Aufgabenblock — AFB III
Begründen statt nur rechnen: Aussagen widerlegen, Modelle beurteilen, Fehler finden und allgemein zeigen. Formuliere deine Antwort in ganzen Sätzen, bevor du die Musterlösung aufklappst.
Tom rechnet: „Ein Maler streicht die Turnhalle in 10 Stunden. Also schaffen es 100 Maler in 6 Minuten.“ Widerlegen Sie, dass diese Rechnung eine sinnvolle Antwort liefert.
Hinweis: Ist die Rechnung falsch — oder das Modell?
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Musterlösung: Die Rechnung selbst stimmt: Bei einer antiproportionalen Zuordnung ergibt \(10\,\text{h}:100=0{,}1\,\text{h}=6\,\text{min}\). Das Modell setzt aber voraus, dass jeder Maler ungestört gleich schnell arbeitet. 100 Maler stehen sich in der Halle im Weg, Leitern und Wandflächen reichen nicht, und Farbe muss trocknen. Das antiproportionale Modell gilt nur für wenige Maler; für 100 Maler liefert es keine sinnvolle Antwort.
Mira sagt: „Je mehr ich lerne, desto besser wird meine Note. Also ist die Punktzahl proportional zur Lernzeit.“ Nehmen Sie Stellung.
Hinweis: Was müsste bei doppelter Lernzeit passieren?
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Musterlösung: Der Zusammenhang ist höchstens gleichsinnig: Mehr Lernzeit führt oft zu mehr Punkten. Proportional ist er nicht. Wer 2 Stunden lernt und 20 Punkte hat, bekommt mit 4 Stunden nicht sicher 40 Punkte. Schon ohne Lernen hat man meist einige Punkte (kein Ursprung), und die Punktzahl ist nach oben begrenzt. Außerdem hängt die Note noch von anderen Dingen ab. Miras Schluss ist falsch.
Müsli gibt es als Großpackung mit \(1{,}5\,\text{kg}\) für \(4{,}20\,€\) und als kleine Packung mit \(500\,\text{g}\) für \(1{,}30\,€\). Beurteilen Sie die Aussage „Die Großpackung ist immer günstiger“.
Hinweis: Gleiche Mengen vergleichen.
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Musterlösung: Großpackung: \(4{,}20\,€:1{,}5\,\text{kg}=2{,}80\,€\) pro kg. Kleine Packung: \(1{,}30\,€:0{,}5\,\text{kg}=2{,}60\,€\) pro kg. Drei kleine Packungen (\(1{,}5\,\text{kg}\)) kosten \(3{,}90\,€\) und damit \(30\) Cent weniger. Die Aussage stimmt hier nicht — man muss immer den Preis pro Einheit vergleichen.
Zeigen Sie, dass der Graph jeder proportionalen Zuordnung durch den Punkt \((0\,|\,0)\) geht.
Hinweis: Nutzen Sie die Vorschrift \(y=k\cdot x\).
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Musterlösung: Für jede proportionale Zuordnung gilt \(y=k\cdot x\) mit einem festen Faktor \(k\). Setzt man \(x=0\) ein, erhält man \(y=k\cdot0=0\). Also gehört zu \(x=0\) immer \(y=0\), der Punkt \((0\,|\,0)\) liegt auf jedem solchen Graphen. Anschaulich: 0 kg kosten 0 €.
Entwickeln Sie eine Sachsituation mit Tabelle (3 Wertepaare), die „je mehr, desto mehr“ ist, aber nicht proportional. Begründen Sie mit Quotienten.
Hinweis: Ein fester Betrag, der immer dazukommt, hilft.
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Musterlösung: Beispiel: Freizeitpark mit \(4\,€\) Eintritt und \(2\,€\) pro Fahrt. Fahrten → Kosten: \(1\mapsto6\), \(2\mapsto8\), \(3\mapsto10\). Mehr Fahrten kosten mehr (je mehr, desto mehr). Die Quotienten \(6:1=6\), \(8:2=4\), \(10:3\approx3{,}33\) sind verschieden, also ist die Zuordnung nicht proportional.
