Getränke auf dem Schulfest
AFB IEine elfte Klasse verkauft auf dem Schulfest Getränke. Am Abend wird ausgezählt: Von allen verkauften Bechern entfielen \(\dfrac{3}{8}\) auf Apfelschorle und \(\dfrac{1}{4}\) auf Wasser. Der Rest ging auf Limonade. Alle Becher waren gleich groß.
- Berechnen Sie den Anteil der Becher, der auf Apfelschorle und Wasser zusammen entfiel.
- Bestimmen Sie daraus den Anteil der Limonade.
- Geben Sie an, ob mehr Apfelschorle oder mehr Limonade verkauft wurde, und begründen Sie Ihre Antwort.
Hinweis zu Aufgabe a)
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
\(\dfrac{1}{4}=\dfrac{2}{8}\), denn \(8\) ist ein Vielfaches von \(4\); der Hauptnenner ist also \(8\). Damit gilt \(\dfrac{3}{8}+\dfrac{2}{8}=\dfrac{5}{8}\). Auf Apfelschorle und Wasser zusammen entfielen \(\dfrac{5}{8}\) aller Becher.
Hinweis zu Aufgabe b)
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Das Ganze ist \(\dfrac{8}{8}\). Für die Limonade bleibt \(\dfrac{8}{8}-\dfrac{5}{8}=\dfrac{3}{8}\) der Becher.
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Beide Anteile sind gleich groß, nämlich jeweils \(\dfrac{3}{8}\). Weil beide Brüche denselben Nenner haben, lassen sich ihre Zähler unmittelbar vergleichen — \(3=3\), also wurde von beiden Sorten gleich viel verkauft.
Die Saftschorle in der Kanne
AFB IIIn einer Glaskanne befinden sich bereits Apfelsaft und Mineralwasser. Der Apfelsaft füllt \(\dfrac{2}{5}\) der Kanne, das Mineralwasser \(\dfrac{1}{3}\). Material M1 zeigt die Kanne, gedanklich in gleich große Teile zerlegt.
Erst im gemeinsamen Raster aus 15 Teilen lassen sich die beiden Anteile zusammenzählen.
- Berechnen Sie den Anteil der Kanne, der bereits gefüllt ist.
- Bestimmen Sie den Anteil, der noch frei ist.
- Entscheiden Sie, ob die Kanne überläuft, wenn zusätzlich \(\dfrac{1}{5}\) der Kanne mit Zitronensaft aufgefüllt wird.
Hinweis zu Aufgabe a)
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
\(\operatorname{kgV}(5,3)=15\), also wird mit \(3\) beziehungsweise mit \(5\) erweitert: \(\dfrac{2}{5}=\dfrac{6}{15}\) und \(\dfrac{1}{3}=\dfrac{5}{15}\). Gefüllt sind \(\dfrac{6}{15}+\dfrac{5}{15}=\dfrac{11}{15}\) der Kanne.
Hinweis zu Aufgabe b)
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Frei bleiben \(\dfrac{15}{15}-\dfrac{11}{15}=\dfrac{4}{15}\) der Kanne, also etwas mehr als ein Viertel.
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
\(\dfrac{1}{5}=\dfrac{3}{15}\). Neuer Gesamtanteil: \(\dfrac{11}{15}+\dfrac{3}{15}=\dfrac{14}{15}\). Wegen \(\dfrac{14}{15}<\dfrac{15}{15}\) läuft die Kanne nicht über; es bleibt genau \(\dfrac{1}{15}\) frei.
Zwei Anstreicher, ein Raum
AFB IIEin Klassenraum soll gestrichen werden. Frau Brandt schafft den Raum allein in \(4\) Stunden, ihr Praktikant allein in \(6\) Stunden. Beide arbeiten gleichmäßig, also in jeder Stunde gleich viel.
- Geben Sie an, welchen Anteil des Raums jede Person in einer Stunde streicht.
- Berechnen Sie den Anteil, den beide gemeinsam in einer Stunde schaffen.
- Beurteilen Sie die Aussage eines Schülers: „Zusammen brauchen sie \(5\) Stunden, denn das ist der Mittelwert aus \(4\) und \(6\).“
Hinweis zu Aufgabe a)
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Frau Brandt schafft in einer Stunde \(\dfrac{1}{4}\) des Raums, der Praktikant \(\dfrac{1}{6}\).
Hinweis zu Aufgabe b)
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
\(\operatorname{kgV}(4,6)=12\). Erweitern liefert \(\dfrac{3}{12}+\dfrac{2}{12}\), gemeinsam also \(\dfrac{5}{12}\) des Raums pro Stunde.
