Springe zum Inhalt oder Footer
SerloDie freie Lernplattform

Analysis, Teil B, Aufgabengruppe 1

🎓 Prüfungsbereich für Bayern

Weitere Bundesländer & Aufgaben:
Mathe- Prüfungen Startseite

Austausch & Hilfe:
Prüfungen-Discord

Bei der Bearbeitung der Aufgaben dürfen als Hilfsmittel verwendet werden.

• die vom Staatsministerium genehmigte Merkhilfe für das Fach Mathematik,

• eine der vom Staatsministerium zugelassenen stochastischen Tabellen,

• eine der vom Staatsministerium für Leistungserhebungen zugelassenen naturwissenschaftlichen Formelsammlungen,

• ein Taschenrechner, der den vom Staatsministerium getroffenen Regelungen

entspricht.

  1. 1

    Die Abbildung zeigt einen Ausschnitt des Graphen GG der in R\{3}\mathbb{R}\backslash\{-3\} definierten Funktion ff mit f(x)=x3+5x+3f(x)=x-3+\dfrac{5}{x+3}. GG hat genau einen Tiefpunkt TT.

    Bild
    1. Die Geraden mit den Gleichungen x=3x=-3 und y=x3y=x-3 haben eine

      besondere Bedeutung für GG. Zeichnen Sie die beiden Geraden in die

      Abbildung ein und geben Sie diese Bedeutung an. Geben Sie zudem die

      Koordinaten des Schnittpunkts der beiden Geraden an.

    2. Berechnen Sie die Koordinaten des Schnittpunkts von GG mit der y-Achse.

      Begründen Sie anhand des gegebenen Terms von ff, dass GG für x>3x\gt-3

      oberhalb der Gerade mit der Gleichung y=x3y=x-3 verläuft.

    3. Weisen Sie nach, dass f(x)=x24x+3f(x)=\dfrac{x^2-4}{x+3} gilt, indem Sie den Term x3+5x+3x-3+\dfrac{5}{x+3}

      geeignet umformen, und begründen Sie, dass ff genau die Nullstellen 2−2 und 22 hat.

    4. Ermitteln Sie rechnerisch einen Term der ersten Ableitungsfunktion ff' von ff und berechnen Sie die x-Koordinate von TT.

    5. Ermitteln Sie anhand der Abbildung einen Näherungswert für das Integral 22f(x)  dx\displaystyle\int_{-2}^{2} f(x) \;\mathrm{d}x.

    6. Betrachtet wird die in ]3;+[]−3;+\infty[ definierte Integralfunktion J:x2xf(t)  dtJ: x\mapsto \displaystyle\int_{-2}^{x} f(t)\; \mathrm{d}t.

      Begründen Sie, dass die in ]3;+[]−3;+\infty[ definierte Funktion

      F:x12x23x+5ln(x+3)F:x\mapsto \dfrac{1}{2}x^2-3x+5\cdot \ln(x+3) für x>3x\gt -3 eine Stammfunktion von ff ist.

      Zeigen Sie damit, dass limx3J(x)=\lim\limits_{x \rightarrow -3}J(x)=-\infty gilt, und deuten Sie diese Aussage geometrisch.

    7. Begründen Sie ohne weitere Rechnung, dass JJ mindestens zwei Nullstellen besitzt.

  2. 2

    Betrachtet wird die Schar der in R\{3}\mathbb{R}\backslash\{-3\} definierten Funktionen

    fk:xx2kx+3f_k: x\mapsto \dfrac{x^2-k}{x+3} mit kR\{9}k\in\mathbb{R}\backslash\{9\}. Der Graph von fkf_k wird mit GkG_k bezeichnet. Die Funktion ff aus Aufgabe 1 ist somit die Funktion f4f_4 dieser Schar.

    1. Geben Sie die Anzahl der Nullstellen von fkf_k in Abhängigkeit von kk an und

      begründen Sie, dass die Funktion f0f_0 der Schar eine Nullstelle ohne

      Vorzeichenwechsel hat.

    2. Für die erste Ableitungsfunktion von fkf_k gilt

      fk(x)=x2+6x+k(x+3)2f'_k(x)=\dfrac{x^2+6x+k}{(x+3)^2}

      Begründen Sie, dass GkG_k für k>9k\gt9 keine Extrempunkte besitzt.

    3. Die Tangente an GkG_k im Punkt (0fk(0))(0|f_k(0)) wird mit tkt_k bezeichnet.

      Zeigen Sie, dass tkt_k die Steigung k9\dfrac{k}{9} hat, und bestimmen Sie denjenigen Wert von kk, für den tkt_k senkrecht zur Gerade mit der Gleichung y=x3y=x-3 steht.

    4. Geben Sie eine Gleichung von tkt_k an und beurteilen Sie folgende Aussage:

      Es gibt einen Punkt, der für alle kR\{9}k\in\mathbb{R}\backslash\{9\} auf tkt_k liegt.


Dieses Werk steht unter der freien Lizenz
CC BY-SA 4.0Was bedeutet das?