Zentrale schriftliche Abiturprüfungen im Fach Mathematik



Ähnliche Dokumente
Abituraufgaben Grundkurs 2009 Bayern Analysis I. dt mit D F = R.

Analysis: Ganzrationale Funktionen Analysis Ganzrationale Funktionen Differenzialrechnung, Extrem- und Wendepunkte

Abiturprüfung Mathematik 2012 (Baden-Württemberg) Berufliche Gymnasien Analysis, Aufgabe 1

Abiturprüfung 2017 ff Beispielaufgabe Grundkurs Mathematik; Analysis Beispiel Wirkstoff

Aufgabensammlung Teil 2a. Auch mit Verwendung von Methoden aus der Analysis: Wachstumsraten Differentialgleichungen. Auch mit CAS-Einsatz

Analysis 3.

Analysis: Exponentialfunktionen Analysis

Abiturprüfung Mathematik 2009 (Baden-Württemberg) Berufliche Gymnasien ohne TG Analysis, Aufgabe 1

Analysis: Exp. und beschränktes Wachstum Analysis Übungsaufgaben zum exponentiellen und beschränkten Wachstum

Übungen zur Klausur 11M1 21/05/2008 Seite 1 von 5


III.2 Radioaktive Zerfallsreihen

Zeit (in h) Ausflussrate (in l/h)

Stammgruppe trifft sich zum Museumsrundgang Experte erklärt jeweils sein Plakat

Berechnen Sie die Extrem- und Wendepunkte des Graphen von f 1. Berechnen Sie die Gleichung der Tangente an den Graphen von f 1 an der Stelle 2.

Lösungshinweise zu den Hausaufgaben:

Abschlussprüfung an Fachoberschulen in Bayern Mathematik mit CAS 2015 Analysis A2 Ausbildungsrichtung Technik

A.24 Funktionsscharen 1

Schriftliche Abiturprüfung Mathematik 2013

Mathematikaufgaben > Analysis > Funktionenscharen

mathphys-online Abschlussprüfung Berufliche Oberschule 2009 Mathematik 12 Technik - A I - Lösung Teilaufgabe 1.0 Gegeben ist die reelle Funktion f( x)

Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Institut für Analysis Dr. A. Müller-Rettkowski Dipl.-Math. M. Uhl. Sommersemester 2011

f ( x) = x + x + 1 (quadratische Funktion) f '( x) = x + (Ableitungsfunktion)

Fit für die Q-Phase? Mathematiktraining für die Schüler und Schülerinnen des Beruflichen Gymnasiums Gelnhausen

Aufgaben zu den verschiedenen Wachstumsmodellen

Abiturprüfung Baden-Württemberg 1986

MATHEMATIK. Fachabituiprüfung 2013 zum Erwerb der Fachhochschulreife an. Fachoberschulen und Berufsoberschulen. Ausbildungsrichtung Technik

BESCHREIBUNG VON ZERFALLSPROZESSEN

Ganzrationale Funktionenscharen. 4. Grades. Umfangreiche Aufgaben. Lösungen ohne CAS und GTR. Alle Methoden ganz ausführlich. Datei Nr.

t,t Zentrale Klausur am Ende der Einführungsphase l von 6 Mathematik 'f(x) f '(x) zkm (mit CAS) \ ro Aufgabenstellung

1 Lokale Änderungsrate und Gesamtänderung

4.5. Prüfungsaufgaben zu Symmetrie und Verschiebung

4. Quadratische Funktionen.

Kurven in der Ebene und im Raum

Wiederholung Exponentialfunktion

(x) 2tx t 2 1, x R, t R 0.

A.24 Funktionsscharen 1

Struktur und Verhalten I

Abiturprüfung Mathematik 2010 (Baden-Württemberg) Berufliche Gymnasien Analysis, Aufgabe 1 ( )( ) und der Normalen von K

Lösung Abiturprüfung 1994 Leistungskurs (Baden-Württemberg)

Elementare Lösungsmethoden für gewöhnliche Differentialgleichungen

gegeben durch x 4 in dasselbe Koordinatensystem (Längeneinheit auf beiden Achsen: 1 cm). Zur Kontrolle: ft

Systemtheorie Teil A. - Zeitkontinuierliche Signale und Systeme - Musterlösungen. Manfred Strohrmann Urban Brunner

Differentialgleichungen

4.7. Exponential- und Logarithmusfunktionen

Aufgaben zur Differenzialrechnung WS 06/07 Prof.Zacherl / Prof. Hollmann

Gewöhnliche Differentialgleichungen (DGL)

Kapitel : Exponentiell-beschränktes Wachstum

Abiturprüfung Baden-Württemberg 1986


Diese 3 Signale haben als Anregungssignale am Eingang eines Systems besondere Bedeutung für die lineare Systemtheorie erlangt.

