Aufgabe 1533
Standardisierte kompetenzorientierte schriftliche Reifeprüfung Mathematik
Quelle: AHS Matura vom 12. Jänner 2017 - Teil-1-Aufgaben - 9. Aufgabe
Angabe mit freundlicher Genehmigung vom Bundesministerium für Bildung; Lösungsweg: Maths2Mind
Elektrischer Widerstand
Der elektrische Widerstand R eines zylinderförmigen Leiters mit dem Radius r und der Länge l kann mithilfe der Formel \(R = \rho \cdot \dfrac{l}{{{r^2} \cdot \pi }}\) berechnet werden. Der spezifische Widerstand \(\rho \) ist eine vom Material und von der Temperatur des Leiters abhängige Größe.
- Aussage 1: \(R(l) = \rho \cdot \dfrac{l}{{{r^2} \cdot \pi }}\)mit \(\rho ,r\) konstant
- Aussage 2: \(l(R) = \dfrac{R}{\rho } \cdot {r^2} \cdot \pi\) mit \(\rho ,r\) konstant
- Aussage 3: \(R(\rho ) = \rho \cdot \dfrac{l}{{{r^2} \cdot \pi }}\) mit \(l ,r\) konstant
- Aussage 4: \(R(r) = \rho \cdot \dfrac{l}{{{r^2} \cdot \pi }}\) mit \(\rho ,l\) konstant
- Aussage 5: \(l(r) = \dfrac{R}{\rho } \cdot {r^2} \cdot \pi\) mit \(R,\rho\) konstant
Aufgabenstellung:
Obenstehend werden Zusammenhänge angeführt, die aus der Formel für den elektrischen Widerstand hergeleitet werden können. Welche der nachstehend angeführten Gleichungen bestimmt/bestimmen eine lineare Funktion? Kreuzen Sie die zutreffende(n) Gleichung(en) an!
Lösungsweg
Eine lineare Funktion ist eine Funktion vom Typ \(f(x) = k \cdot x + d\), wobei k die Steigung der Geraden und d (y-Achsenabschnitt) die Verschiebung entlang der y-Achse angibt. Die Funktionen sind nun, falls möglich, in die Hauptform der Geraden zu bringen bzw. es ist zu argumentieren, warum das nicht möglich ist. Für uns sind sozusagen k, x und d zu bestimmen.
- Aussage 1: Diese Aussage ist richtig, weil \(R(l) = \rho \cdot \dfrac{l}{{{r^2} \cdot \pi }} = \dfrac{\rho }{{{r^2} \cdot \pi }} \cdot l = k \cdot l + d\) mit \(k = \dfrac{\rho }{{{r^2} \cdot \pi }},\,\,\,\,\,d = 0\)
- Aussage 2: Diese Aussage ist richtig, weil \(l(R) = \dfrac{R}{\rho } \cdot {r^2} \cdot \pi = \dfrac{{{r^2} \cdot \pi }}{\rho } \cdot R = k \cdot R + d\) mit \(k = \dfrac{{{r^2} \cdot \pi }}{\rho },\,\,\,\,\,d = 0\)
- Aussage 3: Diese Aussage ist richtig, weil \(R(\rho ) = \rho \cdot \dfrac{l}{{{r^2} \cdot \pi }} = \dfrac{l}{{{r^2} \cdot \pi }} \cdot \rho = k \cdot \rho + d\) mit \(k = \dfrac{l}{{{r^2} \cdot \pi }},\,\,\,\,\,d = 0\)
- Aussage 4: Diese Aussage ist falsch, weil \(R(r) = \rho \cdot \dfrac{l}{{{r^2} \cdot \pi }} = \dfrac{{\rho \cdot l}}{\pi } \cdot {r^{ - 2}} \ne k \cdot r + d\)
- Aussage 5: Diese Aussage ist falsch, weil \(l(r) = \dfrac{R}{\rho } \cdot {r^2} \cdot \pi = \dfrac{{R \cdot \pi }}{\rho } \cdot {r^2} \ne k \cdot r + d\)
Ergebnis
Die richtige Lösung lautet:
- Aussage 1: Richtig
- Aussage 2: Richtig
- Aussage 3: Richtig
- Aussage 4: Falsch
- Aussage 5: Falsch
Lösungsschlüssel:
Ein Punkt ist genau dann zu geben, wenn ausschließlich die 3 richtigen Gleichungen angekreuzt sind.