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Lektion 11

Ungleichungen und lineare Optimierung

Kosten-, Erlös- und Gewinnfunktion, lineare Ungleichungen mit zwei Variablen als Halbebenen, Planungsbereich, Optimum in einer Ecke
MathePrüfungsrelevantca. 45 Min.Adaptiver Trainer
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In 30 Sekunden

Mehr verdienen, aber Zeit und Platz sind begrenzt: Jede Grenze ist eine Ungleichung, und der beste Plan liegt in einer Ecke.

246810123456789xy

Eine Velowerkstatt baut pro Woche Stadtvelos und E-Bikes, nie negativ: .

Nach dieser Lektion

  • Du stellst Kosten-, Erlös- und Gewinnfunktion auf und bestimmst die Gewinnschwelle.

  • Du zeichnest eine Ungleichung mit zwei Variablen als Halbebene und ein Ungleichungssystem als Planungsbereich.

  • Du findest das Optimum einer Zielfunktion in einer Ecke des Planungsbereichs.

An der Prüfung: Gehört in der Richtung Wirtschaft und Dienstleistungen zum Stoff der BM-Abschlussprüfung: Ungleichungen aufstellen, den Bereich zeichnen und das Optimum grafisch finden.

Schritt 2

Entdecken

Verschieb die Regler und löse die Aufträge. Achte darauf, was sich im Bild ändert; die Formel zeigt dir, warum.

246810123456789x: Stadtvelosy: E-Bikes

Grün: alle möglichen Wochenpläne. Grüne Gerade: alle Pläne mit demselben Gewinn .

Beste Ecke: , also Stadtvelos und E-Bikes mit CHF.

Beispiele

2

6

1100CHF

  • Beste Ecke: , also Stadtvelos und E-Bikes mit CHF.

Grün: alle möglichen Wochenpläne. Grüne Gerade: alle Pläne mit demselben Gewinn .

Aufträge

0 von 3 geschafft

  • Wähle die Gewinne so, dass die einzige beste Ecke ist.

    (offen)
  • Wähle die Gewinne so, dass es sich lohnt, nur Stadtvelos zu bauen.

    (offen)
  • Mach zwei Ecken genau gleich gut, und beide sind am besten.

    (offen)
Entdecke:

Alle Pläne mit demselben Gewinn liegen auf einer Geraden, und für jeden Gewinn ist sie parallel verschoben. Je höher der Gewinn, desto weiter oben liegt sie. Der letzte Punkt, den sie im grünen Bereich noch berührt, ist fast immer eine Ecke.

Schritt 3

Verstehen

Das Wichtigste auf einen Blick.

1Kosten, Erlös, Gewinn

  • Kostenfunktion : Fixkosten plus pro Stück.
  • Erlösfunktion : Verkaufspreis mal Stückzahl .
  • Gewinnschwelle: . Mit mehr Stück gibt es Gewinn.
10203040506070801000200030004000500060007000StückCHFK(x)

Kosten: Fixkosten plus Kosten pro Stück.

MerkeGewinnfunktion = Erlös minus Kosten, die Gewinnschwelle ist .

Jetzt anwenden: Musterbeispiel «Kosten, Erlös, Gewinn», Schritt 4

2Ungleichung als Halbebene

UngleichungHalbebene
  • Die Gerade teilt die Ebene in zwei Halbebenen.
  • Testpunkt einsetzen, oft : Stimmt die Ungleichung, gehört seine Seite dazu.
  • Bei und gehört die Gerade selbst auch dazu.

Wähle eine Zeile: Das Bild zeigt dann diesen Fall.

−22468−22468ax + by = c

Die Grenzgerade .

MerkeGrenzgerade zeichnen, Testpunkt einsetzen, richtige Seite färben.

Jetzt anwenden: Musterbeispiel «Ungleichung als Halbebene», Schritt 4

3Planungsbereich

  • Die Ungleichungen (Nebenbedingungen) bilden ein Ungleichungssystem. Was alle erfüllt, ist der Planungsbereich.
  • Seine Ecken sind Schnittpunkte von zwei Grenzgeraden: Gleichungssystem lösen.
  • Im Sachverhalt sind und Stückzahlen, also und .
246810123456789xy

Drei Grenzgeraden und die beiden Achsen.

MerkeEcken nicht ablesen, sondern mit einem Gleichungssystem berechnen.

Jetzt anwenden: Musterbeispiel «Ungleichung als Halbebene», Schritt 4

4Optimum in einer Ecke

  • Zielfunktion : Für jeden Wert von eine Gerade, alle parallel.
  • Die Gerade parallel verschieben, bis sie den Bereich gerade noch berührt.
  • Das Optimum liegt in einer Ecke: alle Ecken einsetzen und vergleichen.
246810123456789xy

Planungsbereich und eine Gerade mit kleinem Gewinn.