14 Kurven in Parameterdarstellung, Tangentenvektor und Bogenlänge

Integralrechnung. Grundidee der Integralrechnung. Einführung des Riemann- Integrals

Näherung einer Wechselspannung

Aufgaben zu Geradenscharen

Höhere Mathematik II für die Fachrichtung Physik

Messung der Ladung. Wie kann man Ladungen messen? /Kapitel Formeln auf S.134: Elektrische Ladung

Universität Ulm Samstag,

Grundlagenfach Mathematik. Prüfende Lehrpersonen Alitiloh Essodinam

ABITURPRÜFUNG 2002 LEISTUNGSFACH MATHEMATIK (HAUPTTERMIN)

Kondensator und Spule im Gleichstromkreis

Typ A: Separierbare Differentialgleichungen I. Separierbare Differentialgleichungen II. Beispiel einer separierbaren Dgl

Exponential- und Logarithmusfunktionen

Probeklausur 1. Thema Nr. 1 (Aufgabengruppe) Es sind alle Aufgaben dieser Aufgabengruppe zu bearbeiten!

Medikamentendosierung A. M.

Abiturprüfung Mathematik 2011 (Baden-Württemberg) Berufliche Gymnasien Analysis, Aufgabe 1. gegeben durch. auf der y-achse und schneidet G

7.3. Partielle Ableitungen und Richtungsableitungen

Kapitel : Exponentielles Wachstum

Höhere Mathematik II für die Fachrichtung Physik

Lösung - Serie 8. D-MAVT/D-MATL Analysis I HS 2018 Dr. Andreas Steiger. MC-Aufgaben (Online-Abgabe) 1. Was für eine Kurve stellt die Parametrisierung

Beispiele Aufladung von Kondensatoren, Berechnung von Strömen, Spannungen, Zeiten und Kapazitäten.

Mathematische Methoden der klassischen Physik Zusammenfassung Differentialgleichungen

Wiederholung: Radioaktiver Zerfall. Radioaktive Zerfallsprozesse können durch die Funktion

Ministerium für Schule und Weiterbildung NRW M LK HT 4 Seite 1 von 9. Unterlagen für die Lehrkraft. Abiturprüfung Mathematik, Leistungskurs

Thema: Singuläres, skalares Problem 2. Ordnung - Lösbarkeit Seminararbeit aus Numerik von Differentialgleichungen

MATLAB: Kapitel 4 Gewöhnliche Differentialgleichungen

Aufgabensammlung Teil 2: Funktionen mit Parametern Funktionenscharen. Aufgaben im Abiturstil

Leistungselektronik Grundlagen und Standardanwendungen. Übung 3: Kommutierung

Mathematik: Mag. Schmid Wolfgang Arbeitsblatt Semester ARBEITSBLATT 11 LAGEBEZIEHUNG DREIER EBENEN

Schriftliche Abiturprüfung Leistungskursfach Mathematik - E R S T T E R M I N -

Gewöhnliche Differentialgleichungen

7. Funktionalgleichung der Zeta-Funktion

Masse, Kraft und Beschleunigung Masse:

Einführung in gewöhnliche Differentialgleichungen

Zwischenwerteigenschaft

5.5. Abstrakte Abituraufgaben zu Exponentialfunktionen

Teil 2. Hier: Verwendung von Methoden aus der Analysis: Wachstumsraten Differenzialgleichungen. Auch mit CAS-Einsatz. Stand: 1.

