Gemischte Aufgaben zu allen Themen des 1. Semesters – so, wie sie in der Klausur vorkommen. Arbeiten Sie ohne Taschenrechner und ohne Zeitdruck. Am Ende sehen Sie, welche Themen Sie sicher beherrschen und welche Sie wiederholen sollten.
1 Hinweise
So arbeiten Sie mit dem Aufgabensatz
Ohne Taschenrechner: Alle Ergebnisse lassen sich von Hand berechnen. Geben Sie exakte Werte ein, Brüche mit Schrägstrich (-2/3).
Erst rechnen, dann prüfen: Rechnen Sie auf Papier oder in den Notizen und tragen Sie nur die Ergebnisse ein. Öffnen Sie die Lösung erst nach einem eigenen Versuch.
Einzelaufgaben (Aufgaben 1 bis 6) üben jeweils ein Thema. Themenübergreifende Aufgaben (Aufgaben 7 bis 9) verbinden mehrere Themen an einer Funktion – wie in der Klausur.
Unter jedem Aufgabentitel steht, zu welchen Themen die Aufgabe gehört. Die Auswertung am Ende zeigt Ihren Stand für jedes Thema.
Themen dieses Aufgabensatzes
Thema
Aufgaben
Ganzrationale Funktionen (Grad, Koeffizienten)
1, 7
Nullstellen von Funktionen (Ausklammern, --Formel)
Zu den ersten drei Themen gibt es noch keine eigene Seite im Lernpfad. Nutzen Sie zum Wiederholen Ihre Unterlagen aus dem Unterricht.
Operatoren in der Klausur
Operator
Was wird erwartet?
Geben Sie … an.
Ergebnis ohne Rechnung oder Begründung nennen.
Berechnen Sie …
Ergebnis mit Rechenweg aus gegebenen Werten ermitteln.
Bestimmen Sie …
Ergebnis ermitteln; der Weg ist frei (Rechnung, Überlegung, Ablesen) und muss nachvollziehbar sein.
Untersuchen Sie …
Eigenschaft prüfen und das Ergebnis mit Rechnung oder Argument belegen, z. B. „Untersuchen Sie auf Symmetrie.“
Begründen Sie …
Aussage mit mathematischen Argumenten (Regel, Rechnung, Gegenbeispiel) stützen.
2 Einzelaufgaben
Jede Aufgabe übt ein Thema. Die Teilaufgaben werden von a) nach f) schwieriger. Grün heißt richtig, Gelb: der Wert stimmt, die Form noch nicht, Rot: noch nicht richtig.
Aufgabe 1 Grad und Koeffizienten
Einzelaufgabe
Thema: Ganzrationale Funktionen
Bestimmen Sie die gesuchten Größen. Multiplizieren Sie dazu, falls nötig, aus – oft genügt es, nur die höchste Potenz und das Absolutglied zu berechnen.
Grad: , Absolutglied:
in der Form :
, ,
Grad: , Absolutglied:
Grad:
Schnittpunkt mit der -Achse:
Welche Funktion ist keine ganzrationale Funktion?
Der Graph von verläuft durch und .
,
Nach Potenzen ordnen: . Die höchste Potenz ist – sie steht im Term nicht vorne. Grad , Absolutglied .
, also , , .
Allgemein: Beim Ausmultiplizieren entsteht die höchste Potenz nur aus dem Produkt der höchsten Potenzen, das Absolutglied nur aus dem Produkt der Absolutglieder. Hier: und . Vollständig: . Grad , Absolutglied .
Höchste Potenz: , also Grad . Schnittpunkt mit der -Achse: , also . Vollständig: .
enthält den negativen Exponenten . In einer ganzrationalen Funktion kommen nur Potenzen mit vor. Die anderen sind ganzrational: ist ein erlaubter Koeffizient (eine reelle Zahl), hat ausmultipliziert den Grad 4, ist konstant (Grad 0).
Allgemein gilt : Der -Achsenabschnitt ist das Absolutglied. Aus : . Aus : , also . Ergebnis: .
Aufgabe 2 Nullstellen berechnen
Einzelaufgabe
Thema: Nullstellen von Funktionen
Berechnen Sie alle Nullstellen von . Tragen Sie sie der Größe nach ein: .
,
,
,
,
, ,
Anzahl der Nullstellen: , Nullstelle:
Kein linearer Summand – nach auflösen: .
--Formel für : . Mit , : , also , .
Kein Absolutglied – ausklammern: . Satz vom Nullprodukt: (doppelte Nullstelle) oder .
Zuerst durch teilen, damit vor eine steht: . Mit , : , also , .
: oder . Mit , : , also und . Der Größe nach: .
: oder . Mit , : . Der Radikand ist negativ: keine reelle Lösung. Einzige Nullstelle: .
Aufgabe 3 Verhalten im Unendlichen
Einzelaufgabe
Thema: Verhalten im Unendlichen
Untersuchen Sie das Verhalten von für und . Geben Sie bei gebrochen-rationalen Funktionen die Gleichung der waagerechten Asymptote an.
Für gilt ,
für gilt .
Für gilt ,
für gilt .
Für gilt ,
für gilt .
Waagerechte Asymptote:
Waagerechte Asymptote:
hat die waagerechte Asymptote .
hat .
Allgemein: Für bestimmt der Summand mit der höchsten Potenz (Leitterm ) das Verhalten. Hier : ungerader Grad, . Also für und für .
Leitterm : gerader Grad, . Also für und für .
Leitterm aus den höchsten Potenzen der Faktoren: . Ungerader Grad, Leitkoeffizient : für , für .
Allgemein: Ist Zählergrad = Nennergrad, so ist die waagerechte Asymptote . Hier Grad : .
Grad . Nenner nach Potenzen ordnen: , Leitkoeffizient (nicht ). Also .
: Zählergrad < Nennergrad , also für : Asymptote (die -Achse). : Zählergrad > Nennergrad : Die Funktionswerte nähern sich keiner Zahl, es gibt keine waagerechte Asymptote.
Beschreiben Sie, wie der Graph von aus dem Graphen von hervorgeht, bzw. bestimmen Sie den gesuchten Term oder Parameter. Die Faktoren sind positiv einzutragen.
, : Verschiebung um
, : mit dem Faktor
,
Scheitelpunkt von :
Der Graph von wird um 2 nach rechts und um 1 nach unten verschoben.
, :
mit dem Faktor
größere Nullstelle von :
Der Graph von entsteht aus dem Graphen von und verläuft durch und .
,
, also : Verschiebung um 4 nach links.
, : Stauchung in -Richtung mit dem Faktor .
: Streckung in -Richtung mit dem Faktor 2 (der Scheitelpunkt bleibt), Verschiebung um 1 nach rechts und um 5 nach unten. Also .
Allgemein: Verschiebung um nach rechts und in -Richtung ergibt . Mit , : .
, Faktor : Streckung in -Richtung mit dem Faktor 2. Alle -Koordinaten werden verdoppelt: Die Nullstellen von werden zu . Kontrolle: .
, also aus . Aus : . Der Graph von wird mit dem Faktor 2 in -Richtung gestreckt und um 3 nach unten verschoben.
3 Themenübergreifende Aufgaben
Hier untersuchen Sie eine Funktion unter mehreren Gesichtspunkten – so sind die meisten Klausuraufgaben aufgebaut. Ergebnisse aus früheren Teilaufgaben helfen oft bei den späteren.
Geben Sie den Grad und den Schnittpunkt des Graphen mit der -Achse an.
Grad: ,
Untersuchen Sie den Graphen von auf Symmetrie.
Symmetrie des Graphen:
Berechnen Sie die Nullstellen von ().
, ,
Untersuchen Sie das Verhalten von im Unendlichen.
Für gilt ,
für gilt .
Der Graph von geht aus dem Graphen von hervor durch
Verschiebung um und um .
Symmetrie des Graphen von :
Für gilt: mit dem Faktor .
Größte Nullstelle von :
Höchste Potenz : Grad . Kein Absolutglied, also und – der Graph geht durch den Ursprung.
Nur gerade Exponenten ( und ): achsensymmetrisch zur -Achse. Nachweis: .
Ausklammern: . Satz vom Nullprodukt: (doppelt) oder . Wegen der Symmetrie liegen und spiegelbildlich.
Leitterm : gerader Grad, positiver Leitkoeffizient. für und für .
mit , : Verschiebung um 3 nach rechts und um 1 nach oben. Die Symmetrieachse wandert von nach ; der Graph von ist symmetrisch zur Geraden , aber nicht zur -Achse oder zum Ursprung. Gegenbeispiel: , aber .
, Faktor : Stauchung in -Richtung mit dem Faktor . Die -Koordinaten werden halbiert: Nullstellen von bei , , . Kontrolle: .
