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Probeaufgaben mit Lösungen (WTR)

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=HQWUDODELWXU3UREHNODXVXU<br />

/HLVWXQJVNXUV0DWKHPDWLN<br />

$XIJDEH¥$QDO\WLVFKH*HRPHWULH<br />

6HQDWVYHUZDOWXQJI U%LOGXQJ-XJHQGXQG6SRUW<br />

NAME: ……………………………………….<br />

Bearbeiten Sie die Aufgabenteile. Beschreiben Sie dabei Ihre Vorgehensweise und<br />

kommentieren Sie Ihre <strong>Lösungen</strong>. Umfang und Qualität der textlichen Begleitung werden<br />

<strong>mit</strong>bewertet.<br />

Quader<br />

Vom Quader ABCDEFGH sind die folgenden Punkte gegeben: A(0|0|0), B(4|0|0), D(0|6|0)<br />

und E(0|0|5).<br />

a) Geben Sie die Koordinaten der fehlenden Punkte an.<br />

b) Die Ebene K enthalte die Punkte P(3|0|0), D und E. Geben Sie für die Ebene K eine<br />

Parametergleichung und eine Gleichung in Normalenform an. Zeichnen Sie die Ebene K<br />

in die vorbereitete Zeichnung ein.<br />

c) Prüfen Sie durch Rechnung, ob die dreiseitige Pyramide APDE mehr als 15 % des<br />

Quadervolumens enthält.<br />

d) Die Ebene L durch die Punkte A, F und H erfüllt die Koordinatengleichung<br />

L: 15x + 10y – 12z = 0. Das brauchen Sie nicht nachzuweisen.<br />

Berechnen Sie die Schnittgerade g und den Schnittwinkel der Ebenen K und L.<br />

Zeichnen Sie die Ebene L und die Schnittgerade in die vorbereitete Zeichnung ein.<br />

Berechnen Sie die Länge des Abschnitts der Schnittgeraden g, der im Quader<br />

ABCDEFGH liegt.<br />

e) Die Ebene K wird um die Drehachse PD um einen Winkel von 90° gedreht, das<br />

Ergebnis sei die Ebene N. Geben Sie eine Ebenengleichung in Normalenform für die<br />

Ebene N an.<br />

Anlage: Arbeitsblatt<br />

Verteilung der Bewertungseinheiten (BE) auf die Aufgabenteile<br />

Aufgabenteil a) b) c) d) e) Summe<br />

BE 3 9 4 19 5 40


=HQWUDODELWXU3UREHNODXVXU<br />

/HLVWXQJVNXUV0DWKHPDWLN<br />

$XIJDEH¥$QDO\WLVFKH*HRPHWULH<br />

6HQDWVYHUZDOWXQJI U%LOGXQJ-XJHQGXQG6SRUW<br />

NAME: ……………………………………….<br />

Quader<br />

Arbeitsblatt


=HQWUDODELWXU3UREHNODXVXU<br />

/HLVWXQJVNXUV0DWKHPDWLN<br />

$XIJDEH¥$QDO\WLVFKH*HRPHWULH<br />

<br />

6HQDWVYHUZDOWXQJI U%LOGXQJ-XJHQGXQG6SRUW<br />

NAME: ……………………………………….<br />

Bearbeiten Sie die Aufgabenteile. Beschreiben Sie dabei Ihre Vorgehensweise und<br />

kommentieren Sie Ihre <strong>Lösungen</strong>. Umfang und Qualität der textlichen Begleitung werden<br />

<strong>mit</strong>bewertet.<br />

Gerade und Ebene<br />

In einem dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystem sind die Punkte A(1|1|3),<br />

B(3|3|3), C(0|4|7), P( - 1| - 1| - 5) und Q(2|5|10) gegeben.<br />

a) Die Punkte A, B und C bilden ein Dreieck. Zeigen Sie, dass dieses Dreieck<br />

gleichschenklig, aber nicht gleichseitig ist.<br />

b) Die Punkte A, B und C liegen in der Ebene E und die Punkte P und Q auf der Geraden g.<br />

Bestimmen Sie eine Koordinatengleichung für E und eine Parametergleichung für g.<br />

Ein mögliches Ergebnis für E ist: x – y + z = 3.<br />

c) Bestimmen Sie Schnittpunkt S und Schnittwinkel zwischen E und g.<br />

d) Stellen Sie den Sachverhalt (Dreieck, Gerade, Schnittpunkt, Schnittwinkel) im<br />

beigefügten Koordinatensystem übersichtlich dar.<br />

e) Prüfen Sie rechnerisch, ob sich der Schnittpunkt S innerhalb oder außerhalb des Dreiecks<br />

