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5517018
Die Funktion \(f\) ist durch die folgende Wertetabelle vollständig gegeben: <table> <tr><th>\(x\)</th><td>\(-2\)</td><td>\(0\)</td><td>\(2\)</td><td>\(4\)</td></tr> <tr><th>\(f(x)\)</th><td>\(1\)</td><td>\(3\)</td><td>\(5\)</td><td>\(2\)</td></tr> </table> a) Gib die Koordinaten aller Punkte an, aus denen der Graph dieser Funktion besteht. b) Sollen diese Punkte miteinander verbunden werden? Begründe mit der angegebenen Definitionsmenge.

Denkanstöße

- Jede Tabellenspalte liefert ein Koordinatenpaar \((x\mid f(x))\). - Prüfe, ob die Tabelle nur einzelne Argumente oder ein ganzes Intervall beschreibt. - Eine Verbindung würde zusätzliche Funktionswerte für Zwischenwerte darstellen.

Lösung

1. Die Tabellenspalten liefern die Punkte \((-2\mid1)\), \((0\mid3)\), \((2\mid5)\) und \((4\mid2)\). 2. Die Tabelle gibt die Funktion vollständig nur für die vier aufgeführten Argumente an. Zwischenwerte gehören nicht zur Definitionsmenge. Deshalb besteht der Graph nur aus den vier einzelnen Punkten; sie werden nicht miteinander verbunden.

Antwort

a) \((-2\mid1)\), \((0\mid3)\), \((2\mid5)\), \((4\mid2)\) b) Nein. Die Funktion ist nur für die vier angegebenen Argumente definiert.
5517028
Das Diagramm zeigt den Graphen einer Funktion \(g\). Übertrage die dargestellten Werte für \(x=-2\), \(x=0\), \(x=2\) und \(x=4\) in eine Wertetabelle.
Abbildung zur Aufgabe 551702

Denkanstöße

- Suche im Graphen nacheinander die vier vorgegebenen \(x\)-Werte. - Lies zu jedem dieser Argumente den zugehörigen \(y\)-Wert ab. - Trage Argument und Funktionswert in dieselbe Tabellenspalte ein.

Lösung

Aus dem Graphen liest man die Punkte \((-2\mid3)\), \((0\mid1)\), \((2\mid4)\) und \((4\mid2)\) ab. Daraus entsteht die Tabelle: <table> <tr><th>\(x\)</th><td>\(-2\)</td><td>\(0\)</td><td>\(2\)</td><td>\(4\)</td></tr> <tr><th>\(g(x)\)</th><td>\(3\)</td><td>\(1\)</td><td>\(4\)</td><td>\(2\)</td></tr> </table>

Antwort

<table> <tr><th>\(x\)</th><td>\(-2\)</td><td>\(0\)</td><td>\(2\)</td><td>\(4\)</td></tr> <tr><th>\(g(x)\)</th><td>\(3\)</td><td>\(1\)</td><td>\(4\)</td><td>\(2\)</td></tr> </table>
5551558
Die Tabelle gehört zu einer Funktion \(f\). <table><tr><th>\(x\)</th><td>\(-1\)</td><td>\(0\)</td><td>\(2\)</td></tr><tr><th>\(f(x)\)</th><td>\(2\)</td><td>\(0\)</td><td>\(4\)</td></tr></table> Welche Punktemenge stellt genau dieselbe Funktion dar? A: \(\{(-1\mid2),(0\mid0),(2\mid4)\}\) B: \(\{(2\mid-1),(0\mid0),(4\mid2)\}\) C: \(\{(-1\mid2),(0\mid2),(2\mid4)\}\)

Denkanstöße

- Ein Tabellenpaar aus \(x\) und \(f(x)\) entspricht einem Punkt \((x\mid f(x))\). - Achte darauf, Eingabe und Ausgabe nicht zu vertauschen.

Lösung

1. Zu jedem Tabellenwert wird der Eingabewert zuerst und der Funktionswert danach in die Punktkoordinate geschrieben. 2. Dadurch entstehen die Punkte \((-1\mid2)\), \((0\mid0)\) und \((2\mid4)\). 3. Das ist Punktemenge A.

Antwort

A
4262448
Eine Funktion \(g\) wird durch zwei Rechenregeln beschrieben: - Für negative Argumente addierst du das Argument zu \(4\). - Für \(x\ge 0\) ziehst du das Argument von \(4\) ab. a) Berechne \(g(-4)\), \(g(-2)\), \(g(0)\), \(g(2)\) und \(g(4)\) und trage die Werte in eine Tabelle ein. b) Gib zusätzlich die beiden Randpunkte des Graphen für \(x=-5\) und \(x=5\) an. Beschreibe, wie die Punkte im Bereich \(-5\le x\le5\) verbunden werden. c) Beschreibe den Graphen in Worten. Welchen größten Funktionswert hat er im dargestellten Bereich und bei welchem Argument wird er angenommen?

Denkanstöße

- Entscheide bei jedem Argument zuerst, welche der beiden Rechenregeln gilt. - Prüfe für die Randpunkte, welche Rechenregel bei negativem beziehungsweise nichtnegativem Argument verwendet wird. - Vergleiche innerhalb jedes Bereichs, wie sich der Funktionswert bei gleichen Änderungen des Arguments verändert. - Suche für den größten Funktionswert nach der Stelle, an der der steigende in den fallenden Verlauf übergeht.

Lösung

1. Für negative Argumente gilt die Regel \(4+x\), für \(x\ge0\) die Regel \(4-x\). Daher erhält man \(g(-4)=0\), \(g(-2)=2\), \(g(0)=4\), \(g(2)=2\) und \(g(4)=0\). 2. Für die Randpunkte gilt \(g(-5)=-1\) und \(g(5)=-1\). Innerhalb jedes der beiden Bereiche ändert sich der Funktionswert bei gleichen Änderungen von \(x\) jeweils gleichmäßig. Deshalb verläuft der Graph von \((-5\mid-1)\) geradlinig bis \((0\mid4)\) und von dort geradlinig bis \((5\mid-1)\). 3. Der Graph steigt bis \(x=0\) an und fällt danach spiegelbildlich wieder ab. Der größte Funktionswert ist \(4\) und wird bei \(x=0\) angenommen.

