Aufgabe 4075
Standardisierte kompetenzorientierte schriftliche Reifeprüfung Angewandte Mathematik
Quelle: BHS Matura vom 09. Mai 2018 - Teil-A Aufgabe
Angabe mit freundlicher Genehmigung vom Bundesministerium für Bildung; Lösungsweg: Maths2Mind
Die Genussformel - Aufgabe A_263
Teil c
Ein Ei einer bestimmten Größe wird gekocht. Der zeitliche Verlauf der Innentemperatur wird mithilfe der Funktion T modelliert:
\(T\left( t \right) = 100 - 192 \cdot {e^{ - \dfrac{{25 \cdot t}}{{81}}}}\) mit \(t \ge 3\)
1. Teilaufgabe - Bearbeitungszeit 5:40
Berechnen Sie, nach welcher Kochzeit eine Innentemperatur von 84 °C erreicht wird.
[1 Punkt]
Die Potenz \({e^{ - \dfrac{{25 \cdot t}}{{81}}}}\) wird in Wurzelschreibweise und mit positiver Hochzahl dargestellt.
- Aussage 1: \(\dfrac{1}{{\sqrt[{81}]{{{e^{25 \cdot t}}}}}}\)
- Aussage 2: \(\sqrt[{81}]{{{e^{25 \cdot t}}}}\)
- Aussage 3: \( - \sqrt[{81}]{{{e^{25 \cdot t}}}}\)
- Aussage 4: \( - \sqrt[{25}]{{{e^{81 \cdot t}}}}\)
- Aussage 5: \(\dfrac{1}{{\sqrt[{25}]{{{e^{81 \cdot t}}}}}}\)
2. Teilaufgabe - Bearbeitungszeit 5:40
Kreuzen Sie die zutreffende Darstellung an.
[1 aus 5] [1 Punkt]
Lösungsweg
1. Teilaufgabe
Wir setzen die 84 Minuten als Funktionswert in die Funktion ein und erhalten:
\(\begin{array}{l} T\left( t \right) = 100 - 192 \cdot {e^{ - \dfrac{{25 \cdot t}}{{81}}}}\\ 84 = 100 - 192 \cdot {e^{ - \dfrac{{25 \cdot t}}{{81}}}}\\ 16 = 192 \cdot {e^{ - \dfrac{{25 \cdot t}}{{81}}}}\,\,\,\,\,\left| {\ln } \right.\\ \ln \left( {16} \right) = \ln \left( {192} \right) - \dfrac{{25 \cdot t}}{{81}}\\ 2,7726 = 5,2575 - \dfrac{{25}}{{81}} \cdot t\\ \dfrac{{25}}{{81}} \cdot t = 5,2575 - 2,7726\\ t = \dfrac{{5,2575 - 2,7726}}{{25}} \cdot 81 = 8,05 \end{array}\)
t = 8,0...
→ Nach etwa 8 Minuten hat das Ei eine Innentemperatur von 84 °C.
2. Teilaufgabe
Wir wenden die Regeln der Umwandlung von Potenzfunktionen in Wurzelfunktionen wie folgt an:
\({x^{\dfrac{b}{a}}} = \sqrt[a]{{{x^b}}}{\rm{ bzw}}{\rm{. }}{x^{ - \dfrac{b}{a}}} = \dfrac{1}{{\sqrt[a]{{{x^b}}}}}\,\,\, \Rightarrow \,\,\,{e^{ - \dfrac{{25 \cdot t}}{{81}}}} = \dfrac{1}{{\sqrt[{81}]{{{e^{25 \cdot t}}}}}}\)
Damit können wir feststellen, dass die Aussage 1 korrekt und die anderen Aussagen nicht korrekt sind.
- Aussage 1: Richtig, siehe oben
- Aussage 2: Falsch
- Aussage 3: Falsch
- Aussage 4: Falsch
- Aussage 5: Falsch
Ergebnis
Die richtige Lösung lautet:
1. Teilaufgabe:
Nach etwa 8 Minuten hat das Ei eine Innentemperatur von 84 °C.
2. Teilaufgabe:
- Aussage 1: Richtig
- Aussage 2: Falsch
- Aussage 3: Falsch
- Aussage 4: Falsch
- Aussage 5: Falsch
Lösungsschlüssel:
1. Teilaufgabe:
1 × B: Für die richtige Berechnung der Kochzeit (KA)
2. Teilaufgabe:
1 × C: Für das richtige Ankreuzen (KA)