Diese Klausur zeigt dir typische Mathe-Aufgaben aus der Einführungsphase (Klasse... Mehr anzeigen
Zentrale Klausur Mathematik EF 2023 - Aufgaben und Lösungen











Prüfungsteil A - Aufgabe 1: Ableitungsfunktion
Du startest mit Ableitungen ohne Hilfsmittel - das ist Pflichtprogramm in jeder ZK. Hier hast du eine Ableitungsfunktion f'(x) = x² - 2x - 8 gegeben und musst systematisch vorgehen.
Zuerst berechnest du einfach f'(-4) durch Einsetzen. Das gibt dir 16 Punkte - ein guter Start! Für die Nullstellen der Ableitungsfunktion löst du x² - 2x - 8 = 0 mit der pq-Formel oder quadratischer Ergänzung.
Der Trick bei lokalen Extremstellen: Sie liegen dort, wo f'(x) = 0 ist. Also sind deine Nullstellen bei x = -2 und x = 4 die gesuchten Extremstellen. Um Hoch- und Tiefpunkt zu unterscheiden, schaust du dir das Vorzeichenverhalten der Ableitung an - wechselt f' von + nach -, hast du ein Maximum, von - nach + ein Minimum.
Merke: Extremstellen von f findest du, indem du die Nullstellen von f' bestimmst!

Prüfungsteil A - Aufgabe 2: Vierfeldertafel und Wahrscheinlichkeit
Wahrscheinlichkeitsrechnung wird oft mit realen Beispielen wie Messis Toren verpackt - lass dich davon nicht ablenken! Du hast 34 Spiele insgesamt: 18 Heim-, 16 Auswärtsspiele.
Die Vierfeldertafel füllst du systematisch: Messi traf in 14 Heimspielen und traf nicht in 7 Auswärtsspielen. Das bedeutet, er traf in 9 Auswärtsspielen und traf nicht in 4 Heimspielen. Kontrolliere immer die Summen!
Bei den Wahrscheinlichkeiten rechnest du: P(Heimspiel und Tor) = 14/34, P(kein Tor) = 11/34. Für die bedingte Wahrscheinlichkeit P(Heimspiel|Tor getroffen) teilst du "Heimspiel und Tor" durch "Tor getroffen": 14/23.
Tipp: Zeichne die Vierfeldertafel immer vollständig aus - so vermeidest du Rechenfehler!

Musterlösung Teil A - Schülerbearbeitung
Die Schülerlösung zeigt dir, wie du strukturiert vorgehst. Bei f'(-4) wird sauber eingesetzt: 16 + 8 - 8 = 16. Das ist genau richtig!
Für die Nullstellen verwendet der Schüler quadratische Ergänzung: x² - 2x - 8 = 0 wird zu ² - 9 = 0 umgeformt. So kommst du auf x₁ = 4 und x₂ = -2 - beide Lösungswege sind korrekt.
Die Extremstellen-Analyse ist gut durchdacht: Der Schüler erkennt, dass bei x = -2 und x = 4 die Ableitung null wird. Durch Überprüfung der Vorzeichen links und rechts dieser Stellen bestimmt er: x = -2 ist ein Maximum , x = 4 ein Minimum .
Erfolg: Diese systematische Herangehensweise bringt dir die vollen Punkte!

Fortsetzung Musterlösung und Vierfeldertafel
Der Schüler komplettiert seine Vorzeichenanalyse professionell: Er testet Werte links und rechts der Nullstellen und dokumentiert die Vorzeichenwechsel. Bei x = -2 wechselt f' von positiv zu negativ (lokales Maximum), bei x = 4 von negativ zu positiv (lokales Minimum).
Die Vierfeldertafel wird korrekt ausgefüllt und alle Wahrscheinlichkeiten richtig berechnet. P(H∩T) = 14/34 = 7/17, P(T̄) = 11/34 und die bedingte Wahrscheinlichkeit P(H|T) = 14/23.
Diese Lösungen zeigen dir: Ordentliche Dokumentation und schrittweises Vorgehen sind der Schlüssel zum Erfolg. Auch wenn deine Zwischenergebnisse nicht perfekt aussehen, kannst du durch klare Struktur punkten.
Praxis-Tipp: Schreibe immer deine Gedankengänge auf - auch Teilpunkte zählen!

