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Eine Mathematik-Klausur für den Leistungskurs behandelt verschiedene Themen der Analysis, darunter Exponentialfunktionen, Flächenberechnungen und Modellierung von Wachstumsprozessen. Die Klausur ist in zwei Teile gegliedert und umfasst anspruchsvolle Aufgaben zu folgenden Schwerpunkten:

  • Lösen von Exponentialgleichungen
  • Untersuchung von Funktionen auf Monotonie und Krümmung
  • Berechnung von Flächeninhalten zwischen Funktionsgraphen
  • Modellierung des Wachstums von Pantoffeltierchen
  • Bestimmung von Stammfunktionen
  • Analyse von Abkühlungsprozessen

6.2.2021

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1. Prüfungsteil - hilfsmittelfrei - 30 min.
1) (10 P.) Bestimmen Sie x.
a) ex+3 = 11 en
X+3=en(1)1-3
X=-3
d) 25* = 5
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Funktionsuntersuchung und Flächenberechnung

Die letzte Aufgabe der Exponentialfunktion Klausur konzentriert sich auf eine detaillierte Untersuchung der Funktion f(x) = e-2x. Die Schüler müssen verschiedene Aspekte dieser Funktion analysieren:

  • Bestimmung der Definitions- und Wertemenge
  • Berechnung des Flächeninhalts zwischen dem Graphen und den Koordinatenachsen im ersten Quadranten
  • Nachweis der Linkskrümmung der Funktion
  • Ermittlung und Analyse der Umkehrfunktion

Vocabulary: Linkskrümmung - Eine Eigenschaft von Funktionen, bei der der Graph nach links gebogen ist.

Diese Aufgabe erfordert ein umfassendes Verständnis von Funktionseigenschaften, Integralrechnung und dem Konzept der Umkehrfunktion. Sie testet die Fähigkeit der Schüler, verschiedene mathematische Konzepte zu kombinieren und anzuwenden.

Highlight: Die Berechnung des Flächeninhalts zwischen dem Graphen und den Koordinatenachsen ist eine klassische Anwendung der Integralrechnung und demonstriert die praktische Bedeutung dieser mathematischen Technik.

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Stammfunktionen und Anwendungsaufgaben

Der nächste Abschnitt der Mathe LK Klausur Differentialrechnung konzentriert sich auf Stammfunktionen und praktische Anwendungen von Exponentialfunktionen.

Aufgabe 4 verlangt das Bilden von Stammfunktionen für verschiedene gegebene Funktionen. Dies testet das Verständnis der Schüler für Integrationsregeln und ihre Fähigkeit, diese auf unterschiedliche Funktionstypen anzuwenden.

Example: Eine der zu integrierenden Funktionen ist f(x) = 3e-0,25x.

Aufgabe 5 präsentiert ein reales Szenario, bei dem die Abkühlung von Tee modelliert wird. Die Schüler müssen:

  • Eine passende Funktionsgleichung ermitteln
  • Die Teetemperatur nach einer bestimmten Zeit berechnen
  • Den Zeitpunkt der Temperaturhalbierung bestimmen
  • Eine Funktion für die Abkühlungsrate herleiten
  • Die Abkühlungsrate zu verschiedenen Zeitpunkten berechnen und interpretieren
  • Das Zeitfenster bestimmen, in dem der Tee genießbar ist

Highlight: Diese Aufgabe verbindet mathematische Modellierung mit einer alltäglichen Situation und fördert das Verständnis für die praktische Anwendung von Exponentialfunktionen.

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Lösungsansätze und Bewertungskriterien

Die letzten Seiten der Exponentialfunktion Aufgaben mit Lösung Klasse 12 PDF enthalten detaillierte Lösungsansätze für die gestellten Aufgaben. Diese Lösungen bieten einen Einblick in die erwartete Vorgehensweise und die Bewertungskriterien.

Für die Lösung der Exponentialgleichungen in Aufgabe 1 werden schrittweise algebraische Umformungen gezeigt. Dies verdeutlicht die systematische Herangehensweise, die von den Schülern erwartet wird.

Example: Für die Gleichung ex+3 = 11 wird gezeigt, wie man durch Logarithmieren und algebraische Umformungen zur Lösung x = ln(11) - 3 gelangt.

Bei den komplexeren Aufgaben, wie der Modellierung der Pantoffeltierchen-Vermehrung, werden die einzelnen Rechenschritte detailliert aufgeführt. Dies umfasst:

  • Einsetzen von Werten in die gegebene Funktion
  • Umformen von Gleichungen zur Bestimmung spezifischer Zeitpunkte
  • Berechnung der Verdopplungszeit
  • Herleitung und Interpretation der Ableitungsfunktion

Highlight: Die Lösungen betonen die Wichtigkeit der korrekten Interpretation der Ergebnisse im Kontext der Aufgabenstellung, was ein wesentlicher Aspekt der Bewertung ist.

