und Diplomprüfung in Angewandter Mathematik - Bifie
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Kompensationsprüfung zur standardisierten<br />
schriftlichen Reife- <strong>und</strong> <strong>Diplomprüfung</strong> <strong>in</strong><br />
<strong>Angewandter</strong> <strong>Mathematik</strong><br />
1 Gr<strong>und</strong>lagen<br />
Für generelle Informationen zum (für alle Unterrichtsfächer geltenden) organisatorischen Ablauf der<br />
Kompensationsprüfung siehe das Dokument Informationen zum Ablauf der Kompensationsprüfungen zu<br />
standardisierten Klausuren an Schulen, abrufbar unter https://www.bifie.at/node/2313.<br />
Informationen zu den rechtlichen Gr<strong>und</strong>lagen f<strong>in</strong>den Sie im Dokument Mündliche Kompensationsprüfung<br />
– Relevante Auszüge aus Gesetzen <strong>und</strong> Verordnungen, abrufbar unter https://www.bifie.at/node/2314.<br />
1.1 Allgeme<strong>in</strong>es<br />
Die mündliche Kompensationsprüfung <strong>in</strong> <strong>Angewandter</strong> <strong>Mathematik</strong> bietet die Möglichkeit, die negative<br />
Beurteilung der schriftlichen Klausur im Rahmen desselben Term<strong>in</strong>s zu kompensieren <strong>und</strong> damit e<strong>in</strong>en<br />
Laufbahnverlust zu vermeiden.<br />
Bei dieser Kompensationsprüfung müssen diejenigen Kompetenzen nachgewiesen werden, die auch<br />
Gegenstand der schriftlichen Überprüfung s<strong>in</strong>d: Gr<strong>und</strong>kompetenzen <strong>und</strong> clusterspezifische Kompetenzen.<br />
Im Rahmen des Prüfungsgesprächs wird zusätzlich mit fakultativen Fragestellungen gearbeitet, die die<br />
Prüfer<strong>in</strong>/der Prüfer mit der Angabe erhält <strong>und</strong> die während des Prüfungsgesprächs zusätzlich gestellt<br />
werden können. Die Prüfer<strong>in</strong>/der Prüfer entscheidet, ob <strong>und</strong> wie viele der vorgegebenen fakultativen Fragestellungen<br />
zur Anwendung kommen. Diese zusätzlich angeführten fakultativen Fragestellungen dienen<br />
e<strong>in</strong>erseits dazu, Defizite aus den gr<strong>und</strong>legenden Kompetenzen womöglich auszugleichen, andererseits<br />
dazu, den Kandidat<strong>in</strong>nen <strong>und</strong> Kandidaten e<strong>in</strong>e zusätzliche Gelegenheit zu geben, über das Gr<strong>und</strong>legende<br />
h<strong>in</strong>ausgehende Kompetenzen unter Beweis zu stellen. Wenn fakultative Fragestellungen zur Anwendung<br />
kommen, werden diese den Kandidat<strong>in</strong>nen <strong>und</strong> Kandidaten erst im Rahmen des Prüfungsgesprächs<br />
gestellt; sie werden den Kandidat<strong>in</strong>nen <strong>und</strong> Kandidaten nicht zusammen mit der Aufgabenstellung mitgeliefert.<br />
Die Kompensationsprüfung unterscheidet sich folglich durch die fakultativen Fragestellungen von der<br />
standardisierten schriftlichen Reife- <strong>und</strong> <strong>Diplomprüfung</strong> <strong>in</strong> <strong>Angewandter</strong> <strong>Mathematik</strong>.<br />
2 Konzeption der Kompensationsprüfung<br />
Jeder Kandidat<strong>in</strong>/jedem Kandidaten wird e<strong>in</strong>e Aufgabenstellung bestehend aus drei oder vier Unteraufgaben<br />
vorgelegt. Nach Möglichkeit wird die Aufgabenstellung nicht mehr als e<strong>in</strong>e Seite umfassen – Ausnahmen<br />
s<strong>in</strong>d möglich (Grafiken, Tabellen etc.). Grafiken <strong>und</strong> Tabellen werden <strong>in</strong> Schwarz-Weiß zur Verfügung gestellt.
