Anwendungsaufgaben
Aufgabe 1
Die Teilaufgabe a) wurde in das Thema "Wahrscheinlichkeiten" eingeordnet.
Das Foto zeigt das Viaduc de Garabit in Frankreich.
Die beiden Bögen der Brücke sind annähernd parabelförmig.
Sie haben auf der Höhe der beiden Betonsockel eine Spannweite von
Die beiden Bögen enden auf den beiden Betonsockeln in einer Höhe von über der Wasseroberfläche.
Der obere Bogen hat über der Wasseroberfläche eine maximale Höhe von
- Berechne eine mögliche Funktionsgleichung für den oberen Brückenbogen.
Der untere Bogen kann mit einer Funktionsgleichung der Form beschrieben werden. Für den Faktor
des unteren Brückenbogens gilt:
- Wie groß ist der Abstand zwischen den höchsten Punkten der beiden Brückenbögen? Berechne.
Aufgabe 2
Sie lässt sich mit der Funktionsgleichung
- Gib eine mögliche Funktionsgleichung an.
Die Fensterfläche soll eine Höhe von
Die beiden oberen Eckpunkte berühren den Parabelbogen (siehe Abbildung).
- Berechne den Flächeninhalt dieser Fensterfläche.
Die Fensterfläche soll eine Breite von
- Berechne die größtmögliche Höhe dieser Fensterfläche.
- Welche der beiden Fensterflächen ist größer? Berechne.
Aufgabe 3
Die maximale Höhe des Sprungs ist
- Gib eine mögliche Gleichung der zugehörigen Parabel an.
- In welchem Abstand springt der Frosch darüber?
- Welcher der beiden Frösche springt weiter?
Berechne die Differenz der Sprungweiten.
Aufgabe 4
Die maximale Höhe des Hauses beträgt 3,00 m.
Am Boden ist es 2,70 m breit.
- Berechne eine mögliche Funktionsgleichung für die parabelförmige Außenkante des Hauses.
- Berechne die Länge dieses Vordachs.
- Berechne den Flächeninhalt der Tür.
Aufgabe 5
(Skizze nicht maßstabsgetreu)
Der Speer erreicht nach 20 m, in horizontaler Richtung von der Abwurflinie gemessen, seine maximale Höhe von 9,80 m.
- Berechne eine mögliche Funktionsgleichung der Flugkurve des Speers.
- Wie weit fliegt der Speer?
- Gib die Höhe dieses Abwurfpunktes an.
Aufgabe 6
- Die Hängematte hat die Form einer Parabel. Bestimme die Funktionsgleichung dieser Parabel.
- Wenn die Parabel mit der Gleichung
beschrieben werden soll und die Hängematte in der gleichen Höhe an den Bäumen befestigt werden soll, wie weit müssten dann die Bäume auseinander stehen?
Aufgabe 7
Nach
Gib eine mögliche Funktionsgleichung der zugehörigen Parabel
ln welcher Entfernung zur Grundlinie trifft der Ball auf dem Boden auf?
Aufgabe 8
Der tiefste Punkt
Aufgabe 9
Aufgabe 10
Sie kann mit der Funktionsgleichung
Die Fahrbahn befindet sich 50 m über der Wasseroberfläche.
Das ist die Hälfte der maximalen Höhe der Brücke. Bestimme eine mögliche Funktionsgleichung für den Brückenbogen. Berechne die Länge der Fahrbahn innerhalb des Brückenbogens.
Aufgabe 11
Gib eine mögliche Gleichung der zugehörigen Parabel
Begründe durch Rechnung. Vor Theo steht der Abwehrspieler Dennis im Abstand von
Berührt er den Ball, ohne hochzuspringen?
Begründe durch Rechnung.
Aufgabe 12
Die Flugbahn der Kugel lässt sich annähernd durch eine Parabel mit der Funktionsgleichung
Die Parabelgleichung für diesen Stoß lautet:
Vergleiche die beiden Kugelstoßweiten.
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Das Koordinatensystem wird so gewählt, dass die -Achse durch den höchsten Punkt des Brückenbogens verläuft und die
-Achse auf der Wasseroberfläche liegt.
Somit liegt der Scheitelpunkt des Bogens bei
Der zweite Betonsockel entspricht dem Punkt
Scheitelpunktform:
Punkt einsetzen, um
zu berechnen:
Somit lässt sich der obere Brückenbogen durch die folgende Parabelgleichung annähern:
bzw.
Alternative Wahl des Koordinatensystems:
Wird die -Achse auf Pfeilerhöhe gelegt, gilt
und
Mit derselben Vorgehensweise ergibt sich folgende Gleichung:
bzw.
Abstand zwischen den beiden höchsten Punkten der beiden Brückenbögen berechnen:
Unterer Brückenbogen:
Gegeben ist mit
einsetzen um
zu bestimmen:
Damit lautet die Funktionsgleichung des unteren Bogens:
Höhenunterschied berechnen:
untererer Scheitelpunkt: , oberer Scheitelpunkt:
Der Abstand der jeweils höchsten Punkte beträgt also:
Der obere Scheitel liegt ca. über dem Scheitel des unteren Bogens.
Lösung 2
Lösung 3
Lösung 4
Lösung 5
Lösung 6
Lösung 7
Lösung 8
- Allgemeine Funktionsgleichung:
- Scheitelpunkt
- Allgemeine Funktionsgleichung:
- Für den Steigungsfaktor
gilt:
- Also gilt für
Lösung 9
Mithilfe der Scheitelpunktform hat die Parabel
Das Loch befindet sich an der Stelle
Lösung 10
- Die
-Achse kann auf Höhe der Wasseroberfläche eingezeichnet werden.
- Die
-Achse verläuft durch den höchsten Punkt der Parabel.
- Der höchste Punkt der Brücke liegt
über der Wasseroberfläche. Er kann mit
beschrieben werden.
- Die Brücke ist
lang. Die beiden Schnittpunkte der Parabel mit der
-Achse haben also die
-Koordinaten
Lösung 11
- Der höchste Punkt (= Scheitelpunkt) liegt bei
- Der Abwurfpunkt liegt bei
-Koordinate:
-Koordinate: Korbhöhe
-Koordinate:
links vom Ursprung
-Koordinate: Höhe von Dennis mit nach oben gestreckten Armen