Wissen und Reproduzieren
20 PunkteGegeben sind \(A(1|2|0)\), \(B(3|{-1}|6)\) und die Schrägbild-Matrix \(M=\begin{pmatrix}-0{,}5&1&0\\-0{,}5&0&1\end{pmatrix}\).
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Erwartungshorizont: a) \(\overrightarrow{AB}=(2|{-3}|6)\), \(\sqrt{4+9+36}=7\) (2 P) b) \(u=-1+3=2\), \(v=-1+5=4\) (2 P) c) \((-4|6|{-12})=-2\cdot\overrightarrow{AB}\) (1 P).
Gegeben sind \(\vec a=(1|2|2)\) und \(\vec b=(0|4|3)\).
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Erwartungshorizont: a) \(0+8+6=14\) (1 P) b) \(\cos\alpha=\tfrac{14}{3\cdot5}\approx0{,}933\Rightarrow\alpha\approx21{,}0^\circ\) (2 P) c) \(t+2-4=0\Rightarrow t=2\) (2 P).
Die Ebene \(E\) geht durch \(P(2|0|1)\) und hat die Spannvektoren \(\vec u=(1|1|0)\) und \(\vec v=(0|1|2)\).
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Erwartungshorizont: a) \(n_1+n_2=0\), \(n_2+2=0\): \(\vec n=(2|{-2}|1)\) (2 P) b) \(d=4-0+1=5\), \(E\colon2x_1-2x_2+x_3=5\) (2 P) c) \(2x_1=5\Rightarrow S_1(2{,}5|0|0)\) (1 P).
Gegeben sind \(E\colon x_1+x_2-x_3=1\) und \(g\colon\vec x=(1|2|4)+t\,(1|0|1)\).
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Erwartungshorizont: a) Einsetzen: \((1+t)+2-(4+t)=-1\), also \(-1=1\) — Widerspruch, echt parallel (2 P) b) Stützpunkt in Hesse-Form: \(\dfrac{|1+2-4-1|}{\sqrt3}=\dfrac2{\sqrt3}\approx1{,}15\) (3 P).
Zusammenhänge herstellen
20 PunkteEin Laserstrahl verläuft entlang \(g\colon\vec x=(1|0|0)+t\,(1|2|2)\) und trifft die Wand \(E\colon 2x_1+x_2+2x_3=10\).
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Erwartungshorizont: a) \(2(1+t)+2t+2\cdot2t=2+8t=10\Rightarrow t=1\), \(S(2|2|2)\) (2 P) b) \(\sin\varphi=\dfrac{|2+2+4|}{3\cdot3}=\dfrac89\Rightarrow\varphi\approx62{,}7^\circ\) (4 P; Kosinus statt Sinus höchstens 1 P).
Zwei Dachflächen liegen in \(E\colon x_1+2x_2+x_3=4\) und \(F\colon x_1-x_2+x_3=1\).
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Erwartungshorizont: a) \(E-F\): \(3x_2=3\Rightarrow x_2=1\); dann \(x_1+x_3=2\), \(s\colon\vec x=(0|1|2)+t\,(1|0|{-1})\) (2 P) b) \(\vec n_1\cdot\vec n_2=1-2+1=0\Rightarrow\varphi=90^\circ\) (2 P) c) \((2|1|0)\) mit \(t=2\), \((1|1|1)\) mit \(t=1\) (2 P).
Eine Drohne fliegt entlang \(g\colon\vec x=(2|1|0)+t\,(1|2|2)\) (1 LE = 10 m). Eine Mastspitze befindet sich in \(Q(2|5|5)\).
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Erwartungshorizont: a) \(\overrightarrow{QX_t}=(t\,|\,2t-4\,|\,2t-5)\), \(\overrightarrow{QX_t}\cdot\vec u=t+4t-8+4t-10=9t-18=0\Rightarrow t=2\), \(F(4|5|4)\) (3 P) b) \(\overrightarrow{QF}=(2|0|{-1})\), \(|\overrightarrow{QF}|=\sqrt5\approx2{,}236\) LE \(\approx22{,}4\) m (3 P) c) \(Q^{\prime}=2\vec f-\vec q=(6|5|3)\) (2 P).
Verallgemeinern und Reflektieren
10 Punkte\(g\colon\vec x=r\,(1|0|1)\) und \(h\colon\vec x=(1|3|0)+s\,(0|1|1)\).
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Erwartungshorizont: a) Richtungen nicht kollinear; \(r=1\), \(0=3+s\Rightarrow s=-3\), dritte Zeile \(1=-3\) — Widerspruch: windschief (2 P) b) \(\vec n\perp(1|0|1),(0|1|1)\): \(\vec n=(1|1|{-1})\); \(d=\dfrac{|(1|3|0)\cdot(1|1|{-1})|}{\sqrt3}=\dfrac4{\sqrt3}\approx2{,}31\) (4 P).
Gegeben ist die Schar \(E_a\colon a\,x_1+2x_2+x_3=4\).
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Erwartungshorizont: a) Normalen orthogonal: \(a-2+2=0\Rightarrow a=0\) (2 P) b) \(\vec u\cdot\vec n_a=a+2-4=0\Rightarrow a=2\); dann ist die Gerade parallel zu \(E_2\) oder liegt in \(E_2\) (2 P).
Ergebnis
| Aufgabe | Thema | Punkte |
|---|
Bewertung in Notenpunkten
| Punkte | Notenpunkte | Anteil |
|---|---|---|
| 48 – 50 P | 15 | ab 95 % |
| 45 – 47 P | 14 | ab 90 % |
| 43 – 44 P | 13 | ab 85 % |
| 40 – 42 P | 12 | ab 80 % |
| 38 – 39 P | 11 | ab 75 % |
| 35 – 37 P | 10 | ab 70 % |
| 33 – 34 P | 09 | ab 65 % |
| 30 – 32 P | 08 | ab 60 % |
| 28 – 29 P | 07 | ab 55 % |
| 25 – 27 P | 06 | ab 50 % |
| 23 – 24 P | 05 | ab 45 % |
| 20 – 22 P | 04 | ab 40 % |
| 17 – 19 P | 03 | ab 33 % |
| 14 – 16 P | 02 | ab 27 % |
| 10 – 13 P | 01 | ab 20 % |
| 0 – 9 P | 00 | ab 0 % |
