Das Marktgleichtgewicht

Aufgabe:

Marktgleichgewicht

Das Marktgleichgewicht ist der Schnittpunkt von Angebotsfunktion und Nachfragefunktion.

Beispiel:

n(x):=-0.2*x + 10;
a(x):= 2*x+2;
g:a(x)=n(x);
l:realroots(g),numer;
x1:ev(x,l);
n(x1);
a(x1);
plot2d([a(x),n(x)],[x,0,50]);

Probelauf mit Maxima Onlinehttp://maxima-online.org/?inc=r-725194680

 

Fehlende Koordinaten suchen

Aufgabe:

max_fr

Programmcode für die erste Teilaufgabe:

"*"/* Fehlende Koordinaten suchen */;
"*"/* A(0,?), B(5,2000), C(?,2500), D(15,4500) */;
"*"/* Funktion eingeben */;
f(x):=2*x^3-30*x^2+200*x+1500;
"*"/* Bei Punkt A kennt man den x-Wert */;
f(0);
"*"/* Bei Punkt B kennt man den x-Wert */;
f(5);
"*"/* Bei Punkt C kennt man den y-Wert, das gibt eine Gleichung 
3. Grades, die geloest werden muss */;
g:f(x)=2500;
realroots(g);
"*"/* Bei Punkt D kennt man den x-Wert */;
f(15)

Lösung mit Maxima Onlinehttp://maxima-online.org/?inc=r1273018403

Diese Aufgabenstellung lässt sich sehr schön mit Geogebra lösen! Dazu kann mann das Zeichenblatt verwenden.

PDF: Programmschema dieser Aufgabe

Flächenintegral

Aufgabe:
Man kontrolliere die Flächenberechnung laut Geogebra. Die Funktion darf als gegeben angenommen werden.

loesmi

Programmcode:

ratprint:false;

f(x):=0.1*x^3-0.4*x^2-1.1*x+3;
F(x):=integrate(f(x),x);
F(x);

F1:integrate(f(x),x,-3,2),numer;
F2:integrate(f(x),x,2,5),numer;
F:F1-F2,numer;

r(x):=floor(x*100+0.5)/100.0;
map(r,[F1,F2,F]);

Maxima Online: http://maxima-online.org/?inc=r386760919

Ergebnis mit Maxima:

Teilfläche_1 Teilfläche_2 Gesamtfläche
11,46 FE 2,92 FE 14,38 FE

 

Kubische Polynomfunktion

Grundaufgabe:
maxdo

Lösungsweg:
Es sind vier Punkte gegeben. Dass es sich um offenbar um Extremwerte und Nullstellen handelt, spielt vorläufig keine Rolle.
In Geogebra http://www.geogebratube.org/student/m96676 kann man Punkte mit nicht ganzzahligen Koordinaten nicht direkt eingeben. Man muss die Eingabezeile verwenden.

  • Format der Eingabe: Punkt = (x,y)
  • Wenn alle Punkte eingegeben sind erzeugen wird die Kubische Parabel mit polynom({A,B,C,D}) und notieren diese.

ergebnisgeogebra

Man kann die Funktion auch mit Maxima Online gemäß https://casmaxima.wordpress.com/2014/04/08/ein-polynom-zur-einer-gegebenen-punkteliste-bestimmen/ bestimmen! Einfach die Punkte in die Punkteliste eintragen!

Quadratische Kostenfunktion

Aufgabe:

Quadratische_Kostenfunktion_Aufgabe

Programmcode:

A:[0,1000];
B:[50,3000];
C:[80,6000];
Punkte:[A,B,C];
g(x):=x[2]=a*x[1]^2+b*x[1]+c;
GL:map(g,Punkte);
l:solve(GL,[a,b,c]);
Parabel:y=a*x^2+b*x+c,l;
plot2d([rhs(Parabel)],[x,0,7000]);

Lösung:

a) Mit Geogebra:

kp
b) Mit Maxima: http://maxima-online.org/?inc=r-114977763

Die Fixkosten sind 1000 GE

Polynomfunktionen (Zeichenblatt)

Aufgabe:

