Steinschleuder - LMath
Steinschleuder - LMath
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<strong>Steinschleuder</strong><br />
Aufgabennummer: A_004<br />
Technologieeinsatz: möglich £ erforderlich S<br />
Andy hat eine einfache <strong>Steinschleuder</strong> gebaut. Er schießt zur Überprüfung des Geräts einen<br />
Stein vertikal nach oben. Der Stein steigt zunächst und fällt dann wegen der Erdanziehung<br />
wieder hinab.<br />
Die vom Stein erreichte Höhe h ist von der Zeit t abhängig. Wenn die Abschusshöhe 1,7 m<br />
beträgt, kann die Höhe näherungsweise durch die folgende Funktion beschrieben werden:<br />
h(t) = -5t 2 + 15t + 1,7<br />
h(t) … Höhe zum Zeitpunkt t in Metern (m)<br />
t … Zeitpunkt nach dem Abschuss in Sekunden (s)<br />
a) Die Steigungen der Tangenten an den Graphen der Funktion h geben Auskunft über die<br />
momentanen Geschwindigkeiten des Steins zu den einzelnen Zeitpunkten t.<br />
Zeichnen Sie den Graphen der Funktion h und die Tangente an den Graphen bei t = 2 s.<br />
Bestimmen Sie aus der Grafik ungefähr die Steigung der Tangente.<br />
b) Die momentane Geschwindigkeit v berechnet man zu jedem Zeitpunkt t durch die<br />
1. Ableitung der Funktion h. Berechnen Sie mithilfe der 1. Ableitung, mit welcher Geschwindigkeit<br />
v (in m/s) der Stein auf dem Boden auftrifft.<br />
c) Erklären Sie, wie man mithilfe der 1. und der 2. Ableitung der Funktion h die maximale<br />
Höhe, die der Stein erreicht, berechnen kann.<br />
Hinweis zur Aufgabe:<br />
Antworten müssen der Problemstellung entsprechen und klar erkennbar sein. Ergebnisse sind<br />
mit passenden Maßeinheiten anzugeben. Diagramme sind zu beschriften und zu skalieren.
<strong>Steinschleuder</strong> 2<br />
a)<br />
Möglicher Lösungsweg<br />
Die Tangente hat an der Stelle t = 2 s die Steigung -5. (Ableseungenauigkeit ist zu tolerieren!)<br />
b) Der Stein trifft auf dem Boden auf, wenn h(t) = 0.<br />
h(t) = -5t² + 15t + 1,7 = 0 → Technologieeinsatz t = 3,109… s<br />
Die weitere Rechnung erfolgt mit dem genauen Wert: 3,109…<br />
Erst das Endergebnis wird gerundet.<br />
h'(t) = -10t + 15<br />
h'(3,127…) ≈ -16,09<br />
Die Geschwindigkeit beim Auftreffen auf dem Boden beträgt rund 16,09 m/s.<br />
c) Mit h'(t) = 0 berechnet man den Zeitpunkt, an dem ein Extremwert von h erreicht wird. Durch<br />
Einsetzen in die Gleichung für h(t) wird dieser Extremwert berechnet. Das kann im Allgemeinen<br />
ein Maximum oder ein Minimum sein.<br />
Um bei einem berechneten Extremwert zwischen einem Minimum und einem Maximum zu<br />
unterscheiden, benötigt man die 2. Ableitung. Sie beschreibt das Krümmungsverhalten der<br />
Funktion. Bei einem lokalen Maximum liegt eine negative Krümmung vor. Wenn man daher den<br />
Zeitpunkt, zu dem das Extremum erreicht wird, in die 2. Ableitung einsetzt, dann erhält man im<br />
Falle eines Maximums eine negative Zahl.<br />
(Wenn jemand mit Geschwindigkeit und Beschleunigung argumentiert, weil er Kenntnisse aus<br />
der Physik einbringen kann, so ist das ebenfalls gültig!)