Antwort

a) \(g(-4)=0\), \(g(-2)=2\), \(g(0)=4\), \(g(2)=2\), \(g(4)=0\) b) Randpunkte: \((-5\mid-1)\) und \((5\mid-1)\). Die Punkte liegen auf zwei geraden Teilstücken mit gemeinsamer Spitze \((0\mid4)\). c) Der Graph steigt bis \(x=0\) und fällt danach; der größte Funktionswert ist \(4\) bei \(x=0\).
4263258
Eine Funktion \(f\) wird so beschrieben: - Für negative Argumente ist der Funktionswert immer \(-1\). - Für \(x\ge0\) erhältst du den Funktionswert, indem du von \(x\) die Zahl \(2\) abziehst. a) Berechne \(f(-3)\), \(f(-1)\), \(f(0)\), \(f(2)\) und \(f(3)\). b) Stelle die Werte in einer Tabelle dar. Beschreibe anschließend den Graphen für \(-4\le x\le4\): Gib die beiden Graphabschnitte und an der Trennstelle \(x=0\) jeweils an, ob der Randpunkt dazugehört. c) Erkläre, welche Rechenregel bei \(x=0\) gilt und warum der Punkt \((0\mid-1)\) nicht zum Graphen gehört.

Denkanstöße

- Prüfe bei jedem Argument zuerst, welche der beiden Bereichsbedingungen erfüllt ist. - Achte an der Trennstelle darauf, ob dort \(<\) oder \(\ge\) steht. - Zwei verschiedene Randwerte an derselben x-Stelle würden zwei verschiedene Funktionswerte bedeuten; entscheide deshalb genau, welcher Randpunkt enthalten ist.

Lösung

1. Für \(x<0\) ist der Funktionswert stets \(-1\). Daher gilt \(f(-3)=-1\) und \(f(-1)=-1\). Für \(x\ge0\) gilt die zweite Regel: \(f(0)=-2\), \(f(2)=0\) und \(f(3)=1\). 2. Für \(-4\le x<0\) verläuft der Graph waagerecht bei \(y=-1\). Bei \(x=0\) endet dieser Abschnitt mit einem offenen Randpunkt \((0\mid-1)\). Für \(0\le x\le4\) gilt \(y=x-2\); dieser Abschnitt beginnt mit dem enthaltenen Punkt \((0\mid-2)\) und endet bei \((4\mid2)\). 3. Das Argument \(x=0\) gehört nur zum Bereich \(x\ge0\). Deshalb ist \(f(0)=-2\). Der Wert \(-1\) gilt ausschließlich für negative Argumente; \((0\mid-1)\) gehört daher nicht zum Graphen.

Antwort

a) \(f(-3)=-1\), \(f(-1)=-1\), \(f(0)=-2\), \(f(2)=0\), \(f(3)=1\) b) Für \(-4\le x<0\): \(y=-1\) mit offenem Randpunkt bei \((0\mid-1)\); für \(0\le x\le4\): \(y=x-2\) mit enthaltenem Punkt \((0\mid-2)\). c) Bei \(x=0\) gilt die zweite Regel. Deshalb gehört \((0\mid-2)\), aber nicht \((0\mid-1)\), zum Graphen.
4332378
In einem Hafen wurde der Wasserstand zu mehreren Zeitpunkten gemessen. Die markierten Punkte im Diagramm zeigen die Messwerte; die glatte Kurve ist ein mögliches Modell zwischen den Messzeitpunkten. a) Beschreibe, wie sich der Wasserstand zwischen \(00{:}00\) Uhr und \(12{:}00\) Uhr verändert. b) Zu welchen Messzeitpunkten wurde der höchste Wasserstand gemessen? c) Wie groß ist der Unterschied zwischen dem höchsten und dem niedrigsten gemessenen Wasserstand?
Abbildung zur Aufgabe 433237

Denkanstöße

- Nutze für die Messwerte die markierten Punkte und lies sie in zeitlicher Reihenfolge ab. - Suche für b) den höchsten markierten Messpunkt und prüfe, ob dieselbe Höhe mehrfach vorkommt. - Ziehe für c) den niedrigsten gemessenen Wasserstand vom höchsten ab.

Lösung

1. Zwischen \(00{:}00\) Uhr und \(03{:}00\) Uhr steigt der Wasserstand von \(3{,}0\,\text{m}\) auf \(5{,}25\,\text{m}\). Danach sinkt er: Um \(06{:}00\) Uhr beträgt er wieder \(3{,}0\,\text{m}\), und um \(09{:}00\) Uhr erreicht er \(0{,}75\,\text{m}\). Bis \(12{:}00\) Uhr steigt er wieder auf \(3{,}0\,\text{m}\). 2. Der höchste gemessene Wasserstand beträgt \(5{,}25\,\text{m}\). Er wurde um \(03{:}00\) Uhr und \(15{:}00\) Uhr gemessen. 3. Der niedrigste gemessene Wasserstand beträgt \(0{,}75\,\text{m}\). Die Differenz ist \(5{,}25\,\text{m}-0{,}75\,\text{m}=4{,}5\,\text{m}\).

