Pflichtteil
Aufgabe 1
Bilde die Ableitung der Funktion
mit
.
(2 VP)
Aufgabe 2
Gegeben ist die Funktion
mit
.
Bestimme diejenige Stammfunktion
von
mit
.
Bestimme diejenige Stammfunktion
(2 VP)
Aufgabe 3
Löse die Gleichung
.
(3 VP)
Aufgabe 4
Der Graph der Funktion
mit
besitzt einen Wendepunkt.
Zeige, dass
eine Gleichung der Tangente in diesem Wendepunkt ist.
Zeige, dass
(3 VP)
Aufgabe 5
Die Abbildung zeigt den Graphen einer Stammfunktion
einer Funktion
.
Entscheide, ob folgende Aussagen wahr oder falsch sind.
Begründe jeweils deine Entscheidung.
Entscheide, ob folgende Aussagen wahr oder falsch sind.
Begründe jeweils deine Entscheidung.
besitzt im Bereich
eine Nullstelle.
(5 VP)
Aufgabe 6
Gegeben ist die Gerade
.
a)
Untersuche, ob es einen Punkt auf
gibt, dessen drei Koordinaten identisch sind.
b)
Die Gerade
verläuft durch
und schneidet
orthogonal.
Bestimme eine Gleichung von
.
Bestimme eine Gleichung von
(5 VP)
Aufgabe 7
Gegeben ist die Ebene
Es gibt zwei zu
parallele Ebenen
und
, die vom Ursprung den Abstand
haben.
Bestimme jeweils eine Gleichung von
und
Es gibt zwei zu
Bestimme jeweils eine Gleichung von
(3 VP)
Aufgabe 8
Bei einem Glücksrad werden die Zahlen
,
,
und
bei einmaligem Drehen mit folgenden Wahrscheinlichkeiten angezeigt:
| Zahl | Wahrscheinlichkeit |
|---|---|
| 1 | 0,4 |
| 2 | 0,1 |
| 3 | 0,3 |
| 4 | 0,2 |
a)
Das Glücksrad wird einmal gedreht.
Gib zwei verschiedene Ereignisse an, deren Wahrscheinlichkeit jeweils
beträgt.
Gib zwei verschiedene Ereignisse an, deren Wahrscheinlichkeit jeweils
b)
An dem Glücksrad sollen nur die Wahrscheinlichkeiten für die Zahlen
und
so verändert werden, dass das folgende Spiel fair ist:
Für einen Einsatz von
darf man einmal am Glücksrad drehen.
Die angezeigte Zahl gibt den Auszahlungsbetrag in Euro an.
Bestimme die entsprechenden Wahrscheinlichkeiten für die Zahlen
und
.
Für einen Einsatz von
Die angezeigte Zahl gibt den Auszahlungsbetrag in Euro an.
Bestimme die entsprechenden Wahrscheinlichkeiten für die Zahlen
(4 VP)
Aufgabe 9
Von zwei Kugeln
und
sind die Mittelpunkte
und
sowie die Radien
und
bekannt. Die Kugeln berühren einander von außen im Punkt
.
Beschreibe ein Verfahren, mit dem man
bestimmen kann.
Beschreibe ein Verfahren, mit dem man
(3 VP)
Lösung 1
Gesucht ist die erste Ableitungsfunktion von
. Hierbei handelt es sich um ein Produkt zweier Funktionsterme.
und
, wobei
eine Verkettung ist. Hierfür benötigst du also sowohl die Ketten- als auch die Produktregel.
Lösung 2
Um diejenige Stammfunktion
von
mit
zu berechnen, berechnest du zuerst die allgemeine Stammfunktion mit einer Konstanten
. Danach musst du
in die allgemeine Stammfunktion einsetzen und den unbekannten Parameter
berechnen.
1. Schritt: Allgemeine Stammfunktion berechnen
Da es sich bei
um eine Verkettung handelt, kannst du lineare Substitution anwenden, um eine Stammfunktion zu bilden.
Um die allgemeine Stammfunktion der gegebenen Funktion zu bilden, kannst du diese zunächst als Produkt schreiben.
2. Schritt: Parameter
berechnen
Somit lautet die Stammfunktion
.
Lösung 3
Substitution mit
Resubstitution:
Die Gleichung hat die Lösungen
und
.
Lösung 4
Bei dieser Aufgabe sollst du zeigen, dass
eine Gleichung der Tangente an dem Wendepunkt von
ist. Bestimme zuerst die Koordinaten des Wendepunktes wie folgt:
Die Funktion
kannst du mit der Summen- und Faktorregel ableiten.
2. Schritt: Notwendiges Kriterium
3. Schritt: Hinreichendes Kriterium
4. Schritt: Setze nun den Wert
in den Funktionsterm von
ein
Der Graph von f hat damit einen Wendepunkt mit den Koordinaten
.
Eine Tangente ist eine Gerade, die einen Funktionsgraphen in einem bestimmten Punkt berührt, ihn aber nicht schneidet. Im Berührpunkt ist die Steigung der Tangente gleich der Steigung der Kurve. Überprüfe die Tangente auf folgendes:
in die gegebene Tangentengleichung ein.
