Mittlerer Abschnitt


\(\\\)

Aufgabe 1 Achsensymmetrie von s

Der Term von \(s\) mit

\( \quad \left(\frac{1}{8}\right)^6 \cdot \big(x^4 + 2560 x^2\big) +\frac{125}{256} \)

\(\\\)

enthält nur \(x\)-Terme mit geraden Exponenten. Damit ist \(s\) achsensymmetrisch

\(\\[2em]\)

Aufgabe 2 Höhe des Tragseils in der Mitte des mittleren Abschnitts

Die Mitte des mittleren Abschnitts liegt bei \(x=0\). Wir berechnen also.

\( \quad \begin{array}{ r c l } s(0) & = & \left(\frac{1}{8}\right)^6 \cdot \big(0^4 + 2560 \cdot 0^2\big) +\frac{125}{256} \\[12pt] & = & \frac{125}{256} \\[12pt] & \approx & 0{,}488 \\ \end{array} \)

\(\\\) Das Tragseil hat in Mitte eine Höhe von \(4{,}88 \, m\).

\(\\[2em]\)

Aufgabe 3 Term zweier Punkte des Tragseils

my image

Der Term von \(r\) ist eine mehrfach verkettete Funktion von der Form

\( \quad \begin{array}{ r c l l } s(x) - 0{,}5 & = & s(x + 4) \\[12pt] \left(\frac{1}{8}\right)^6 \cdot \big(x^4 + 2560 \cdot x^2\big) +\frac{125}{256} - 0{,}5 & = & \left(\frac{1}{8}\right)^6 \cdot \big((x+4)^4 + 2560 \cdot (x+4)^2\big) +\frac{125}{256} & \Bigl| \, -\frac{125}{256} \\[12pt] \left(\frac{1}{8}\right)^6 \cdot \big(x^4 + 2560 \cdot x^2\big) - 0{,}5 & = & \left(\frac{1}{8}\right)^6 \cdot \big((x+4)^4 + 2560 \cdot (x+4)^2\big) \\ \end{array} \)

\(\\[2em]\)

Aufgabe 4 Term im Sachzusammenhang

\(\\\) Folglich gibt der Term die Summe der Längen aller Halteseile an.

\(\\[2em]\)

Aufgabe 5 Länge des Tragseils

Für die Länge des Tragseils verwenden wir die Funktion \(s\) und benötigen \(s'(x)\). Zum Ableiten von \(s\) können wir den Faktor \(\left(\frac{1}{8}\right)^6\) nach der Faktorregel übernehmen und stehen lassen.

\( \quad s'(x) = \left(\frac{1}{8}\right)^6 \cdot \left( 4 x^3 + 2 \cdot 2560 x \right) \)

\(\\\)

Damit ist die Länge des Tragseils

\( \quad L = \displaystyle{\displaystyle{\displaystyle{\int\limits}}}_{-20}^{20} \sqrt{1 + \Big( \left(\tfrac{1}{8}\right)^6 \cdot \left( 4x^3 + 2 \cdot 2560 x \right) \Big)^2} dx = 41{,}39 \)

\(\\\)

im Modell. Das entspricht \(413{,}9 \, m\) in der realen Hängebrücke.

\(\\[1em]\)