Kompensationsprüfung Angewandte <strong>Mathematik</strong> 2<br />
PC oder Laptop mit e<strong>in</strong>em zugelassenen <strong>Mathematik</strong>programm bzw. e<strong>in</strong> zugelassener grafikfähiger Taschenrechner<br />
sowie e<strong>in</strong>e für die jeweilige Schulform approbierte Formelsammlung sollten für jede Kandidat<strong>in</strong>/jeden<br />
Kandidaten sowohl zur Vorbereitung als auch für die Prüfung zur Verfügung stehen.<br />
2.1 Charakterisierung der Aufgaben<br />
Die mathematische Inhaltsdimension mit allen fünf Ausprägungen wird <strong>in</strong> der Kompensationsprüfung<br />
möglichst breit gestreut se<strong>in</strong> (bezogen auf die Kompetenzkataloge für die standardisierte schriftliche<br />
Reife- <strong>und</strong> <strong>Diplomprüfung</strong> <strong>in</strong> <strong>Angewandter</strong> <strong>Mathematik</strong>, die auf der Website des BIFIE unter<br />
https://www.bifie.at/node/1390 aufrufbar s<strong>in</strong>d).<br />
Die Handlungsdimension mit allen vier Ausprägungen wird ebenfalls breit abgebildet. Die Unteraufgaben<br />
jeder Aufgabenstellung s<strong>in</strong>d streng unabhängig vone<strong>in</strong>ander. In den Unteraufgaben werden diejenigen<br />
Signalwörter (Operatoren) verwendet, die im auf der Website des BIFIE veröffentlichten Katalog (vgl.<br />
https://www.bifie.at/node/1934) zusammengefasst s<strong>in</strong>d.<br />
Die Kompensationsprüfungsaufgaben entsprechen stets den <strong>in</strong>haltlichen Anforderungen des jeweiligen<br />
Clusters, das heißt, sie gehen jeweils von e<strong>in</strong>em e<strong>in</strong>heitlichen Kontext aus <strong>und</strong> decken mit ihren Unteraufgaben<br />
sowohl die Gr<strong>und</strong>kompetenzen als auch die schulformspezifischen Kompetenzen ab (vgl. Prüfungsordnung<br />
BHS § 19 i. V. m. § 13 (2) sowie die unter https://www.bifie.at/node/1390 abrufbaren<br />
Kompetenzkataloge).<br />
2.2 Didaktischer H<strong>in</strong>tergr<strong>und</strong> zu den fakultativen Fragestellungen<br />
Fakultative Fragestellungen tragen zur Klärung der Beurteilung bei:<br />
§<br />
§<br />
§<br />
§<br />
Als „vertiefende Fragestellungen“ dokumentieren sie die Selbstständigkeit (i. S. d. LBVO) der<br />
Kandidat<strong>in</strong>/des Kandidaten.<br />
Sie ermöglichen e<strong>in</strong> „genaueres Nachfragen“, falls die ursprüngliche Aufgabenstellung anders<br />
beantwortet wurde als <strong>in</strong> der Lösungserwartung vorgesehen bzw. „erwartet“.<br />
Da e<strong>in</strong>e ausreichende Gr<strong>und</strong>lage für die Beurteilung aller Ausprägungen der Handlungsdimensionen<br />
vorhanden se<strong>in</strong> muss, setzt die Prüfer<strong>in</strong>/der Prüfer diese auch e<strong>in</strong>, um Defizite <strong>in</strong> anderen Bereichen<br />
womöglich auszugleichen.<br />
Diese Fragestellungen können auch über Fehler bei der Lösung der Aufgabenstellung h<strong>in</strong>weghelfen.<br />
Beispiel: Man könnte nach der möglichen Interpretation e<strong>in</strong>es Ergebnisses fragen, obwohl<br />
das Ergebnis zuvor nicht richtig ermittelt wurde.
Kompensationsprüfung Angewandte <strong>Mathematik</strong> 3<br />
3 Beurteilung<br />
3.1 Gesamtkalkül<br />
Da sowohl die von der Kandidat<strong>in</strong>/vom Kandidaten im Rahmen der Kompensationsprüfung erbrachte Leistung<br />
als auch das Ergebnis der Klausurarbeit für die Gesamtbeurteilung herangezogen werden, kann das<br />
Gesamtkalkül nicht besser als „Befriedigend“ lauten.<br />
3.2 Erläuterungen zur Beurteilung<br />
Die Prüfer<strong>in</strong>/der Prüfer erhält mit jeder Aufgabenstellung zusätzlich e<strong>in</strong>e vollständige Lösungserwartung mit<br />
der Angabe der jeweiligen Ausprägung der Dimension Handlung. Des Weiteren gibt es zu fast allen Unteraufgaben<br />
fakultative Fragestellungen (<strong>in</strong>klusive Lösungserwartungen <strong>und</strong> der jeweiligen Ausprägung<br />
der Dimension Handlung). Pro Unteraufgabe ist e<strong>in</strong>e Seite vorgesehen, wobei darauf geachtet wird, dass<br />
genügend Platz für Anmerkungen der Prüfer<strong>in</strong>/des Prüfers während des Prüfungsgesprächs bleibt.<br />
Da die gesetzliche Regelung vorsieht, dass der Prüfer<strong>in</strong>/dem Prüfer <strong>und</strong> der Beisitzer<strong>in</strong>/dem Beisitzer bei<br />
der Beurteilung des Prüfungsgebiets e<strong>in</strong>e geme<strong>in</strong>same Stimme zukommt (vgl. Dokument Mündliche<br />
Kompensationsprüfung – Relevante Auszüge aus Gesetzen <strong>und</strong> Verordnungen, abrufbar unter<br />
https://www.bifie.at/node/2314), erhalten beide stets die den Aufgabenstellungen beigelegten Bewertungs-<br />
<strong>und</strong> Beurteilungsraster. Im Bewertungsraster ist die Notendef<strong>in</strong>ition samt Beschreibung der Kompetenzbereiche<br />
angeführt, im zusätzlichen Beurteilungsraster trägt die Prüfer<strong>in</strong>/der Prüfer das erreichte Ausmaß<br />
der nachgewiesenen Handlungskompetenzen e<strong>in</strong>.
