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Teil A: Wahlpflichtteil

  1. 1

    Aufgabe A 1

    Gegeben ist für jede positive reelle Zahl aa die in R\mathbb{R} definierte Funktion gag_a mit ga(x)=ax2g_a(x)=ax^2. Abbildung 1 zeigt den Graphen von g12g_{\frac{1}{2}} sowie die Tangente tt an den Graphen von g12g_{\frac{1}{2}} im Punkt (4g12(4))(4|g_{\frac{1}{2}}(4)).

    Parabel mit Tangente

    Abbildung 1

    1. Geben Sie anhand von Abbildung 1 eine Gleichung der Tangente tt an. (1 P)

    2. Weisen Sie nach, dass für jeden Wert uRu\in \mathbb{R} die Tangente an den Graphen von gag_a im Punkt (uga(u))(u|g_a(u)) die y-Achse im Punkt (0ga(u))(0|-g_a(u)) schneidet. (4 P)

  2. 2

    Aufgabe 2

    Betrachtet wird die Schar der in R\mathbb{R} definierten Funktionen hah_{a} mit ha(x)=xeaxh_{a}(x)=x \cdot \mathrm{e}^{a \cdot x} und aR,a0a \in \mathbb{R}, a \neq 0. Für jeden Wert von aa besitzt die Funktion hah_{a} genau eine Extremstelle.

    1. Begründen Sie, dass der Graph von hah_{a} für x<0x<0 unterhalb der xx-Achse verläuft. (2 P)

    2. Die Abbildungen 2 und 3 zeigen jeweils einen Graphen der Schar. Einer der beiden Graphen gehört zu einem positiven Wert von aa.

      Entscheiden Sie, welcher Graph dies ist, und begründen Sie Ihre Entscheidung. (3 P)

      2 Graphen
  3. 3

    Aufgabe 3

    Gegeben ist die Schar der Ebenen Ea:2ax14x2+(a2)x3=12E_{a}: 2 a x_{1}-4 x_{2}+(a-2) \cdot x_{3}=12 mit aRa \in \mathbb{R}.

    1. Ermitteln Sie denjenigen Wert von a, für den EaE_{a} parallel zur Gerade mit der Gleichung x=(011)+b(101)\def\arraystretch{1.25} \vec{x}=\left(\begin{array}{l}0 \\ 1 \\ 1\end{array}\right)+b \cdot\left(\begin{array}{c}-1 \\ 0 \\ 1\end{array}\right) und bRb \in \mathbb{R} verläuft. (2 P)

    2. Prüfen Sie, ob die Ebene mit der Gleichung 6x18x2+x3=246 x_{1}-8 x_{2}+x_{3}=24 zur Schar gehört. (3 P)

  4. 4

    Aufgabe 4

    Die Punkte B(4312)B(4|3| 12) und C(2410)C(2|4| 10) sind Eckpunkte eines Parallelogramms ABCDA B C D, dessen Diagonalen sich im Punkt M(321)M(3|2| 1) schneiden.

    1. Verschiebt man jeden der Punkte A,B,C,DA, B, C, D und MM parallel zur x3x_{3}-Achse in die x1x2x_{1} x_{2}-Ebene, so ergeben sich die Punkte A,B,C,DA^{\prime}, B^{\prime}, C^{\prime}, D^{\prime} bzw. MM^{\prime}. Das Viereck ABCDA^{\prime} B^{\prime} C^{\prime} D^{\prime} ist ein Parallelogramm, dessen Diagonalen sich im Punkt MM^{\prime} schneiden.

      Zeichnen Sie ABCDA^{\prime} B^{\prime} C^{\prime} D^{\prime} und MM^{\prime} in Abbildung 4 ein. (3P)(3 P)

      Koordinatensystem

      Abbildung 4

    2. Berechnen Sie den Wert des Skalarprodukts CMCB=(129)(212)\def\arraystretch{1.25} \overrightarrow{C M} \circ \overrightarrow{C B}=\left(\begin{array}{c}1 \\ -2 \\ -9\end{array}\right) \circ\left(\begin{array}{c}2 \\ -1 \\ 2\end{array}\right) und beurteilen Sie, ob der Winkel zwischen den Vektoren CM\overrightarrow{C M} und CB\overrightarrow{C B} kleiner ist als 9090^{\circ}.

  5. 5

    Aufgabe 5

    Abbildung 5 zeigt den Graphen der Dichtefunktion einer normalverteilten Zufallsgröße XX mit dem Erwartungswert 2020.

    Graphen der Dichtefunktion

    Abbildung 5

    1. Geben Sie die Wahrscheinlichkeit dafür an, dass XX den Wert 1414 annimmt. (1 P)

    2. Gesucht ist die Wahrscheinlichkeit für das Ereignis E:E: „⁣XX nimmt einen Wert an, der um mehr als 22 von 2020 abweicht“.

      Erläutern Sie die Überlegungen, die zur folgenden Bestimmung der gesuchten

      Wahrscheinlichkeit führen:

      P(18X20)20,06=0,12P(18 \leq X \leq 20) \approx 2 \cdot 0{,}06=0{,}12 ;

      somit gilt: P(E)120,12=0,76P(E) \approx 1-2 \cdot 0{,}12=0{,}76.

      (4 P)

  6. 6

    Aufgabe 6

    Ein Tetraeder, das mit den Augenzahlen 1,2,31, 2, 3 und 44 beschriftet ist, wird zum Würfeln verwendet. Das Tetraeder wurde so manipuliert, dass die Augenzahlen nicht alle mit der gleichen Wahrscheinlichkeit auftreten.

    1. Die Augenzahl 44 tritt mit einer Wahrscheinlichkeit von 0,10{,}1 auf.

      Beschreiben Sie in diesem Kontext ein Ereignis, dessen Wahrscheinlichkeit mit dem folgenden Ausdruck berechnet werden kann:

      0,910+(101)0,110,99+(102)0,120,980{,}9^{10}+\binom{10}{1} \cdot 0{,}1^{1} \cdot 0{,}9^{9}+\binom{10}{2} \cdot 0{,}1^{2} \cdot 0{,}9^{8}

      (2 P)

    2. Mit dem Tetraeder wird dreimal gewürfelt. Die Wahrscheinlichkeitsverteilung der Zufallsgröße XX : „Anzahl der Einsen“ ist in der folgenden Tabelle dargestellt:

      k

      0

      1

      2

      3

      P(X=k)P(X=k)

      27125\frac{27}{125}

      54125\frac{54}{125}

      36125\frac{36}{125}

      8125\frac{8}{125}

      Berechnen Sie den Erwartungswert der Zufallsgröße XX und die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten der Augenzahl 11. (3 P)


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