Hauptprüfung Abiturprüfung 2014 (ohne CAS) Baden-Württemberg

um (x + X) 4 auszurechnen verwenden wir den Binomischen Lehrsatz (a+b) n = a n + ( n 1 )a n-1* b b n ( n k ) = in Gleichung einsetzen

Durch Modellierung beschreibt man Vorgänge aus der Natur sowie industrielle Prozesse

Name: Punkte: Note: Ø:

Technische Universität München. Lösung Montag SS 2012

C. Abituraufgabe MV GK 2006 B1

Hamburg Kernfach Mathematik Zentralabitur 2013 Erhöhtes Anforderungsniveau Analysis 2

Lösungen zu Übungsblatt 4

Lösung Abiturprüfung 2000 Grundkurs (Baden-Württemberg)

2.2 Rechnen mit Fourierreihen

(2) Kinematik. Vorlesung Animation und Simulation S. Müller U N I V E R S I T Ä T KOBLENZ LANDAU

Hörsaalübung 3 Differentialgleichungen I für Studierende der Ingenieurwissenschaften

Merkmale flexibler Fertigung

Transkript:

Zenrale schrifliche Abiurprüfungen im Fach Mahemaik Aufgabe 9: Radioakiver Zerfall Beim radioakiven Zerfall einer Subsanz S 1 beschreib m 1 () die Masse der noch nich zerfallenen Subsanz zum Zeipunk mi m 1 () in mg und in Sunden nach Beobachungsbeginn.,5 Dabei gil: () 1 m1 = e. a) Geben Sie an, wie groß die Masse der Subsanz S 1 am Beobachungsbeginn war. Berechnen Sie die Halbwerszei dieses Zerfalls, d.h. die Zei, nach der nur noch die Hälfe der ursprünglichen Subsanz vorhanden is. Besimmen Sie die nach 6 Sunden bereis zerfallene Masse. Das Zerfallsproduk der radioakiven Subsanz S 1 is die Subsanz S. Auch diese Subsanz is radioakiv und zerfäll demzufolge weier. Für die Masse m () der noch nich zerfallenen Subsanz S gil dann:,5,5 m ( ) 1 e = (1 e ) b) Berechnen Sie, wie viel an Subsanz S zum Zeipunk = vorhanden is und inerpreieren Sie dieses Ergebnis. Begründen Sie, dass es zu einem gewissen Zeipunk eine maximale Masse der Subsanz S geben muss und berechnen Sie den Zeipunk und die zugehörige Menge. c) Zeichnen Sie die Graphen von m 1 und von m in ein Koordinaensysem ein. d) Gegeben is die Funkion g durch,5 ( ) 5 x x + gx= e + 1 e ; x Besimmen Sie die Null- und Exremsellen von g. Beschreiben Sie das Verhalen von g für x? Zeichnen Sie auch den Graphen von g in Ihr Koordinaensysem ein. Zeigen Sie, dass die Funkion m eine Sammfunkion zur Funkion g is. e) Besimmen Sie den Inhal der Fläche, die von dem Graphen von g, der x-achse und der y-achse begrenz wird. Inerpreieren Sie die Bedeuung des Inegrals g( x) dx. 46

