Unten, an einer Wand, liegt ein Würfel mit 1m Kantenlänge.
Nun soll eine 10m lange Leiter so an die Wand gestellt werden, dass sie gerade an der Würfelkante vorbeigeht, also die max. Höhe erreicht wird.
Wie weit ist das Fussteil der Leiter dann von der Wand entfernt?
Wir definieren:
a= Kantenlänge des Würfels =1 mL= Länge der Leiter =10 mx= Entfernung des Fußteils der Leiter von der Wand x≥a !y= Die Anlegehöhe an der Wand
I. Strahlensatz:
x−aa=xy|⋅yy(x−a)a=x|⋅ay(x−a)=axyx−ay=ax|+ayyx=ax+ayyx=a(x+y)
xy=a(x+y)=k⇒xy=k(x+y)=ka
II. Pythagoras:
x2+y2=L2|x2+y2=(x+y)2−2xy(x+y)2−2xy=L2|xy=k(x+y)=ka(ka)2−2k=L2k2a2−2k=L2|⋅a2k2−2a2k=a2L2k2−2a2k−a2L2=0
Wir rechnen jetzt k aus:
Ak2+Bk+C=0k1,2=−B±√B2−4AC2A
k2−2a2k−a2L2=0A=1B=−2a2C=−a2L2k1,2=2a2±√(−2a2)2−4⋅1⋅(−a2L2)2⋅1k1,2=2a2±√4a4+4⋅a2L22k1,2=2a2±√4a2(a2+L2)2k1,2=2a2±2a⋅√a2+L22k1,2=a2±a⋅√a2+L2
a=1L=10k1,2=12±1⋅√1+L2k1,2=1±√1+L2k1,2=12±1⋅√12+102k1,2=1±√1+102k1,2=1±√101k1=1+√101k1=11.0498756211k2=1−√101k2=−9.04987562112
Wir rechnen jetzt x und y aus:
(1)xy=ky=kx(2)x+y=kax+kx=ka|⋅xx2+k=ka⋅xx2−ka⋅x+k=0
Ax2+Bx+C=0x1,2=−B±√B2−4AC2A
x2−ka⋅x+k=0A=1B=−kaC=kx1,2=ka±√(−ka)2−4⋅1⋅k2⋅1x1,2=ka±√k2a2−4k2
a=1k1=11.0498756211k2=−9.04987562112x1,2=k±√k2−4⋅k2x1=k1+√k21−4⋅k12x1=11.0498756211+√11.04987562112−4⋅11.04987562112x1=9.93799368936x2=k1−√k21−4⋅k12x2=11.0498756211−√11.04987562112−4⋅11.04987562112x2=1.11188193176x3=k2+√k22−4⋅k22x3=−9.04987562112+√(−9.04987562112)2−4⋅(−9.04987562112)2x3=0.90874766162 keine Lösung x≥a !x≥1 !x4=k2−√k21−4⋅k22x4=−9.04987562112−√(−9.04987562112)2−4⋅(−9.04987562112)2x4=−9.95862328274 keine Lösung x≥a !x≥1 !
y1=x2=1.11188193176y2=x1=9.93799368936
Es gibt 2 reelle Lösungen.
Lösung 1: ( 9,93799368936 m; 1,11188193176 m )
Lösung 2: ( 1,11188193176 m; 9.93799368936 m )
