Die h-Methode

Mittlere Höhenänderung (mittlere Änderungsrate):

Du erkennst sicher, dass es sich hierbei um die Formel für die Steigung einer Geraden durch die Punkte und handelt. Da die Gerade AB Sekante der Funktion ist, stellt die mittlere Höhenänderung nichts anderes als die Sekantensteigung dar. Es handelt sich dabei bekanntlich um den Differenzenquotienten.

Nun müssen wir nur noch die Koordinaten der Punkte A(-50|0) und B(0|6,25) in die Formel für die mittlere Höhenänderung einsetzen. So ergibt sich:

Mittlere Höhenänderung (mittlere Änderungsrate):

Die Teilaufgabe 7b.) ist damit gelöst.

Hier noch ein paar zusätzliche Informationen:

Die mittlere Änderungsrate (Sekantensteigung) wird oft auch in Prozent angegeben. Dazu muss nur das Komma um zwei Stellen nach rechts verschoben werden. (Prozent kommt schließlich von „pro centum“, also von „auf Hundert“ gesehen.)

Eine Steigung von 12,5 % bedeutet, dass man auf 100 m horizontaler Strecke 12,5 m an Höhe gewinnt.

Eine Steigung von 100% würde dementsprechend bedeuten, dass man auf 100 m horizontaler Strecke 100 m an Höhe gewinnt, d.h. 100% Steigung entspricht einem 45° Winkel gegenüber der Horizontalen und nicht 90°, was nämlich viele Leute glauben. Der Steigungswinkel lässt sich mit der Formel berechnen, wobei m für die Steigung der Geraden steht.

Zu der Steigung m = 0,125 bzw. m = 12,5% gehört ein Steigungswinkel von ungefähr 7,1°. Das kannst du folgendermaßen nachrechnen:

Mit dem Taschenrechner erhältst du mit der Tastenfolge das oben gezeigte Ergebnis von ungefähr 7,1° für .

Es soll betont werden, dass es sich bei diesem Winkel nur um den Winkel zwischen der Sekanten AB und der Horizontalen handelt und nicht um den Winkel, unter dem die Brücke den Boden im Punkt A schneidet. Wir haben ja mit dem Wert m = 0,125 gerechnet und dies ist nur die durchschnittliche Steigung zwischen den Punkten A und B, aber nicht die Steigung im Punkt A. Im Punkt A verläuft die Parabel wesentlich steiler, was zu einem wesentlich größeren Winkel zwischen Brücke und Boden führt. Um den Winkel zwischen Brücke und Boden im Punkt A zu berechnen, bräuchten wir zuerst die Steigung der Brücke genau im Punkt A, also die Tangentensteigung im Punkt A. Dies kommt aber erst in der nächsten Teilaufgabe.

Abb.:  Graph der Parabel mit x [-50;50] mit Sekante AB, Neigungswinkel der Sekante und Tangente im Punkt A.

0
0
0
0