<strong>Steinschleuder</strong> 3<br />
Klassifikation<br />
S Teil A<br />
£ Teil B<br />
Wesentlicher Bereich der Inhaltsdimension:<br />
a) 3 Funktionale Zusammenhänge<br />
b) 4 Analysis<br />
c) 4 Analysis<br />
Nebeninhaltsdimension:<br />
a) 4 Analysis<br />
b) —<br />
c) —<br />
Wesentlicher Bereich der Handlungsdimension:<br />
a) B Operieren und Technologieeinsatz<br />
b) B Operieren und Technologieeinsatz<br />
c) D Argumentieren und Kommunizieren<br />
Nebenhandlungsdimension:<br />
a) C Interpretieren und Dokumentieren<br />
b) —<br />
c) —<br />
Schwierigkeitsgrad:<br />
Punkteanzahl:<br />
a) mittel a) 2<br />
b) mittel b) 2<br />
c) mittel c) 2<br />
Thema: Physik<br />
Quellen: —
Straßenbahn<br />
Aufgabennummer: A_028<br />
Technologieeinsatz: möglich S erforderlich £<br />
Die Funktion der Geschwindigkeit einer Straßenbahn verläuft zwischen den Stationen nahezu konstant.<br />
Der Bremsvorgang vor einer Station wird behutsam eingeleitet und mit einer möglichst langsamen<br />
Bremsung abgeschlossen.<br />
a) Eine Straßenbahn fährt mit einer Geschwindigkeit von<br />
15 m/s und beginnt vor der Haltestelle zu bremsen.<br />
Vom Bremsbeginn bis zum Stillstand lässt sich der<br />
Geschwindigkeitsverlauf näherungsweise durch die<br />
folgende Funktion beschreiben:<br />
v(t) =<br />
5<br />
∙ 288 t3 – 5<br />
∙ t² + 15; 0 s ≤ t ≤ 12 s<br />
16<br />
v(t) … Geschwindigkeit zum Zeitpunkt t<br />
in Metern pro Sekunde (m/s)<br />
t … Zeit in Sekunden (s)<br />
Berechnen Sie den Zeitpunkt, zu dem der Betrag der Bremsverzögerung maximal ist, und geben<br />
Sie diese Bremsverzögerung an. Erklären Sie anhand der obigen Grafik, um welchen besonderen<br />
Punkt des Funktionsgraphen es sich dabei handelt.<br />
b) Eine Notbremsung, die bei einer Geschwindigkeit der Straßenbahn von 15 m/s eingeleitet wird,<br />
erfolgt mit einer konstanten Bremsverzögerung von 2,5 m/s². Erstellen Sie eine Grafik der Geschwindigkeit<br />
v in Abhängigkeit von der Zeit t, die diesen Sachverhalt darstellt. Der Bremsvorgang<br />
startet zum Zeitpunkt t = 0 s.<br />
c) Bei einer Notbremsung (mit konstanter Bremsverzögerung) braucht der Straßenbahnfahrer eine<br />
gewisse Zeitspanne z, um den Bremsvorgang einzuleiten (Reaktionszeit). Wählen Sie aus den<br />
unten dargestellten Graphen denjenigen aus, der diesen Umstand berücksichtigt, und begründen<br />
Sie Ihre Wahl.<br />
(1) (2) (3)<br />
Hinweis zur Aufgabe:<br />
Antworten müssen der Problemstellung entsprechen und klar erkennbar sein. Ergebnisse sind mit passenden<br />
Maßeinheiten anzugeben. Diagramme sind zu beschriften und zu skalieren.
Straßenbahn 2<br />
a) Berechnung:<br />
v(t) = 5<br />
∙ 288 t3 – 5<br />
∙ t² + 15<br />
16<br />
v' (t) = 5<br />
96 ∙ t2 – 5 8 ∙ t<br />
v'' (t) = 5<br />
48 ∙ t – 5 8<br />
t = 6<br />
v' (6) = a max = –1,88<br />
Möglicher Lösungsweg<br />
Der Betrag der maximalen Bremsverzögerung beträgt 1,88 m/s².<br />
Bei dem Punkt P an der Stelle t = 6 s handelt es sich um den Wendepunkt der Geschwindigkeitsfunktion.<br />
b) Bei konstanter Bremsverzögerung resultiert eine lineare Geschwindigkeitsfunktion mit 15 als<br />
Startwert und –2,5 als Steigung.<br />
c) Der Graph (1) berücksichtigt in korrekter Weise die angeführte Reaktionszeit.<br />
Die Funktion im Diagramm (2) ist nicht konstant, beschreibt also nicht die konstante Bremsverzögerung.<br />
Der Graph (3) würde einen abrupten Stillstand der Straßenbahn bedeuten.
