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/mathe/306685/aufgabengruppe

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Aufgabengruppe

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Aufgabengruppe

In einem Freizeitbad wird eine schnell wachsende Bambusart gepflanzt, die als Sichtschutz dienen soll. Die Modellfunktion mit der Gleichung und sowie beschreibt näherungsweise die Höhe der Bambuspflanzen in Zentimeter. Dabei gibt die Zeit nach der Pflanzung in Tagen an. Die Pflanzung findet zum Zeitpunkt statt. Bei Rechnungen kann auf die Verwendung von Einheiten verzichtet werden. Runden Sie Ihre Ergebnisse gegebenenfalls auf eine Nachkommastelle.

Aufgabe 1

Ermitteln Sie die Werte der Parameter und c, wenn die Bambushöhe am Pflanztag beträgt und der Bambus Tage nach der Pflanzung bereits hoch ist.

[Mögliche Ergebnisse: ; [4 BE]

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Lösung
Voraussetzung
Exponentialfunktion
Strategie
  • Löse die Gleichungen und .
Schritte

Ermittle die Werte der Parameter und , wenn die Bambushöhe am Pflanztag beträgt und der Bambus Tage nach der Pflanzung bereits hoch ist

Gegeben: , und

Löse die Gleichungen und .

Setze in ein:

Gleichungsumformung

Umformung: \cdot \left(2+98e^{c\cdot 20}\right)

Löse nach auf.

Umformung: :100

Umformung: -2

Umformung: :98

Umformung: \ln

Umformung: :20

Die Werte der Parameter und sind und .

Aufgabe 2

Um einen ausreichenden Sichtschutz der Badegäste zu gewährleisten, müssen die Bambuspflanzen mindestens hoch sein. Ermitteln Sie, am wievielten Tag nach der Pflanzung die Bambuspflanzen eine Höhe von erreichen. [3 BE]

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Voraussetzung
Exponentialgleichung
Strategie
  • Löse die Gleichung nach auf.
Schritte

Ermittle, am wievielten Tag nach der Pflanzung die Bambuspflanzen eine Höhe von erreichen

Löse die Gleichung .

Gleichungsumformung

Umformung: \cdot \left(2+98e^{-0,2\cdot t}\right)

Löse nach auf.

Umformung: :170

Umformung: -2

Umformung: :98

Umformung: \ln

Umformung: :(-0,2)

Am . Tag wird die Höhe von erreicht.

Aufgabe 3

Bestimmen Sie, welche Höhe die Bambuspflanzen nach langer Zeit erreichen. [2 BE]

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Lösung
Voraussetzung
Grenzwert
Strategie
  • Berechne .
Schritte

Bestimme, welche Höhe die Bambuspflanzen nach langer Zeit erreichen

Die Bambuspflanzen erreichen nach langer Zeit eine Höhe von .

Aufgabe 4

Untersuchen Sie das Monotonieverhalten der Funktion . [4 BE]

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Lösung
Voraussetzung
Monotonie
Strategie
  • Berechne mit der Quotientenregel, beachte auch die Kettenregel.
  • Welche Aussage kann über Zähler und Nenner getroffen werden? Sind sie größer oder kleiner null?
  • Was folgt dann für ?
Schritte

Untersuchen Sie das Monotonieverhalten der Funktion

Berechne mit der Quotientenregel, beachte auch die Kettenregel.

Es gilt und für alle .

ist demnach streng monoton steigend für .

Aufgabe 5

Zeichnen Sie den Graphen der Funktion für unter Verwendung der bisherigen Ergebnisse und weiterer geeigneter Funktionswerte in ein kartesisches Koordinatensystem. Wählen Sie auf beiden Achsen einen geeigneten Maßstab.

[4 BE]

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Voraussetzung
Graph einer Funktion
Strategie

Schritte

Zeichne den Graphen der Funktion für unter Verwendung der bisherigen Ergebnisse und weiterer geeigneter Funktionswerte in ein kartesisches Koordinatensystem

Erstelle eine Wertetabelle:

(Die Funktionswerte sind teilweise gerundet.)

4

26

105

178

197

200

200

G_B