Prüfungsteil B - Aufgabe 3: Kubische Funktion
Jetzt wird's anspruchsvoller! Du bearbeitest eine kubische Funktion f(x) = -½x³ - 3x² + 9/2x - 1 mit Hilfsmitteln. Der Graph zeigt bereits eine Nullstelle bei x = 2.
Für die weiteren Nullstellen nutzt du die Polynomdivision: Da x = 2 eine Nullstelle ist, ist ein Faktor. Du teilst f(x) durch und erhältst eine quadratische Funktion, deren Nullstellen du mit der pq-Formel bestimmst.
Die Ableitung f'(x) = -3/2x² - 6x + 9/2 hilft dir bei den Extrempunkten. Setze f'(x) = 0 und löse die quadratische Gleichung. Die x-Werte setzt du dann in f(x) ein, um die y-Koordinaten zu erhalten.
GTR-Power: Nutze deinen Taschenrechner zur Kontrolle, aber zeige immer den Rechenweg!

Erweiterte Funktionsanalyse
Die Extrempunkt-Berechnung läuft über f'(x) = 0. Du löst -3/2x² - 6x + 9/2 = 0 und findest zwei x-Werte. Diese setzt du in die ursprüngliche Funktion ein, um die vollständigen Koordinaten zu erhalten.
Bei der Aussage über kubische Funktionen denkst du strategisch: Hat eine kubische Funktion drei Nullstellen, kann sie maximal zwei Extremstellen haben (weil f' vom Grad 2 ist). Die Aussage "Extremstellen = Nullstellen - 1" gilt also nicht immer.
Die Gerade g durch zwei Funktionspunkte berechnest du mit der Zwei-Punkte-Form. Für parallele Tangenten zur Geraden g setzt du f'(x) = Steigung von g und löst nach x auf.
Wichtig: Unterscheide zwischen "für diese Funktion" und "für alle kubischen Funktionen"!

Differenzenquotienten verstehen
Differenzenquotienten sind die Vorstufe zur Ableitung - das musst du visuell verstehen können. Der Quotient /h beschreibt die Steigung der Sekante durch die Punkte (3|f(3)) und .
Je kleiner h wird, desto steiler oder flacher wird diese Sekante, je nach Funktion. Du erkennst in den Abbildungen: kleinere h-Werte bedeuten, dass die Sekantenpunkte näher zusammenrücken.
Wenn h gegen null geht, nähert sich der Differenzenquotient der Ableitung f'(3) an. Das ist die Definition der Ableitung! Du berechnest also f'(3) und hast deine Antwort.
Visualisierung hilft: Differenzenquotient = Sekantensteigung, Ableitung = Tangentensteigung!

Aufgabe 4: Anwendungsaufgabe Ederstausee
Realitätsbezug macht Mathe spannend! Du modellierst die Füllmenge des Ederstausees mit einer Funktion 5. Grades. Die Zeit t ist in Monaten gegeben .
Für den 1. April 2022 setzt du t = 3 in die Funktion ein. Das ist straightforward - einfach die ganzen Terme ausrechnen. Der Graph hilft dir zur Kontrolle: Dein Ergebnis sollte bei etwa 120-140 Millionen m³ liegen.
Die komplizierte Funktion f(t) = 0,17t⁵ - 3,49t⁴ + 25,2t³ - 83,4t² + 136,8t + 93 zeigt: Realistische Modelle sind oft komplex. Aber die Grundprinzipien bleiben gleich - du arbeitest systematisch mit Einsetzen, Ableiten und Nullstellen finden.
Realitätscheck: Deine Ergebnisse sollten im Kontext Sinn ergeben!