Straßenbahn 3<br />
Klassifikation<br />
S Teil A<br />
£ Teil B<br />
Wesentlicher Bereich der Inhaltsdimension:<br />
a) 4 Analysis<br />
b) 3 Funktionale Zusammenhänge<br />
c) 3 Funktionale Zusammenhänge<br />
Nebeninhaltsdimension:<br />
a) 3 Funktionale Zusammenhänge<br />
b) —<br />
c) —<br />
Wesentlicher Bereich der Handlungsdimension:<br />
a) B Operieren und Technologieeinsatz<br />
b) A Modellieren und Transferieren<br />
c) C Interpretieren und Dokumentieren<br />
Nebenhandlungsdimension:<br />
a) —<br />
b) —<br />
c) —<br />
Schwierigkeitsgrad:<br />
Punkteanzahl:<br />
a) mittel a) 2<br />
b) leicht b) 2<br />
c) mittel c) 2<br />
Thema: Physik<br />
Quellen: —
Aufgabennummer: A_045<br />
Energieverbrauch und Joggen<br />
Technologieeinsatz: möglich S erforderlich £<br />
Der Energieverbrauch in Kilojoule (kJ) pro Minute (min) beim Joggen ist unter anderem abhängig<br />
von der Körpermasse in Kilogramm (kg). Der Verbrauch bei einer bestimmten Geschwindigkeit<br />
durch ebenes Gelände wird durch die folgende Tabelle beschrieben:<br />
Körpermasse<br />
in kg<br />
Energieverbrauch<br />
in kJ pro min<br />
50 60 70 80 90 100<br />
58 66 73 82 90 98<br />
a) – Berechnen Sie aus den Werten der obigen Tabelle die mittlere Änderungsrate<br />
zwischen 50 kg und 100 kg des Energieverbrauchs pro Kilogramm Körpermasse.<br />
– Erklären Sie die mathematische Bedeutung der mittleren Änderungsrate in einem<br />
linearen Modell.<br />
Hinweis zur Aufgabe:<br />
Lösungen müssen der Problemstellung entsprechen und klar erkennbar sein. Ergebnisse sind<br />
mit passenden Maßeinheiten anzugeben.
Energieverbrauch und Joggen 2<br />
Möglicher Lösungsweg<br />
a) k = ∆ y<br />
∆ x = 40<br />
50 = 4 5<br />
kJ<br />
min ∙ kg<br />
Die mittlere Änderungsrate einer linearen Funktion ist gleichbedeutend mit ihrer Steigung.
Energieverbrauch und Joggen 3<br />
Klassifikation<br />
S Teil A<br />
£ Teil B<br />
Wesentlicher Bereich der Inhaltsdimension:<br />
a) 3 Funktionale Zusammenhänge<br />
b) 3 Funktionale Zusammenhänge<br />
c) 4 Analysis<br />
Nebeninhaltsdimension:<br />
a) 4 Analysis<br />
b) —<br />
c) —<br />
Wesentlicher Bereich der Handlungsdimension:<br />
a) B Operieren und Technologieeinsatz<br />
b) A Modellieren und Transferieren<br />
c) B Operieren und Technologieeinsatz<br />
Nebenhandlungsdimension:<br />
a) D Argumentieren und Kommunizieren<br />
b) —<br />
c) A Modellieren und Transferieren<br />
Schwierigkeitsgrad:<br />
Punkteanzahl:<br />
a) mittel a) 2<br />
b) mittel b) 2<br />
c) mittel c) 2<br />
Thema: Sport<br />
Quelle: http://www.marchevital.de/ernaehrung/energieverbrauch.html
Volumenstrom<br />
Aufgabennummer: A_049<br />
Technologieeinsatz: möglich £ erforderlich S<br />
Wasser an einer Staustufe wird über Kanäle in einen Fluss abgelassen.<br />
Das Wasservolumen in Kubikmetern pro Sekunde (m³/s), das an einer Messstelle in einem Kanal<br />
vorbeifließt, bezeichnet man als Volumenstrom.<br />
Dieser geht nach dem Öffnen des Tores nach einem Schwall allmählich in einen konstanten<br />
Volumenstrom über.<br />
a) Der nachstehende Graph stellt die Entwicklung des Volumenstroms f im 1. Kanal in den<br />
ersten 13 Sekunden nach Öffnen des Tores dar.<br />
f(t) in m 3 /s<br />
– Geben Sie an, wann der Volumenstrom am stärksten ist.<br />
– Bestimmen Sie die momentane Änderungsrate zum Zeitpunkt t = 1 s und zum<br />
Zeitpunkt t = 6,5 s.