Kompensationsprüfung Angewandte <strong>Mathematik</strong> 4<br />
3.3 Bewertungsraster<br />
Beurteilung /<br />
Kompetenzbereiche<br />
Anforderungen werden <strong>in</strong> den<br />
wesentlichen Bereichen<br />
überwiegend erfüllt<br />
Anforderungen werden <strong>in</strong> den<br />
wesentlichen Bereichen<br />
zur Gänze erfüllt<br />
Anforderungen werden <strong>in</strong><br />
über das Wesentliche h<strong>in</strong>ausgehendem<br />
Ausmaß erfüllt<br />
Anforderungen werden <strong>in</strong><br />
weit über das Wesentliche<br />
h<strong>in</strong>ausgehendem Ausmaß<br />
erfüllt<br />
Modellieren &<br />
Transferieren<br />
Basismodelle im allgeme<strong>in</strong>en bzw.<br />
schulformspezifischen Kontext<br />
erstellen (im S<strong>in</strong>ne der Gr<strong>und</strong>kompetenzen)<br />
Basiszusammenhänge aus dem<br />
Alltag <strong>in</strong> e<strong>in</strong>fachster Form <strong>in</strong> die<br />
<strong>Mathematik</strong> transferieren <strong>und</strong> umgekehrt<br />
gr<strong>und</strong>legende Modelle aus dem<br />
allgeme<strong>in</strong>en bzw. schulformspezifischen<br />
Kontext bilden<br />
gr<strong>und</strong>legende Zusammenhänge <strong>in</strong><br />
mathematische Beschreibung<br />
transferieren<br />
über das Gr<strong>und</strong>legende h<strong>in</strong>ausgehende<br />
Modelle aus dem allgeme<strong>in</strong>en<br />
bzw. schulformspezifischen<br />
Kontext bilden<br />
mathematische Zusammenhänge <strong>in</strong><br />
berufsspezifische Bereiche übertragen<br />
<strong>und</strong> umgekehrt<br />
Modelle im Bereich komplexer<br />
Problemstellungen <strong>und</strong> Sachzusammenhänge<br />
erstellen<br />
komplexe mathematische Zusammenhänge<br />
<strong>in</strong> berufsfeldspezifische<br />
Bereiche übertragen <strong>und</strong> umgekehrt<br />
Operieren &<br />
Technologiee<strong>in</strong>satz<br />
Rechen- <strong>und</strong> Konstruktionsabläufe<br />
auf Basis gr<strong>und</strong>legenden Operierens<br />
korrekt durchführen<br />
gr<strong>und</strong>legende Technologiekompetenz<br />
nachweisen<br />
auf Basis e<strong>in</strong>es zugr<strong>und</strong>e liegenden<br />
tieferen Verstehens über die gr<strong>und</strong>legende<br />
Rechenkompetenz h<strong>in</strong>ausgehend<br />
operieren<br />
operative Tätigkeiten zur Lösung<br />
gr<strong>und</strong>legender Problemstellungen<br />
an die jeweils verfügbare Technologie<br />
(im M<strong>in</strong>destausmaß) auslagern <strong>und</strong><br />
die Technologie adäquat e<strong>in</strong>setzen<br />
über die gr<strong>und</strong>legende Rechenkompetenz<br />
h<strong>in</strong>ausgehend unter<br />
Nachweis e<strong>in</strong>es kompetenten<br />
Technologiee<strong>in</strong>satzes anspruchsvoll<br />
operieren<br />
<strong>in</strong> komplexen bzw. anspruchsvollen<br />
Situationen, auf den jeweiligen<br />
Cluster abgestimmt, operieren<br />
über e<strong>in</strong>e tiefgehende Werkzeugkompetenz<br />
verfügen <strong>und</strong> diese<br />
nachweisen<br />
Reflektieren<br />
Interpretieren &<br />
Dokumentieren<br />
aus Informationen oder mathematischen<br />
Darstellungen gr<strong>und</strong>legende<br />
Fakten, Zusammenhänge oder<br />
Sachverhalte im M<strong>in</strong>destmaß <strong>in</strong>terpretieren<br />
Lösungswege <strong>und</strong> Ergebnisse <strong>in</strong><br />
gr<strong>und</strong>legender Form darstellen<br />
vorgegebene mathematische<br />
Zusammenhänge <strong>und</strong> Ergebnisse<br />
<strong>in</strong> allgeme<strong>in</strong>en <strong>und</strong> schulformspezifischen<br />
Kontexten <strong>in</strong>terpretieren<br />
Lösungsstrategien verständlich <strong>und</strong><br />
nachvollziehbar darstellen<br />
mathematische Zusammenhänge <strong>in</strong><br />
Fachsprache <strong>in</strong>terpretieren<br />
Lösungsstrategien <strong>in</strong> Fachsprache<br />