Diese detaillierten Lösungsansätze dienen nicht nur als Korrekturhilfe für die Lehrkräfte, sondern bieten den Schülern auch wertvolle Einblicke in die erwartete Herangehensweise und das erforderliche Detailniveau bei der Bearbeitung solcher Exponentialfunktionen Aufgaben Klasse 11.

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Seite 6: Lösungen zu Aufgabe 3

Hier werden die Lösungen für Aufgabe 3 präsentiert, die sich mit dem Wachstum von Pantoffeltierchen befasst.

a) Der Funktionswert N(3) wird berechnet und als Anzahl der Pantoffeltierchen am dritten Tag interpretiert.

b) Der Zeitpunkt, zu dem 1600 Pantoffeltierchen vorhanden sind, wird ermittelt.

c) Die Verdopplungszeit der Bakterienanzahl wird berechnet.

Beispiel: Die Lösung zeigt, dass sich die Bakterienanzahl nach etwa 1,155 Tagen (oder 1 Tag und 3 Stunden 43 Minuten) verdoppelt hat.

Vocabulary: Die Fortpflanzung von Pantoffeltierchen erfolgt durch Zellteilung, was zu einem exponentiellen Wachstum führt.

Diese Aufgabe verbindet mathematische Modellierung mit biologischen Konzepten und demonstriert die Anwendung von Exponentialfunktionen in realen Szenarien.

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Prüfungsteil 1 - Hilfsmittelfrei (30 Minuten)

Der erste Teil der Mathe Klausur Q1 Analysis besteht aus zwei Aufgaben, die ohne Hilfsmittel zu lösen sind. Diese Aufgaben testen das grundlegende Verständnis von Exponentialfunktionen und deren Eigenschaften.

Die erste Aufgabe fordert das Lösen verschiedener Exponentialgleichungen. Hierbei müssen die Schüler ihr Wissen über die Eigenschaften von Exponentialfunktionen anwenden, um die Gleichungen nach x aufzulösen.

Example: Eine der zu lösenden Gleichungen ist ex+3 = 11.

Die zweite Aufgabe beschäftigt sich mit zwei gegebenen Funktionen f und g. Die Schüler müssen rechnerisch nachweisen, dass die Graphen dieser Funktionen keinen gemeinsamen Punkt haben, das Monotonieverhalten von f untersuchen und den Flächeninhalt zwischen den Graphen berechnen.

Highlight: Diese Aufgaben erfordern ein tiefes Verständnis der Eigenschaften von Exponentialfunktionen und die Fähigkeit, diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten anzuwenden.

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Prüfungsteil 2 - Mit Formelsammlung und GTR

Der zweite Teil der Klausur Exponentialfunktionen Klasse 10 erlaubt die Verwendung einer Formelsammlung und eines grafikfähigen Taschenrechners (GTR). Dieser Teil umfasst komplexere Aufgaben, die realitätsnahe Anwendungen von Exponentialfunktionen beinhalten.

Aufgabe 3 modelliert die Vermehrung von Pantoffeltierchen über einen Zeitraum von sechs Tagen. Die Schüler müssen verschiedene Aspekte der gegebenen Exponentialfunktion untersuchen, wie zum Beispiel:

  • Berechnung und Interpretation von Funktionswerten
  • Bestimmung spezifischer Zeitpunkte
  • Ermittlung der Verdopplungszeit
  • Berechnung und Interpretation der ersten Ableitung

Vocabulary: Verdopplungszeit - Die Zeit, die benötigt wird, bis sich eine Menge verdoppelt hat.

Definition: Die momentane Änderungsrate beschreibt, wie schnell sich eine Größe zu einem bestimmten Zeitpunkt ändert.

Die Aufgabe erfordert auch die Herleitung einer neuen Funktion zur Modellierung der Änderungsrate nach dem dritten Tag, was ein tiefes Verständnis der mathematischen Konzepte und ihrer Anwendung in realen Situationen demonstriert.

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Funktionsuntersuchung und Flächenberechnung

Die letzte Aufgabe der Exponentialfunktion Klausur konzentriert sich auf eine detaillierte Untersuchung der Funktion f(x) = e-2x. Die Schüler müssen verschiedene Aspekte dieser Funktion analysieren:

  • Bestimmung der Definitions- und Wertemenge
  • Berechnung des Flächeninhalts zwischen dem Graphen und den Koordinatenachsen im ersten Quadranten
  • Nachweis der Linkskrümmung der Funktion
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Diese Aufgabe erfordert ein umfassendes Verständnis von Funktionseigenschaften, Integralrechnung und dem Konzept der Umkehrfunktion. Sie testet die Fähigkeit der Schüler, verschiedene mathematische Konzepte zu kombinieren und anzuwenden.

Highlight: Die Berechnung des Flächeninhalts zwischen dem Graphen und den Koordinatenachsen ist eine klassische Anwendung der Integralrechnung und demonstriert die praktische Bedeutung dieser mathematischen Technik.

