Aufgabe B1 - 3.1 - Geschwindigkeitsverlauf · Abitur Hessen Mathematik LK · WTR 2021

Thema: Graphen von f, f′ und F deuten · Aus der Prüfung LK · WTR (2021)

Aufgabenstellung

Den Funktionen v1v_1, v2v_2 und v3v_3 sind folgende Funktionsgleichungen zugeordnet:

v1(t)=5⋅(1−e−0,4⋅t)v_1(t) = 5\cdot \left(1 - \mathrm{e}^{-0{,}4\cdot t}\right)v2(t)=4,5+e−0,5⋅t⋅(t−0,25t2)v_2(t) = 4{,}5 + \mathrm{e}^{-0{,}5\cdot t}\cdot \left(t - 0{,}25t^2\right)v3(t)=3t⋅e−0,2⋅tv_3(t) = 3t\cdot \mathrm{e}^{-0{,}2\cdot t}

Die drei Graphen A, B und C im Material beschreiben die Geschwindigkeiten dreier Radfahrer RA\mathrm{R_A}, RB\mathrm{R_B} und RC\mathrm{R_C} in Meter pro Sekunde (ms)\left(\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}\right) in Abhängigkeit von der Zeit t≥0t \geq 0 in Sekunden (s\mathrm{s}).

Die Radfahrer befinden sich zur Zeit t=0t = 0 alle am gleichen Ort und fahren auf der gleichen Straße in die gleiche Richtung.

Material

3.1

Beschreiben Sie im Vergleich den Geschwindigkeitsverlauf der drei Radfahrer in den ersten 16 Sekunden nach dem Start. (4 BE)

Aufgabenstellung: Aufgabe B1 - 3.1 - Geschwindigkeitsverlauf · Abitur Hessen Mathematik LK · WTR 2021

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

3.1 Beschreiben Sie im Vergleich den Geschwindigkeitsverlauf der drei Radfahrer in den ersten 16 Sekunden nach dem Start.

Lösung: Radfahrer RBR_B und RCR_C starten aus dem Stand heraus (v(0)=0 msv(0) = 0\ \frac{\text{m}}{\text{s}}), während Radfahrer RAR_A sich zu Beginn bereits mit v=4,5 msv = 4{,}5\ \frac{\text{m}}{\text{s}} bewegt. Alle drei Radfahrer erhöhen anfangs ihre Geschwindigkeit. Radfahrer RBR_B erreicht die höchste Geschwindigkeit der drei Fahrer und wird nach Erreichen seiner Höchstgeschwindigkeit (nach etwa 5 Sekunden) wieder ständig langsamer. Während Radfahrer RCR_C sich einer Grenzgeschwindigkeit von 5 ms5\ \frac{\text{m}}{\text{s}} annähert, ohne diese zu überschreiten, nähert sich Radfahrer RAR_A seiner Grenzgeschwindigkeit von 4,5 ms4{,}5\ \frac{\text{m}}{\text{s}}.

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