Antwort

a) Der Wasserstand steigt zunächst von \(3{,}0\,\text{m}\) auf \(5{,}25\,\text{m}\), fällt anschließend bis auf \(0{,}75\,\text{m}\) und steigt danach wieder auf \(3{,}0\,\text{m}\). b) Um \(03{:}00\) Uhr und \(15{:}00\) Uhr. c) Der Unterschied beträgt \(4{,}5\,\text{m}\).
4335268
Aus dem Graphen lassen sich die Nullstellen und die \(y\)-Achsenabschnitte der Geraden \(f\) und \(g\) ablesen. Nutze diese Informationen, um die Funktionsgleichungen in der Form \(y=mx+t\) aufzustellen.
Abbildung zur Aufgabe 433526

Denkanstöße

- Welche beiden Achsenschnittpunkte kannst du bei jeder Geraden besonders sicher ablesen? - Welche Information liefert der Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse über \(t\)? - Wie kannst du aus zwei Achsenschnittpunkten die Steigung berechnen?

Lösung

1. Für \(f\) kann man den \(y\)-Achsenabschnitt \((0 \mid 4)\) und die Nullstelle \((4 \mid 0)\) ablesen. Damit ist \(t=4\) und \(m=\frac{0-4}{4-0}=-1\). 2. Also gilt \(f(x)=-x+4\). 3. Für \(g\) kann man den \(y\)-Achsenabschnitt \((0 \mid -2)\) und die Nullstelle \((1 \mid 0)\) ablesen. Damit ist \(t=-2\) und \(m=\frac{0-(-2)}{1-0}=2\). 4. Also gilt \(g(x)=2x-2\).

Antwort

\(f(x)=-x+4\) \(g(x)=2x-2\)
5517038
Ein Behälter enthält zu Beginn \(10\,\text{l}\) Wasser. Anschließend kommen vier Minuten lang in jeder Minute gleichmäßig \(5\,\text{l}\) hinzu. Die drei Diagramme A, B und C zeigen mögliche Darstellungen dieses Vorgangs. a) Welches Diagramm passt zur Beschreibung? Begründe mit Anfangswert und Veränderung pro Minute. b) Erstelle für das passende Diagramm eine Wertetabelle für \(t=0\,\text{min}\), \(t=2\,\text{min}\) und \(t=4\,\text{min}\).
Abbildung zur Aufgabe 551703

Denkanstöße

- Prüfe zuerst, welches Diagramm bei \(t=0\) den richtigen Anfangswert zeigt. - Vergleiche danach, um wie viele Liter der dargestellte Wert in einer Minute zunimmt. - Nutze für die Tabelle nur das ausgewählte Diagramm und die vorgegebenen Zeitpunkte.

Lösung

1. Zu Beginn müssen \(10\,\text{l}\) dargestellt sein. Außerdem kommen in jeder Minute \(5\,\text{l}\) hinzu. Diese beiden Bedingungen erfüllt Diagramm A. 2. Es gilt \(V(0)=10\,\text{l}\), \(V(2)=10+5\cdot2=20\,\text{l}\) und \(V(4)=10+5\cdot4=30\,\text{l}\). 3. Daraus entsteht die Wertetabelle: <table> <tr><th>\(t\) in \(\text{min}\)</th><td>\(0\)</td><td>\(2\)</td><td>\(4\)</td></tr> <tr><th>\(V(t)\) in \(\text{l}\)</th><td>\(10\)</td><td>\(20\)</td><td>\(30\)</td></tr> </table>

Antwort

a) Diagramm A. b) <table> <tr><th>\(t\) in \(\text{min}\)</th><td>\(0\)</td><td>\(2\)</td><td>\(4\)</td></tr> <tr><th>\(V(t)\) in \(\text{l}\)</th><td>\(10\)</td><td>\(20\)</td><td>\(30\)</td></tr> </table>
5517058
Der Graph und die Tabelle sollen dieselbe Funktion \(f\) darstellen. In der Tabelle ist genau ein Funktionswert falsch. <table> <tr><th>\(x\)</th><td>\(-2\)</td><td>\(-1\)</td><td>\(0\)</td><td>\(1\)</td><td>\(2\)</td></tr> <tr><th>\(f(x)\)</th><td>\(1\)</td><td>\(3\)</td><td>\(2\)</td><td>\(5\)</td><td>\(3\)</td></tr> </table> a) Finde den falschen Tabellenwert. b) Korrigiere ihn. c) Erkläre, wie du die Übereinstimmung zwischen Tabelle und Graph systematisch prüfen kannst.
Abbildung zur Aufgabe 551705

Denkanstöße

- Gehe die Tabellenargumente der Reihe nach durch. - Lies zu jedem \(x\)-Wert den Graphwert ab und vergleiche ihn mit der Tabelle. - Sobald ein Paar nicht übereinstimmt, prüfe die übrigen Paare trotzdem, weil genau ein Fehler angekündigt ist.

Lösung

1. Aus dem Graphen liest man für \(x=1\) den Funktionswert \(4\) ab. In der Tabelle steht dort \(5\). Dieser Wert ist falsch. 2. Die korrekte Zuordnung lautet \(f(1)=4\). 3. Zur systematischen Prüfung vergleicht man für jedes in der Tabelle aufgeführte Argument den Tabellenwert mit der Höhe des Graphen an derselben \(x\)-Stelle.

Antwort

a) Falsch ist der Tabellenwert \(f(1)=5\). b) Richtig ist \(f(1)=4\). c) Vergleiche für jedes Argument den Tabellenwert mit dem zugehörigen Graphwert.
5524228
Für eine Funktion \(f\) sind einige Zuordnungen bekannt: \(-3\mapsto9\), \(-1\mapsto1\), \(0\mapsto0\), \(2\mapsto4\), \(4\mapsto16\). Zur Auswahl stehen vier Rechenregeln: „Eingabe verdoppeln“, „Eingabe quadrieren“, „Eingabe um \(3\) erhöhen“ und „Betrag der Eingabe bilden“. a) Welche der vier Rechenregeln passt zu allen fünf Zuordnungen? Begründe, warum die anderen Regeln nicht zu allen Paaren passen. b) Gib zu der passenden Regel einen Funktionsterm an. c) Bestimme mit derselben Regel \(f(5)\) und \(f(-2)\).

