Aufgabe 1 (a–d) - Differentialrechnung · Abitur NRW Mathematik GK · Teil B · Analysis (WTR) 2023

Thema: Differentialrechnung: Tangenten, Extrem- und Wendepunkte · Aus der Prüfung GK · Teil B · Analysis (WTR) (2023)

Aufgabenstellung

Die Abbildung 1 zeigt die Graphen der in R\mathbb{R} definierten Funktionen r:x↦−(x2−x−1)r: x \mapsto -(x^2 - x - 1) und s:x↦exs: x \mapsto \mathrm{e}^x. Die beiden Graphen haben genau einen gemeinsamen Punkt; dieser Punkt liegt auf der y-Achse.

a

Berechnen Sie die Nullstellen und die Extremstelle von rr.

b

Beschreiben Sie, wie man den Abstand zwischen dem Graphen von rr und der Gerade mit der Gleichung y=4y = 4 berechnen könnte.

c

Berechnen Sie die Größe des Winkels, in dem der Graph von ss die Gerade mit der Gleichung y=4y = 4 schneidet.

°

d

Zeigen Sie, dass die Graphen von rr und ss in ihrem gemeinsamen Punkt eine gemeinsame Tangente haben, und geben Sie eine Gleichung dieser Tangente an.

Aufgabenstellung: Aufgabe 1 (a–d) - Differentialrechnung · Abitur NRW Mathematik GK · Teil B · Analysis (WTR) 2023

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

a) Kleinere Nullstelle x1x_1 von rr:

Lösung: 12−54\frac{1}{2} - \sqrt{\frac{5}{4}} / −0,62-0{,}62

a) Größere Nullstelle x2x_2 von rr:

Lösung: 12+54\frac{1}{2} + \sqrt{\frac{5}{4}} / 1,621{,}62

a) Extremstelle von rr:

Lösung: 12\frac{1}{2} / 0,50{,}5

b) Beschreiben Sie, wie man den Abstand zwischen dem Graphen von rr und der Gerade mit der Gleichung y=4y = 4 berechnen könnte.

Lösung: Bestimmt man die y-Koordinate des Hochpunkts des Graphen von rr und subtrahiert diese von 4, so erhält man den beschriebenen Abstand.

c) Berechnen Sie die Größe des Winkels, in dem der Graph von ss die Gerade mit der Gleichung y=4y = 4 schneidet.

Lösung: 7676 / 76∘76^\circ / 75,9675{,}96

d) Zeigen Sie, dass die Graphen von rr und ss in ihrem gemeinsamen Punkt eine gemeinsame Tangente haben:

Lösung: r′(x)=−2x+1r'(x) = -2x + 1, r′(0)=1=s′(0)r'(0) = 1 = s'(0)

d) Gleichung dieser Tangente:

Lösung: y=x+1y = x + 1

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