Volumenstrom 3<br />
Möglicher Lösungsweg<br />
a)<br />
f(t) in m 3 /s<br />
k2 ≈ –11<br />
Der Volumenstrom f im Kanal erreicht nach ungefähr 3,7 s den höchsten Wert von ca. 70 m³/s.<br />
Einzeichnen der Tangenten bei t = 1 und bei t = 6,5<br />
Der Anstieg der Kurve (= momentane Änderungsrate) beträgt bei 1 s ca. 24 m³/s,<br />
bei 6,5 s ca. –11 m³/s.<br />
(Das bedeutet, dass der Schwall rasch ansteigt, aber langsamer abnimmt.)<br />
Alle Beschreibungen, die die wichtigsten hier erfassten Daten enthalten, sind zulässig.<br />
Die Ablesungen können bei dieser Aufgabe wegen des Einzeichnens der Tangenten bei Bearbeitung<br />
per Hand ungenau ausfallen. Das ist zu tolerieren.
Volumenstrom 4<br />
Klassifikation<br />
S Teil A<br />
£ Teil B<br />
Wesentlicher Bereich der Inhaltsdimension:<br />
a) 4 Analysis<br />
b) 4 Analysis<br />
c) 4 Analysis<br />
Nebeninhaltsdimension:<br />
a) 3 Funktionale Zusammenhänge<br />
b) 2 Algebra und Geometrie<br />
c) 2 Algebra und Geometrie<br />
Wesentlicher Bereich der Handlungsdimension:<br />
a) C Interpretieren und Dokumentieren<br />
b) B Operieren und Technologieeinsatz<br />
c) A Modellieren und Transferieren<br />
Nebenhandlungsdimension:<br />
a) —<br />
b) A Modellieren und Transferieren<br />
c) —<br />
Schwierigkeitsgrad:<br />
Punkteanzahl:<br />
a) mittel a) 2<br />
b) schwer b) 2<br />
c) mittel c) 2<br />
Thema: Technik<br />
Quellen: —
Zylindrische Gefäße<br />
Aufgabennummer: A_055<br />
Technologieeinsatz: möglich S erforderlich £<br />
Die Außenfläche eines zylindrischen, oben offenen Gefäßes lässt sich mit folgender Funktion<br />
beschreiben:<br />
A(r) = r ² ∙ π + 2 · V<br />
mit V = konstant<br />
r<br />
r … Radius in Dezimetern (dm)<br />
A … Außenfläche in dm²<br />
V … Fassungsvermögen (Volumen) des Gefäßes in Litern (L)<br />
Die nebenstehende Grafik zeigt<br />
eine Darstellung der Abhängigkeit<br />
der Außenfläche A vom<br />
Radius r für ein Gefäß mit einem<br />
Fassungsvermögen von 3 Litern,<br />
wie sie von einer Mathematiksoftware<br />
ausgegeben wird.<br />
A in dm 2<br />
a) – Beschreiben Sie das Verhalten der Funktion, wenn r gegen 0 strebt.<br />
– Geben Sie unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die Funktion A eine Außenfläche<br />
beschreiben soll, einen mathematisch sinnvollen Definitionsbereich für r an.<br />
b) – Entnehmen Sie dem Graphen die möglichen Radien für eine Außenfläche von 25 dm².<br />
– Begründen Sie, warum es sich nicht um eine Funktion handelt, wenn man den<br />
Radius r in Abhängigkeit von A darstellt.<br />
c) – Berechnen Sie mithilfe der Differenzialrechnung jenen Radius r, für den die Außenfläche<br />
eines oben offenen Zylinders mit Fassungsvermögen V = 5 L am geringsten ist.<br />
Runden Sie Ihr Ergebnis auf 1 Nachkommastelle.<br />
Hinweis zur Aufgabe:<br />
Antworten müssen der Problemstellung entsprechen und klar erkennbar sein. Ergebnisse sind<br />
mit passenden Maßeinheiten anzugeben.