Denkanstöße

- Teste jede angebotene Regel an mehreren der gegebenen Zuordnungen, einschließlich einer negativen Eingabe. - Eine Regel scheidet aus, sobald sie auch nur ein gegebenes Wertepaar nicht erzeugt. - Verwende für c) genau die in a) ausgewählte Regel.

Lösung

1. Die Regel „Eingabe quadrieren“ passt zu allen fünf Paaren. Die anderen Regeln scheitern bereits bei mindestens einem gegebenen Paar, zum Beispiel bei einer negativen Eingabe oder bei \(x=0\). 2. Der passende Funktionsterm ist \(f(x)=x^2\). 3. Damit gilt \(f(5)=25\) und \(f(-2)=4\).

Antwort

a) Die Eingabe wird quadriert. b) \(f(x)=x^2\) c) \(f(5)=25\); \(f(-2)=4\)
5524258
Das Diagramm zeigt vollständig den Graphen einer Funktion \(f\) mit der Definitionsmenge \(D_f=\{-2;-1;0;1;2\}\). a) Übertrage die fünf dargestellten Werte in eine Wertetabelle. b) Welcher der folgenden Funktionsterme passt zu allen fünf dargestellten Wertepaaren: \(3-x\), \(x+3\), \(3x\) oder \(x^2+1\)? Begründe deine Wahl durch einen Vergleich mit den Punkten. c) Erkläre, warum die dargestellten Punkte nicht zu einer durchgehenden Kurve verbunden werden sollen.
Abbildung zur Aufgabe 552425

Denkanstöße

- Lies für die Tabelle zu jedem dargestellten \(x\)-Wert die Höhe des zugehörigen Punkts ab. - Teste die angebotenen Terme an mehr als einem dargestellten Argument; ein widersprechender Punkt reicht zum Ausschließen. - Vergleiche die ausdrücklich angegebene Definitionsmenge mit den Zwischenstellen auf der \(x\)-Achse.

Lösung

1. Aus dem Diagramm liest man die Wertepaare \((-2\mid5)\), \((-1\mid4)\), \((0\mid3)\), \((1\mid2)\) und \((2\mid1)\) ab. 2. Der Term \(f(x)=3-x\) erzeugt alle fünf dargestellten Werte. Die anderen angebotenen Terme stimmen jeweils bei mindestens einem dargestellten Argument nicht mit dem Punkt überein. 3. Die Definitionsmenge enthält nur die fünf angegebenen Argumente. Für Werte zwischen ihnen ist die Funktion hier nicht definiert; eine Verbindungslinie würde zusätzliche Funktionswerte vortäuschen.

Antwort

a) \(f(-2)=5\), \(f(-1)=4\), \(f(0)=3\), \(f(1)=2\), \(f(2)=1\) b) \(f(x)=3-x\) c) Weil \(D_f\) nur aus den fünf angegebenen Argumenten besteht; Verbindungen würden nicht gegebene Zwischenwerte suggerieren.
5524278
In beiden Diagrammen sind zunächst nur einzelne Werte eingezeichnet. a) Diagramm a) beschreibt die Anzahl gekaufter Kinokarten und den Gesamtpreis. Eine Karte kostet \(3\,\text{€}\). Sollten die eingezeichneten Punkte zu einer durchgehenden Linie verbunden werden? Begründe. b) Diagramm b) beschreibt den zurückgelegten Weg von Sofia, die während der dargestellten \(15\,\text{Minuten}\) ohne Pause mit gleichbleibendem Tempo fährt. Sollten die eingezeichneten Punkte verbunden werden? Begründe. c) Welche falsche Aussage würde eine durchgehende Verbindung in Diagramm a) zum Beispiel bei \(x=2{,}5\) nahelegen?
Abbildung zur Aufgabe 552427

Denkanstöße

- Frage dich in jedem Kontext, welche Werte die waagerechte Größe überhaupt annehmen kann. - Unterscheide einzelne zählbare Stückzahlen von einer Größe, die sich während eines Vorgangs kontinuierlich verändert. - Eine Verbindungslinie behauptet auch Werte zwischen zwei eingezeichneten Punkten.

Lösung

1. In Diagramm a) ist die Anzahl der Kinokarten eine diskrete Größe. Zwischen zwei und drei Karten gibt es in diesem Kontext keine Eingabe. Die Punkte sollen daher nicht zu einer durchgehenden Linie verbunden werden. 2. In Diagramm b) nimmt die Zeit während der Fahrt kontinuierlich Zwischenwerte an. Unter der gegebenen Annahme gleichbleibenden Tempos gehören auch zu Zwischenzeiten passende Wegwerte. Hier ist eine Verbindung der Punkte durch eine Gerade sinnvoll. 3. Eine Verbindung in Diagramm a) würde zum Beispiel suggerieren, dass \(2{,}5\) Karten gekauft werden könnten und dazu ein Preis gehöre. Diese Eingabe ist im Sachkontext nicht zulässig.

Antwort

a) Nein. Die Kartenanzahl ist diskret; nur ganze Anzahlen sind zulässig. b) Ja. Zeit und Weg ändern sich während der gleichmäßigen Fahrt kontinuierlich; die Zwischenwerte sind im Modell sinnvoll. c) Sie würde fälschlich einen Preis für \(2{,}5\) Kinokarten darstellen.
5551618
Der Graph zeigt den Versandpreis \(P\) in Abhängigkeit von der Masse \(m\) eines Pakets für \(0<m\le5\,\text{kg}\). a) Formuliere aus dem Graphen die vollständige Tarifregel in Worten: Gib für jede Preisstufe das zugehörige Gewichtsintervall mit den richtigen offenen beziehungsweise geschlossenen Grenzen an. b) Erkläre am Übergang bei \(m=1\,\text{kg}\), welche Bedeutung der ausgefüllte Punkt bei \((1\mid4)\) und der offene Punkt bei \((1\mid6)\) haben. Welcher Preis gilt deshalb für ein Paket mit genau \(1\,\text{kg}\), welcher für eines mit \(1{,}01\,\text{kg}\)?
Abbildung zur Aufgabe 555161

Denkanstöße

- Lies jede waagerechte Stufe getrennt ab: Welche Massewerte gehören zu ihr und welcher Preis steht auf dieser Höhe? - Achte an den Übergängen darauf, ob ein Endpunkt ausgefüllt oder offen gezeichnet ist. - Formuliere die Grenzen so, dass jeder zulässige Massewert genau einer Preisstufe zugeordnet wird.

Lösung

1. Die erste waagerechte Stufe liegt bei \(4\,\text{€}\) und reicht von Massen größer als \(0\,\text{kg}\) bis einschließlich \(1\,\text{kg}\). Die zweite Stufe liegt bei \(6\,\text{€}\) für Massen größer als \(1\,\text{kg}\) bis einschließlich \(3\,\text{kg}\). Die dritte Stufe liegt bei \(9\,\text{€}\) für Massen größer als \(3\,\text{kg}\) bis einschließlich \(5\,\text{kg}\). 2. Der ausgefüllte Punkt bei \((1\mid4)\) zeigt, dass \(m=1\,\text{kg}\) zur ersten Preisstufe gehört. Der offene Punkt bei \((1\mid6)\) zeigt, dass die zweite Preisstufe den Wert \(m=1\,\text{kg}\) nicht enthält. Daher kostet ein Paket mit genau \(1\,\text{kg}\) \(4\,\text{€}\), ein Paket mit \(1{,}01\,\text{kg}\) dagegen \(6\,\text{€}\).

Antwort

a) \(0<m\le1\,\text{kg}\): \(4\,\text{€}\); \(1<m\le3\,\text{kg}\): \(6\,\text{€}\); \(3<m\le5\,\text{kg}\): \(9\,\text{€}\) b) Genau \(1\,\text{kg}\) gehört zur \(4\,\text{€}\)-Stufe; \(1{,}01\,\text{kg}\) gehört zur \(6\,\text{€}\)-Stufe.
4119198
Ein Bus fährt von Haltestelle A nach Haltestelle B. Die Haltestellen sind genau \(1\,\text{km}\) voneinander entfernt. Die Fahrt lässt sich idealisiert so beschreiben: - Auf den ersten \(200\,\text{m}\) steigt die Geschwindigkeit in Abhängigkeit vom zurückgelegten Weg gleichmäßig von \(0\) auf \(40\,\text{km/h}\). - Die nächsten \(600\,\text{m}\) fährt der Bus mit dieser konstanten Geschwindigkeit von \(40\,\text{km/h}\). - Auf den letzten \(200\,\text{m}\) sinkt die Geschwindigkeit in Abhängigkeit vom zurückgelegten Weg gleichmäßig von \(40\) auf \(0\,\text{km/h}\). Erstelle eine Wertetabelle für die Zuordnung Weg \(s\) (in \(\text{m}\)) \(\to\) Geschwindigkeit \(v\) (in \(\text{km/h}\)) für die folgenden Wegpunkte: \(s \in \{0; 100; 200; 500; 800; 900; 1000\}\).

Denkanstöße

- Was bedeutet eine lineare Änderung der Geschwindigkeit mit dem Weg für die Mitte eines Abschnitts? - Teile die Fahrt in die drei beschriebenen Abschnitte ein. - Überlege, wie hoch die Geschwindigkeit am Startpunkt und am Endpunkt sein muss.

Lösung

1. Berechnung für den Beschleunigungsabschnitt (\(0\) bis \(200\,\text{m}\)): Bei \(s = 0\,\text{m}\) ist \(v = 0\,\text{km/h}\). Da die Geschwindigkeit in diesem Abschnitt linear mit dem Weg zunimmt, liegt sie bei der Hälfte der Strecke (\(100\,\text{m}\)) genau in der Mitte zwischen \(0\) und \(40\), also bei \(v = 20\,\text{km/h}\). Bei \(s = 200\,\text{m}\) ist \(v = 40\,\text{km/h}\). 2. Berechnung für den Abschnitt mit konstanter Geschwindigkeit (\(200\) bis \(800\,\text{m}\)): In diesem Bereich ist die Geschwindigkeit überall \(40\,\text{km/h}\). Somit gilt für \(s = 500\,\text{m}\) und \(s = 800\,\text{m}\) jeweils \(v = 40\,\text{km/h}\). 3. Berechnung für den Bremsabschnitt (\(800\) bis \(1000\,\text{m}\)): Die Geschwindigkeit sinkt über eine Distanz von \(200\,\text{m}\) linear von \(40\,\text{km/h}\) auf \(0\,\text{km/h}\). Nach der Hälfte dieser Distanz (bei \(900\,\text{m}\)) hat sich die Geschwindigkeit halbiert: \(v = 20\,\text{km/h}\). Am Ziel (\(1000\,\text{m}\)) ist \(v = 0\,\text{km/h}\).