nachvollziehbar darstellen<br />
komplexe mathematische Zusammenhänge,<br />
auf den jeweiligen<br />
Cluster abgestimmt, <strong>in</strong>terpretieren<br />
komplexe Lösungsstrategien, auf<br />
den jeweiligen Cluster abgestimmt,<br />
dokumentieren<br />
Argumentieren &<br />
Kommunizieren<br />
gr<strong>und</strong>legende mathematische<br />
Sachverhalte erklären<br />
mathematische Sachverhalte <strong>und</strong><br />
Entscheidungen begründen<br />
mathematische Sachverhalte <strong>und</strong><br />
Entscheidungen unter Verwendung<br />
mathematischer Fachsprache<br />
begründen <strong>und</strong> erklären<br />
mathematische Sachverhalte <strong>und</strong><br />
Entscheidungen mit mathematischer<br />
Fachsprache unter Berücksichtigung<br />
unterschiedlicher Aspekte argumentieren,<br />
begründen <strong>und</strong> erklären
Kompensationsprüfung Angewandte <strong>Mathematik</strong> 5<br />
3.4 Beurteilungsraster<br />
Um die Beurteilung zu erleichtern, ist bei jedem Kompetenzbereich jede Unteraufgabe bzw. jede fakultative<br />
Fragestellung (extra gekennzeichnet) angegeben, das bzw. die <strong>in</strong> die jeweiligen Ausprägungen der<br />
Dimension Handlung fällt.<br />
Beurteilung<br />
Kompetenzbereiche<br />
Anforderungen<br />
werden <strong>in</strong> den<br />
wesentlichen<br />
Bereichen<br />
überwiegend<br />
erfüllt<br />
Anforderungen<br />
werden <strong>in</strong> den<br />
wesentlichen<br />
Bereichen<br />
zur Gänze erfüllt<br />
Anforderungen<br />
werden <strong>in</strong> über<br />
das Wesentliche<br />
h<strong>in</strong>ausgehendem<br />
Ausmaß erfüllt<br />
Anforderungen<br />
werden <strong>in</strong> weit<br />
über das<br />
Wesentliche<br />
h<strong>in</strong>ausgehendem<br />
Ausmaß erfüllt<br />
Modellieren &<br />
Transferieren<br />
Operieren &<br />
Technologiee<strong>in</strong>satz<br />
Interpretieren &<br />
Dokumentieren<br />
Reflektieren<br />
Argumentieren &<br />
Kommunizieren<br />
4 3 2 1<br />
Gesamtbeurteilung: __________________________________
Kompensationsprüfung Angewandte <strong>Mathematik</strong> 6<br />
3.5 Notenf<strong>in</strong>dung<br />
Die Prüfer<strong>in</strong>/der Prüfer trägt während der Abhaltung der mündlichen Kompensationsprüfung das jeweilige<br />
Ausmaß der von der Kandidat<strong>in</strong>/vom Kandidaten erreichten Kompetenzen <strong>in</strong> den Beurteilungsraster e<strong>in</strong>.<br />
Dabei werden ke<strong>in</strong>e Punkte vergeben. Danach werden alle drei Kompetenzbereiche zusammengefasst<br />
<strong>und</strong> es wird e<strong>in</strong>e Gesamtbeurteilung gemäß LBVO ermittelt. (Siehe Beispiel.) Das heißt, die Kompensierbarkeit<br />
zwischen den Ausprägungen der Handlungsdimensionen ist möglich.<br />
Beispiel:<br />
Beurteilung<br />
Kompetenzbereiche<br />
Anforderungen<br />
werden <strong>in</strong> den<br />
wesentlichen<br />
Bereichen<br />
überwiegend<br />
erfüllt<br />
Anforderungen<br />
werden <strong>in</strong> den<br />
wesentlichen<br />
Bereichen<br />
zur Gänze erfüllt<br />
Anforderungen<br />
werden <strong>in</strong> über<br />
das Wesentliche<br />
h<strong>in</strong>ausgehendem<br />
Ausmaß erfüllt<br />
Anforderungen<br />
werden <strong>in</strong> weit<br />
über das<br />
Wesentliche<br />
h<strong>in</strong>ausgehendem<br />
Ausmaß erfüllt<br />
Modellieren &<br />
Transferieren<br />
Operieren &<br />
Technologiee<strong>in</strong>satz<br />
Interpretieren &<br />
Dokumentieren<br />
Reflektieren<br />
Argumentieren &<br />
Kommunizieren<br />
4 3 2 1<br />
Genügend<br />
Gesamtbeurteilung: __________________________________<br />
Erläuterung zu diesem Beispiel: Die Defizite bei der Ausprägung der Handlungsdimension Reflektieren<br />
kann die Kandidat<strong>in</strong>/der Kandidat durch den Überhang bei der Ausprägung der Handlungsdimension<br />
Operieren & Technologiee<strong>in</strong>satz ausgleichen; somit ergibt sich das Gesamtkalkül „Genügend“.
