Digitale Werkzeuge in der Schule/Basiswissen Analysis

Lernpfad

Herzlich Willkommen in dem Lernpfad "Basiswissen Analysis"!

Hier entsteht im Sommersemester 2020 ein Lernpfad für Schülerinnen und Schüler der Q1 im Rahmen des Seminars "Digitale Werkzeuge in der Schule".

Diagnoseaufgaben zum Basiswissen Analysis

1 Wie kann die durchschnittliche Änderungsrate bestimmt werden?

	Mittels einer Sekante.
	Indem eine Gerade gezeichnet wird, die den Graph in genau einem Punkt berührt und die Steigung dieser Geraden bestimmt wird.
	Indem eine Gerade durch zwei Punkte des Graphen gezeichnet und die Steigung abgelesen wird.
	Mittels einer Tangente.

2 Was gibt die Tangentensteigung an?

	Die durchschnittliche Änderungsrate.
	Die lokale Änderungsrate.
	Wie häufig der Graph seine Steigung ändert.

3 Bestimme rechnerisch die lokale Änderungsrate von $f(x)=x+5$.

	-1
	1
	5

4 Betrachte die Funktion in der folgenden Abbildung.

Wie viele Extrema und Wendepunkte besitzt die Funktion?

	Genau zwei Extrema
	Genau drei Extrema
	Genau vier Extrema
	Keinen Wendepunkt
	Genau einen Wendepunkt
	Genau zwei Wendepunkte

5 $f(x)=-\frac{5}{8}x^3+2x^2-3x+2$ verhält sich...

	im Unendlichen wie $g(x)=\frac{5}{8}x^3$.
	im Unendlichen wie $g(x)=-\frac{5}{8}x^3$.
	nahe Null wie $h(x)=-3x+2$.
	nahe Null wie $h(x)=3x+2$.

6 Auf einem Intervall $[x_1, x_2[$ ist eine Funktion $f(x)$ streng monoton steigend, auf dem Intervall $]x_2, x_3]$ ist $f(x)$ streng monoton fallend ($x_1<x_2<x_3$). Kreuze an, welche Aussagen zu treffen.

	Die Funktion ist auf dem gesamten Intervall $[x_1, x_3]$ monoton steigend.
	$f'(x_1)>0$
	$f'(x_2)=0$
	An der Stelle $x_2$ bestizt die Funktion einen Tiefpunkt.

7 Betrachte folgende Aufgabenstellung.

Du hast 20 m Zaun zur Verfügung und möchtest damit eine Wiese einzäunen. Wie groß ist die größte rechteckige Fläche, die man damit einzäunen kann?

Wie gehst du bei der Bearbeitung dieser Aufgabe vor?

	1. Zielfunktion aufstellen, 2. Nebenbedingung überlegen und 3. Extremwerte ermitteln
	1. Nebenbedingung überlegen, 2. Zielfunktion aufstellen und 2. Extremwerte ermitteln
	1. Zielfunktion aufstellen, 2. Extremwerte ermitteln und 3. Nebenbedingung überlegen

8 Betrachte folgende Abbildung zur Aufgabenstellung in 7.

Die Nebenbedingung lautet...

	a=1m+6b oder b=20m.
	a=10m-b oder b=10m-a.
	a=10m+b oder b=10m+a.

9 In der Zielfunktion zur Aufgabenstellung in 7...

	kommt genau eine Unbekannte vor.
	kommen genau zwei Unbekannte vor.
	kommen genau drei Unbekannte vor.

10 Wenn in Sachzusammenhängen die Rede davon ist, dass der Graph einer Funktion zu einem bestimmten Zeitpunkt die größte Steigung hat, so hat er zu diesem Zeitpunkt...

	einen Hochpunkt.
	einen Wendepunkt.
	eine Nullstelle.
	einen Sattelpunkt.

11 Löse folgendes Gleichungssystem:
$\begin{array}{rlllll}\\ I\quad & 7x & - & 2y & = & 48\\ II\quad & 3x & + & 11y & = & 11 \end{array}$

Welche Aussage trifft auf $x$ und $y$ zu?