Zenrale schrifliche Abiurprüfungen im Fach Mahemaik Analysis Grundkurs Erwarungshorizon a) Am Beginn, also bei =, muss noch die gesame Menge vorhanden gewesen sein, also 1 mg. Dies ergib sich auch durch Einsezen in die Gleichung für m 1.,5 Zu lösen is die Gleichung,5 = e. Die Lösung is = ln() 1,386. Die Subsanz S 1 ha also eine Halbwerszei von ewa 1,386 Sunden. Vorhanden sind nach 6 Sunden m 1 (6) an Subsanz, zerfallen demzufolge 1 mg m (6) 95, mg. 1 Bewerung 5 1 b) Am Beginn, also bei =, is von der Ausgangssubsanz noch nichs zerfallen, also kann von Subsanz S noch nichs vorliegen. Einsezen von = in die Funkionsgleichung von m besäig diese Überlegung. S enseh aus der Ausgangssubsanz S 1, ihre Zuwachsrae is also gleich der Abnahmerae von S 1. Diese is anfangs am größen und wird immer kleiner; die Menge an angesammelem S wächs also sändig und geh gegen den Anfangswer von S 1. Andererseis is S ja nich sabil und zerfäll ebenfalls exponeniell. Das bedeue, dass die Abnahme die Zerfallsrae von S proporional zum momenanen Wer is. m beginn dami bei Null, seig wegen der anfänglich hohen Lieferungsrae aus dem Zerfall von S 1 an und wird dann, da der eigene Zerfall irgendwann die Nachlieferung überholen wird, wieder abnehmen und lezlich gegen Null gehen. Zur Berechnung des Maximums is es nowendig, die Nullselle von m zu,5 besimmen: Mi ( ) 5 m = e + 1 e ergib sich,5e E = e + e E = ln4 1,386. Hinreichende Argumene für die Exremaleigenschaf von E liefer z.b. die Beobachung, dass E Durchgangsnullselle von m is, oder die Tasache, dass E die einzige Nullselle von m is, zusammen mi dem oben angefügen Argumen, dass m ein Maximum haben muss. Einsezen liefer m ( ) 5 E =. Die maximale Menge der Subsanz S ri also nach knapp 1,4 Sunden auf, und es sind 5 mg. Hinweis Die Zerfallskonsane für den Zerfall von S is 1, die Halbwerszei für den Soff S beräg dami,69 Sunden. Es is zwar ineressan, nachzuvollziehen, wie sich m aus m 1 uner diesen Bedingungen ergib, aber im Rahmen einer Prüfungsaufgabe is dies ganz unmöglich. Im Diagramm im Anhang is die Funkion m.in Abhängigkei des Zerfallsparameers wiedergegeben (Were zwischen und 3). Man sieh, dass für eine kleine Zerfallskonsane von S (also eine große Halbwerszei) die Menge an S prakisch der Menge des zerfallenen S 1 folg, bei einer kleinen Halbwerszei von S hingegen prakisch alles geliefere S sofor zerfäll und dami die Menge an S der momenanen Lieferungsrae folg. 5 1 1 47

Zenrale schrifliche Abiurprüfungen im Fach Mahemaik c) 1 Bewerung 8 6 m 1 4 m 1 3 4 5 6 7-1 5 d) Besimmung der Nullsellen von g durch Nullsezen des Funkionserms:,5x x,5x x ( ) = 5 + 1 = = g x e e e e,5x= ln() x x= ln(4). Die einzige Nullselle von g lieg bei x = ln(4) 1,386. Überprüfung auf mögliche Exremsellen durch Nullsellensuche bei der ersen Ableiung:,5x x g ( x) = 5e 1e,,5,5 ( ) 5 x E 1 x E E g x 1 4 x E = e e = = e xe = ln(16). Wiederum ergib sich ein hinreichendes Argumen für die Exremaleigenschaf von x E daraus, dass x E Durchgangsnullselle von g is. Hinweis: Naürlich kann auch mi der zweien Ableiung argumenier werden. g ha also ein einziges Exremum (ein Maximum) mi den Koordinaen (,773 6,5). e, 5x x Für x geh der Term ebenso wie auch e gegen Null und dami auch g ( x). Der Graph von g näher sich also für zunehmende x-were der x-achse. 1 8 6 4 m 1 m 1 g 3 4 5 6 7-48

Zenrale schrifliche Abiurprüfungen im Fach Mahemaik Analysis Grundkurs g is die Ableiungsfunkion zu m. Bewerung Berache man z.b. die Graphen, so liegen der Hochpunk des Graphen von m und die Nullselle von g bei dem gleichen x-wer. Für x sreb g(x) gegen Null. Ein anderer Weg führ über die Ableiung von m. m = g. 1 1 5 e) Der gesuche Flächeninhal A berechne sich als Inegral über g im Inervall von bis ln(4): ln(4),5x x,5x x ln(4) ( 5 1 ) 1 1 5 A= e + e dx= e e = und beräg 5 Flächeneinheien. Dieser Zahlenwer is gleich dem Besand an S zum gleichen Zeipunk = ln(4). Dies is nich zufällig: Da g ja die Ableiungsfunkion die zeiliche Änderungsrae von m is, muss g( x) dx die vorhandene Menge an S angeben. 1 1 Insgesam 1 BWE 3 45 5 49

Zenrale schrifliche Abiurprüfungen im Fach Mahemaik 1 3 1 8 6 4.5 5 7.5 1 5