Kompensationsprüfung Angewandte <strong>Mathematik</strong> 7<br />
4 Prototypische Aufgaben<br />
4.1 Schadstoffausbreitung (Cluster 3)<br />
Aufgabenstellung<br />
Der Ausstoß von Schadstoffmengen an e<strong>in</strong>em bestimmten Ort <strong>in</strong> e<strong>in</strong>er bestimmten Entfernung von der<br />
Schadstoffquelle wird häufig normalverteilt angenommen, vor allem dann, wenn ungefähr zur gleichen<br />
Tageszeit <strong>und</strong> am gleichen Ort die Emissionsmenge betrachtet wird. Dies wird bei den folgenden Aufgabenstellungen<br />
vorausgesetzt. Die Angabe der Schadstoffmengen erfolgt <strong>in</strong> Milligramm pro Betriebsst<strong>und</strong>e (mg/h).<br />
a) E<strong>in</strong> Unternehmen gibt an, dass Langzeitmessungen immer um die gleiche Zeit am Vormittag normalverteilte<br />
Schadstoffwerte mit μ = 140 mg <strong>und</strong> σ = 8 mg ergeben haben.<br />
E<strong>in</strong>e private Bürger<strong>in</strong>itiative zieht diese Ergebnisse <strong>in</strong> Zweifel <strong>und</strong> möchte Messwerte ermitteln.<br />
– Ermitteln Sie denjenigen zweiseitigen Bereich, <strong>in</strong> dem Stichprobenmittelwerte (mit Stichprobenumfang<br />
n = 10) mit 95 % bzw. 99 % Wahrsche<strong>in</strong>lichkeit liegen müssten, wenn die Angaben der Firma<br />
als richtig angesehen werden.<br />
Es wurde schließlich folgende Messreihe von der Bürger<strong>in</strong>itiative ermittelt:<br />
Nr. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10<br />
Schadstoffmenge <strong>in</strong> mg/h 152 166 149 153 172 147 157 164 157 168<br />
– Bestimmen Sie den Mittelwert <strong>und</strong> die Stichprobenstandardabweichung dieser Messreihe.<br />
– Interpretieren Sie die Ergebnisse Ihrer Berechnungen.<br />
b) Unter der Annahme der Normalverteilung kann man die emittierten Schadstoffmengen sowohl mit Hilfe<br />
der Dichtefunktion als auch mit Hilfe der Verteilungsfunktion der Normalverteilung beschreiben.<br />
– Skizzieren Sie für μ = 160 mg <strong>und</strong> σ = 10 mg den Verlauf der Dichtefunktion <strong>und</strong> der Verteilungsfunktion<br />
maßstabsgerecht.<br />
– Erklären Sie den Zusammenhang dieser beiden Funktionen.<br />
– Zeichnen Sie auch μ <strong>und</strong> σ <strong>in</strong> die Grafiken e<strong>in</strong>.<br />
c) Die Schadstoffmenge hängt natürlich auch stark von der Entfernung der Emissionsquelle ab. Bei Untersuchungen<br />
wurde festgestellt: Je Kilometer Entfernung von der Schadstoffquelle nimmt die Schadstoffkonzentration<br />
um 10 % ab.<br />
– Erklären Sie, welcher Funktionstyp demnach geeignet ist, die Schadstoffmenge <strong>in</strong> Abhängigkeit von<br />
der Entfernung zu beschreiben.<br />
– Stellen Sie die Funktion auf.<br />
d) Die Dichtefunktion der sogenannten „normierten Normalverteilung“ lautet: g(u) =<br />
1<br />
2 ∙ π · e– u2 2 .<br />
– Dokumentieren Sie die wichtigsten Rechenschritte, um die Wendepunkte dieser Funktion zu f<strong>in</strong>den.
Kompensationsprüfung Angewandte <strong>Mathematik</strong> 8<br />
Lösung <strong>und</strong> Anleitung für das Prüfungsgespräch<br />
Unteraufgabe a)<br />
Lösungsvorschlag<br />
1) Bestimmung des 95-%- bzw. 99-%-Zufallsstreubereiches für<br />
den Mittelwert, ausgehend vom gegebenen μ <strong>und</strong> σ:<br />
Kompetenzen <strong>und</strong> fakultative<br />
Fragestellungen<br />
Vorwiegend abgeprüfte Kompetenzen:<br />
„Operieren <strong>und</strong> Technologiee<strong>in</strong>satz“<br />
„Interpretieren“, aber auch<br />
„Modellieren“ (Zufallsstreubereich)<br />
u 0,975 = 1,96 (95-%-Zufallsstreubereich)<br />
x unten = μ – u σ 0,975 = 134,32 mg<br />
n<br />
x oben = μ + u 0,975 = 155,68 mg<br />
σn<br />
u 0,995 = 2,576 (99-%-Zufallsstreubereich)<br />
x unten = μ – u σ 0,995 = 129,39 mg<br />
n<br />
x oben = μ + u 0,995 = 160,61 mg<br />
σn<br />
2) Berechnung von Mittelwert <strong>und</strong> Standardabweichung der<br />
10 Messwerte:<br />
x = 1 n<br />
s =<br />
n<br />
i=1 x i = 158,5 mg<br />
1<br />
n – 1<br />
n<br />
(x i<br />
– x) 2<br />
i=1 = 8,55 mg<br />