ABC befindet.<br />

(Sollte Ihnen die Bestimmung von S nicht gelungen sein, so prüfen Sie bitte ersatzweise,<br />

ob sich der Punkt T(0,5|3,5|6) innerhalb oder außerhalb des Dreiecks befindet.)<br />

f) Für jede reelle Zahl t beschreibt E t : t ⋅ x + ( t − 2) ⋅ y + z = 1 eine Ebene. Je zwei Ebenen<br />

haben ein und dieselbe Gerade gemeinsam. Er<strong>mit</strong>teln Sie für diese allen Ebenen<br />

gemeinsame Gerade eine Parametergleichung.<br />

Verteilung der Bewertungseinheiten (BE) auf die Aufgabenteile<br />

Aufgabenteil a) b) c) d) e) f) Summe<br />

BE 4 7 7 6 11 5 40<br />

Anlage: Arbeitsblatt


=HQWUDODELWXU3UREHNODXVXU<br />

/HLVWXQJVNXUV0DWKHPDWLN<br />

$XIJDEH¥$QDO\WLVFKH*HRPHWULH<br />

6HQDWVYHUZDOWXQJI U%LOGXQJ-XJHQGXQG6SRUW<br />

NAME: ……………………………………….<br />

Gerade und Ebene<br />

Arbeitsblatt


=HQWUDODELWXU3UREHNODXVXU<br />

/HLVWXQJVNXUV0DWKHPDWLN<br />

$XIJDEH¥$QDO\WLVFKH*HRPHWULH<br />

6HQDWVYHUZDOWXQJI U%LOGXQJ-XJHQGXQG6SRUW<br />

NAME: ……………………………………….<br />

Bearbeiten Sie die Aufgabenteile. Beschreiben Sie dabei Ihre Vorgehensweise und<br />

kommentieren Sie Ihre <strong>Lösungen</strong>. Umfang und Qualität der textlichen Begleitung werden<br />

<strong>mit</strong>bewertet.<br />

Aufgabe 3 - Pyramide in Raumecke<br />

Gegeben sind Ihnen die Punkte A(6 | 2 | 0) , B(8 | 6 | 0) , C(2 | 4 | 0) und S(7 | 4 | 8) .<br />

a) Die Punkte A, B und S legen eine Ebene E fest. Geben Sie eine Gleichung der Ebene<br />

in Parameterform an und bestimmen Sie eine Gleichung in Koordinaten- oder<br />

Normalenform. Beschreiben Sie die besondere Lage der Ebene im<br />

Koordinatensystem.<br />

Zur Kontrolle: ein mögliches Ergebnis ist 2x − y = 10 .<br />

b) Die Punktmenge L λ ( 10 | 2 | λ ) <strong>mit</strong> λ ∈ R stellt eine Gerade g <strong>mit</strong> der<br />

⎛10⎞<br />

⎛0⎞<br />

⎜ ⎟ ⎜ ⎟<br />

Parametergleichung x r = ⎜ 2 ⎟ + λ ⋅ ⎜0⎟<br />

dar.<br />

⎜ ⎟ ⎜ ⎟<br />

⎝ 0 ⎠ ⎝1⎠<br />

Untersuchen Sie rechnerisch die Lage der Geraden g zur Ebene E.<br />

c) Durch die Punkte S und L 10 (10|2|10) verläuft eine Gerade h. Berechnen Sie die<br />

Schnittpunkte S xy und S yz dieser Geraden <strong>mit</strong> der x-y-Ebene und <strong>mit</strong> der y-z-Ebene.<br />

d) Betrachten Sie das beigefügte Arbeitsblatt. Die Punktmenge λ λ ∈ 0 ;10 soll<br />

eine Metallstange darstellen. Im Punkt L 10 befindet sich eine punktförmige<br />

Lichtquelle, die die Pyramide beleuchtet.<br />

Tragen Sie die Bezeichnungen für die Eckpunkte der Pyramide und L 10 ein.<br />

Berechnen Sie den Abstand der Lichtquelle von der Spitze der Pyramide und zeichnen<br />

Sie die Spitze des Schattens der Pyramide auf der „hinteren Raumwand“ (der y-z-<br />

Ebene) ein.<br />

L <strong>mit</strong> [ ]<br />

e) Zwischen den drei Befestigungspunkten H(0|0|10), I(12|0|8) und J(0|10|0) wird ein<br />

Seil im Dreieck aufgespannt. Ergänzen Sie die Zeichnung durch das Seildreieck und<br />

berechnen Sie den Abstand der Spitze S der Pyramide von der Ebene HIJ.<br />

f) Der Befestigungspunkt J(0|10|0) ist auf einer zur x-y-Ebene senkrechten Schiene<br />

befestigt und kann auf der Schiene nach oben verschoben werden. Die<br />

Seilkonstruktion soll durch ein dreieckiges Segeltuch ersetzt werden. Berechnen Sie,<br />

wohin der Punkt J verschoben werden muss, da<strong>mit</strong> die Spitze der Pyramide das<br />

Segeltuch gerade noch berührt. (Es darf für die Rechnung vernachlässigt werden, dass<br />

das Segeltuch etwas durchhängen wird.)<br />

Anlage: Arbeitsblatt<br />

Verteilung der Bewertungseinheiten (BE) auf die Aufgabenteile<br />

Aufgabenteil a) b) c) d) e) f) Summe<br />

BE 8 6 6 6 9 5 40


=HQWUDODELWXU3UREHNODXVXU<br />

/HLVWXQJVNXUV0DWKHPDWLN<br />

$XIJDEH¥$QDO\WLVFKH*HRPHWULH<br />

NAME: ………………………………………<br />

6HQDWVYHUZDOWXQJI U%LOGXQJ-XJHQGXQG6SRUW<br />

Pyramide in Raumecke: Arbeitsblatt


=HQWUDODELWXU3UREHNODXVXU<br />

/HLVWXQJVNXUV0DWKHPDWLN<br />

$XIJDEH¥$QDO\VLV<br />

6HQDWVYHUZDOWXQJI U%LOGXQJ-XJHQGXQG6SRUW<br />

NAME: ……………………………………….<br />

Bearbeiten Sie die Aufgabenteile. Beschreiben Sie dabei Ihre Vorgehensweise und<br />

kommentieren Sie Ihre <strong>Lösungen</strong>. Umfang und Qualität der textlichen Begleitung werden<br />

<strong>mit</strong>bewertet.<br />

Wurzelfunktion<br />

Gegeben ist eine Funktion f <strong>mit</strong><br />

1<br />

f ( x)<br />

= x ⋅ 9 − x .<br />

3<br />

a) Geben Sie den maximalen Definitionsbereich von f an und bestimmen Sie die<br />

Nullstellen von f . Untersuchen Sie den Graphen von f auf relative Extremalpunkte und<br />

deren Art sowie auf Wendepunkte. Berechnen Sie die Koordinaten von genau vier<br />

weiteren, sinnvoll gewählten Punkten <strong>mit</strong> ganzzahligen Abszissen und zeichnen Sie den<br />

Graphen von f für x ≥ −2<br />

(1 LE = 1 cm).<br />

6 − x<br />

Zur Kontrolle Ihrer eigenen Rechnung: f ’(<br />

x)<br />

=<br />

2 9 − x<br />

x −12<br />

Ohne Nachweis dürfen Sie verwenden: f ’’( x)<br />

=<br />

4⋅(9<br />

− x)<br />

b) Nennen Sie die Definition von Differenzierbarkeit einer Funktion an einer Stelle x 0 und<br />

untersuchen Sie da<strong>mit</strong> die Funktion f an den beiden Stellen 0 und 9 auf<br />

Differenzierbarkeit. Erklären Sie, ob Ihre Ergebnisse in b) <strong>mit</strong> der Zeichnung in a) in<br />

Einklang stehen oder nicht.<br />

c) Der Graph von f und die x–Achse schließen ein Flächenstück ein. Bei Drehung dieses<br />

Flächenstücks um die x-Achse entsteht ein Rotationskörper. Berechnen Sie dessen<br />

Volumen.<br />

d) Zeigen Sie, dass der Rotationskörper aus Aufgabenteil c) vollständig in einer Kugel <strong>mit</strong><br />

dem Durchmesser d = 9 enthalten ist.<br />

3<br />

2<br />

Verteilung der Bewertungseinheiten (BE) auf die Aufgabenteile<br />

Aufgabenteil a) b) c) d) Summe<br />

BE 19 11 4 6 40


=HQWUDODELWXU3UREHNODXVXU<br />

/HLVWXQJVNXUV0DWKHPDWLN<br />

$XIJDEH¥6WRFKDVWLN<br />

6HQDWVYHUZDOWXQJI U%LOGXQJ-XJHQGXQG6SRUW<br />

NAME: ……………………………………….<br />

Bearbeiten Sie die Aufgabenteile. Beschreiben Sie dabei Ihre Vorgehensweise und<br />

kommentieren Sie Ihre <strong>Lösungen</strong>. Die Qualität der textlichen Begleitung wird <strong>mit</strong>bewertet.<br />

Aufgabe 5 - Handy am Steuer<br />

Auf einer Durchgangsstraße soll der Anteil der Autofahrer untersucht werden, die während<br />

der Fahrt das Handy benutzen. Wir nehmen an, dass die Autofahrer unabhängig von einander<br />

telefonieren oder nicht telefonieren. Die Wahrscheinlichkeit dafür, dass ein Autofahrer<br />

telefoniert sei p.<br />

a) Bestimmen Sie zunächst für p=15 % die Wahrscheinlichkeit dafür, dass unter 10<br />

vorbeifahrenden Autos mindestens ein Fahrer sein Handy benutzt.<br />

b) Bestimmen Sie nun allgemein in Abhängigkeit von p die Wahrscheinlichkeit P(A) für<br />

das Ereignis A, dass unter 10 vorbeifahrenden Autos nur das 3. und das 5. Auto von<br />

einer telefonierenden Person gelenkt wird.<br />

c) Er<strong>mit</strong>teln Sie die unbekannte Wahrscheinlichkeit p dafür, dass unter 10 vorbeifahrenden<br />

Autos <strong>mit</strong> einer Wahrscheinlichkeit von 95 % mindestens eines von einer<br />

telefonierenden Person gelenkt wird.<br />

d) Bestimmen Sie für p = 15 % die Anzahl der Autos, die man mindestens überprüfen<br />

muss, da<strong>mit</strong> <strong>mit</strong> einer Wahrscheinlichkeit von 95 % oder mehr mindestens einmal ein<br />

Fahrer <strong>mit</strong> Handy angetroffen wird.<br />

e) Bei bekannter Wahrscheinlichkeit p=15 % kontrolliert man die vorbeifahrenden Autos<br />

so lange, bis man einen telefonierenden Fahrer entdeckt, höchstens aber 10 Fahrzeuge.<br />

Bestimmen Sie die Wahrscheinlichkeit dafür, dass tatsächlich 10 Fahrzeuge kontrolliert<br />

werden.<br />

f) Das Ereignis, dass bei einer Kontrolle von 10 Fahrzeugen die ersten vier Autos von<br />

keiner telefonierenden Person gelenkt werden, aber trotzdem unter den 10 Fahrern<br />

genau zwei Personen während der Fahrt das Handy benutzen, werde <strong>mit</strong> B benannt.<br />

Er<strong>mit</strong>teln Sie die Wahrscheinlichkeit P(B) allgemein in Abhängigkeit von p.<br />

g) Die Wahrscheinlichkeit dafür, dass eine Person am Steuer das Handy benutzt, ist<br />

P(H) = 15 %. Während einer Langzeitkontrolle wird beobachtet, dass von den Personen,<br />

die am Steuer telefonieren, 20 % weiblich sind. Bei 75 % aller Fahrzeuge sitzen Männer<br />

hinter dem Steuer. Eine zufällig kontrollierte Person am Steuer ist männlich. Bestimmen<br />

Sie die Wahrscheinlichkeit dafür, dass diese Person telefoniert.<br />

Verteilung der Bewertungseinheiten (BE) auf die Aufgabenteile<br />

Aufgabenteil a) b) c) d) e) f) g) Summe<br />

BE 6 4 5 7 5 4 9 40


=HQWUDODELWXU3UREHNODXVXU<br />

/HLVWXQJVNXUV0DWKHPDWLN<br />

(UZDUWXQJVKRUL]RQW<br />

Ã<br />

1LFKWI UGLH+DQGGHU3U IOLQJH<br />

$XIJDEH4XDGHU<br />

Aufgabenteil<br />

Erwartete Leistung<br />

a) Angabe der Koordinaten der Punkte:<br />

C(4|6|0), F(4|0|5), G(4|6|5), H(0|6|5) 3<br />

b)<br />

Gleichung für K in Parameterform:<br />

K:<br />

⎛ 3⎞ ⎛ −3⎞ ⎛ −3⎞<br />

r ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟<br />

x = 0 + r ⋅ 6 + s ⋅<br />

0<br />

⎜ 0⎟ ⎜ 0 ⎟ ⎜ 5 ⎟<br />

⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠<br />

Bestimmung eines Normalenvektors<br />

und Angabe einer Normalenform, z. B.<br />

⎛ ⎛ 3⎞⎞<br />

⎛10⎞<br />

⎜ r ⎜ ⎟⎟<br />

⎜ ⎟<br />

K: ⎜ x − 0 ⎟⋅ 5 = 0 .<br />

⎜ ⎜ 0⎟⎟<br />

⎜ 6 ⎟<br />

⎝ ⎝ ⎠⎠<br />

⎝ ⎠<br />

Zeichnung der Ebene K durch die<br />

Punkte D, E und P:<br />

6HQDWVYHUZDOWXQJI U%LOGXQJ-XJHQGXQG6SRUW<br />

BE in AFB<br />

Erbrachte Leistung<br />

I II III BE Begutachtung<br />

2<br />

5<br />

c) Quadervolumen: V = 120<br />

Pyramidenvolumen: V = 15;<br />

Anteil der Pyramide am Quader:<br />

12,5 % des Quadervolumens 4<br />

d)<br />

Parameterform der Ebene K in<br />

Gleichung von L einsetzen ergibt als<br />

Bedingung r = 7s – 3.<br />

Schnittgerade:<br />

g:<br />

⎛ 12 ⎞ ⎛ −24⎞<br />

r ⎜ ⎟ ⎜ ⎟<br />

x = − 18 + t<br />

42<br />

⎜ 0 ⎟ ⎜ 5 ⎟<br />

⎝ ⎠ ⎝ ⎠<br />

Schnittwinkel: ϕ ≈ 62,24° 3<br />

Zwischensumme 14 12 0<br />

2<br />

4<br />

3


=HQWUDODELWXU3UREHNODXVXU<br />

/HLVWXQJVNXUV0DWKHPDWLN<br />

(UZDUWXQJVKRUL]RQW<br />

<br />

1LFKWI UGLH+DQGGHU3U IOLQJH<br />

$XIJDEH4XDGHU<br />

<br />

<br />

Noch<br />

d)<br />

Ergänzung der Zeichnung um L und g:<br />

6HQDWVYHUZDOWXQJI U%LOGXQJ-XJHQGXQG6SRUW<br />

Übertrag 14 12 0 Begutachtung<br />

e)<br />

Länge d des Geradenabschnitts im<br />

Quader ist gleich dem Abstand der<br />

Punkte Y(0|3|2,5) und X( 12 7 |0| 15 7 ) 3<br />

d ≈ 3,47 2<br />

Erkennen, dass der Vektor PD r und<br />

der Normalenvektor von K<br />

Richtungsvektoren der Ebene N sind,<br />

daraus einen Normalenvektor<br />

bestimmen, z.B.<br />

⎛ 12 ⎞<br />

r ⎜ ⎟<br />

n = 6<br />

⎜ −25⎟<br />

⎝ ⎠<br />

Angabe einer Ebenengleichung in<br />

Normalenform 5<br />

4<br />

Summe 16 19 5<br />

mögliche BE 40 erreichte BE:<br />

Bei der Bemessung der Anzahl der Bewertungseinheiten und bei der Zuordnung zu den<br />

Anforderungsbereichen wurde die Dauer der Unterrichtszeit im MA-3 bis zur Probeklausur<br />

berücksichtigt und von den inhaltlichen Vorgaben im Fachbrief 4 vom 04.05.2006 ausgegangen.


=HQWUDODELWXU3UREHNODXVXU<br />

/HLVWXQJVNXUV0DWKHPDWLN<br />

(UZDUWXQJVKRUL]RQW<br />

6HQDWVYHUZDOWXQJI U%LOGXQJ-XJHQGXQG6SRUW<br />

1LFKWI UGLH+DQGGHU3U IOLQJH<br />

$XIJDEH*HUDGHXQG(EHQH<br />

Aufgabenteil<br />

<br />

Erwartete Leistung<br />

a) Vektoren für Dreiecksseiten aufstellen,<br />

Längen berechnen; Ergebnis:<br />

AB = 8 , BC = AC = 26 4<br />

b)<br />

c)<br />

Koordinatengleichung über eine<br />

Parametergleichung, z. B.<br />

⎛1⎞<br />

⎛2⎞<br />

⎛−1⎞<br />

⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟<br />

E : x<br />

r = ⎜1⎟<br />

+ λ⎜2⎟<br />

+ µ ⎜ 3 ⎟ ;<br />

⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟<br />

⎝3⎠<br />

⎝0⎠<br />

⎝ 4 ⎠<br />

Koordinatenform z.B.<br />

E : x − y + z = 3<br />

5<br />

Geradengleichung. in Parameterform;<br />

⎛−1<br />

⎞ ⎛1<br />

⎞<br />

⎜ ⎟ ⎜ ⎟<br />

Ergebnis z.B. g : x<br />

r 2<br />

= ⎜−1<br />

⎟ + m⎜2⎟<br />

⎜ ⎟ ⎜ ⎟<br />

⎝−<br />

5⎠<br />

⎝5⎠<br />

Schnittpunkt. durch Einsetzen in die<br />

Koordinatengleichung;<br />

Ergebnis: S(1|3|5)<br />

Schnittwinkel über die Formel<br />

r r<br />

a ⋅n<br />

sin(α ) = r r ;<br />

a ⋅ n<br />

Ergebnis: α ≈ 25°<br />

BE in AFB<br />

Zwischensumme 14 4 0<br />

Erbrachte Leistung<br />

I II III BE Begutachtung<br />

3<br />

4


=HQWUDODELWXU3UREHNODXVXU<br />

/HLVWXQJVNXUV0DWKHPDWLN<br />

(UZDUWXQJVKRUL]RQW<br />

<br />

1LFKWI UGLH+DQGGHU3U IOLQJH<br />

$XIJDEH*HUDGHXQG(EHQH<br />

Ã<br />

Übertrag 14 4 0<br />

d) Zeichnerische Darstellung des<br />

Dreiecks, der Geraden g durch die<br />

Punkte P und Q und des<br />

Schnittpunktes S<br />

6HQDWVYHUZDOWXQJI U%LOGXQJ-XJHQGXQG6SRUW<br />

6<br />

e)<br />

Idee entwickeln: wo schneidet Gerade<br />

durch Dreieckseckpunkt und<br />

Schnittpunkt die gegenüberliegende<br />

Seite?<br />

⎛0⎞<br />

⎛1<br />

⎞<br />

⎜ ⎟ ⎜ ⎟<br />

Z.B. von C aus: x r = ⎜4⎟<br />

+ q⎜−1<br />

⎟ ;<br />

⎜ ⎟ ⎜ ⎟<br />

⎝7⎠<br />

⎝−<br />

2⎠<br />

liefert für q=1 den Punkt S<br />

Schnitt <strong>mit</strong> AB liefert q=2; Folgerung:<br />

S liegt innerhalb des Dreiecks<br />

Zwischensumme 14 21 0<br />

5<br />

6


=HQWUDODELWXU3UREHNODXVXU<br />

/HLVWXQJVNXUV0DWKHPDWLN<br />

(UZDUWXQJVKRUL]RQW<br />

<br />

1LFKWI UGLH+DQGGHU3U IOLQJH<br />

$XIJDEH*HUDGHXQG(EHQH<br />

<br />

f) Ansatz <strong>mit</strong> zwei Ebenengleichungen<br />

für t 1 und t 2, ; Gleichsetzen und Wählen<br />

eines „freien“ Parameters, z.B. x=n,<br />

liefert y=-n und z=1-2n,<br />

Geradengleichung z.B.:<br />

⎛0⎞<br />

⎛ 1 ⎞<br />

⎜ ⎟ ⎜ ⎟<br />

x r = ⎜0⎟<br />

+ n⎜<br />

−1⎟<br />

⎜ ⎟ ⎜ ⎟<br />

⎝1<br />

⎠ ⎝−<br />

2⎠<br />

Übertrag 14 21 0<br />

6HQDWVYHUZDOWXQJI U%LOGXQJ-XJHQGXQG6SRUW<br />

5<br />

Summe 14 21 5<br />

mögliche BE 40 erreichte BE:<br />

Bei der Bemessung der Anzahl der Bewertungseinheiten und bei der Zuordnung zu den<br />

Anforderungsbereichen wurde die Dauer der Unterrichtszeit im MA-3 bis zur Probeklausur<br />

berücksichtigt und von den inhaltlichen Vorgaben im Fachbrief 4 vom 04.05.2006 ausgegangen.