MerkeVerschieben zeigt die Ecke, Einsetzen beweist sie.

Jetzt anwenden: Musterbeispiel «Optimum in einer Ecke», Schritt 4

Im Alltag

Wo dir das ausserhalb der Schule begegnet.

Marktstand

Kosten 300 + 3x

Kosten: 300 Franken Miete plus 3 pro Sandwich.

Ein Sandwich-Stand zahlt CHF 300 Standmiete, jedes Sandwich kostet CHF 3 und wird für CHF 8 verkauft. Ab Sandwiches macht er Gewinn.

Velowerkstatt

Stadtvelo 100E-Bike 150

Gewinn: 100 Franken pro Stadtvelo, 150 pro E-Bike.

Mit 24 Montagestunden, Platz für 8 Velos und 6 Akkus pro Woche lohnen sich 2 Stadtvelos und 6 E-Bikes. Das bringt Franken Gewinn.

Schritt 4

Musterbeispiele

Zu jeder Karte aus «Verstehen» ein Beispiel. Deck Schritt für Schritt auf und überlege dir jeden Schritt zuerst selbst.

Musterbeispiel

Eine kleine Druckerei bedruckt T-Shirts. Pro Monat hat sie CHF 1 200 Fixkosten, jedes T-Shirt kostet sie CHF 9. Sie verkauft ein T-Shirt für CHF 25. Stelle die Kosten-, Erlös- und Gewinnfunktion auf. Wo liegt die Gewinnschwelle, wie gross ist der Gewinn bei 200 T-Shirts, und wie viele T-Shirts braucht es für mindestens CHF 3 000 Gewinn?

50100150200250300−10001000200030004000T-ShirtsG(x) = 16x − 1200

Fixkosten 1200, pro Stück 9, Preis 25.

Tippe oder wische auf der Grafik für den nächsten Schritt.

  1. 1

    Funktionen aufstellen

    Überlege zuerst selbst: Wie würdest du diesen Schritt machen?

  2. 2

    Gewinnschwelle

    …

  3. 3

    Gewinn bei 200 Stück

    …

  4. 4

    Ungleichung

    …

Typische Fehler

  • ✗

    Die falsche Seite färben: immer mit einem Testpunkt prüfen, der nicht auf der Grenzgeraden liegt.

  • ✗

    Ecken nur ablesen: Schnittpunkte mit einem Gleichungssystem berechnen, sonst stimmt der Gewinn nicht genau.

  • ✗

    und vergessen: Negative Stückzahlen gibt es nicht.

Prüfungstipp

Schreib zuerst hin, wofür und stehen, und übersetze jeden Satz der Aufgabe in eine Ungleichung. Zum Schluss alle Ecken in die Zielfunktion einsetzen: Das ist die sicherste Kontrolle.

Schritt 5

Üben

Unendlich viele Aufgaben. Nach drei richtigen in Folge wird es schwerer, bei Fehlern wieder leichter. Hinweise bekommst du schrittweise, nicht sofort die ganze Lösung.

Schritt 6

Prüfungsniveau

Aufgaben mit mehreren Teilaufgaben und Punkten, aufgebaut wie an einer Abschlussprüfung. Du siehst sie mit einem kostenlosen Konto.

Hilfsmittel: Hilfsmittel legt deine Schule fest. Üben: Formelsammlung erlaubt, Taschenrechner nur, wo die Aufgabe es sagt.

2 Aufgaben auf Prüfungsniveau

  • Zöpfe und Brote
  • Kosten und Gewinn einer Kaffeebar

Mit einem Gratis-Konto siehst du die Aufgaben. Lösungswege gibt es im Abo.

Gratis-Konto erstellen

Schritt 7

Selbstcheck: Wie sicher bist du?

Sei ehrlich zu dir. Nur so zeigen wir dir, was du als Nächstes üben solltest.

  • Du stellst Kosten-, Erlös- und Gewinnfunktion auf und bestimmst die Gewinnschwelle.

  • Du zeichnest eine Ungleichung mit zwei Variablen als Halbebene und ein Ungleichungssystem als Planungsbereich.

  • Du findest das Optimum einer Zielfunktion in einer Ecke des Planungsbereichs.

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Schritt 8

Hängst du irgendwo fest?

Du lernst nicht allein. Frag uns direkt: Antwort von Ugi innert 2 Schultagen. Oder stell deine Frage auf die Themenwand der Live-Fragestunde (jeden zweiten Samstag, 10:00 Uhr, auf Zoom).

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