3) Der gemessene Mittelwert liegt außerhalb des 95-%-Zufallsstreubereiches<br />
ausgehend von den Angaben des Unternehmens,<br />
aber <strong>in</strong>nerhalb des 99-%-Zufallsstreubereiches.<br />
Es besteht daher der „Verdacht“, dass die Angaben des Unternehmens<br />
nicht stimmen, jedoch ist die Irrtumswahrsche<strong>in</strong>lichkeit<br />
der Behauptung „Die Angaben des Unternehmens<br />
stimmen nicht“ jedenfalls größer als 1 %. In vielen Fällen sagt<br />
man <strong>in</strong> so e<strong>in</strong>em Fall: „Weitere Untersuchungen anstellen.“
Kompensationsprüfung Angewandte <strong>Mathematik</strong> 9<br />
Unteraufgabe b)<br />
μ – σ<br />
μ<br />
μ + σ<br />
Vorwiegend abgeprüfte Kompetenzen:<br />
„Interpretieren“<br />
„Argumentieren <strong>und</strong> Kommunizieren“<br />
Fakultative Fragen<br />
• Erklären Sie den Zusammenhang der<br />
beiden Funktionen <strong>in</strong> bestimmten Punkten<br />
(z. B. bei x = μ).<br />
(→ siehe Skizze: G(μ) = 0,5)<br />
„Interpretieren“<br />
• Erläutern Sie, wie man den Zusammenhang<br />
G(x) =<br />
∫ 0<br />
x<br />
g(t)dt umkehren kann.<br />
Der Erwartungswert μ teilt die Dichtefunktion <strong>in</strong> zwei symmetrische<br />
Hälften. Bei μ ± σ s<strong>in</strong>d die Wendepunkte der Dichtefunktion<br />
(im Bereich μ ± σ liegen ca. 68 % der Werte).<br />
Für den Zusammenhang Dichtefunktion fi Verteilungsfunktion<br />
gilt:<br />
• ( g(x) = dG(x)<br />
dx ;<br />
Hauptsatz der Diff.-Int.)<br />
„Modellieren“<br />
„Argumentieren <strong>und</strong> Kommunizieren“<br />
G(x) =<br />
∫ 0<br />
x<br />
g(t)dt
Kompensationsprüfung Angewandte <strong>Mathematik</strong> 10<br />
Unteraufgabe c)<br />
Als Funktionstyp kommt nur die Exponentialfunktion <strong>in</strong> Frage (<strong>in</strong><br />
gleichen Abständen gleiche prozentuelle Abnahme).<br />
§<br />
§<br />
Im Wesentlichen kann man 2 verschiedene Vorgangsweisen zur<br />
Ermittlung der Funktionsgleichung unterscheiden<br />
(beide Lösungswege s<strong>in</strong>d als gleichwertig anzusehen):<br />
1) Direktes Ansetzen mit der Basis 0,9:<br />
S(d) = S 0 · 0,9 d<br />
(d … Abstand von der Emissionsquelle <strong>in</strong> km)<br />
2) Ansatz über e<strong>in</strong>e e-Funktion:<br />
S(d) = S 0 · e λ·d<br />
0,9 · S 0 = S 0 · e λ·1 ⇒ λ = 0,105 km –1<br />
Vorwiegend abgeprüfte Kompetenz:<br />
„Modellieren“<br />
(beim 2. Ansatz auch „Operieren“)<br />
Fakultative Frage:<br />
• Je 2 Kilometer Entfernung von der<br />
Schadstoffquelle nimmt die Schadstoffkonzentration<br />
um 10 % ab. Stellen Sie<br />
die Funktion auf.<br />
(S(d) = S 0 · 0,9 d 2)<br />
„Modellieren“
Kompensationsprüfung Angewandte <strong>Mathematik</strong> 11<br />
Unteraufgabe d)<br />
Diese Aufgabe lässt je nach der (noch) zur Verfügung stehenden<br />
Zeit <strong>und</strong> des Beurteilungsspielraumes (größere Komplexität) viel<br />
Spielraum (→ siehe fakultative Fragestellungen).<br />
Kurzantwort:<br />
Man muss die zweite Ableitung der Funktion ermitteln <strong>und</strong> diese<br />
gleich null setzen.<br />
Vorwiegend abgeprüfte Kompetenz:<br />
„Argumentieren <strong>und</strong> Kommunizieren“<br />
Fakultative Fragen:<br />
• Warum muss die 2. Ableitung gleich 0<br />
gesetzt werden?<br />
(Wendepunkt als Extremstelle der<br />
1. Ableitung)<br />
„Argumentieren <strong>und</strong> Kommunizieren“<br />
• Wie berechnen Sie den Wendepunkt mit<br />
Technologie?<br />
(Lösung technologieabhängig)<br />
„Operieren <strong>und</strong> Technologiee<strong>in</strong>satz“<br />
g(u) =<br />
g'(u) =<br />
g''(u) =<br />
g''(u) = 0<br />
1<br />
2 ∙ π · e– u2 2<br />
/<br />
/<br />
1<br />
· 2 ∙ π ( – 2 ∙ u<br />
2 ) u2 e– 2<br />
/<br />
/<br />
1<br />
· 2 ∙ π ( –1 · u2 e– 2 – u · ( – 2 ∙ u<br />
2 ) e– u2 2<br />
)<br />
• Führen Sie die Berechnungsschritte ohne<br />
Technologie durch.<br />
(Lösung nebenstehend; Anzahl der Lösungsschritte<br />
je nach zur Verfügung stehenden<br />
Zeit)<br />
„Operieren“<br />
Dies führt nach Kürzen bzw. Wegstreichen schließlich zur<br />
Gleichung u 2 = 1 bzw. u = ± 1.