Zylindrische Gefäße 2<br />
Möglicher Lösungsweg<br />
a) Bei einer linksseitigen Annäherung von r an 0 strebt der Funktionswert gegen – ∞.<br />
Bei einer rechtsseitigen Annäherung von r an 0 strebt der Funktionswert gegen ∞.<br />
An der Stelle r = 0 hat die Funktion eine Polstelle. Der Funktionswert an der Stelle 0 ist nicht<br />
definiert.<br />
Definitionsbereich D = R +<br />
b) Die möglichen Radien sind 0,2 dm und 2,7 dm.<br />
Eine angemessene Ungenauigkeit beim Ablesen der Werte wird toleriert.<br />
Die Zuordnung Radius in Abhängigkeit der Außenfläche ist keine Funktion, da bei dieser Zuordnung<br />
einem Wert A aus der Definitionsmenge bis auf eine Ausnahme immer 2 Werte r der Wertemenge<br />
zugeordnet werden. Dies widerspricht der Definition einer Funktion.<br />
c) Es wird die 1. Ableitung A' (r) berechnet.<br />
A' (r) = 2 · r · π – 10<br />
r 2<br />
Das Auflösen der Gleichung A' (r) = 0 ergibt r = 1,2 dm.<br />
Auf die rechnerische Kontrolle, ob es sich beim berechneten Wert tatsächlich um ein Minimum<br />
handelt, kann verzichtet werden, da die Funktion A für V = 3 dm³ bereits in der Angabe grafisch<br />
dargestellt ist.
Zylindrische Gefäße 3<br />
Klassifikation<br />
S Teil A<br />
£ Teil B<br />
Wesentlicher Bereich der Inhaltsdimension:<br />
a) 4 Analysis<br />
b) 3 Funktionale Zusammenhänge<br />
c) 4 Analysis<br />
Nebeninhaltsdimension:<br />
a) 3 Funktionale Zusammenhänge<br />
b) —<br />
c) 2 Algebra und Geometrie<br />
Wesentlicher Bereich der Handlungsdimension:<br />
a) C Interpretieren und Dokumentieren<br />
b) C Interpretieren und Dokumentieren<br />
c) A Modellieren und Transferieren<br />
Nebenhandlungsdimension:<br />
a) —<br />
b) D Argumentieren und Kommunizieren<br />
c) B Operieren und Technologieeinsatz<br />
Schwierigkeitsgrad:<br />
Punkteanzahl:<br />
a) mittel a) 2<br />
b) leicht b) 2<br />
c) leicht c) 2<br />
Thema: Alltag<br />
Quellen: —
Aufgabennummer: A_057<br />
Tagestemperaturverlauf<br />
Technologieeinsatz: möglich erforderlich <br />
Der Tagestemperaturverlauf von Innsbruck für einen Sommertag lässt sich annähernd durch<br />
folgende Funktion beschreiben:<br />
T(t) =<br />
37<br />
∙ 172740 t4 2277<br />
∙ 131404 t3 + 4953<br />
∙ 13406 t2 7804<br />
∙ t + 70604<br />
4101 4029<br />
t … Zeit in Stunden (h) 0 h≤t≤24 h<br />
T(t) … Temperatur in Grad Celsius (°C) zum Zeitpunkt t<br />
a) – Stellen Sie die Funktion im angegebenen Definitionsbereich grafisch dar.<br />
– Lesen Sie aus dieser Grafik den Unterschied zwischen maximaler und minimaler<br />
Temperatur an diesem Tag ab.<br />
b) – Berechnen Sie mithilfe der Differenzialrechnung denjenigen Zeitpunkt, zu dem die<br />
Tagestemperatur am höchsten ist.<br />
Hinweis zur Aufgabe:<br />
Antworten müssen der Problemstellung entsprechen und klar erkennbar sein. Ergebnisse sind<br />
mit passenden Maßeinheiten anzugeben. Diagramme sind zu beschriften und zu skalieren.