1.) Bestimme eine lineare Funktion aus den Punkten A(-3/2) und B(4,-2).
2.) Bestimme eine quadratische Funktion aus den Punkten A(-5,4), B(0,-5) und C(4,7). Wo sind die Nullstellen?
3.) Bestimme die kubische Funktion zu den 4 Punkten A(-6,-2), B(-3,4), C(1,3) und D(7,-2). Wo sind die Extremwerte?
Geogebra-Tipp: polynom({Punkteliste durch Beistriche getrennt})
Ergebnis Aufgabe 1:
aufgabe1
Ergebnis Aufgabe 2:
aufgabe2
Ergebnis Aufgabe 3:
aufgabe3

Preisobergrenze und Sättigungsmenge

Aufgabe:

Eine Nachfragefunktion ist gegeben durch p(x) = 0,11 x² -15 x +4,39 im Intervall [0,xs].
xs ist die Sättigungsmenge, wir müssen sie erst bestimmen.

Man bestimme

  1. die Sättigungsmenge und
  2. die Preisobergrenze

und zwar mit dem Geogebrazeichenblatt und mit Maxima Online.

Die notwendigen Programme findest du hier: https://casmaxima.wordpress.com/hilfe/software/

 

 

Extremwerte

Aufgabe: Das Maximum in der folgenden Grafik muss rechnerisch nachgeprüft werden.

Kubische_Parabel

 

Rechnerische Kontrolle mit Maxima-Online:
http://maxima-online.org/?inc=r819714133

Übung: Man kontrolliere die Extremwerte durch Berechnung mit CAS Maxima http://maxima.online.org
Man kann sich auch mit dem Geogebra-Zeichenblatt einen Überblick verschaffen: http://www.geogebratube.org/student/m96676

MAXI_MO
Programmcode dazu:

Punkt: matrix(
[-3,0],
[0,-1],
[3,2],
[6,0]
);
Punkt:args(Punkt);
f(x):=x[2]=a*x[1]^3+b*x[1]^2+c*x[1]+d;
g:map(f,Punkt);
l:solve(g,[a,b,c,d]);
KP:y=a*x^3+b*x^2+c*x+d,l;

ratprint:false;
e:solve(diff(rhs(KP),x)=0,x),numer;
x1:x,e[1];x2:x,e[2];
y1:rhs(KP),x=x1;y2:rhs(KP),x=x2;
x1:floor(x1*100+0.5)/100.0;x2:floor(x2*100+0.5)/100.0;
y1:floor(y1*100+0.5)/100.0;y2:floor(y2*100+0.5)/100.0;
Extremwerte:[[x1,y1],[x2,y2]];

Ausführung mit Maxima Online: http://maxima-online.org/?inc=r2087016275

Nullstellen einer Polynomfunktion

Aufgabe: Die Nullstellen einer gegebenen Polynomfunktion 4. Grades sind zu bestimmen.

Programmcode:

p4(x):=x^4-x^3-10*x^2-x+1;
l1:realroots(p4(x));
l1:l1,numer;
l2:allroots(p4(x));
l3:solve(p4(x)=0,x);
l3:l3,numer;

Maxima Online: http://maxima-online.org/?inc=r-1272412770

Anmerkung: warum eine der vier Lösungen mit realroots() von den anderen Ergebnissen abweicht ist mir nicht geläufig.

Man löse diese Aufgabe auch mit dem Geogebra-Zeichenblatt! http://www.geogebratube.org/student/m132327
Wie das geht, sieht man im Youtube-Video: http://youtu.be/ZWbc0EWL3ko
Unbedingt selbst ausprobieren!

Anmerkung: Ohne Computereinsatz wäre diese Aufgabe wohl sehr schwierig und rechenaufwändig. Man sollte sich Gedanken darüber machen, dass das kaum geht. Auch das sogenannte Newtonsche Näherungsverfahren (dazu braucht man die erste Ableitung der Polynomfunktion) und wenigstens ein Tabellenkalkulationsprogramm. Mit  einem Taschenrechner kann das schon viel Tipparbeit sein.

Übung 1:
Zeige, dass die Funktion p3(x)=x^3+x-1 nur eine reelle und dafür zwei komplexe Lösungen hat!

Übung 2: (Kleingruppenarbeit)

Mit dem Geogebra-Zeichenblatt http://www.geogebratube.org/student/m132327 kann man mit polynom[{A,B,C,D,E}] Beispiele für Polynome 4. Grades erzeugen die

  • 4 Nullstellen,
  • 2 Nullstelle oder
  • gar keine Nullstelle

haben.

Polynome 5. Grades aus 6 Punkten und

  • 1 Nullstelle,
  • 3 Nullstellen und
  • 5 Nullstellen

sollten auch zu finden sein.

Damit kann man das Geogebra-Ergebnis nachrechnen:
http://maxima-online.org/?inc=r-1061486953

Es gibt geeignete Funktionen siehe http://maxima-online.org/?inc=r-1058806523, aber man soll seine Beispiele mit dem Geogebra-Zeichenblatt finden.

Im Geogebra Formelrechner http://www.geogebratube.org/student/m96860 muss man die imaginäre Einheit mit ALT+i eingeben! Abschluss einer Zeilen mit ENTER, SHIFT+ENTER und STRG+ENTER haben unterschiedliche Auswirkungen.

Wir konstruieren eine Polynomfunktion 4. Grades!

keine_Nullstellen

Das Geogebra Zeichenblatt (5 Aufgaben)

Geogebra gibt es für viele Betriebssysteme und auch als Google Chrome App. Sehr praktisch sind vorbereitete Arbeitsblätter auf Geogebratube.

Das Zeichenblatt ist ein besonders gutes Beispiel. Den Link des Zeichenblattes sollte man unbedingt in seine Bookmarks aufnehmen!

1. Aufgabe dazu:

dreieck2

Weil man die Koordinaten der Eckpunkte wegen ihrer Ganzzahligkeit leicht ablesen kann, hat man genügend Information für alle denkbaren Berechnungen!

a) Handelt es sich um ein rechtwinkeliges Dreieck?
b) Wie groß ist die Fläche?
c) Berechne die Winkel!

Youtube-Film (Lösung dieser Aufgabe mit dem Zeichenblatt)
http://youtu.be/X64KPk3p1aA?list=UUhbMAmBYFGnNLkIjp5ViuZw
Man beachte, dass Black Box Methoden nur erlaubt sind, wenn die schnelle Lösungsfindung im Vordergrund steht.
Kontrolle mit Maxima-Online: http://maxima-online.org/?inc=r604612323

 

2. Aufgabe dazu:

a) Man zeichne einen Kreis in Mittelpunkt-Lage mit dem 
   Radius 5.
b) Wie lautet die Gleichung des Kreises?
c) Durch Eingabe der Kreisgleichung in der Eingabezeile 
   eines leeren Zeichenblattes kann man die Überein-
   stimmung prüfen.

Youtube Film zu dieser Aufgabe, die man am besten mit Geogebra Lösen kann!

3. Aufgabe dazu:

a) Lösen von linearen Gleichungen mit 2 Unbekannten.
   3x+4y=7
   8x-y=7
b) Schnittpunkte von Kreis und Gerade bestimmen.
   Kreis: x²+y²=9
   Gerade: y=2x+1

Wir verwenden wieder das Zeichenblatt.

Lösung: http://youtu.be/ABTYOAI–OM

4. Aufgabe dazu:

kreis_und_gerade

1. Eine einzige Zusatzinformation gibt es: der Radius
   des Kreises ist 2 LE.
2. Bestimme die Schnittpunkte mit dem Zeichenblatt.
3. Man löse das System aus Kreisgleichung und Geradengleichung 
   aus dem Algebrafenster 
   a)durch Maxima-Berechnungen oder 
   b)mit Geogebra-CAS.

So kann man vorgehen: http://youtu.be/LiqFTUFWZqE

5. Aufgabe dazu:

parabel

1. Man bestimme die Gleichung der Parabel
   a) mit Geogebra,
   b) mit Maxima.
2. Man bestimme die Nullstellen.
3. Man bestimme den Scheitelpunkt.

Lösungen:
a) http://youtu.be/0U9GFmB9fXY
b) http://maxima-online.org/?inc=r1968885317