Aufgabe CAS 2 - Aufgabe 1 - Differentialrechnung · Abitur NRW Mathematik GK · Teil B · Analysis (CAS) 2018

Thema: Differentialrechnung: Tangenten, Extrem- und Wendepunkte · Aus der Prüfung GK · Teil B · Analysis (CAS) (2018)

Aufgabenstellung

Gegeben ist die Funktion f: x↦12x3−4x2+152xf \text{:} \text{ } x \mapsto \frac{1}{2}x^3 - 4x^2 + \frac{15}{2}x mit Definitionsmenge R\mathbb{R}.

1 Ein Ballon schwebt zu Beobachtungsbeginn in einer Höhe von 50 m50\text{ m}. In den folgenden fünf Minuten lässt sich seine Geschwindigkeit in vertikaler Richtung modellhaft mithilfe der Funktion ff beschreiben. Dabei ist xx die seit Beobachtungsbeginn vergangene Zeit in Minuten und f(x)f(x) die Geschwindigkeit in vertikaler Richtung in 10 Meter pro Minute10\text{ Meter pro Minute}.

b

Zeigen Sie rechnerisch, dass der Ballon ungefähr zum Zeitpunkt 1,2 Minuten nach Beobachtungsbeginn am schnellsten steigt und bestimmen Sie den Zeitpunkt, zu dem er am schnellsten sinkt. Geben Sie für jeden der beiden Zeitpunkte die zugehörige Geschwindigkeit in vertikaler Richtung an.

Aufgabenstellung: Aufgabe CAS 2 - Aufgabe 1 - Differentialrechnung · Abitur NRW Mathematik GK · Teil B · Analysis (CAS) 2018

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

Zeigen Sie rechnerisch, dass der Ballon ungefähr zum Zeitpunkt 1,2 Minuten nach Beobachtungsbeginn am schnellsten steigt

Lösung: f′(x)=32x2−8x+152=0  ⟺  x=13(8−19)≈1,215∨x=13(8+19)≈4,118f'(x) = \frac{3}{2}x^2 - 8x + \frac{15}{2} = 0 \iff x = \frac{1}{3}(8 - \sqrt{19}) \approx 1{,}215 \quad \lor \quad x = \frac{1}{3}(8 + \sqrt{19}) \approx 4{,}118

und bestimmen Sie den Zeitpunkt, zu dem er am schnellsten sinkt.

Lösung: 4,14{,}1 min / 4,124{,}12 min

Geben Sie für jeden der beiden Zeitpunkte die zugehörige Geschwindigkeit in vertikaler Richtung an: Geschwindigkeit beim schnellsten Steigen

Lösung: 4141 m/min / 41,141{,}1 m/min

Geben Sie für jeden der beiden Zeitpunkte die zugehörige Geschwindigkeit in vertikaler Richtung an: Geschwindigkeit beim schnellsten Sinken

Lösung: −20-20 m/min / −20,4-20{,}4 m/min / 2020 m/min

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