Komplexe Anwendungsaufgaben meistern
Die Aseler Brücke wird bei 43% Füllmenge begehbar - das sind 0,43 × 200 = 86 Millionen m³. Du löst f(t) = 86 mit deinem GTR und findest den Zeitpunkt.
Der Differenzenquotient /(7-5) gibt die durchschnittliche Änderungsrate zwischen Mai und Juli an. Das interpretierst du als mittlere monatliche Zu- oder Abnahme der Füllmenge in diesem Zeitraum.
Für die minimale Füllmenge brauchst du f'(t) = 0. Bei einer Funktion 5. Grades wird das kompliziert - nutze definitiv deinen GTR! Die Ableitung ist ein Polynom 4. Grades, dessen Nullstellen du numerisch findest.
Strategie: Bei komplexen Funktionen kombinierst du Rechnung mit GTR-Unterstützung geschickt!

Funktionsvergleich und Interpretation
Der Vergleich zwischen f(t) und g(t) zeigt dir 2022 versus 30-Jahres-Durchschnitt. Wo f(t) < g(t) gilt, war 2022 unterdurchschnittlich trocken - du liest diese Bereiche direkt am Graphen ab.
Der größte vertikale Abstand bei t ≈ 8,0 (Ende August) zeigt die maximale Abweichung vom langjährigen Mittel. Du misst diesen Abstand am Graph und interpretierst: So viele Millionen m³ weniger Wasser als normal hatte der Stausee zu diesem Zeitpunkt.
Diese Aufgabe zeigt perfekt: Mathematik erklärt reale Phänomene. Die Dürre 2022 wird durch Funktionsanalyse quantifizierbar und vergleichbar mit historischen Daten.
Interpretation ist key: Deine mathematischen Ergebnisse müssen immer im Sachkontext erklärt werden!
Wir dachten schon, du fragst nie...
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Die Vierfeldertafel füllst du systematisch: Messi traf in 14 Heimspielen und traf nicht in 7 Auswärtsspielen. Das bedeutet, er traf in 9 Auswärtsspielen und traf nicht in 4 Heimspielen. Kontrolliere immer die Summen!
Bei den Wahrscheinlichkeiten rechnest du: P(Heimspiel und Tor) = 14/34, P(kein Tor) = 11/34. Für die bedingte Wahrscheinlichkeit P(Heimspiel|Tor getroffen) teilst du "Heimspiel und Tor" durch "Tor getroffen": 14/23.
Tipp: Zeichne die Vierfeldertafel immer vollständig aus - so vermeidest du Rechenfehler!

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Die Extremstellen-Analyse ist gut durchdacht: Der Schüler erkennt, dass bei x = -2 und x = 4 die Ableitung null wird. Durch Überprüfung der Vorzeichen links und rechts dieser Stellen bestimmt er: x = -2 ist ein Maximum , x = 4 ein Minimum .
Erfolg: Diese systematische Herangehensweise bringt dir die vollen Punkte!

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Die Vierfeldertafel wird korrekt ausgefüllt und alle Wahrscheinlichkeiten richtig berechnet. P(H∩T) = 14/34 = 7/17, P(T̄) = 11/34 und die bedingte Wahrscheinlichkeit P(H|T) = 14/23.
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Je kleiner h wird, desto steiler oder flacher wird diese Sekante, je nach Funktion. Du erkennst in den Abbildungen: kleinere h-Werte bedeuten, dass die Sekantenpunkte näher zusammenrücken.
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Der Differenzenquotient /(7-5) gibt die durchschnittliche Änderungsrate zwischen Mai und Juli an. Das interpretierst du als mittlere monatliche Zu- oder Abnahme der Füllmenge in diesem Zeitraum.
Für die minimale Füllmenge brauchst du f'(t) = 0. Bei einer Funktion 5. Grades wird das kompliziert - nutze definitiv deinen GTR! Die Ableitung ist ein Polynom 4. Grades, dessen Nullstellen du numerisch findest.
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