Tagestemperaturverlauf 2<br />
a) minimale Temperatur:<br />
T min = 14,7 °C<br />
maximale Temperatur:<br />
T max = 24,7 °C<br />
Unterschied zwischen maximaler<br />
und minimaler Temperatur<br />
(= maximale Temperaturschwankung)<br />
an diesem Tag:<br />
ΔT = 10 °C<br />
Möglicher Lösungsweg<br />
(Eine angemessene Ungenauigkeit<br />
beim Ablesen der Werte<br />
wird toleriert.)<br />
t in h<br />
b) Ermittlung des Maximums<br />
T' (t) =<br />
T'' (t) =<br />
37<br />
∙ 43185 t3 6831<br />
∙ 131404 t2 + 4953<br />
∙ t 7804<br />
6703 4101<br />
37<br />
∙ 14395 t2 6831<br />
∙ t + 4953<br />
65702 6703<br />
T' (t) = 0 t 1 ≈ 3,3; t 2 ≈ 16,5; t 3 ≈ 40,9 (liegt nicht im Definitionsbereich)<br />
T'' (3,3) ≈ 0,42 Minimum bei t ≈ 3,3 h<br />
T'' (16,5) ≈ –0,28 Maximum bei t ≈ 16,5 h<br />
(Auch andere gleichwertige Argumentationen sind zulässig.)<br />
Um 16:30 Uhr ist es in Innsbruck am wärmsten.
Tagestemperaturverlauf 3<br />
Klassifikation<br />
Teil A<br />
Teil B<br />
Wesentlicher Bereich der Inhaltsdimension:<br />
a) 3 Funktionale Zusammenhänge<br />
b) 4 Analysis<br />
c) 4 Analysis<br />
Nebeninhaltsdimension:<br />
a) —<br />
b) —<br />
c) —<br />
Wesentlicher Bereich der Handlungsdimension:<br />
a) B Operieren und Technologieeinsatz<br />
b) B Operieren und Technologieeinsatz<br />
c) D Argumentieren und Kommunizieren<br />
Nebenhandlungsdimension:<br />
a) —<br />
b) A Modellieren und Transferieren<br />
c) —<br />
Schwierigkeitsgrad:<br />
Punkteanzahl:<br />
a) leicht a) 2<br />
b) mittel b) 2<br />
c) mittel c) 1<br />
Thema: Geografie<br />
Quelle: http://wetter.vienna.at/region=tirol
Reisekosten<br />
Aufgabennummer: B-C8_04<br />
Technologieeinsatz: möglich £ erforderlich S<br />
Die Tarife bei Fahrten mit dem Zug hängen normalerweise von der zurückgelegten Fahrtstrecke ab.<br />
Die in dieser Aufgabe verwendeten Bezeichnungen sind:<br />
x … Fahrtstrecke in Kilometern (km)<br />
T … Tarif in Euro (€)<br />
b) Im Kurzstreckenbereich kann die Abhängigkeit des Tarifs T von der zurückgelegten Strecke x mithilfe der<br />
Funktion T(x) = 0,19x beschrieben werden. Interpretieren Sie die Bedeutung der Zahl 0,19.<br />
c) Die folgende Funktion T(x) gibt den Tarif in Abhängigkeit von der Fahrtstrecke x entlang einer anderen<br />
Bahnstrecke an:<br />
T(x) = 2 ∙ 10 -7 x 3 – 3 ∙ 10 -4 x 2 + 0,2305x – 0,8711<br />
x … zurückgelegte Strecke in km<br />
T(x) … zu bezahlender Tarif in € bei x zurückgelegten Kilometern<br />
Ermitteln Sie mithilfe der Differenzialrechnung jene Strecke x, für die der Preiszuwachs bei einer Verlängerung<br />
der Strecke um 1 km am geringsten ist, und geben Sie den Preiszuwachs an.<br />
d) Eine Firma schickt 3 Angestellte auf Dienstreise. Als<br />
Kostenersatz müssen den Angestellten entweder<br />
€ 0,42 pro gefahrenem Kilometer für ein gemeinsames<br />
Auto oder jeweils der Bahntarif 2. Klasse ohne<br />
Vorteilsticket rückerstattet werden. Im Diagramm sind<br />
die Bahnkosten für 3 Personen und das für den PKW<br />
zu erstattende Kilometergeld dargestellt. Interpretieren<br />
Sie die Grafik in Bezug auf die Kosten, die der<br />
Firma entstehen. Geben Sie dabei an, wann die Firma<br />
Kilometergeld und wann sie Bahnkostenersatz<br />
leisten sollte, um ihre Kosten gering zu halten.<br />
T in €<br />
300<br />
270<br />
240<br />
210<br />
180<br />
150<br />
120<br />
90<br />
60<br />
30<br />
Auto<br />
Bahn<br />
100 200 300 400 500 600 700<br />
x in km<br />
Hinweis zur Aufgabe:<br />
Antworten müssen der Problemstellung entsprechen und klar erkennbar sein. Ergebnisse sind mit passenden Maßeinheiten<br />
anzugeben. Diagramme sind zu beschriften und zu skalieren.