Somit liegt der Wendepunkt auf der Tangente.
2. Schritt: Weise nach, dass die Steigung der Funktion
mit der Steigung der Tangenten übereinstimmt
Somit besitzt die Funktion am Wendepunkt eine Steigung von
. Die allgemeine Funktionsgleichung einer Geraden lautet:
Somit besitzt die Tangente mit der Funktionsgleichung
die Steigung
, also ist
die Tangente im Wendepunkt
.
- Bestimmen der benötigten Ableitungsfunktionen von
- Notwendiges Kriterium
- Hinreichendes Kriterium
- Setze nun den Wert
des Wendepunktes in den Funktionsterm von
ein
- Überprüfe, ob der Wendepunkt auf der Tangenten liegt, mittels einer Punktprobe
- Weise nach, dass die Steigung der Funktion
an dem Wendepunkt mit der Steigung der Tangenten übereinstimmt
Lösung 5
Für diese Aufgabe ist es wichtig, dass du weißt, dass die Funktion
die erste Ableitung von
ist und beschreibt daher die Steigung des Graphen von
.
Der Graph der Funktion
besitzt an der Stelle
einen Tiefpunkt, das bedeutet, dass die Steigung an der Stelle
ist. Da die Funktion
die Ableitungsfunktion von
beschreibt weißt du somit, dass
gelten muss. Nun kannst du dir den Graph von
anschauen, dort kannst du ablesen, dass der Graph an der Stelle
auch den Funktionswert
besitzt.
Die erste Aussage ist wahr.
Das Integral kannst du mit dem Hauptsatz der Integralrechnung berechnen.
Die Werte für
und
kannst du nun aus dem Graphen ablesen. Somit gilt:
Die zweite Aussage ist somit falsch.
besitzt im Bereich
eine Nullstelle.
entspricht der zweiten Ableitung von
. Da der Graph von
an der Stelle
einen Wendepunkt besitzt, muss die zweite Ableitung, also
sein. Deshalb besitzt
an der Stelle
eine Nullstelle.
Die dritte Aussage ist richtig.
Du kannst an der Abbildung ablesen, dass
gilt. Nun musst du schauen, wie sich die Steigung von
an der Stelle
verhält. Da die Steigung bei
negativ ist, ist sie auf jeden fall kleiner als
.
Die vierte Aussage ist falsch.
1.
2.
3.
4.
Lösung 6
a)
Ein Punkt der Form
muss auf
liegen. Über eine Punktprobe kann überprüft werden, ob es einen solchen Punkt gibt.
Daraus lässt sich ein lineares Gleichungsystem ableiten:
-
ergibt:
Einsetzen in
ergibt:
und
in
eingesetzt:
Somit ergeben sich für den gesuchten Punkt die Koordinaten
.
b)
Lösung 7
Die allgemeine Gleichung der gesuchten Ebenen lautet:
Für den Abstand
zum Ursprung gilt:
Ein Normalenvektor der Ebene
lautet:
Somit lauten die zwei Ebenengleichungen:
und
Lösung 8
a)
b)
Die neue Wahrscheinlichkeit für die Zahl
wird mit
bezeichnet. Für die Wahrscheinlichkeit der Zahl
gilt dann:
Damit das Spiel fair ist, muss der Erwartungswert des Auszahlungsbetrags
dem Spieleinsatz in Höhe von 2,50 € entsprechen:
Für die Wahrscheinlichkeit für die Zahl
folgt:
Das Spiel ist fair, wenn die Wahrscheinlichkeit für die Zahl
zu
und die Wahrscheinlichkeit für die Zahl
zu
geändert wird.
Lösung 9
Du hast von zwei Kugeln
und
die Mittelpunkte
und
sowie die Radien
und
gegeben. Du weißt außerdem, dass sich die Kugeln im Punkt
berühren. Beschreibe nun ein Verfahren, mit dem man für alle Kugeln
bestimmen kann.
1.
Bestimmung des Verschiebungsvektors
Bestimme zuerst den Verschiebungsvektor
zwischen den Mittelpunkten
und
. Berechne also die Verschiebung
wiefolgt:
2.
Einheitsvektor des Verschiebungsvektors
bestimmen
Bestimme den Einheitsvektor
des Verschiebungsvektors
. Den Einheitsvektor
kannst du berechnen, indem du den Vektor
durch den Betrag von
teilst.
3.
Ortsvektor vom Punkt
als Gerade darstellen
Nun kannst du den Ortsvektor des Punktes
als Gerade in Abhängigkeit des Radius
darstellen. Hierfür musst du eine Geradengleichung aufstellen. Als Ortsvektor der Geradengleichung kannst du den Ortsvektor des Mittelpunktes
wählen. Von diesem Punkt aus musst du nun um zum Punkt
zu gelangen, die Länge
in Richtung des Einheitsvektors
verschieben. Somit lässt sich der Punkt
wie folgt darstellen: