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Leopold Beltz
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1 Abiturprüfung Mathematik 008 Baden-Württemberg (ohne CAS) Pflichtteil Aufgaben Aufgabe 1: ( VP) x Gegeben ist die Funktion f mit f(x). x Bilden Sie die Ableitung von f und fassen Sie diese so weit wie möglich zusammen. Aufgabe : ( VP) G ist eine Stammfunktion der Funktion g mit g(x) sin(x). Der Punkt P(0/1) liegt auf dem Schaubild von G. Bestimmen Sie einen Funktionsterm von G. Aufgabe : ( VP) 6 1 Lösen Sie die Gleichung + 1 ( x 0 ). x x Aufgabe : ( VP) Für eine ganzrationale Funktion h zweiten Grades gilt: T(-1/-) ist Tiefpunkt und Q(/5) ein weiterer Punkt ihres Schaubilds. Ermitteln Sie eine Funktionsgleichung von h. Aufgabe 5: (5 VP) Gegeben sind die Schaubilder von vier Funktionen, jeweils mit sämtlichen Asymptoten: 1 Zuletzt aktualisiert:

Der Punkt P(0/1) liegt auf dem Schaubild von G. Bestimmen Sie einen Funktionsterm von G. Aufgabe : ( VP) 6 1 Lösen Sie die Gleichung + 1 ( x 0 ).

2 Drei dieser vier Schaubilder werden beschrieben durch die Funktionen f, g und h mit x 0,5x f(x), g(x) + b e, h(x) c x x x + a a) Ordnen Sie den Funktionen f, g und h das jeweils passende Schaubild zu. Begründen Sie Ihre Zuordnung. b) Bestimmen Sie die Werte für a und b. Aufgabe 6: ( VP) Gegeben sind die zwei parallelen Geraden g und h durch g: x 9 + s, h: x + t 8 ; s,t R 5 Bestimmen Sie den Abstand der beiden Geraden. Aufgabe 7: ( VP) Die Ebene E geht durch die Punkte A(1,5/0/0), B(0//0) und C(0/0/6). Untersuchen Sie, ob die Gerade g: x + t t R parallel zur Ebene E verläuft. Aufgabe 8: ( VP) Gegeben sind die beiden Ebenen E 1 : ( x p1 ) n1 0 und E : ( x p ) n 0. Beschreiben Sie ein Verfahren, mit dem man anhand dieser Normalengleichungen die gegenseitige Lage der beiden Ebenen untersuchen kann. Zuletzt aktualisiert:

Aufgabe 6: ( VP) Gegeben sind die zwei parallelen Geraden g und h durch g: x 9 + s, h: 1 1 6 x + t 8 ; s,t R 5 Bestimmen Sie den Abstand der beiden Geraden.

3 Abiturprüfung Mathematik 008 Baden-Württemberg (ohne CAS) Pflichtteil Lösungen Aufgabe 1: Hinweis: Da die Quotientenregel ab der Abiturprüfung 01 nicht mehr im Lehrplan steht, muss die Funktion umgeschrieben werden. ( ) 1 f(x) x x Ableitung mit der Produkt- und Kettenregel: 1 x 8x f (x) x ( x ) + x ( 1) ( x ) x x (x ) x (x ) 8x 1x (x ) (x ) Hinweis: Mit Hilfe der Quotientenregel würde man die Funktion folgendermaßen ableiten: f(x) x f (x) x x(x ) x x (x ) 1x (x ) Aufgabe : Da das Schaubild der Stammfunktion G durch einen bestimmten Punkt verlaufen soll, muss die Stammfunktion mit der Integrationskonstanten C aufgestellt werden. 1 G (x) x ( cos(x)) + C x + cos(x) + C Punktprobe P(0/1): G (0) + C 1 C 0, 5 Damit ergibt sich: G (x) x + cos(x) + 0, 5 Aufgabe : x x x 6 + x x x x 6 0 Substitution: 1± 1+ 1± 5 u x u u 6 0 u1, Daraus folgt u 1 und u Zuletzt aktualisiert:

( ) 1 f(x) x x Ableitung mit der Produkt- und Kettenregel: 1 x 8x f (x) x ( x ) + x ( 1) ( x ) x x (x ) x (x ) 8x 1x (x ) (x ) Hinweis: Mit Hilfe der Quotientenregel würde man die Funktion