Reisekosten 2<br />
Möglicher Lösungsweg<br />
b) T(x) = 0,19x<br />
0,19 ist die Steigung der linearen Tariffunktion. Sie gibt den Tarif pro gefahrenem Kilometer an.<br />
Ein Kilometer kostet also € 0,19.<br />
c) Die Preissteigerung pro Kilometer entspricht der Steigung der Tangente an die Tariffunktion, die<br />
man mit der 1. Ableitung berechnen kann. Zur Berechnung der geringsten Preissteigerung muss<br />
die 2. Ableitung berechnet und gleich null gesetzt werden. Es wird also die x-Koordinate des<br />
Wendepunkts der Tariffunktion berechnet.<br />
T(x) = 2 ∙ 10 -7 x 3 – 3 ∙ 10 -4 x 2 + 0,2305x – 0,8711<br />
T' (x) = 6 ∙ 10 -7 x 2 – 6 ∙ 10 -4 x + 0,2305<br />
T'' (x) = 1,2 ∙ 10 -6 x – 6 ∙ 10 -4<br />
1,2 ∙ 10 -6 x – 6 ∙ 10 -4 = 0<br />
1,2 ∙ 10 -6 x = 6 ∙ 10 -4<br />
x = 500 km<br />
Preiszuwachs für einen Kilometer:<br />
T' (500) = 6 ∙ 10 -7 ∙ 500 2 – 6 ∙ 10 -4 ∙ 500 + 0,2305 = 0,0805<br />
Der Preiszuwachs beträgt ungefähr € 0,08 pro km.<br />
d) Die lineare Funktion gibt die Höhe des Kilometergelds in Abhängigkeit von der Fahrtstrecke an.<br />
Die Grafik zeigt, dass bis zu einer Strecke von ca. 400 km der Bahntarif höher liegt als das Kilometergeld.<br />
Die Firma hat bei Strecken bis zu 400 km geringere Kosten, wenn die 3 Angestellten<br />
gemeinsam mit dem Auto fahren. Für Strecken, die länger als 400 km sind, ist für die Firma der<br />
Bahnkostenersatz günstiger.
Reisekosten 3<br />
Klassifikation<br />
£ Teil A S Teil B: Cluster 8<br />
Wesentlicher Bereich der Inhaltsdimension:<br />
a) 5 Stochastik<br />
b) 3 Funktionale Zusammenhänge<br />
c) 4 Analysis<br />
d) 3 Funktionale Zusammenhänge<br />
Nebeninhaltsdimension:<br />
a) 3 Funktionale Zusammenhänge<br />
b) —<br />
c) 1 Zahlen und Maße<br />
d) —<br />
Wesentlicher Bereich der Handlungsdimension:<br />
a) A Modellieren und Transferieren<br />
b) C Interpretieren und Dokumentieren<br />
c) B Operieren und Technologieeinsatz<br />
d) C Interpretieren und Dokumentieren<br />
Nebenhandlungsdimension:<br />
a) B Operieren und Technologieeinsatz<br />
b) —<br />
c) —<br />
d) —<br />
Schwierigkeitsgrad:<br />
Punkteanzahl:<br />
a) leicht a) 3<br />
b) leicht b) 1<br />
c) schwer c) 3<br />
d) leicht d) 2<br />
Thema: Verkehr<br />
Quelle: http://www.oebb.at (Tarife und km-Angaben)