Aufgabe Vorschlag B1 - Aufgabe 2 - Integralrechnung · Abitur Hessen Mathematik GK · CAS 2021

Thema: Integralrechnung: Flächen, Bestände und Volumina · Aus der Prüfung GK · CAS (2021)

Aufgabenstellung

Der alte Deich soll nun durch einen neuen, gleich langen aber höheren Deich ersetzt werden, dessen obere Profillinie für 0≤x≤250 \le x \le 25 durch den Graphen einer Funktion gg beschrieben wird, wobei gg eine Funktion der Funktionenschar gkg_k mit gk(x)=k1000⋅x⋅(x−25)2g_k(x) = \frac{k}{1000} \cdot x \cdot (x - 25)^2 für k>0k > 0 ist.

2.3.1

Für die Profillinie des neuen Deichs wird die Funktion gg mit g(x)=g2(x)g(x) = g_2(x) gewählt.

Zeichnen Sie den Graphen der Funktion gg in das Koordinatensystem ein. [2 BE]

2.3.2

Untersuchen Sie, in welchem Bereich für den Bau des neuen Deichs Erde vom alten Deich abgetragen werden muss und in welchem Bereich Erde neu aufgeschüttet werden muss. Die abgetragene Erde wird bei der Erneuerung wieder eingesetzt. Bestimmen Sie das Volumen der Erde, die zusätzlich zur abgetragenen Erde benötigt wird, um den Deich auf der gesamten Länge von 1 km1\text{ km} zu erneuern. [6 BE]

Aufgabenstellung: Aufgabe Vorschlag B1 - Aufgabe 2 - Integralrechnung · Abitur Hessen Mathematik GK · CAS 2021

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

2.3.1 Zeichnen Sie den Graphen der Funktion g in das Koordinatensystem aus Aufgabe 1.1 ein.

Lösung: Graph von g(x)=21000x(x−25)2g(x) = \frac{2}{1000}x(x-25)^2 im Intervall [0;25][0; 25] mit Nullstellen bei x=0x=0 und x=25x=25, Hochpunkt bei (253 | 25054)≈(8,33∣4,63)\left(\frac{25}{3}\,\middle|\,\frac{250}{54}\right) \approx (8{,}33 \mid 4{,}63) und Wendepunkt bei (503 | 12554)≈(16,67∣2,31)\left(\frac{50}{3}\,\middle|\,\frac{125}{54}\right) \approx (16{,}67 \mid 2{,}31).

Untersuchen Sie, in welchem Bereich für den Bau des neuen Deichs Erde vom alten Deich abgetragen werden muss und in welchem Bereich Erde neu aufgeschüttet werden muss.

Lösung: Abtrag: 0 < x < 2,97 und 23,85 < x < 25. Aufschüttung: 2,97 < x < 23,85.

Bestimmen Sie das Volumen der Erde, die zusätzlich zur abgetragenen Erde benötigt wird, um den Deich auf der gesamten Länge von 1 km zu erneuern.

Lösung: 33117 m³ / 33116.7 m³

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