Mathematik Quiz - das Glaserproblem...

in deutsch •  6 years ago  (edited)

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Liebe Freunde der Freiheit und des Friedens,

liebe Steemians, liebe Freunde der Mathematik.

ich habe ein Problem, dass ich am Sonntag auch nach gefühlten Stunden nicht lösen konnte - zumindest nicht in einer für mich befriedigenden Art und Weise. Dieses Problem, welches der staaltiche Bildungssozialismus ohne Lösungsvorgabe dabei den Schülern auferlegt hat, wurde somit in der Folge mir aufgehalst, obwohl ich besseres und wichtigeres zu tun habe, als das die Folgen des Versagens des staatlichen Bildungswesens und seiner sozialistischen Heilsbringer fortlaufend auszubügeln.

Der Bildungsozialismus und dessen marodes und ineffizientes staatliches Bildungssystem ist für viele Missstände abseits der Schule mitverantwortliche, in dem die Bezahlung des Lehrbetriebes und der Lehrer nicht nach Erfolgsparametern definiert, sondern fortlaufend ohne Erfolgskontrolle bei den Lehrern erfolgt, egal wie mies der Unterricht in den staatlichen Bildungseinrichtungen am Ende auch sein mag.

Scheinbar gibt es Lehrer in diesem Land, die ihre Aufgaben im Sozialismus eher schlecht als recht versehen - und angesichts der fehlenden Leistungsorientierung bei den Gehaltszahlungen in Form von Lernerfolgen ihr pädagogisches Missmanagement und fehlende Erfolgsorientierung im Unterricht, den eh schon beruflich vom Sozialismus drangsalierten Eltern aufhalsen - erst recht wo in Zeiten der staatlich verordneten Verkürzung des Bildungsweges zum Abitur in 12 Jahren, die Jugend nicht nur ihrer notwendigen Freiräume zur Entwicklung ihrer Persönlichkeit beraubt werden, sondern mit zum Teil vollkommen unsinngen Lehrstoff abseits individueller Talente und Interessen abgefüllt und vor allem, so der Anschein, immer mehr vom staatlich verordneten Missmanagement in den Schulen seitens des Lehrbetriebes im Stich gelassen werden, was angesicht des hohen Zuspruchs für Onlinevideoformate für alle möglichen Lehrinhalte, den deutschen Lehrern insgesamt und dem staatlichen Bildungsbetriebin Deutschland im besonderen ein grotten schlechtes Zeugnis ausstellt, sofern man von einigen wenigen erfreulichen Ausnahmen innerhalb der Lehrerschaft mal absieht.

Beispielhaft sei an dieser Stelle folgende Mathematikaufgabe genannt, welche Schülern in der 9. Klasse der gymnasialen Mittelstufe zur Hausaufgabe auferlegt wurde. Die Skizze dazu kann im Eingang dieses Beitrages eingesehen werden...

Die Frage!

Es soll die größtmögliche Fläche einer rechteckigen Scheibe berechnet werden, die aus einer Scheibe herausgeschnitten werden kann bei der eine Ecke in der unten dargestellten Weise heraus gebrochen ist. Ermittle die Lösung mittels Quadratgleichungen!

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Wie man eine Fläche berechnet ist mir schon klar - doch die größtmögliche Fläche in einer solchen Situation zu berechnen erfordert dann mehr als 30 Jahre nach dem Abitur doch einiges an Gehirnschmalz. Zu meinen Gymnasialzeiten hätte ich die Aufgabe sicherlich nach 15-20 Minuten gelöst. Doch heute?

Quadratische Gleichungen im Sinne von ax+bx²+c=0 und deren Umformung dämmerten mir dann aus den Tiefen meines Urzeitgedächtnis noch. Ebenso etwas wie Parabelfunktionen im Sinne von ax². Die Idee, dass im Scheitelpunkt einer Parabel die Fläche der neuen Scheibe am größten sein müsste, kam ebenso. Doch wie lässt sich eine solche in diesem Fall mathematisch umsetzen, um die Aufgabe perfekt zu lösen?

Gesucht wird demnach die neue größtmögliche Fläche A`= X * Y, die sich aus der alten Scheibe rausschneiden lässt.

