Abonnenten eines Streamingdienstes
AFB I–IIDie Zahl der Abonnenten eines Streamingdienstes wird durch \(N(t)=2{,}4\cdot1{,}35^{t}\) beschrieben (\(t\) in Jahren seit Anfang 2020, \(N\) in Millionen).
- Stellen Sie \(N\) in der Form \(N(t)=2{,}4\cdot e^{kt}\) dar.
- Berechnen Sie \(N'(3)\) und interpretieren Sie den Wert.
- Bestimmen Sie den Zeitpunkt, ab dem die Abonnentenzahl um mehr als 3 Millionen pro Jahr zunimmt.
- Beurteilen Sie die Eignung des Modells für eine Prognose im Jahr 2040.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Hinweis zu Aufgabe d)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
\(k=\ln1{,}35\approx0{,}3001\), also \(N(t)=2{,}4\,e^{0{,}3001\,t}\).
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
\(N'(3)=2{,}4\cdot\ln1{,}35\cdot1{,}35^{3}\approx1{,}77\).
Anfang 2023 wächst die Zahl der Abonnenten momentan um etwa 1,77 Millionen pro Jahr.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
\(0{,}7203\cdot1{,}35^{t}=3\iff t=\frac{\ln\left(3:0{,}7203\right)}{\ln1{,}35}\approx4{,}75\).
Ab etwa Herbst 2024 kommen mehr als 3 Millionen Abonnenten pro Jahr hinzu.
Erwartungshorizont zu Aufgabe d)
\(N(20)=2{,}4\cdot1{,}35^{20}\approx970\) Millionen.
Das ist eine unrealistisch große Zahl für einen einzelnen Anbieter; der Markt ist begrenzt. Langfristig ist ein begrenztes oder logistisches Modell sinnvoller.
Steigungen von aˣ
AFB II–IIIBetrachtet werden die Funktionen \(f_a(x)=a^{x}\) mit \(a>0\), \(a\neq1\).
- Zeigen Sie, dass die Graphen von \(2^{x}\) und \(0{,}5^{x}\) symmetrisch zur \(y\)-Achse liegen.
- Geben Sie die Steigungen beider Graphen an der Stelle \(x=0\) an.
- Berechnen Sie die Stelle, an der der Graph von \(2^{x}\) die Steigung \(1\) hat.
- Leiten Sie für \(a>1\) eine allgemeine Formel für die Stelle mit Steigung 1 her und begründen Sie, warum sie für \(a=e\) den Wert \(0\) liefert.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Hinweis zu Aufgabe d)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
\(0{,}5^{x}=\left(2^{-1}\right)^{x}=2^{-x}\): Der Graph entsteht durch Spiegelung von \(2^{x}\) an der \(y\)-Achse.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
\(\ln2\approx0{,}693\) bzw. \(\ln0{,}5=-\ln2\approx-0{,}693\).
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
\(2^{x}=\frac{1}{\ln2}\iff x=\frac{-\ln(\ln2)}{\ln2}\approx0{,}529\).
Erwartungshorizont zu Aufgabe d)
\(a^{x}=\frac1{\ln a}\iff x\ln a=-\ln(\ln a)\iff x=-\frac{\ln(\ln a)}{\ln a}\) (für \(a>1\) ist \(\ln a>0\)).
Für \(a=e\): \(\ln(\ln e)=\ln1=0\), also \(x=0\) — die e-Funktion hat in \((0\,|\,1)\) die Steigung 1.