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Stammfunktionen und Anwendungsaufgaben

Der nächste Abschnitt der Mathe LK Klausur Differentialrechnung konzentriert sich auf Stammfunktionen und praktische Anwendungen von Exponentialfunktionen.

Aufgabe 4 verlangt das Bilden von Stammfunktionen für verschiedene gegebene Funktionen. Dies testet das Verständnis der Schüler für Integrationsregeln und ihre Fähigkeit, diese auf unterschiedliche Funktionstypen anzuwenden.

Example: Eine der zu integrierenden Funktionen ist f(x) = 3e-0,25x.

Aufgabe 5 präsentiert ein reales Szenario, bei dem die Abkühlung von Tee modelliert wird. Die Schüler müssen:

  • Eine passende Funktionsgleichung ermitteln
  • Die Teetemperatur nach einer bestimmten Zeit berechnen
  • Den Zeitpunkt der Temperaturhalbierung bestimmen
  • Eine Funktion für die Abkühlungsrate herleiten
  • Die Abkühlungsrate zu verschiedenen Zeitpunkten berechnen und interpretieren
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Highlight: Diese Aufgabe verbindet mathematische Modellierung mit einer alltäglichen Situation und fördert das Verständnis für die praktische Anwendung von Exponentialfunktionen.

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Lösungsansätze und Bewertungskriterien

Die letzten Seiten der Exponentialfunktion Aufgaben mit Lösung Klasse 12 PDF enthalten detaillierte Lösungsansätze für die gestellten Aufgaben. Diese Lösungen bieten einen Einblick in die erwartete Vorgehensweise und die Bewertungskriterien.

Für die Lösung der Exponentialgleichungen in Aufgabe 1 werden schrittweise algebraische Umformungen gezeigt. Dies verdeutlicht die systematische Herangehensweise, die von den Schülern erwartet wird.

Example: Für die Gleichung ex+3 = 11 wird gezeigt, wie man durch Logarithmieren und algebraische Umformungen zur Lösung x = ln(11) - 3 gelangt.

Bei den komplexeren Aufgaben, wie der Modellierung der Pantoffeltierchen-Vermehrung, werden die einzelnen Rechenschritte detailliert aufgeführt. Dies umfasst:

  • Einsetzen von Werten in die gegebene Funktion
  • Umformen von Gleichungen zur Bestimmung spezifischer Zeitpunkte
  • Berechnung der Verdopplungszeit
  • Herleitung und Interpretation der Ableitungsfunktion

Highlight: Die Lösungen betonen die Wichtigkeit der korrekten Interpretation der Ergebnisse im Kontext der Aufgabenstellung, was ein wesentlicher Aspekt der Bewertung ist.

Diese detaillierten Lösungsansätze dienen nicht nur als Korrekturhilfe für die Lehrkräfte, sondern bieten den Schülern auch wertvolle Einblicke in die erwartete Herangehensweise und das erforderliche Detailniveau bei der Bearbeitung solcher Exponentialfunktionen Aufgaben Klasse 11.

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Seite 6: Lösungen zu Aufgabe 3

Hier werden die Lösungen für Aufgabe 3 präsentiert, die sich mit dem Wachstum von Pantoffeltierchen befasst.

a) Der Funktionswert N(3) wird berechnet und als Anzahl der Pantoffeltierchen am dritten Tag interpretiert.

b) Der Zeitpunkt, zu dem 1600 Pantoffeltierchen vorhanden sind, wird ermittelt.

c) Die Verdopplungszeit der Bakterienanzahl wird berechnet.

Beispiel: Die Lösung zeigt, dass sich die Bakterienanzahl nach etwa 1,155 Tagen (oder 1 Tag und 3 Stunden 43 Minuten) verdoppelt hat.

Vocabulary: Die Fortpflanzung von Pantoffeltierchen erfolgt durch Zellteilung, was zu einem exponentiellen Wachstum führt.

Diese Aufgabe verbindet mathematische Modellierung mit biologischen Konzepten und demonstriert die Anwendung von Exponentialfunktionen in realen Szenarien.

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Example: Eine der zu lösenden Gleichungen ist ex+3 = 11.

Die zweite Aufgabe beschäftigt sich mit zwei gegebenen Funktionen f und g. Die Schüler müssen rechnerisch nachweisen, dass die Graphen dieser Funktionen keinen gemeinsamen Punkt haben, das Monotonieverhalten von f untersuchen und den Flächeninhalt zwischen den Graphen berechnen.

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Aufgabe 3 modelliert die Vermehrung von Pantoffeltierchen über einen Zeitraum von sechs Tagen. Die Schüler müssen verschiedene Aspekte der gegebenen Exponentialfunktion untersuchen, wie zum Beispiel:

  • Berechnung und Interpretation von Funktionswerten
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