Aufgabe MMS 2 · 1 - Integralrechnung: Flächen und Bestände · Abitur NRW Mathematik LK · Teil B · Analysis (CAS) 2022

Thema: Integralrechnung: Flächen und Bestände · Aus der Prüfung LK · Teil B · Analysis (CAS) (2022)

Aufgabenstellung

Anforderungsniveau · Prüfungsteil · Sachgebiet 1 · digitales Hilfsmittel

erhöht · B · Analysis · MMS

1 verwendete Abkürzungen: AG/LA - Analytische Geometrie/Lineare Algebra, AG/LA (A1) - Analytische Geometrie/Lineare Algebra (Alternative A1), AG/LA (A2) - Analytische Geometrie/Lineare Algebra (Alternative A2)

1 Aufgabe

Gegeben ist die Schar der in R\mathbb{R} definierten Funktionen fa:x↦x⋅e−12a⋅x2+12f_a: x \mapsto x \cdot \mathrm{e}^{-\frac{1}{2}a \cdot x^2 + \frac{1}{2}} mit a∈Ra \in \mathbb{R}. Die zugehörigen Graphen sind symmetrisch bezüglich des Koordinatenursprungs.

1 Zunächst werden einzelne Funktionen der Schar betrachtet.

c)

Interpretieren Sie den folgenden Sachverhalt geometrisch:

Für jede Stammfunktion F1F_1 von f1f_1 und für jede reelle Zahl u>2022u > 2022 giltF1(u)−F1(0)≈∫02022f1(x) dxF_1(u) - F_1(0) \approx \int_{0}^{2022} f_1(x) \, dx

f)

Begründen Sie unter Verwendung der Abbildung 2, dass∫−0,51f1(x) dx=∫0,51f1(x) dx\int_{-0{,}5}^{1} f_1(x) \, dx = \int_{0{,}5}^{1} f_1(x) \, dxgilt.

Aufgabenstellung: Aufgabe MMS 2 · 1 - Integralrechnung: Flächen und Bestände · Abitur NRW Mathematik LK · Teil B · Analysis (CAS) 2022

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

c) Geometrische Interpretation von F_1(u) - F_1(0) ≈ ∫_0^2022 f_1(x) dx

Lösung: Für jede reelle Zahl u>2022u > 2022 schließen der Graph von f1f_1, die x-Achse und die Gerade mit der Gleichung x=ux = u ein Flächenstück ein. Dessen Inhalt stimmt ungefähr mit dem Inhalt des Flächenstücks überein, das der Graph von f1f_1, die x-Achse und die Gerade mit der Gleichung x=2022x = 2022 einschließen.

f) Begründung für ∫_{-0,5}^1 f_1(x) dx = ∫_{0,5}^1 f_1(x) dx unter Verwendung von Abb. 2

Lösung: Die beiden Flächenstücke, die der Graph von f1f_1 mit der x-Achse und den Geraden mit den Gleichungen x=−0,5x = -0{,}5 und x=0,5x = 0{,}5 einschließt, haben den gleichen Inhalt und liegen auf unterschiedlichen Seiten der x-Achse.

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