Mittlere und momentane Änderungsrate

Version 23.1 von martina am 2022/11/21 17:55
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Contents

Die Schülerinnen und Schüler erläutern in verschiedenen Anwendungssituationen den Unterschied zwischen momentaner und durchschnittlicher Änderungsrate und deuten grafisch oder rechnerisch ermittelte Änderungsraten im Anwendungskontext.

Mittlere Änderungsrate

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Berechnen Sie die durchschnittliche Änderungsrate der Funktion f im Intervall  \left[-3;2\right].

    a) f(x)=5x^2-3

    b) g(x)=-x^3+2x^2

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BMX-Fahrräder sind speziell für das Gelände ausgelegte Sportgeräte. Für den profes-
sionellen Einsatz dieser Fahrräder wird auf horizontalem Untergrund eine 3 m breite
Sprungschanze installiert. Im Längsschnitt der Schanze kann deren Profillinie für
x ∈ \left[ −8;0 \right] modellhaft durch die in  definierte Funktion f mit

f(x)=\frac{-5}{256}x^3-\frac{3}{4}x+2

beschrieben werden. Die Abbildung 1 zeigt den zugehörigen Teil des Graphen von f.
Der Startpunkt, von dem aus die Schanze durchfahren wird, wird durch den Punkt
S( −8 | f ( −8 ) )8,5 <= x <= 17,5  dargestellt, der Absprungpunkt durch A(0 | f ( 0 ) ).

Schanze.png

Abbildung 1

Veranschaulichen Sie in Abbildung 1 die mittlere Steigung der Schanze zwischen
Startpunkt und Absprungpunkt. Bestimmen Sie diese Steigung.

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Im Rahmen eines Tests läuft ein Sportler auf einem Laufband. Dabei wird bei ansteigender Geschwindigkeit jeweils die Konzentration sogenannter Laktate im Blut gemessen.
Die Abhängigkeit der Laktatkonzentration von der Geschwindigkeit kann für
 8,5 <= x <= 17,5 modellhaft durch die Funktion k mit
k( x )= {1} over {40}(x^{3}  -30x^{2}+288x  -815)beschrieben werden. 

Dabei ist x die Geschwindigkeit des Sportlers in Kilometer pro Stunde und k die Laktatkonzentration in Millimol pro Liter
{mmol} over {l} .
Berechnen Sie im Modell für den Geschwindigkeitsbereich von 12 bis 17,5
{km} over {h} die mittlere Änderungsrate der Laktatkonzentration.