=HQWUDODELWXU3UREHNODXVXU<br />

/HLVWXQJVNXUV0DWKHPDWLN<br />

(UZDUWXQJVKRUL]RQW<br />

6HQDWVYHUZDOWXQJI U%LOGXQJ-XJHQGXQG6SRUW<br />

1LFKWI UGLH+DQGGHU3U IOLQJH<br />

$XIJDEH3\UDPLGHLQ5DXPHFNH<br />

<br />

Aufgabenteil<br />

Erwartete Leistung<br />

a) Aufstellen einer Ebenengleichung für<br />

die Ebene durch A, B und S in<br />

Parameterform, z. B.<br />

⎛6⎞<br />

⎛2⎞<br />

⎛1⎞<br />

⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟<br />

E : x<br />

r = ⎜2⎟<br />

+ λ⎜4⎟<br />

+ µ ⎜2⎟<br />

.<br />

⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟<br />

⎝0⎠<br />

⎝0⎠<br />

⎝8⎠<br />

Bestimmen einer Koordinatenform<br />

oder einer Normalenform, z. B.<br />

⎛ 2 ⎞<br />

⎜ ⎟ r<br />

E : ⎜ −1⎟⋅<br />

x −10<br />

= 0 .<br />

⎜ 0 ⎟<br />

⎝ ⎠<br />

Angabe, dass die Ebene parallel zur z-<br />

Achse liegt. 8<br />

b) Einsetzen der Koordinaten der<br />

Punktmenge in die Koordinatenform<br />

der Ebene oder des Geradenterms in<br />

die Normalenform<br />

Feststellung, dass g || E <strong>mit</strong><br />

g ⊄ E . 6<br />

c) Aufstellen der Parameterform für die<br />

Grade durch S und L 10 , z. B.<br />

⎛7⎞<br />

⎛ 3 ⎞<br />

⎜ ⎟ ⎜ ⎟<br />

h : x<br />

r = ⎜4⎟<br />

+ t⎜−<br />

2⎟<br />

.<br />

⎜ ⎟ ⎜ ⎟<br />

⎝8⎠<br />

⎝ 2 ⎠<br />

BE in AFB<br />

Berechnung von S<br />

yz<br />

(0 | 26 / 3|10 / 3)<br />

und von S<br />

xy( − 5 |12 | 0) . 6<br />

d) Benennung von<br />

L 10 und der<br />

Pyramidenpunkte<br />

A, B, C und S:<br />

Erbrachte Leistung<br />

I II III BE Begutachtung<br />

Zwischensumme 14 6 0<br />

2


=HQWUDODELWXU3UREHNODXVXU<br />

/HLVWXQJVNXUV0DWKHPDWLN<br />

(UZDUWXQJVKRUL]RQW<br />

6HQDWVYHUZDOWXQJI U%LOGXQJ-XJHQGXQG6SRUW<br />

1LFKWI UGLH+DQGGHU3U IOLQJH<br />

$XIJDEH3\UDPLGHLQ5DXPHFNH<br />

<br />

e)<br />

Übertrag 14 6 0<br />

Abstand d = 17 ≈ 4, 1<br />

2<br />

Einzeichnen des<br />

Schattens der<br />

Spitze auf der<br />

Rückwand;<br />

z. B. unter<br />

Verwendung von<br />

S (0 | 26 | 10)<br />

.<br />

yz<br />

3<br />

3<br />

Einzeichnen des Seildreiecks:<br />

2<br />

Berechnung eines Normalenvektors<br />

der Ebene durch die Punkte H,I und J,<br />

⎛1⎞<br />

⎜ ⎟<br />

z.B. n r = ⎜6⎟<br />

, Berechnung des Abstands<br />

⎜ ⎟<br />

⎝6⎠<br />

d = 19 / 73 ≈ 2,22 ( LE)<br />

. 7<br />

f) Aufstellen einer Gleichung der<br />

Ebenenschar durch H, I und J k ,<br />

z.B. in Koordinatenform:<br />

20·x + 12·y·(10 – k) + 120·z = 1200,<br />

Er<strong>mit</strong>tlung der z-Koordinate z. B.<br />

durch eine Punktprobe von S in die<br />

Koordinatenform: z = 95 ≈ 7, 9<br />

12<br />

2<br />

5<br />

Summe 16 19 5<br />

mögliche BE 40 erreichte BE:<br />

Bei der Bemessung der Anzahl der Bewertungseinheiten und bei der Zuordnung zu den<br />

Anforderungsbereichen wurde die Dauer der Unterrichtszeit im MA-3 bis zur Probeklausur<br />

berücksichtigt und von den inhaltlichen Vorgaben im Fachbrief 4 vom 04.05.2006 ausgegangen.