Antwort

Die Wertetabelle sieht wie folgt aus: <table> <tr> <td>Weg \(s\) in \(\text{m}\)</td> <td>0</td> <td>100</td> <td>200</td> <td>500</td> <td>800</td> <td>900</td> <td>1000</td> </tr> <tr> <td>Geschwindigkeit \(v\) in \(\text{km/h}\)</td> <td>0</td> <td>20</td> <td>40</td> <td>40</td> <td>40</td> <td>20</td> <td>0</td> </tr> </table>
4237758
Für eine Modellaufgabe wird die Zahl öffentlich zugänglicher Ladepunkte in einer fiktiven Region betrachtet. Die Tabelle enthält ausschließlich die angegebenen Jahreswerte; zunächst wird keine Aussage über Zwischenzeitpunkte gemacht. <table> <tr><td>Jahr</td><td>2017</td><td>2018</td><td>2019</td><td>2020</td><td>2021</td></tr> <tr><td>Ladepunkte</td><td>\(10\,700\)</td><td>\(15\,600\)</td><td>\(23\,900\)</td><td>\(39\,500\)</td><td>\(52\,200\)</td></tr> </table> Die Funktion \(L\) ordnet jedem in der Tabelle enthaltenen Jahr die zugehörige Anzahl der Ladepunkte zu. a) Gib die Definitionsmenge \(D_L\) und die Wertemenge \(W_L\) dieser Tabellenfunktion an. b) Ist \(L(2019{,}5)\) für diese Tabellenfunktion definiert? Begründe. c) Erst in einem zweiten Modell werden die Werte zwischen 2019 und 2020 durch eine Gerade verbunden. Bestimme unter dieser zusätzlichen linearen Interpolationsannahme den Modellwert für die Jahresmitte \(2019{,}5\) und erkläre, warum dieser Wert nicht schon aus der ursprünglichen Tabellenfunktion folgt.

Denkanstöße

- Trenne zunächst strikt die tatsächlich in der Tabelle vorhandenen Argumente von möglichen Zwischenwerten. - Eine Funktion kann nur an Argumenten ausgewertet werden, die zu ihrer Definitionsmenge gehören. - Bei c) darfst du einen Zwischenwert erst deshalb berechnen, weil dort ausdrücklich ein neues Interpolationsmodell eingeführt wird.

Lösung

1. Die Definitionsmenge besteht genau aus den fünf in der Tabelle aufgeführten Jahren: \(D_L=\{2017;2018;2019;2020;2021\}\). Die Wertemenge ist \(W_L=\{10\,700;15\,600;23\,900;39\,500;52\,200\}\). 2. \(2019{,}5\) gehört nicht zu \(D_L\). Deshalb ist \(L(2019{,}5)\) für die reine Tabellenfunktion nicht definiert. 3. Unter der ausdrücklich zusätzlichen linearen Interpolation liegt die Jahresmitte genau zwischen den beiden Funktionswerten von 2019 und 2020. Der Modellwert ist \((23\,900+39\,500):2=31\,700\). Dieser Wert gehört zum Interpolationsmodell, nicht zu den ursprünglich gegebenen Tabellendaten.

Antwort

a) \(D_L=\{2017;2018;2019;2020;2021\}\), \(W_L=\{10\,700;15\,600;23\,900;39\,500;52\,200\}\) b) Nein. \(2019{,}5\notin D_L\). c) Unter linearer Interpolation: \(31\,700\) Ladepunkte. Dieser Wert entsteht erst durch die zusätzliche Modellannahme.
4237868
Ein Regenfass enthält zu Beginn \(40\,\text{l}\) Wasser und kann mindestens \(200\,\text{l}\) aufnehmen. Während eines Gewitters fließen pro Minute gleichmäßig \(4\,\text{l}\) Regenwasser hinzu. 1. Gib eine Funktionsgleichung an, die die Wassermenge \(y\) (in Litern) in Abhängigkeit von der Zeit \(x\) (in Minuten) beschreibt. 2. Erstelle eine Wertetabelle für die Zeiten \(x = 0\), \(x = 10\), \(x = 15\) und \(x = 30\) Minuten. 3. Zeichne den Graphen der Funktion in ein Koordinatensystem. 4. Bestimme rechnerisch, nach wie vielen Minuten das Fass einen Inhalt von \(200\,\text{l}\) erreicht hat.

Denkanstöße

- Welche Wassermenge ist bereits vorhanden, bevor die Zeitmessung beginnt? - Wie verändert sich die Wassermenge in jeder weiteren Minute? - Prüfe an mehreren Zeiten, ob deine Gleichung dieselben Werte wie die Situation liefert. - Für die gesuchte Zeit kannst du in deine Gleichung die Wassermenge \(200\,\text{l}\) einsetzen.

Lösung

1. Zu Beginn sind \(40\,\text{l}\) im Fass. In jeder Minute kommen \(4\,\text{l}\) hinzu. Daher gilt \(y=40+4x\). 2. Für die gefragten Zeiten erhält man: \(y(0)=40\,\text{l}\), \(y(10)=80\,\text{l}\), \(y(15)=100\,\text{l}\), \(y(30)=160\,\text{l}\). 3. Trage die Punkte \((0\mid40)\), \((10\mid80)\), \((15\mid100)\) und \((30\mid160)\) ein und verbinde sie im betrachteten Zeitraum geradlinig. 4. Für \(200\,\text{l}\) gilt \(200=40+4x\). Daraus folgt \(160=4x\) und damit \(x=40\). Nach \(40\,\text{min}\) sind \(200\,\text{l}\) erreicht.

Antwort

1. \(y=40+4x\) 2. <table> <tr><td>Zeit \(x\) in \(\text{min}\)</td><td>0</td><td>10</td><td>15</td><td>30</td></tr> <tr><td>Wassermenge \(y\) in \(\text{l}\)</td><td>40</td><td>80</td><td>100</td><td>160</td></tr> </table> 3. Der Graph verläuft durch \((0\mid40)\), \((10\mid80)\), \((15\mid100)\) und \((30\mid160)\). 4. Nach \(40\,\text{min}\) enthält das Fass \(200\,\text{l}\).
5516898
Für eine Funktion \(g\) ist der Term \(g(x)=2x+1\) angegeben. Das Diagramm soll angeblich den Graphen von \(g\) zeigen. Prüfe die Behauptung an den Argumenten \(x=0\) und \(x=2\). Entscheide anschließend, ob das Diagramm zu \(g\) gehört, und begründe deine Entscheidung.
Abbildung zur Aufgabe 551689

Denkanstöße

- Berechne die Funktionswerte aus dem angegebenen Term unabhängig vom Diagramm. - Lies anschließend im Diagramm die Werte zu denselben Argumenten ab. - Für die Widerlegung einer Übereinstimmung genügt bereits ein Gegenbeispiel.