Eine Überlegung war dies mittels eines Stauungsansatz zu lösen, da an der abgebrochenen Ecke jeweils 20 cm vorhanden waren - aber die Idee funzt nicht, weil das neue Rechteck dem alten nicht ähnlich ist. Also muss die Lösung komplizierter sein. Strahlensätze anzuwenden hilft ebenfalls nicht weiter.

Wenn jemand die Lösung kennt, fände ich es klasse, wenn er diese hier als Kommentar mal einstellen könnte.

Für jeden Mathematiker sicherlich eine Leichtigkeit, die zum Alltag gehört. Vermute mal, dass man irgendwie die Steigung des Dreiecks der abgebrochenen Ecke ermitteln muss und dies als Parabelfunktion mit einem Schnittpunkt sprich ax²=0 formulieren muss, um die größtmögliche Fläche - sprich den Auflagepunkt auf der verbliebenen Schräge zu berechnen.

Der Rest dürfte dann vermutlich nur wieder aus üblichen Umformerei bestehen...

Vorab schon einmal herzlichen Dank für alle Lösungsvorschläge zu diesem Matheproblem, dass mir auf Grund des Versagens des staatlichen sozialistischen staatlichen Bildungsbetriebes am Wochenende aufgehalst wurde und die Stimmung ordentlich vermieste...

Es ist eh ein Armutszeugnis für Deutschland, wenn Eltern massenhaft wegen des sozialistischen Staatsversagens bei der Bildung und dessen Ineffiziensen fortlaufend ihre Kinder zu Lernsklaven eines bolchewistischen Unrechtssystems degradiert und manche Familie zusätzlich etliche Tausender im Laufe der Zeit für Nachhilfeunterricht ausgibt - ohne dass dies Früchte trägt.

So hat ein befreundeter Vater allein in den ersten zwei Monaten des Jahres 800 Euro für Nachhilfe bei seinen beiden Kindern ausgegeben - ohne dass dies gefruchtet hätte. Ich habe ihm empfohlen, die Nachhilfe selber zu übernehmen, da ich davon ausgehe, dass diese Art der Nachhilfe von Kindern und Jugendlichen, welche unbewusst die Nähe zu ihren Eltern suchen, wahrscheinlich gar nicht gewünscht ist und auch gar nicht die Motivation am Lernen fördern wird, solange die Eltern dies nicht selber in die Hand nehmen...

Ich kann zwar vieles an Problemen abseits meines erlernten Berufes lösen, aber bei weitem nicht alles, vor allem, wenn dies aus dem Stehgreif in einem Feld erfolgen soll, in dem man sich vorher eigentlich noch mal einlesen müsste, wozu aber in Zeiten des sozialistischen Bevormundung definitiv die Zeit fehlt..

Wie dem auch sei - wer das Matheproblem hier lösen kann, bekommt auf jeden Fall schon jetzt ein fettes Danke. Ein upvote von mir und von hoffentlich ebenso vielen Lesern wird dann auch noch kommen.

Wer ist also auf Steemit der Mathepapst, der solche oder ähnliche Fragen der Abstraktion beantworten kann, so dass auch Schüler dies verstehen, denen man vorher keinen Lösungsweg gezeigt hat...

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Also das ganze soll ja mit 9. Klasse Mathematik gelöst werden daher verzichten ich auf Differentialrechnung.

Man muss sich erst mal überlegen wie überhaupt geschnitten wird. Im Bild ist ja leider ein Spezialfall.

Wenn man jetzt auf einer Seite 0,2 m wegschneidet, schneidet man auf der anderen Seite 0m weg. Schneidet man auf der einen 0,05 weg, muss man auf der anderen 0,15 weg schneidet etc.

Dies kann man sich elementargeometrisch über Dreieck, über Strahlensatzfiguren oder mit Trigonometrie (eig 10.) überlegen.

Der Flächeninhalt ist ja das Produkt aus den beiden Differenzlängen.

A(x)=(1,2-(0,2-x))(1-x)
=(1+x)(1-x)
=1-x^2

Der Scheitelpunkt liegt offenbar bei (0;1). Damit ist A_max=1

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Cool!

