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Prosit! Aufgabe mit Matura-/Abiturniveau

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Aufgabe

Ein Champagnerglas hat im Querschnitt die Form einer Parabel 2. Ordnung. Das Glas hat zuoberst einen Durchmesser von 5 cm und eine Tiefe von 15 cm (vgl. Zeichnung).


  1. Bestimme die Funktionsgleichung für die Querschnittsparabel. (Tipp: Wähle den Nullpunkt im tiefsten Punkt der Parabel)
  2. Denke Dir für die folgenden Aufgaben das Glas liegend. Welche Funktion beschreibt die obere Hälfte der gekippten Querschnittsparabel? (Tipp: Umkehrfunktion)
  3. Der Wirt will pro Glas 1 dl Champagner ausschenken. Bis auf welche Höhe muss er das Glas jeweils füllen?
  4. Um den Champagner zu kühlen wird in das Glas ein möglichst grosser Eis-Zylinder eingelegt (...eine kulinarische Katastrophe!), der oben nicht über den Rand herausschauen soll. Berechne seine Höhe und sein Volumen.

Lösung

  1. y = 152x2
  2.          V~ ---
f-1(x) =  51x2
  3.      V~  480
h =   p   ~~  12.36 cm
    Die Lösung erhält man durch Auflösen der ’Rotationskörpergleichung’            integral 
V (h) = p .0h51x2 dx = 100
  4. h = 7.5 cm  und                3
Vmax  ~~  73.631cm
    Die zu maximierende Volumenfunktion lautet          5
V(h) = p .12 .(15- h).h = max.