Lösung

1. Aus dem Funktionsterm folgt \(g(0)=2\cdot0+1=1\). Im Diagramm liegt der Graph bei \(x=0\) jedoch bei \(y=-1\). 2. Aus dem Funktionsterm folgt \(g(2)=2\cdot2+1=5\). Im Diagramm liegt der Graph bei \(x=2\) jedoch bei \(y=3\). 3. Das Diagramm gehört daher nicht zur Funktion \(g\). Schon ein abweichendes Wertepaar würde ausreichen, um die Behauptung zu widerlegen.

Antwort

Das Diagramm gehört nicht zu \(g\). Beispielsweise gilt nach dem Term \(g(0)=1\), im Diagramm ist bei \(x=0\) aber \(y=-1\).
5517048
Gegeben ist die Funktion \(f(x)=x^2-2\) mit der Definitionsmenge \(D=\{-2;-1;0;1;2\}\). a) Erstelle eine Wertetabelle. b) Gib die Koordinaten aller Punkte an, aus denen der Graph dieser Funktion besteht. c) Erkläre, warum die Punkte nicht zu einer durchgehenden Kurve verbunden werden sollen.

Denkanstöße

- Setze jedes der fünf Argumente einzeln in den Funktionsterm ein. - Jede Tabellenspalte liefert anschließend einen Punkt \((x\mid f(x))\). - Prüfe vor einer möglichen Verbindung, ob auch Zwischenwerte zur Definitionsmenge gehören.

Lösung

1. Es gilt \(f(-2)=2\), \(f(-1)=-1\), \(f(0)=-2\), \(f(1)=-1\) und \(f(2)=2\). 2. Damit ergibt sich die Wertetabelle: <table> <tr><th>\(x\)</th><td>\(-2\)</td><td>\(-1\)</td><td>\(0\)</td><td>\(1\)</td><td>\(2\)</td></tr> <tr><th>\(f(x)\)</th><td>\(2\)</td><td>\(-1\)</td><td>\(-2\)</td><td>\(-1\)</td><td>\(2\)</td></tr> </table> 3. Der Graph besteht aus den fünf Punkten \((-2\mid2)\), \((-1\mid-1)\), \((0\mid-2)\), \((1\mid-1)\) und \((2\mid2)\). 4. Die Definitionsmenge enthält nur diese fünf Argumente. Zwischenwerte gehören nicht zur Funktion und dürfen daher nicht durch eine durchgehende Kurve ergänzt werden.

Antwort

a) <table> <tr><th>\(x\)</th><td>\(-2\)</td><td>\(-1\)</td><td>\(0\)</td><td>\(1\)</td><td>\(2\)</td></tr> <tr><th>\(f(x)\)</th><td>\(2\)</td><td>\(-1\)</td><td>\(-2\)</td><td>\(-1\)</td><td>\(2\)</td></tr> </table> b) \((-2\mid2)\), \((-1\mid-1)\), \((0\mid-2)\), \((1\mid-1)\), \((2\mid2)\) c) Die Definitionsmenge besteht nur aus fünf Einzelwerten; Zwischenwerte gehören nicht zur Funktion.
5517068
Ein Schulbus startet an der Schule. Nach \(20\,\text{min}\) ist er \(6\,\text{km}\) von der Schule entfernt. Dort wartet er \(10\,\text{min}\). Anschließend fährt er weiter und ist nach insgesamt \(50\,\text{min}\) \(10\,\text{km}\) von der Schule entfernt. Die Diagramme A, B und C zeigen mögliche Darstellungen der Entfernung \(s\) in Abhängigkeit von der Zeit \(t\). a) Welches Diagramm passt zur Beschreibung? Begründe deine Wahl. b) Erstelle für den passenden Graphen eine Wertetabelle zu \(t=0\,\text{min}\), \(20\,\text{min}\), \(30\,\text{min}\) und \(50\,\text{min}\). c) Nenne jeweils einen konkreten Widerspruch zwischen der Beschreibung und den beiden nicht passenden Diagrammen.
Abbildung zur Aufgabe 551706

Denkanstöße

- Übersetze jede Information aus dem Text zunächst in einen Punkt oder einen Abschnitt des Graphen. - Während einer Wartezeit bleibt die Entfernung unverändert. - Prüfe die drei vorgegebenen Zeitpunkte \(20\), \(30\) und \(50\) Minuten in jedem Diagramm. - Nutze den ausgewählten Graphen anschließend als Grundlage für die Tabelle.

Lösung

1. Diagramm A passt. Es beginnt bei \((0\mid0)\), erreicht nach \(20\,\text{min}\) die Entfernung \(6\,\text{km}\), bleibt bis Minute \(30\) bei \(6\,\text{km}\) und erreicht nach \(50\,\text{min}\) \(10\,\text{km}\). 2. Die Wertetabelle lautet: <table> <tr><th>\(t\) in \(\text{min}\)</th><td>\(0\)</td><td>\(20\)</td><td>\(30\)</td><td>\(50\)</td></tr> <tr><th>\(s(t)\) in \(\text{km}\)</th><td>\(0\)</td><td>\(6\)</td><td>\(6\)</td><td>\(10\)</td></tr> </table> 3. Diagramm B zeigt während der angekündigten Wartezeit von Minute \(20\) bis Minute \(30\) eine weiter zunehmende Entfernung und widerspricht damit der Pause. Diagramm C zeigt nach \(20\,\text{min}\) nur \(4\,\text{km}\) statt der beschriebenen \(6\,\text{km}\).