Hallo @indextrader24, hierzu die Lösung.

theoretisch betrachtet kann bei manchen Abmessungen ein gedrehtes neues Rechteck RN größer sein als ein achsparalleles. Wird in dieser Lösung nicht betrachtet.

Bin gespannt- bei reicht die geistige Kapazität hier aktuell nicht, oder generell:))
BGvB!

Hallo lieber Balte,

solche Aufgaben den Schülern zu stellen ohne den Lösungsansatz zu zeigen, mag zwar dazu führen, den Einstein zu finden, der das hinbekommt, aber das man im Unterricht nicht einmal den Lösungsansatz zeigt ist schon ein mehr als schwache Leistung des staatlichen Bildungssozialimus.

Würde man Lehrern erfolgsabhängige Gehälter wie in der freien Wirtschaft zahlen, ich bin mir sicher, die Bildungsniveau im Land würde sich schlagartig innerhalb weniger Jahre verbessern.

Da aber kein Bildungswettbewerb unter den Lehrenden besteht, haben diese auch keine Anreize ihr bestmögliches zu geben, was am Ende dann die Schüler und die nachgelagerten Strukturen der Familie auszubaden haben.

Als Lösungsansatz muss man wahrscheinlich erst die Steigung - in diesem Fall ein Gefälle des abgebrochenen Dreiecks bestimmen - besser gesagt der Hypothenuse.

Diese kann man dann wahrscheinlich als Steigung der Parabel für a einsetzen und dann ggf. den Scheitelpunkt einer Parabel für den Wert 0 als Extrem bestimmen. Aber wie weit muss ich die Parabel nach rechts und nach oben verschieben???

Genau da komme ich nicht weiter...

2019 Das Glaser Problem Lösungsansatz.png

Die Aufgabe würde ich als mittelschwere Extremwertaufgabe einschätzen. Extremwertaufgaben sind aber eigentlich Gegenstand der 11. Klasse bzw. Oberstufe.

So eine Aufgabe in der 9. zu stellen ist dann natürlich ein Problem für den Schüler. Man könnte es als Stärkung der Problemlösefähigkeiten verkaufen. Aber primär würde ich erst mal sagen: es ist ne Sternchenaufgabe mit 2 Sternchen für die 9. Klasse. Und selbst mit Lösungsansatz durchaus nicht einfach zu verstehen.

Problemlösefähigkeit wird aber in der Schule in der Regel nicht wirklich trainiert und Mathematik schon gar nicht. Man wird eher im algorithmischen Denken trainiert, was aber nur einen sehr kleinen Teil der Mathematik ausmacht.

Eine von vielen Ursachen sind die vollgestopften Rahmenpläne. Lehrer sind verpflichtet diese abzuarbeiten. Meiner Erfahrung nach lernt man dabei inhaltlich viel während der Schullaufbahn und kann am Ende wenig.

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Vielen Dank für das Feedback. Genauso sehe ich das auch - ganz abgesehen, dass neurophysiologisch die Problemlösefähigkeit noch bis zum 21. Lebensjahr weiter zunimmt, weil die Synapsen im Zentralnervensystem noch ihre Ordnung in dem Alter noch gar nicht voll aufgebaut haben, welche eine Erweiterung der kognitiven Fähigkeiten eines Individuums bedingt.

Herzlichen Dank für das feedback und die Hilfe.

Eine von vielen Ursachen sind die vollgestopften Rahmenpläne. Lehrer sind verpflichtet diese abzuarbeiten. Meiner Erfahrung nach lernt man dabei inhaltlich viel während der Schullaufbahn und kann am Ende wenig.

Angesichts dieser Zustände - und des Versuches des Systems die Jugend schon nach 12 Jahren zum Abitur als Abschluss zu treiben - wird damit am Ende eher Schaden als Nutzen angerichtet wird. Das Verständnis für Einzelfragen und Problemelösungen sinkt durch die Komprimierung des Lehrstoffes erheblich. Weil Problemlösefähigkeiten auch Zeit brauchen sich zu entwickeln und zu etablieren.

