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konkav, konvex

Schüler Gymnasium, 13. Klassenstufe

Tags: univarate optimierung

 
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TiM3WaLK

TiM3WaLK aktiv_icon

02:15 Uhr, 25.09.2011

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Guten abend , ich habe folgende Fragen, mit den ich mich schon sehr lange beschäftige.

Ich habe zwar die lösungen, und die aufgaben, jedoch ist der lösungsweg nicht beschrieben, deshalb weiß ich nicht wie man auf die lösung kommt. Es wäre super, wenn jemand mir den Weg dahin zeigen könnte.

1. Frage:
Bestimmen sie die intervalle, in denen die folgende kubische kostenfunktion konvex bzw. konkav ist.
C(x)=ax^3+bx^2+cx+d

a>0,b<0,c>0,d>0

lösung konkav in [0,-b3a] und konvex in [-b3a, unendlich)

wie man auf -b3a weiß ich. Aber wie kommt man auf 0 und unendlich , und woher weiß man wo konvex und wo konkav ist?

2. Frage:
welche forderungen müssen an die konstanten a,b,c gestellt werden, damit
f(x)=x^3+a*x^2+bx+c

stätionäre Punkte an den Stellen x=1 und x=3 hat?

Lösung im Buch
a=-6
b=9

...

meine lösung ist aber..

a=-6
b=3
für x=1

a=-18
b=27
für x=3


Vielen Dank, wenn ihr mir helfen könnt! Es wäre echt super!


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Antwort
noobi123

noobi123 aktiv_icon

09:19 Uhr, 26.09.2011

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Hallo,

wo die 0 herkommt, kann ich auch nicht direkt erklären, vielleicht geht man einfach davon aus, dass eine Kostenfunktion für negative x keinen Sinn ergibt. Jedenfalls ist die Funktion ja konkav, wenn x>-b3a, nach oben gibt es keine Einschränkung an x, daher ist die Funktion auf [-b3a,) konvex.

In 2. sind die stationären Punkte x=1 und x=3. Das sind ja gerade die Punkte, an denen die erste Ableitung verschwindet. Man bildet also die erste Ableitung:
fʹ(x)=3x2+2ax+b
und hat die beiden Bedingungen fʹ(1)=0 und fʹ(3)=0. Das führt zu einem linearen Gleichungssystem

3+2a+b=0 UND 27+6a+b=0

Löst man dieses Gleichungssystem erhält man genau die Lösung aus dem Buch: a=-6 und b=9

Edit: Eine Funktion ist konvex in x, falls die zweite Ableitung an dieser Stelle 0 ist, und konkav, wenn die zweite Ableitung 0 ist
Frage beantwortet
TiM3WaLK

TiM3WaLK aktiv_icon

03:39 Uhr, 27.09.2011

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Danke sehr für deine Antwort!