=HQWUDODELWXU3UREHNODXVXU<br />

/HLVWXQJVNXUV0DWKHPDWLN<br />

(UZDUWXQJVKRUL]RQW<br />

6HQDWVYHUZDOWXQJI U%LOGXQJ-XJHQGXQG6SRUW<br />

1LFKWI UGLH+DQGGHU3U IOLQJH<br />

$XIJDEH:XU]HOIXQNWLRQ<br />

<br />

Aufgabenteil<br />

a)<br />

Erwartete Leistung<br />

Angabe des Definitionsbereiches<br />

D f = { x ∈ R x ≤ 9 }<br />

1<br />

Nennen der (notwendigen und<br />

hinreichenden) Bedingung für<br />

Nullstellen f ( x)<br />

= 0 und Berechnung<br />

der Nullstellen 0 und 9 2<br />

Nennen von Bedingungen für lokale<br />

Extrema, Berechnung der 1. Ableitung<br />

und Verwenden der notwendigen<br />

Bedingung: f ’(<br />

x)<br />

= 0 ⇔ x = 6 4<br />

1<br />

Berechnung von f ’’(6)<br />

= − und<br />

2 3<br />

Folgerung (aus f ’(6)<br />

= 0 ∧ f ’’(6) < 0 ),<br />

dass 6 relative Maximalstelle ist, sowie<br />

Angabe von H ( 6 | 2 3 )<br />

3<br />

BE in AFB<br />

Nennen der notwendigen Bedingung<br />

für Wendestellen; Feststellung, dass<br />

f ’’(<br />

x)<br />

= 0 keine Lösung besitzt, da<br />

12 ∉ D f ’’ oder 12 ∉ D f gilt, und darum<br />

keine Wendestelle existieren kann. 2<br />

Sinnvoll sind nur ( 2<br />

2<br />

1 − − 3<br />

11)<br />

P ( 2<br />

2<br />

2 3<br />

7 ) und ( 4<br />

4<br />

3 3<br />

5 )<br />

P ( 7<br />

7<br />

4 3<br />

2 ) oder (<br />

8<br />

4 ) 8<br />

Zeichnung des Graphen<br />

P ,<br />

P sowie<br />

P 3<br />

. 3<br />

Erbrachte Leistung<br />

I II III BE Begutachtung<br />

<br />

Zwischensumme 14 5 0<br />

4


=HQWUDODELWXU3UREHNODXVXU<br />

/HLVWXQJVNXUV0DWKHPDWLN<br />

(UZDUWXQJVKRUL]RQW<br />

6HQDWVYHUZDOWXQJI U%LOGXQJ-XJHQGXQG6SRUW<br />

1LFKWI UGLH+DQGGHU3U IOLQJH$XIJDEH:XU]HOIXQNWLRQ<br />

b)<br />

c)<br />

d)<br />

Übertrag 14 5 0<br />

Definition für Differenzierbarkeit an<br />

einer Stelle, Bestimmung von<br />

1<br />

9 0<br />

lim 3 x ⋅ − x −<br />

= 1 und Feststellung,<br />

x→0<br />

x − 0<br />

dass f an der Stelle 0 differenzierbar ist 4<br />

Untersuchung von<br />

1<br />

3<br />

1 9 0<br />

lim 3 x − x −<br />

,<br />

−<br />

x→9 x − 9<br />

x 9 − x x 9 − x x<br />

= = ,<br />

x − 9 − 3(9 − x)<br />

− 3 9 − x<br />

x<br />

Feststellung, dass → −∞ für<br />

− 3 9 − x<br />

−<br />

→ 9<br />

x gilt und f an der Stelle 9 nicht<br />

differenzierbar ist 4<br />

Reflexion, ob Tangentensteigung im<br />

Koordinatenursprung den Wert 1 hat<br />

und ob der gezeichnete Graph im<br />

Punkt N (9 | 0)<br />

eine senkrechte<br />

Tangente zulässt. 3<br />

V =<br />

9<br />

π ⋅ ∫<br />

0<br />

V = π ⋅<br />

3<br />

f<br />

2<br />

9<br />

1<br />

9<br />

0<br />

π ⋅∫<br />

( x)<br />

dx = x (9 − x)<br />

dx<br />

[<br />

1 3 1 4<br />

x − x ]<br />

36<br />

243<br />

V = π ( VE)<br />

, V ≈ 191(<br />

VE)<br />

4<br />

9<br />

0<br />

Mögliche Idee: für 0 ≤ x ≤ 9 muss der<br />

Graph von f vollständig auf oder<br />

innerhalb eines Halbreises (oder<br />

Kreises) <strong>mit</strong> Radius r = 4, 5 um den<br />

Mittelpunkt M ( 4,5 | 0 ) verlaufen, d.h.<br />

jeder Punkt des Graphen von f hat zu<br />

M ( 4,5 | 0 ) einen Abstand d ≤ 4, 5 . 2<br />

Mögliche rechnerische Lösung:<br />

2<br />

d = x<br />

3<br />

1 3 2 2<br />

9<br />

≥<br />

2<br />

( x − 4,5) + (<br />

1<br />

x 9 − ) ≤ 4, 5<br />

ergibt x − x + 9x<br />

0 (für x ≤ 9 )<br />

⇔ x ⋅<br />

⇔ x ⋅<br />

( ) 1 2<br />

x − 2x<br />

+ 9 ≥ 0<br />

9<br />

( x − 9) 2 ≥ 0<br />

2<br />

⇔ x ≥ 0 , also ist d ≤ 4, 5 für alle x ≥ 0<br />

erfüllt. 4<br />

4<br />

Summe 18 18 4<br />

mögliche BE 40 erreichte BE:


