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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)

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