Die Gondel im Riesenrad
AFB I–IIDie Höhe einer Gondel wird durch \(h(t)=25\cdot\sin\big(\tfrac{\pi}{10}(t-5)\big)+28\) beschrieben (\(t\) in min, \(h\) in m).
- Nennen Sie die Höhe der Radmitte sowie die größte und die kleinste Höhe der Gondel.
- Berechnen Sie die Höhe nach \(12\) Minuten.
- Ermitteln Sie Umlaufzeit und den ersten Zeitpunkt, an dem die Gondel ganz oben ist.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Radmitte \(28\,\mathrm m\); größte Höhe \(53\,\mathrm m\), kleinste \(3\,\mathrm m\).
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
\(h(12)=25\cdot\sin(0{,}7\pi)+28\approx25\cdot0{,}809+28\approx48{,}2\,\mathrm m\).
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Umlaufzeit \(p=\tfrac{2\pi}{\pi/10}=20\,\mathrm{min}\). Ganz oben bei \(t=5+5=10\,\mathrm{min}\).
Gleichung gesucht
AFB II–IIIAbgebildet ist der Graph einer Funktion der Form \(f(x)=a\cdot\sin\big(b(x-c)\big)+d\). Carla schlägt als Alternative \(k(x)=1{,}5\cdot\cos\big(2(x-\tfrac{\pi}{2})\big)-0{,}5\) vor.
- Stellen Sie eine Funktionsgleichung zum Graphen auf. Beschreiben Sie Ihr Vorgehen.
- Überprüfen Sie, ob Carlas Term denselben Graphen beschreibt.
- Erläutern Sie, warum es unendlich viele verschiedene Gleichungen für denselben Graphen gibt.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
\(d=\tfrac{1+(-2)}{2}=-0{,}5\), \(a=\tfrac{1-(-2)}{2}=1{,}5\), Periode \(\pi\), also \(b=2\). Steigender Mitteldurchgang bei \(x=\tfrac{\pi}{4}\): \(f(x)=1{,}5\sin\big(2(x-\tfrac{\pi}{4})\big)-0{,}5\).
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Der Kosinus hat seinen Hochpunkt bei Argument \(0\): \(2(x-\tfrac{\pi}{2})=0\Rightarrow x=\tfrac{\pi}{2}\), \(k(\tfrac{\pi}{2})=1\). Der Graph hat dort ebenfalls den Hochpunkt \((\tfrac{\pi}{2}|1)\); Amplitude, Periode und Mittellinie stimmen überein. Carlas Term ist richtig.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
\(c\) darf man um jedes Vielfache der Periode \(\pi\) ändern (\(c=\tfrac{\pi}{4}+k\pi\)). Außerdem kann man \(a=-1{,}5\) wählen und \(c\) um eine halbe Periode verschieben, oder wie Carla den Kosinus verwenden.