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Die Aussage ist falsch. Gemeinsam schaffen die beiden \(\dfrac{5}{12}\) pro Stunde, in \(5\) Stunden also weit mehr als den ganzen Raum. Zusammenarbeit macht schneller als jede Person allein, das Ergebnis muss daher unter \(4\) Stunden liegen; tatsächlich sind nach zwei Stunden bereits \(\dfrac{10}{12}\) geschafft.
Zwei Pumpen am Regenbecken
AFB IIIEin Regenwasserbecken einer Schule wird von zwei Pumpen leergepumpt. Pumpe A benötigt allein \(x\) Stunden für das gesamte Becken. Pumpe B ist schwächer und braucht allein \(2\) Stunden länger. Beide Pumpen fördern gleichmäßig.
- Stellen Sie auf einen Term für den Anteil des Beckens, den beide Pumpen zusammen in einer Stunde leeren.
- Fassen Sie zusammen diesen Term zu einem einzigen Bruch und geben Sie an, welche Werte für \(x\) ausgeschlossen sind.
- Berechnen Sie den Anteil für \(x=3\) und deuten Sie das Ergebnis im Sachzusammenhang.
Hinweis zu Aufgabe a)
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Pumpe A schafft \(\dfrac{1}{x}\) pro Stunde, Pumpe B schafft \(\dfrac{1}{x+2}\) pro Stunde. Zusammen ergibt das den Term \(\dfrac{1}{x}+\dfrac{1}{x+2}\).
Hinweis zu Aufgabe b)
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Hauptnenner ist \(x(x+2)\). Erweitern über Kreuz liefert \(\dfrac{1\cdot(x+2)+1\cdot x}{x(x+2)}\), zusammengefasst \(\dfrac{2x+2}{x(x+2)}\). Ausgeschlossen sind \(x=0\) und \(x=-2\), es gilt also \(D=\mathbb{R}\setminus\{-2;\,0\}\); im Sachzusammenhang kommen ohnehin nur Werte \(x>0\) in Frage.
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Einsetzen von \(x=3\): \(\dfrac{2\cdot 3+2}{3\cdot 5}=\dfrac{8}{15}\). Beide Pumpen zusammen leeren in einer Stunde \(\dfrac{8}{15}\) des Beckens. Nach zwei Stunden wäre das \(\dfrac{16}{15}\), also mehr als das ganze Becken — die Arbeit ist demnach in weniger als zwei Stunden erledigt.
Hinauf und wieder hinab
AFB IIIEine Wandergruppe geht eine Bergstrecke von \(s\) Kilometern hinauf und anschließend dieselbe Strecke wieder hinab (Material M2). Bergauf schafft sie \(3\;\(\tfrac{\mathrm{km}}{\mathrm{h}}\)\), bergab \(5\;\(\tfrac{\mathrm{km}}{\mathrm{h}}\)\). Pausen bleiben unberücksichtigt.
Hin- und Rückweg sind gleich lang, die Geschwindigkeiten unterscheiden sich jedoch deutlich.
- Stellen Sie auf je einen Term für die Zeit bergauf und für die Zeit bergab.
- Fassen Sie zusammen die Gesamtzeit zu einem einzigen Bruch.
- Beurteilen Sie für \(s=6\) die Aussage: „Die Durchschnittsgeschwindigkeit beträgt \(4\;\(\tfrac{\mathrm{km}}{\mathrm{h}}\)\), denn das ist der Mittelwert aus \(3\) und \(5\).“
Hinweis zu Aufgabe a)
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Bergauf benötigt die Gruppe \(\dfrac{s}{3}\) Stunden, bergab \(\dfrac{s}{5}\) Stunden.
Hinweis zu Aufgabe b)
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Hauptnenner ist \(15\). Erweitern liefert \(\dfrac{5s}{15}+\dfrac{3s}{15}\), zusammengefasst \(\dfrac{8s}{15}\) Stunden.
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Für \(s=6\) ergibt sich \(\dfrac{8\cdot 6}{15}=\dfrac{48}{15}=3{,}2\) Stunden. Insgesamt wurden \(12\) Kilometer zurückgelegt, die Durchschnittsgeschwindigkeit beträgt also \(12:3{,}2=3{,}75\;\tfrac{\mathrm{km}}{\mathrm{h}}\). Die Aussage ist damit falsch: Für die langsamere Strecke wird mehr Zeit gebraucht, deshalb zieht sie den Durchschnitt stärker nach unten, als der Mittelwert der Geschwindigkeiten vermuten lässt.