=HQWUDODELWXU3UREHNODXVXU<br />

/HLVWXQJVNXUV0DWKHPDWLN<br />

(UZDUWXQJVKRUL]RQW<br />

<br />

1LFKWI UGLH+DQGGHU3U IOLQJH<br />

$XIJDEH+DQG\DP6WHXHU<br />

6HQDWVYHUZDOWXQJI U%LOGXQJ-XJHQGXQG6SRUW<br />

Aufgabenteil<br />

Erwartete Leistung<br />

a) Bernoullikette der Länge n=10 <strong>mit</strong><br />

der Trefferwahrscheinlichkeit<br />

p=0,15. P ( X ≥1)<br />

= 1 − P(<br />

X = 0)<br />

=<br />

1-B(10;0,15;0) = 1-0,85 10 = 0,8031 6<br />

b) Abkürzungen H: Handynutzer; x<br />

kein Handynutzer;<br />

Trefferwahrscheinlichkeit p.<br />

P(A)==p 2 (1-p) 8 4<br />

c) X liefert die Anzahl der<br />

telefonierenden Fahrzeuglenker. Es<br />

liegt eine Bernoullikette der Länge<br />

n=10 <strong>mit</strong> der unbekannten<br />

Trefferwahrscheinlichkeit p vor,<br />

wobei mindestens 1 Treffer <strong>mit</strong> 95%<br />

Wahrscheinlichkeit erzielt werden<br />

soll:<br />

P ( X ≥1)<br />

= 1 − P(<br />

X = 0) = 0,95<br />

⎛10⎞<br />

0<br />

B (10; p;0)<br />

= 0,05 ⇒<br />

⎜ (1 − )<br />

0<br />

⎟ p p<br />

⎝ ⎠<br />

0,1<br />

⇒ p = 1 − 0,05<br />

≈ 0,259<br />

d) P ( X ≥1)<br />

= 1 − P(<br />

X = 0) ≥ 0, 95<br />

n<br />

10<br />

= 0,05<br />

P(<br />

X = 0) = 1⋅<br />

0,15 ⋅ 0,85 = 0, 85<br />

0<br />

n<br />

BE in AB<br />

n<br />

log0,05<br />

1 − 0,85 ≥ 0,95 ; n ≥ ≈18,<br />

4<br />

log0,85<br />

Man muss wenigstens neunzehn<br />

Autos kontrollieren, um <strong>mit</strong><br />

mindestens 95% Wahrscheinlichkeit<br />

einen Fahrer <strong>mit</strong> Handy zu<br />

anzutreffen. 7<br />

e) X liefert die Anzahl der bei diesem<br />

Vorgehen kontrollierten Autos.<br />

E habe die Bedeutung, dass im 10.<br />

Auto ein telefonierender Fahrer sitzt<br />

oder im 10. Auto immer noch kein<br />

telefonierender Fahrer sitzt:<br />

P(E)=(1-p) 9 p+(1-p) 10 =(1-p) 9<br />

=0,85 9 =0,232 bei bekanntem p=0,15. 5<br />

Zwischensumme 10 17 0<br />

Erbrachte Leistung<br />

I II III BE Begutachtung<br />

5


=HQWUDODELWXU3UREHNODXVXU<br />

/HLVWXQJVNXUV0DWKHPDWLN<br />

(UZDUWXQJVKRUL]RQW<br />

6HQDWVYHUZDOWXQJI U%LOGXQJ-XJHQGXQG6SRUW<br />

1LFKWI UGLH+DQGGHU3U IOLQJH<br />

$XIJDEH+DQG\DP6WHXHU<br />

f) Die ersten vier sind keine<br />

Handybenutzer, Ereignis F:<br />

P(F)=(1-p) 4 ;<br />

die nächsten sechs <strong>mit</strong> zwei<br />

Handybenutzern: Bernoullikette der<br />

Länge n=6 <strong>mit</strong> genau zwei Treffern<br />

⎛6⎞<br />

2 4<br />

B(6;p;2)=<br />

⎜ (1 p)<br />

2<br />

⎟ p − .<br />

⎝ ⎠<br />

So<strong>mit</strong> erhält man<br />

P(B)=P(F)B(6;p;2)<br />

g)<br />

2<br />

8<br />

Übertrag 10 17 0<br />

= 15 ⋅ p (1 − p)<br />

4<br />

Erfassen der Daten, z.B. <strong>mit</strong><br />

Baumdiagrammen:<br />

4<br />

⎛ P(<br />

H ∩ m)<br />

⎞ P(<br />

H ∩ m)<br />

P(<br />

H | m)<br />

=<br />

⎜<br />

=<br />

P(<br />

m)<br />

⎟<br />

⎝ ⎠ 0,75<br />

P ( H ∩ m)<br />

= 0,15 ⋅ 0,8 = 0,12<br />

⇒ P ( H | m)<br />

= 0,16<br />

5<br />

Summe 15 21 4<br />

mögliche BE 40 erreichte BE:

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