Aufgabe WTR 3 - 2 - Funktionen und ihre Eigenschaften · Abitur NRW Mathematik LK · Teil B · Analysis (WTR) 2024

Thema: Funktionen und ihre Eigenschaften · Aus der Prüfung LK · Teil B · Analysis (WTR) (2024)

Aufgabenstellung

Die Funktion ff aus Aufgabe 1 gehört zur Schar der in R\mathbb{R} definierten Funktionen fkf_k mit fk(x)=k⋅(x+10)⋅e−0,1xf_k(x) = k \cdot (x + 10) \cdot \mathrm{e}^{-0{,}1x} und k∈R,  k≠0k \in \mathbb{R},\; k \neq 0. Der Graph von fkf_k wird mit GkG_k bezeichnet.

Im Folgenden sei k>0k > 0.

Die in R\mathbb{R} definierte Funktion FkF_k mit Fk(x)=−10k⋅(x+20)⋅e−0,1xF_k(x) = -10k \cdot (x + 20) \cdot \mathrm{e}^{-0{,}1x} ist eine Stammfunktion von fkf_k.

a)

Begründen Sie, dass −10-10 die einzige Nullstelle von fkf_k ist, und geben Sie das Verhalten von fkf_k für x→−∞x \to -\infty in Abhängigkeit von kk an.

c)

Für k≠−1k \neq -1 werden GkG_k und Gk+1G_{k+1} betrachtet. Berechnen Sie den Abstand der Schnittpunkte von GkG_k und Gk+1G_{k+1} mit der yy-Achse.

d)

Beurteilen Sie die folgende Aussage:

Spiegelt man einen beliebigen Graphen der Schar an der x-Achse, so entsteht ein anderer Graph der Schar.

Aufgabenstellung: Aufgabe WTR 3 - 2 - Funktionen und ihre Eigenschaften · Abitur NRW Mathematik LK · Teil B · Analysis (WTR) 2024

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

a) Begründen Sie, dass -10 die einzige Nullstelle von f_k ist, und geben Sie das Verhalten von f_k für x -> -inf in Abhängigkeit von k an.

Lösung: Wegen k⋅e−0,1x≠0k\cdot e^{-0{,}1x} \neq 0 ist −10-10 die einzige Lösung von fk(x)=0f_k(x) = 0. lim⁡x→−∞fk(x)=−∞\lim_{x \to -\infty} f_k(x) = -\infty für k>0k > 0 lim⁡x→−∞fk(x)=+∞\lim_{x \to -\infty} f_k(x) = +\infty für k<0k < 0

c) Berechnen Sie den Abstand der Schnittpunkte von G_k und G_{k+1} mit der y-Achse.

Lösung: 10

d) Beurteilen Sie die folgende Aussage: Spiegelt man einen beliebigen Graphen der Schar an der x-Achse, so entsteht ein anderer Graph der Schar.

Lösung: −fk(x)=−k⋅(x+10)⋅e−0,1x=f−k(x)-f_k(x) = -k \cdot (x+10) \cdot e^{-0{,}1x} = f_{-k}(x) Die Aussage ist wahr.

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