je nach Anzahl der bestellten Cocktails muss am Ende etwas anderes bezahlt werden. Je mehr Cocktails, desto höher der Gesamtpreis für den Besuch (inklusive Eintrittspreis).

Für x = 5 (=5 Cocktails) erhält man folgende Gleichung:

\(f(5) = 4,5 \cdot 5 + 15 = 37,5\)

Für einen zusätzlichen Cocktail x = 6 (6 Cocktails) erhält man folgende Gleichung:

\(f(6) = 4,5 \cdot 6 + 15 = 42\)

Die graphische Lösung von Beispiel 1 gibt es auf Geogebra: https://www.geogebra.org/m/e339tfaz

* Hinweis: Die Preisangaben in den Beispielen oberhalb sind frei erfunden und dienen lediglich Anschaungszwecken.

Lineare Funktion – y = k*x + d

Geraden als Funktion – die Lineare Funktion – In diesem Blog-Eintrag erfährst du, was es mit der Linearen Funktion auf sich hat, wie sie aussieht und was es mit der Steigung und der Verschiebung auf der y-Achse auf sich hat.

Die allgemeine Form der Linearen Funktion in der expliziten Darstellung sieht so aus:

\( f(x) = k \cdot x + d\)

Hinweis: Oft wird anstatt f(x) auch y geschrieben. Beides bedeutet das Gleiche, nur sind es unterschiedliche Schreibweisen.

Übrigens entspricht x dem Definitionswert (aus dem „Definitionsbereich“) und f(x) bzw. y dem Funktionswert einer Funktion.

Sicher fragst du dich jetzt, was die Steigung der Gerade und Verschiebung auf der y-Achse für eine Bedeutung haben.

Kurz gesagt sind k und d zwei Parameter, die eine Auswirkung auf f(x) bzw. y haben, wenn man sie verändert.

k nennt man die Steigung (der Geraden) und
d nennt man die Verschiebung auf der y-Achse.

Mit Hilfe dieser Geogebra-Animation (auf den Link klicken) könnt ihr sehen, wie sich die Gerade verändert, wenn ihr einen oder beide Parameter verändert.

Verschiebe den Regler von k und d hin und her und beobachte, wie sich die Gerade verändert!

Je größer die Steigung k wird, desto steiler wird die Gerade.
Je kleiner die Steigung k wird, geringer wird die Steigung.
Eine Gerade hat keine Steigung, wenn k = 0 ist.

Ist die Steigung positiv, so geht die Gerade nach obene.
Ist die Steigung negativ, so geht die Gerade nach unten.

Der Parameter d beschreibt eine Art Grundmenge von der wir „starten“ bzw. beschreibt d den Punkt auf der y-Achse durch den die Gerade geht.

Die Lineare Funktion ist auch ein Beispiel für die sogenannte „Direkte Proportion„:

Steigungen können das Wachstum veranschaulichen. Je größer die Steigung, desto schneller wird das Wachstum eines Vorgangs.

Je größer die Beschleunigung eines Autos, desto schneller Fährt es.
Je mehr Autos in einer Stunde produziert werden, desto mehr Angestellte braucht man, um die Autos zu produzieren.

Übungsbeispiele:

Multiplizieren von Termen – Übungsbeispiele 1

In diesem Artikel findest du Übungsbeispiel zum Multiplizieren von Termen mit Variablen.

a) \((a+b) \cdot 4 = a \cdot 4 + b \cdot 4\)
b) \((6b-c) \cdot 5 = 6b \cdot 5 -c \cdot 5 = 30b – 5c\)