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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

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