	$x > 0$ und $y > 6$
	$x > 1$ und $y < 6$
	$x < 1$ und $y > 3$
	$x < 0$ und $y < 3$

12 Eine Funktion $f(x)$ beschreibt die Geschwindigkeit eines anfahrenden Autos in $\textstyle \frac{\mathrm{km}}{\mathrm{h}}$ bis es wieder zum Stehen kommt. $x$ wird in Sekunden seit Fahrtbeginn gemessen. Nach 10 Sekunden fährt der Wagen $\textstyle 55\,\frac{\mathrm{km}}{\mathrm{h}}$. Nach 20 Sekunden ist seine Beschleunigung maximal. Nach einer Minute hat der Wagen die maximale Entfernung dieser Fahrt erreicht.

	$f(10)=55$
	$f'(20)=0$
	$f(20)$ ist eine Wendestelle.
	$f(60)=f(0)$
	Im Intervall $[20,60]$ ist $f'(x)$ negativ.
	Im Intervall $[20,60]$ hat $f'(x)$ mindestens eine Nullstelle.

13 Das Integral beschreibt die Fläche zwischen dem Graphen und der x-Achse.

	Wahr
	Falsch

14 Bei ganzrationalen Funktionen versucht man mithilfe von Rechtecksflächen sich der Fläche zwischen x-Achse und dem Graphen anzunähern. Zum Beispiel über die Untersumme. Welche der Aussagen sind richtig im Bezug auf die Untersumme?

	Je mehr Unterteilungen vorgenommen werden, desto größer wird die Breite der Rechtecke.
	Je mehr Unterteilungen bei der Untersumme vorgenommen werden, desto größer wird der Flächeninhalt der Summe aller Rechtecke.
	Je weniger Unterteilungen, desto eher nähert man sich dem Integral an.
	Wenn die Anzahl der Unterteilungen gegen Unendlich geht, beschreibt die Untersumme sehr genau die Fläche zwischen Graph und x-Achse. Also entspricht der Grenzwert der Untersumme dem Integral.

15 Sei $f(x)$ die Funktion, die die Geschwindigkeit eines Autos in Kilometern pro Stunde ($\textstyle \frac{\mathrm{km}}{\mathrm{h}}$) angibt, dann gilt für die Stammfunktion $F(x)$:

	$F(x)$ gibt die Beschleunigung des Autos an.
	$F(x)$ gibt die zurückgelegte Strecke in Quadratmeter an.
	$F(x)$ gibt die zurückgelegte Strecke in Kilometern an.
	$F(x)$ gibt die durchschnittliche Geschwindigkeit des Autos an.

16 Eine Stammfunktion von $f(x) = x^2 \cdot cos(x)$ lautet $F(x) = \frac{1}{3} x^3 \cdot sin(x)$.

	Wahr
	Falsch

17 In der folgenden Abbildung siehst du die Funktion $b(x)= x^2 + 1$. Die Fläche unter der Funktion hat auf dem eingezeichneten Intervall einen Flächeninhalt von $B=6$.

Flächeninhalt der Funktion $b(x)$.

Welchen Wert nimmt die Funktion im Mittel auf dem eingezeichneten Intervall an?

	-1
	1
	1,25
	2
	5
	12

18 Bestimme den Wert des Integrals $\int_{0}^{3} 2 \cdot x\,\mathrm dx$

	6
	9
	12

Wie geht es nun weiter?

Wenn du alle Aufgaben richtig beantwortet hast:

• Suche dir aus den folgenden Kapiteln eines (oder mehrere) aus. In jedem Kapitel gibt es auch Knobelaufgaben, mit denen du dich beschäftigen kannst.

Wenn du einen oder auch mehrere Fehler gemacht hast:

• bei den Aufgaben 1 - 3, gehe zum Kapitel Von der durchschnittlichen zur lokalen Änderungsrate
• bei den Aufgaben 4 - 6, gehe zum Kapitel Eigenschaften von Funktionen und Funktionsuntersuchung
• bei den Aufgaben 7 - 9, gehe zum Kapitel Optimierungsprobleme
• bei den Aufgaben 10 - 12, gehe zum Kapitel Steckbriefaufgaben
• bei den Aufgaben 13 - 15, gehe zum Kapitel Von der Änderungsrate zum Änderungseffekt
• bei den Aufgaben 16 - 18, gehe zum Kapitel Von der Randfunktion zur Integralfunktion