Kompensationsprüfung Angewandte <strong>Mathematik</strong> 12<br />
4.2 Kostenfunktion (Cluster 6, 7, 8)<br />
Aufgabenstellung<br />
Durch die Punkte P 1 = (1|3), P 2 = (4|5), P 3 = (7|6) <strong>und</strong> P 4 = (10|9) wird der Graph e<strong>in</strong>er Polynomfunktion<br />
3. Grades gelegt.<br />
Dieser Funktionsgraph beschreibt modellhaft e<strong>in</strong>e Kostenfunktion.<br />
K(x) ... Produktionskosten <strong>in</strong> Gelde<strong>in</strong>heiten (GE) bei x ME<br />
x ... Produktionsmenge <strong>in</strong> Mengene<strong>in</strong>heiten (ME)<br />
a) – Stellen Sie e<strong>in</strong> Gleichungssystem auf, mit dem Sie diese Funktion berechnen können.<br />
b) – Beschreiben Sie die Eigenschaften der abgebildeten Kostenfunktion anhand des Funktionsgraphen<br />
aus mathematischer Sicht.<br />
– Erklären Sie die Eigenschaften e<strong>in</strong>er ertragsgesetzlichen Kostenfunktion.<br />
c) Die Kostenfunktion lautet K(x) = 0,019 · x 3 – 0,28 · x 2 + 1,67 · x + 1,59.<br />
– Bestimmen Sie die dazugehörige Grenzkostenfunktion.<br />
– Erläutern Sie die Bedeutung der Grenzkostenfunktion.
Kompensationsprüfung Angewandte <strong>Mathematik</strong> 13<br />
d) – Bestimmen Sie mithilfe der vorgegebenen Grafik näherungsweise die dargestellte Erlösfunktion.<br />
– Ermitteln Sie den Zusammenhang mit der langfristigen Preisuntergrenze.
Kompensationsprüfung Angewandte <strong>Mathematik</strong> 14<br />
Lösung <strong>und</strong> Anleitung für das Prüfungsgespräch<br />
Lösungsvorschlag<br />
Unteraufgabe a)<br />
K(x) = a 3 · x 3 + a 2 · x 2 + a 1 · x + a 0<br />
K(1) = 3: a 3 + a 2 + a 1 + a 0 = 3<br />
K(4) = 5: 64a 3 + 16a 2 + 4a 1 + a 0 = 5<br />
K(7) = 6: 343a 3 + 49a 2 + 7a 1 + a 0 = 6<br />
K(10) = 9: 1000a 3 + 100a 2 + 10a 1 + a 0 = 9<br />
Kompetenzen <strong>und</strong> fakultative<br />
Fragestellungen<br />
Vorwiegend abgeprüfte Kompetenzen:<br />
„Modellieren & Transferieren“<br />
Fakultative Fragestellungen:<br />
Warum wird durch 4 Punkte e<strong>in</strong>e<br />
Polynomfunktion 3. Grades bestimmt?<br />
(Die Polynomfunktion 3. Grades be<strong>in</strong>haltet<br />
4 Formvariable, es s<strong>in</strong>d daher 4 Gleichungen<br />
zur Bestimmung notwendig – aus jedem<br />
Punkt e<strong>in</strong>e Gleichung.)<br />
„Modellieren & Transferieren“<br />
Wie würde sich das Gleichungssystem<br />
ändern, wenn statt zweier Punkte zwei<br />
Steigungen <strong>in</strong> den anderen Punkten<br />
angegeben wären?<br />
(Je e<strong>in</strong>e Bed<strong>in</strong>gung würde nicht den<br />
Funktionswert, sondern die Ableitung<br />
betreffen, also e<strong>in</strong>e Gleichung aus K(x 1 ) = y 1 ,<br />
e<strong>in</strong>e aus K(x 2 ) = y 2 , e<strong>in</strong>e aus K'(x 1 ) = k 1 <strong>und</strong><br />
e<strong>in</strong>e aus K'(x 2 ) = k 2 .)<br />
„Modellieren & Transferieren“<br />
Wie würden Sie dieses Gleichungssystem<br />
lösen?<br />
(Die Beantwortung ist abhängig von den im<br />
Unterricht vermittelten Methoden <strong>und</strong> der<br />
verwendeten Technologie.)<br />
„Operieren & Technologiee<strong>in</strong>satz“
Kompensationsprüfung Angewandte <strong>Mathematik</strong> 15<br />
Unteraufgabe b)<br />
streng monoton steigend<br />
Fixkosten ≥ 0, Bereiche mit zuerst positiver <strong>und</strong> danach<br />
negativer Krümmung (oder: Rechts- bzw. L<strong>in</strong>kskurve,<br />
konvex/konkav)<br />
→ zuerst degressiver <strong>und</strong> danach progressiver Kostenverlauf,<br />
