Aufgabe 4358
Standardisierte kompetenzorientierte schriftliche Reifeprüfung Angewandte Mathematik
Quelle: BHS Matura vom 08. Mai 2019 - Teil-B Aufgabe
Angabe mit freundlicher Genehmigung vom Bundesministerium für Bildung; Lösungsweg: Maths2Mind
Alkoholfreie Cocktails - Aufgabe B_454
Es gibt viele beliebte Cocktails ohne Alkohol.
Teil c
In der nachstehenden Abbildung ist der Lösungsbereich für die Herstellung der Cocktails Augustsüße und Goldener Oktober dargestellt.
Die Produktionskosten für einen Cocktail Goldener Oktober sind um 50 % hoher als die Produktionskosten für einen Cocktail Augustsüße. Die gesamten Produktionskosten sollen minimiert werden.
1. Teilaufgabe - Bearbeitungszeit 05:40
Geben Sie eine mögliche Zielfunktion Z an, die die gesamten Produktionskosten beschreibt.
Z(x, y) =
[1 Punkt]
2. Teilaufgabe - Bearbeitungszeit 05:40
Zeichnen Sie in der obigen Abbildung diejenige Gerade ein, für die im Lösungsbereich der minimale Wert der Zielfunktion angenommen wird.
[1 Punkt]
Lösungsweg
1. Teilaufgabe:
- x … Cocktails Augustsüße
- y … Cocktails Goldener Oktober, hat die 1,5-fachen Produktionskosten von x
Somit ergibt sich folgende Zielfunktion:
\(Z\left( {x,y} \right) = x + 1,5y\)
2. Teilaufgabe:
Wir formen die Zielfunktion so um, dass sie einer Geradengleichung vom Typ \(y = k \cdot x + d\) entspricht.
\(\eqalign{ & z\left( {x,y} \right) = x + 1,5y \cr & z - x = 1,5y \cr & y = - \dfrac{1}{{1,5}}x + \dfrac{1}{{1,5}}z \cr & k = \dfrac{{\Delta y}}{{\Delta x}} = - \dfrac{1}{{1,5}} \overset{\wedge}\to{=} - \dfrac{{20}}{{30}} \cr} \)
Wir haben nun eine vertraute Gleichung für die Zielfunktion, deren k, also die Steigung, beträgt -1/1,5, dh die Gerade fällt. Wir können k bzw. den Bruch auch mit 20 Multiplizieren, damit wir Werte erhalten, die man exakt in das gegebene Koordinatensystem eintragen kann.
Wo sonst das d steht, findet sich allerdings der Ausdruck \(\dfrac{1}{{1,5}} \cdot z = d = 0\) . Indem wir z=0 setzen, wird d=0.
\(\eqalign{ & y = - \dfrac{1}{{1,5}}x + \dfrac{1}{{1,5}}z\,\,\,\,\,\left| {z = 0} \right. \cr & y = - \dfrac{1}{{1,5}} \cdot x \cr} \)
Das ist darum kein Problem, weil d nur festlegt, wo die Gerade mit \(k = - \dfrac{1}{{1,5}} \buildrel \wedge \over = - \dfrac{{20}}{{30}}\) die y-Achse schneidet. Diesen Wert bestimmen wir aber indem wir die Zielgerade so parallel verschieben, bis sie in einem Punkt den durch die Ungleichungen gegebenen zulässigen Lösungsbereich berührt. Dieser Punkt hat die Koordinaten (50|30).
→ Die minimalen Produktionskosten fallen bei 50 Cocktails Augustsüße und 30 Cocktails Goldener Oktober an.
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Ergebnis
Die richtige Lösung lautet:
1. Teilaufgabe:
\(Z\left( {x,y} \right) = x + 1,5y\)
2. Teilaufgabe:
Lösungsschlüssel:
1. Teilaufgabe:
1 × A: für das richtige Angeben einer möglichen Zielfunktion
2. Teilaufgabe:
1 × B: für das richtige Einzeichnen derjenigen Geraden, für die im Lösungsbereich der minimale Wert der Zielfunktion angenommen wird