Antwort

a) Diagramm A. b) <table> <tr><th>\(t\) in \(\text{min}\)</th><td>\(0\)</td><td>\(20\)</td><td>\(30\)</td><td>\(50\)</td></tr> <tr><th>\(s(t)\) in \(\text{km}\)</th><td>\(0\)</td><td>\(6\)</td><td>\(6\)</td><td>\(10\)</td></tr> </table> c) B widerspricht der Pause; C widerspricht der Entfernung von \(6\,\text{km}\) nach \(20\,\text{min}\).
5524268
Aus quadratischen Plättchen wird ein quadratisches Mosaik gelegt. Auf jeder Seite liegen \(x\) Plättchen, wobei \(x\in\{1;2;3;4\}\). Die Funktion \(N\) ordnet \(x\) die Gesamtzahl der Plättchen zu. Zwei Tabellen stehen zur Auswahl: <table> <tr><th>\(x\)</th><td>1</td><td>2</td><td>3</td><td>4</td></tr> <tr><th>Tabelle A</th><td>1</td><td>4</td><td>9</td><td>16</td></tr> <tr><th>Tabelle B</th><td>1</td><td>4</td><td>12</td><td>16</td></tr> </table> Außerdem sind zwei Graphen a) und b) sowie zwei Terme gegeben: \(N_1(x)=x^2\) und \(N_2(x)=2^x\). a) Welche Tabelle passt zum Sachtext? b) Welcher der beiden Graphen passt dazu? c) Welcher Term beschreibt die Zuordnung? d) Zeige für jede der drei falschen Darstellungen an einem konkreten Argument, dass sie nicht dieselbe Funktion beschreibt. Erkläre außerdem, warum dafür mindestens zwei verschiedene Argumente geprüft werden müssen.
Abbildung zur Aufgabe 552426

Denkanstöße

- Ermittle zuerst aus der Mosaikform, wie die Gesamtzahl der Plättchen von der Seitenlänge abhängt. - Vergleiche jede Darstellung mit denselben Eingaben; eine Darstellung ist nur dann dieselbe Funktion, wenn alle zugehörigen Werte übereinstimmen. - Prüfe bei d), ob derselbe Testwert tatsächlich jede falsche Darstellung erkennen würde oder ob eine davon dort zufällig mit der richtigen Funktion übereinstimmt.

Lösung

1. Ein quadratisches Mosaik mit \(x\) Plättchen pro Seite enthält \(x\cdot x=x^2\) Plättchen. Für \(x=1,2,3,4\) entstehen die Werte \(1,4,9,16\). Daher passt Tabelle A. 2. Graph a) zeigt genau die Punkte \((1\mid1)\), \((2\mid4)\), \((3\mid9)\) und \((4\mid16)\). Daher passt Graph a). 3. Der passende Term ist \(N_1(x)=x^2\). 4. Tabelle B weicht bei \(x=3\) ab, denn dort steht \(12\) statt \(9\). Graph b) weicht bei \(x=2\) ab, denn dort liegt der Punkt bei \(6\) statt bei \(4\). Für \(N_2\) gilt bei \(x=3\): \(2^3=8\) statt \(9\). Mit \(x=3\) lassen sich also Tabelle B und \(N_2\) widerlegen, aber Graph b) stimmt dort. Mit \(x=2\) lässt sich Graph b) widerlegen, während Tabelle B und \(N_2\) dort den Wert \(4\) liefern. Deshalb reicht kein einziges Argument aus, um alle drei falschen Darstellungen zu erkennen.

Antwort

a) Tabelle A b) Graph a) c) \(N_1(x)=x^2\) d) Zum Beispiel: Tabelle B ist bei \(x=3\) falsch, Graph b) bei \(x=2\), und \(N_2\) bei \(x=3\). Mindestens \(x=2\) und \(x=3\) müssen geprüft werden, weil keine einzelne dieser Eingaben alle drei falschen Darstellungen zugleich entlarvt.
5524288
Über eine Funktion \(f\) ist nur die folgende Tabelle bekannt: <table> <tr><th>\(x\)</th><td>\(-2\)</td><td>\(0\)</td><td>\(2\)</td></tr> <tr><th>\(f(x)\)</th><td>\(1\)</td><td>\(3\)</td><td>\(1\)</td></tr> </table> Lea zeichnet im Koordinatensystem die drei Punkte und verbindet benachbarte Punkte jeweils durch eine gerade Strecke. Danach behauptet sie: „Aus der Tabelle folgt \(f(1)=2\).“ a) Welche drei Funktionswerte sind durch die Tabelle tatsächlich festgelegt? b) Ist Leas Aussage \(f(1)=2\) durch die Tabelle bewiesen? Begründe. c) Welche zusätzliche Annahme hat Lea beim Wechsel von der Tabelle zum verbundenen Graphen gemacht?

Denkanstöße

- Trenne Informationen, die ausdrücklich in der Tabelle stehen, von Informationen über Zwischenwerte. - Frage dich, ob \(x=1\) in der gegebenen Tabelle überhaupt vorkommt. - Eine Verbindung zwischen Punkten enthält mehr Aussagen als die Punkte allein.

Lösung

1. Die Tabelle legt nur \(f(-2)=1\), \(f(0)=3\) und \(f(2)=1\) fest. 2. Leas Aussage ist nicht durch die Tabelle bewiesen. Die Tabelle sagt weder ausdrücklich, dass \(1\) zur Definitionsmenge gehört, noch welchen Funktionswert \(1\) gegebenenfalls besitzt. 3. Lea nimmt zusätzlich an, dass zwischen den angegebenen Punkten jeweils genau der geradlinige Verlauf gilt. Diese Information steht nicht in der Tabelle.

Antwort

a) \(f(-2)=1\), \(f(0)=3\), \(f(2)=1\) b) Nein. Die Tabelle legt \(f(1)\) nicht fest. c) Lea nimmt ohne Begründung an, dass der Graph zwischen den bekannten Punkten geradlinig verläuft und dort überhaupt definiert ist.

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