Das System braucht aber in Anbetracht der extremen Übrschuldung als bald steuerpflichtige Arbeitsdrohnen - auch aus den höheren Schulen, so denn der Sozialismus nicht vorzeitig alle viere von sich strecken will.

Für die Jugend und deren Persönlichkeitsentwicklung sehe ich diese enorme Komprimierung - die auch zeitlich zu Überforderungen führt eher problematisch an und der Entwicklung der Heranwachsenden dürfte diese eher abträglich als dienlich sein.

Wer so mit Wissen gemästet wird, der wird am Ende kaum noch Zeit und Muße finden eigene Überlegungen - auch im Sinne der Problemlösung - anzustellen und sich anzueignen.

Sowas führt bei Schülern schon zu Insuffizienzgefühlen und Frustration - was sich vermutlich auch negativ auf deren Selbstwertgefühl auswirken kann und sie damit leichter zu Objekten staatlicher Manipulationsmechanismen machen könnte, sofern sie in ihrer Persönlichkeitsentwicklung nicht von seiten der Eltern entsprechend aufgebaut werden.

Beste Grüße.

Ich kann meine grauen Zellen gerade nicht genug anregen, nichtmal um hier ansatzweise soweit wie Du zu kommen:). Peinlich, aber Fakt.

Sitze gerade über den üblichen Zahlen des Quartalsabschlusses, und dem Irrsinn und Bürokratenwahn, den unser hier vieldiskutiertes sozialistisches,leistungs-und bürgerfeindliches Staatswesen hier jedem Freiberufler so aufbürdert.

Eigentlich könnte ich morgen aufhören, da ich nicht mehr "muss", aber die Verantwortung für 7 wirklich tolle und fleißige Angestellte zwingt mich einstweilen, hier weiterzumachen.

Ferner haben mich heute mehrere Hilferufe (da ich nebenberufl. ja meine, noch Interessen vertreten zu können) von anderen erreicht, die mir folgendes schildern:
Der zutiefst arrogante Staatsbüttel vom Gewerbeaufsichtsamt macht die Runde, und begrüßt jeden mit folgenden Worten: "Ich bin Herr xy, und wenn ich will mach ich Ihnen den Laden dicht, damit das von Anfang klar ist."
Aussage so vor Zeugen getätigt, bei mehreren.
Kein Wort einer sinnvollen Zusammenarbeit, damit Qualität verbessert wird, dafür bin ich immer, sondern sofortige Drohung des Büttels a priori. Ich kenne die anderen gut, die führen sehr saubere Einrichtungen!!
Ich bin nun gerade dabei, um hier Mitstreiter für eine Dienstaufsichtsbeschwerde wegen Amtsmißbrauch zu sammlen, er war noch nicht bei mir, aber ich bin vorbereitet.

Dieser Typ hätte wohl auch ein KZ nach seinen Vorstellungen und den kranken Regeln entsprechend optimiert, wirklich schlimm, dass sojemand hier "wirken" darf.

Aber ganz machtlos ist man nicht, wenn nur mal alle aus dem Berufstand kapieren würden, dass man hier schon den Mund aufmachen muss.

Mal sehen.

BGvB!

Hab heute abend auch einen Anruf von einem Kollegen bekommen, wonach der Sozialismus zur Jahresmitte auch hier voll zuschlagen will. Die Träumer planen die Zentralisierung der Notdienstversorgung über die Klinik und die Zusammenlegung mehrere Kreise bei Reduzierung der Stundenzahl.

Die Folge noch mehr Patienten, bei noch weniger Zeit und für die Patienten immer weitere Anfahrten, so dass man sich fragt, wie die betagte Omi aus 35 Kilometern an Feiertagen, Schnee und Eis, vielleicht noch mit kleiner Rente jemals zum Notdienst kommen soll.

Da wird ein Kahlschlag vollzogen -- vollkommen realitätsfern. Das Aachner Modell einfach auf Düsseldorf übertragen ohne zu berücksichtigen, dass hier in etwa dreimal soviel aufschlagen - ganz abgesehen vom Mangel an Sprachkenntnissen.