4 Rücksubstitution: x x ± x Daraus folgt L {, } nicht rücksubstituierbar Aufgabe : Die Funktion kann mit zwei unterschiedlichen Ansätzen aufgestellt werden. 1.Möglichkeit: Bei der Funktion handelt es sich um eine Parabel mit Scheitelpunkt T(-1/-). Somit kann die Parabel in der so genannten Scheitelform aufgestellt werden (lernt man in der Mittelstufe): h(x) a (x + 1) Den Wert von a erhält man mit dem Punkt Q(/5): 5 a ( + 1) a 1 Daraus folgt: h(x) (x + 1) x + x.möglichkeit: Allgemeiner Ansatz für ganzrationale Funktion.Grades: h(x) ax + bx + c mit h (x) ax + b Bedingungen: Punkt T(-1/-) liegt auf dem Schaubild: h( 1) a b + c An der Stelle x -1 ist die Steigung 0: h ( 1) 0 a + b 0 Punkt Q(/5) liegt auf dem Schaubild: h () 5 a + b + c 5 Die Lösung des linearen Gleichungssystems ergibt a 1, b, c -. Damit gilt: h(x) x + x. Aufgabe 5: Das Schaubild von f befindet sich rechts oben, da es das einzige Schaubild mit einer Definitionslücke ist. Da sich die Definitionslücke an der Stelle x -1 befindet, muss a 1 sein, also x f(x). x + 1 Das Schaubild von g befindet sich links unten, da es das einzige Schaubild mit einer waagrechten Asymptote y - ist, die nur für eine Unendlichkeitsrichtung (für x ) gilt. Der Wert von b ergibt sich anhand einer Punktprobe: O(0/0) liegt auf dem Schaubild 0,5 0 0,5x g (0) b e b und damit g(x) + e. Das Schaubild von h befindet sich rechts unten, da es sich um eine nach oben geöffnete Parabel handelt. Das Schaubild links oben kann es nicht sein, da dieses symmetrisch zum Ursprung ist, das Schaubild von h hingegen nicht. Zuletzt aktualisiert:

Somit kann die Parabel in der so genannten Scheitelform aufgestellt werden (lernt man in der Mittelstufe): h(x) a (x + 1) Den Wert von a erhält man mit dem Punkt Q(/5): 5 a ( + 1) a 1 Daraus folgt:

5 Aufgabe 6: Der Abstand der beiden Geraden ergibt sich aus dem Abstand des Punktes P(/9/) auf der Geraden g von der Geraden h. Aufstellen der Hilfsebene E, die den Punkt P enthält und senkrecht auf h steht: E: x 8x + x Schnitt der Ebene E mit der Geraden h: 6(1 + 6t) 8( 8t) + (5 + t) t t t 5 10t 5 t 0,5 Schnittpunkt S(-/6/) Der Abstand des Punktes S von P entspricht dem Abstand der beiden Geraden: d(g,h) SP Aufgabe 7: Da die Durchstoßpunkte der Ebene E mit den Koordinatenachsen gegeben sind, kann die Koordinatengleichung direkt aufgestellt werden: E: x1 + x + x 6 (andere Möglichkeit: Aufstellen der Parameterform und Umwandeln in die Koordinatengleichung) Die Gerade ist parallel zur Ebene E, wenn die Gerade und die Ebene keinen Schnittpunkt besitzt: Berechnung des Schnittpunktes: ( t) + ( + t) + ( + t) t + + 6t + + t Dies ist ein Widerspruch, also existiert kein Schnittpunkt. Damit ist die Gerade g parallel zur Ebene E. Aufgabe 8: Gilt n1 n 0, dann stehen die beiden Ebenen orthogonal aufeinander und schneiden sich in einer Schnittgerade Sind die beiden Normalenvektoren n 1 und n Vielfache und liegt der Punkt, dessen Koordinaten dem Ortsvektor p1 entsprechen auf der Ebene E, dann sind die Ebenen identisch (sie liegen aufeinander). Sind die beiden Normalenvektoren n 1 und n Vielfache und liegt der Punkt, dessen Koordinaten dem Ortsvektor p1 entsprechen nicht auf der Ebene E, dann sind die Ebenen echt parallel In allen anderen Fällen schneiden sich die Ebenen (nicht orthogonal) in einer Schnittgerade. 5 Zuletzt aktualisiert:

0,5 Schnittpunkt S(-/6/) Der Abstand des Punktes S von P entspricht dem Abstand der beiden Geraden: d(g,h) SP 16 + 9 + 0 5 0 Aufgabe 7: Da die Durchstoßpunkte der Ebene E mit den Koordinatenachsen

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