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Extremwertbestimmung/Transportkostenminimierung

Drei Betriebe müssen von einem gemeinsamen Lager beliefert werden. Die Lage der Betriebe kann in einem rechtwinkligen Koordinatensystem wie folgt angegeben werden (siehe Abbildung):

. Wo muß das gemeinsame Lager errichtet werden, wenn die Zulieferzeiten gleich und minimal sein sollen? Die Transportgeschwindigkeit auf den drei möglichen Strecken sind unterschiedlich: Von A nach W kann mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von km/h, von B nach W mit km/h und von C nach W dagegen nur mit km/h gefahren werden.

Lösung:

Der Ort W des zu bauenden Werkes kann durch die die Koordinaten x,y beschrieben werden. Damit können für die Strecken folgende Beziehungen aufgestellt werden:

Wenn die Zulieferzeit ein Minimum sein soll, dann gilt dies auch für das Quadrat der Summe der Zulieferzeiten. Also

Nach den Regeln der Differentationsrechnung liegt ein Extremwert für Funktionen mit zwei Veränderlichen vor, wenn an dieser Stelle die partiellen Ableitungen null sind. Das ergibt für unsere Aufgabe folgende Beziehungen:

Aus (4) folgt

bzw.

Mit den Zahlenwerten ergibt sich die x-Koordinate zu

Ähnlich erhält man für die y-Koordinate aus (5)

bzw.

Mit den Zahlenwerten erhält man


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