Der Kollege schlägt schon jetzt die Hände über dem Kopf zusammen - zumal er dann wohl auch nicht mehr vertreten wird, weil das logistisch und zeitlich weder lohnt noch machbar ist.

Aber die Sozialisten interessiert das alles nicht...

Bin mal gespannt was für ein Chaos das wird, als ob die Klinik da die Mehrarbeit auffangen würde, was ich mehr als bezweifle...

Für Patienten, wird sich die Versorgung definitiv verschlechtern - auch von den Zeiten...

Planwirtschaft - als ob man durch Staatliche Überregulierung etwas ändern würde. Der Spahn setzt ja ab 1. April eh wieder lauter neue Gesetze in Gang und wildert im Gesundheitssystem herum, als ob Merkel Mitte des Jahres bereits Geschichte ist...

Vermutlich wird die Groko zur Jahresmitte eh obsolet sein, was dann auch erklärt warum Spahn so auf Tempo drückt um die Knebelung der freien Berufe festzuschreiben...

Diese Bürokratie ist entsetzlich und unerträglich geworden...

Freiheit sieht anders aus - kannst Dich ja nicht einmal frei niederlassen ohne von Bürokraten und Krassenvertretern kaltgestellt zu werden...

Der Gesundheitssozialismus ist schon wirklich grotesk. Läuft zwar noch irgendwie, aber fragt sich nur wie lange. Sehe nur, dass immer mehr Kollegen, sich langsam aus dem System verabschieden - vor allem jene, die nicht mehr arbeiten müssen und Jahrzehnte malocht haben...

Die Diskussion dazu führe ich gerne mit Dir mal irgendwie außerhalb des Steem-Kosmos, aus vielerlei Gründen.
Und in der Tat, der Gesundheitsozialismus treibt Blüten, die ich nur noch als irre bezeichnen kann.
BGvB!

  ·  6 years ago (edited)

falls der Bruch tatsächlich ein rechtwinkliges Dreieck übrigläßt, dieses geometisch zum Quadrat Q aufpeppen, Mittelpunkt
von Q liegt 10cm oberhalb Unterkante von Q.
Eine Lösung wäre an 2 Seiten L + U der großen Scheibe parallel zu den alten Kanten 10 cm präzise abzuschneiden. Ist schon gestrichelt.
geht einfacher mit Geometrie als mit Gleichungen.

Es ist ein rechtwinkliges Dreieck. Und geometrisch ist es ja eigentlich egal ob Dreieck oder Quadrat. Aber das Problem ist, dass es verschiedene Möglichkeiten zu schneiden (bezogen auf den Rest des Fensters) gibt, nachdem man das Dreieck abgeschnitten hat.

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in der Zeichnung ist eine gestrichelte Linie, hat der Lehrkörper dort reingezeichnet.
Aus den Bemaßungen soll m.E. der Abstand der gestrichelten Linie vom Rand der angebrochenen Scheibe gefunden werden. Dabei hat mir die Idee mit dem Quadrat geholfen. Zu Drehungen hatte ich einen früheren Kommentar getippt.

Die Frage ist aber ob daraus dann das GRÖSSTMÖGLICHE Rechteck aus der Restscheibe geschnitten wird.

Apix Link werde ich gleich mal nutzen und versuchen die Aufgabe damit zu lösen. Zudem war die Nutzung von Quadratgleichung gefordert worden, so das geometrischer Ansatz ausscheidet.

Dennoch interessanter Gedankengang - wobei mir nicht klar ist, wie man geometrisch das Maximalproblem lösen könnte.

der einzige Freiheitsgrad ist eine Drehung des RN = neues Rechteck
In der Praxis sind Winkel und Bruchteile davon schwierig zu messen und zu fertigen, daher dabei sind Abweichungen des Rechtecks RN von der idealen Rechteckform zu erwarten.
Mit analytischer Geometrie + Trigonometrie kannst Du den Verschnitt ausrechnen, der entsteht, falls ein Eckpunkt von RN
auf den untersten Punkt des Bruches fällt. Falls der Verschnitt größer ist als bei der gestrichelten Lage, ist letztere besser.
Die o.g. Gleichungen für den Verschnitt sind linear.