Wendepunkt<br />
Kostenkehre (bzw. im Unterricht verwendete Begriffe),<br />
ke<strong>in</strong>e Extremwerte<br />
Daraus folgen Eigenschaften der Koeffizienten:<br />
a 0 ≥ 0<br />
a 3 > 0<br />
a 2 < 0<br />
(mögliche erweiterte Interpretation:<br />
K'(x) = 3a 3 x 2 + 2a 2 x + a 1 → (2 ∙ a 2 ) 2 – 4 ∙ 3 ∙ a 3 ∙ a 1 < 0<br />
→ 4 ∙ a 2<br />
2<br />
– 12 ∙ a 3 ∙ a 1 < 0<br />
→ a 2<br />
2<br />
< 3 ∙ a 3 ∙ a 1 )<br />
Vorwiegend abgeprüfte Kompetenzen:<br />
„Modellieren & Transferieren“<br />
„Interpretieren“<br />
Fakultative Fragestellungen:<br />
Welche Eigenschaften weist der Wendepunkt<br />
auf <strong>und</strong> wie wird er deshalb<br />
berechnet?<br />
(f''(x) = 0, daher Lösung der l<strong>in</strong>earen<br />
Gleichung y'' = 0)<br />
„Modellieren & Transferieren“<br />
Welche Eigenschaften darf e<strong>in</strong>e Kostenfunktion<br />
nicht haben?<br />
(Sie darf an ke<strong>in</strong>er Stelle monoton fallend<br />
se<strong>in</strong>, sie darf nicht negativ se<strong>in</strong>.)<br />
„Argumentieren“<br />
Wo kann man die Fixkosten ablesen?<br />
(K(0))<br />
„Interpretieren“<br />
Mit welchem Punkt der Kostenfunktion kann<br />
man die Kostenkehre ermitteln?<br />
Wie lässt sich dieser Punkt bestimmen?<br />
(Wendepunkt, zwischen degressivem <strong>und</strong><br />
progressivem Bereich, K''(x) = 0)<br />
„Interpretieren“<br />
„Transferieren“
Kompensationsprüfung Angewandte <strong>Mathematik</strong> 16<br />
Unteraufgabe c)<br />
K(x) = 0,019 · x 3 – 0,28 · x 2 + 1,67 · x + 1,59<br />
K'(x) = 0,057 · x 2 – 0,56 · x + 1,67<br />
Bedeutung der Grenzkostenfunktion <strong>in</strong> der Wirtschaft:<br />
Zunahme bei den Produktionskosten, wenn Produktionsmenge<br />
um 1 ME erhöht wird<br />
Vorrangig abgeprüfte Kompetenzen:<br />
„Operieren & Technologiee<strong>in</strong>satz“<br />
„Transferieren“<br />
Fakultative Fragestellungen:<br />
Wie kann man diese Funktion<br />
„händisch“ ableiten?<br />
(Nennung der entsprechenden<br />
Differenziationsregeln)<br />
„Operieren“<br />
Erläutern Sie den Unterschied zwischen der<br />
Def<strong>in</strong>ition der Grenzkostenfunktion aus der<br />
Wirtschaft <strong>und</strong> der mathematischen<br />
Def<strong>in</strong>ition Differenzialquotient.<br />
(∆x = 1, also Differenzenquotient, also genau<br />
genommen nicht Differenzialquotient K'(x))<br />
„Argumentieren“
Kompensationsprüfung Angewandte <strong>Mathematik</strong> 17<br />
Unteraufgabe d)<br />
Zu berechnen ist vorerst der Berührpunkt B.<br />
Vorrangig abgeprüfte Kompetenzen:<br />
„Interpretieren“<br />
„Argumentieren“<br />
Ablesen des Berührpunktes der Erlösfunktion:<br />
ca.: 8 ME <strong>und</strong> 6,4 GE (Gesamtkosten)<br />
→ 0,8 GE/ME Stückkosten<br />
→ ist die Stelle des Betriebsoptimums<br />
→ langfristige Preisuntergrenze ist 0,8 GE/ME<br />
das entspricht auch dem Anstieg der Erlösfunktion<br />
→ E(x) = 0,8x
Kompensationsprüfung Angewandte <strong>Mathematik</strong> 18<br />
5 Konzepterstellungsgruppe<br />
Ao. Univ.-Prof. Mag. Dr. Karl Fuchs, School of Education der Universität Salzburg<br />
Mag. Wilfried Rohm, HTL Saalfelden<br />
Mag. Jörg Kliemann, HLFS St. Florian<br />
Mag. Andreas Kuba, HLFS Wieselburg<br />
Mag. Mart<strong>in</strong> Hofer, Projektmanagement SRDP Angewandte <strong>Mathematik</strong>, BIFIE Wien<br />
Mag. Mart<strong>in</strong> Schodl, Projektleitung SRDP Angewandte <strong>Mathematik</strong>, BIFIE Wien