Aufgabe 8 Eine gebrochen-rationale Funktion untersuchen
Gegeben ist die Funktion mit und maximaler Definitionsmenge.
Bestimmen Sie die Definitionsmenge: mit .
,
Untersuchen Sie die Definitionslücken auf ihre Art.
: , :
Der Graph hat ein Loch in .
Bestimmen Sie die Nullstellen von .
Anzahl: , Nullstelle:
Geben Sie die waagerechte Asymptote an:
Untersuchen Sie den Graphen von auf Symmetrie.
Symmetrie des Graphen:
Der Graph von entsteht durch Verschiebung des Graphen von .
Polstelle von : , hebbare Lücke von :
Nenner gleich null setzen: . Mit , : , also , . .
Linearfaktoren: und . Kürzen: . Bei fällt der Faktor weg: hebbar, , also . Bei bleibt einfach im Nenner, der Zähler ist : Polstelle der Ordnung 1, mit Vorzeichenwechsel.
Zähler gleich null: . Aber – dort liegt das Loch. Einzige Nullstelle: .
Zählergrad = Nennergrad = 2. Quotient der Leitkoeffizienten: .
Eine Symmetrie zur -Achse oder zum Ursprung setzt voraus, dass mit auch in liegt. Das ist hier falsch: , aber . Also keine der beiden Symmetrien.
: Verschiebung um 2 nach links. Alle -Koordinaten werden um 2 kleiner: Polstelle , hebbare Lücke . Kontrolle: Der Nenner von ist .
Nach der Einnahme einer Tablette wird die Konzentration eines Wirkstoffs im Blutplasma modelliert durch
Dabei ist die Zeit in Stunden nach der Einnahme und die Konzentration in .
Der Funktionsterm hat Definitionslücken.
Berechnen Sie, wann die Konzentration beträgt ().
h, h
Für gilt .
Im Sachzusammenhang bedeutet das:
Berechnen Sie:
Mit Teilaufgabe b) folgt: ist auf .
Patient B nimmt dieselbe Tablette eine Stunde später ein: .
Der Graph wird um verschoben.
Bei Patient B beträgt die Konzentration zum ersten Mal nach h.
Patientin C nimmt die doppelte Dosis ein: .
mit dem Faktor ,
für alle : Der Nenner wird nie null, es gibt keine Definitionslücke.
Ansatz : . Mit , : , also , . Nach 1 h und nach 4 h beträgt die Konzentration .
Zählergrad < Nennergrad : für . Der Wirkstoff wird mit der Zeit vollständig abgebaut und ausgeschieden.
. Es gilt und : ist auf nicht monoton fallend. Ebenso und : nicht monoton steigend. Also ist auf nicht monoton – die Konzentration steigt zuerst und fällt dann.
: Verschiebung um 1 nach rechts (alles geschieht eine Stunde später). Aus wird .
: Streckung in -Richtung mit dem Faktor 2 – jede Konzentration verdoppelt sich, die Zeitpunkte bleiben gleich. .
4 Auswertung nach Themen
Die Tabelle zählt für jedes Thema die Teilaufgaben, die beim letzten Klick auf „Eingaben prüfen“ richtig waren. Sie wird bei jeder Prüfung aktualisiert.
Wiederholen: Lesen Sie die Lösungen der falschen Teilaufgaben genau. Arbeiten Sie danach das Thema im Lernpfad noch einmal durch (Link in der Tabelle), besonders den Abschnitt „Das Wichtigste“.
Rechnen Sie die Aufgabe nach ein paar Tagen erneut – zuerst „Eingaben löschen“, dann ohne Blick in die Lösung.
Ein Thema ist sicher, wenn alle Teilaufgaben richtig sind und Sie den Rechenweg erklären können.
Typische Fehler in Klausuren
Den Grad am ersten Summanden ablesen, obwohl der Term nicht nach Potenzen geordnet ist.
Bei der --Formel vergessen, zuerst durch den Faktor vor zu teilen.
Beim Ausklammern die Lösung vergessen oder durch teilen und sie so verlieren.
Nullstellen des Zählers angeben, die gar nicht zur Definitionsmenge gehören.
Die Richtung bei verwechseln: verschiebt nach links.
Aus zwei Funktionswerten auf Monotonie schließen: Zwei Werte können Monotonie nur widerlegen, nicht beweisen.