Eine Taxifahrt kostet \(3\,€\) Grundpreis und \(2\,€\) pro km. Lena weiß: 2 km kosten \(7\,€\). Sie rechnet mit dem Dreisatz: „6 km kosten \(3\cdot7\,€=21\,€\).“ Überprüfen Sie Lenas Rechnung.
Hinweis: Ist die Zuordnung überhaupt proportional?
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Musterlösung: Richtig ist \(y=2\cdot6+3=15\,€\). Lena hat \(21\,€\), weil sie mit dem Dreisatz auch den Grundpreis verdreifacht hat — der fällt aber nur einmal an. Der Dreisatz funktioniert nur bei proportionalen Zuordnungen; diese hier ist wegen des Grundpreises nicht proportional.
Karte A hat den Maßstab \(1:10\,000\), Karte B den Maßstab \(1:1\,000\,000\). Jan sagt: „B hat den größeren Maßstab, die Zahl ist ja größer.“ Diskutieren Sie die Aussage.
Hinweis: Was bedeutet 1 cm auf jeder Karte?
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Musterlösung: Bei A steht 1 cm für \(10\,000\,\text{cm}=100\,\text{m}\), bei B für \(1\,000\,000\,\text{cm}=10\,\text{km}\). Als Bruch ist \(\frac{1}{10\,000}\) größer als \(\frac{1}{1\,000\,000}\). Karte A hat also den größeren Maßstab: Sie zeigt einen kleinen Ausschnitt mit vielen Einzelheiten (Stadtplan). Karte B zeigt ein großes Gebiet mit wenig Details (Landkarte). Jan verwechselt die Zahl \(n\) mit dem Maßstab.
Beweisen Sie: Sind \((x_1\,|\,y_1)\) und \((x_2\,|\,y_2)\) zwei Wertepaare einer proportionalen Zuordnung, dann gilt \(y_1:y_2=x_1:x_2\).
Hinweis: Schreiben Sie beide \(y\)-Werte mit \(k\).
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Musterlösung: Weil die Zuordnung proportional ist, gilt \(y_1=k\cdot x_1\) und \(y_2=k\cdot x_2\) mit demselben \(k\ne0\). Dann ist \(y_1:y_2=\frac{k\cdot x_1}{k\cdot x_2}=\frac{x_1}{x_2}=x_1:x_2\). Genau das nutzt der Dreisatz: Das Dreifache von \(x\) gehört zum Dreifachen von \(y\).
Bei einer antiproportionalen Zuordnung wird \(x\) um die Hälfte größer (von 4 auf 6). Formulieren Sie eine Regel, wie sich \(y\) ändert, und prüfen Sie sie an einem Beispiel.
Hinweis: Das Produkt bleibt gleich.
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Musterlösung: Wird \(x\) mit \(\frac32\) multipliziert, muss \(y\) mit \(\frac23\) multipliziert werden, damit \(x\cdot y\) gleich bleibt. Regel: „Wird \(x\) um die Hälfte größer, wird \(y\) um ein Drittel kleiner.“ Beispiel mit \(k=24\): \(x=4\), \(y=6\); \(x=6\), \(y=24:6=4\) — und \(4\) ist \(\frac23\) von \(6\). Falsch wäre „\(y\) wird um die Hälfte kleiner“ (das ergäbe 3).
60 Personen fahren zu einem Ausflug. Bus A hat 45 Plätze und kostet \(540\,€\), Bus B hat 30 Plätze und kostet \(390\,€\). Legen Sie sich begründet fest, welche Busse gebucht werden sollen.
Hinweis: Alle Kombinationen, die 60 Plätze bieten, vergleichen.
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Musterlösung: Möglich sind: zwei Busse B (60 Plätze, \(780\,€\)), A und B (75 Plätze, \(930\,€\)) oder zwei Busse A (90 Plätze, \(1080\,€\)). Pro Platz ist Bus A günstiger (\(540:45=12\,€\) gegenüber \(390:30=13\,€\)), aber bei zwei A-Bussen bleiben 30 Plätze leer. Zwei Busse B sind genau voll und am billigsten: \(780\,€\), also \(13\,€\) pro Person. Entscheidung: zwei Busse B.
