Kurs:Mathematik für Anwender/Teil I/20/Klausur/latex

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%Daten zur Institution

%\input{Dozentdaten}

%\renewcommand{\fachbereich}{Fachbereich}

%\renewcommand{\dozent}{Prof. Dr. . }

%Klausurdaten

\renewcommand{\klausurgebiet}{ }

\renewcommand{\klausurtyp}{ }

\renewcommand{\klausurdatum}{ . 20}

\klausurvorspann {\fachbereich} {\klausurdatum} {\dozent} {\klausurgebiet} {\klausurtyp}


%Daten für folgende Punktetabelle


\renewcommand{\aeins}{ 3 }

\renewcommand{\azwei}{ 3 }

\renewcommand{\adrei}{ 1 }

\renewcommand{\avier}{ 2 }

\renewcommand{\afuenf}{ 2 }

\renewcommand{\asechs}{ 4 }

\renewcommand{\asieben}{ 1 }

\renewcommand{\aacht}{ 2 }

\renewcommand{\aneun}{ 4 }

\renewcommand{\azehn}{ 4 }

\renewcommand{\aelf}{ 6 }

\renewcommand{\azwoelf}{ 7 }

\renewcommand{\adreizehn}{ 7 }

\renewcommand{\avierzehn}{ 4 }

\renewcommand{\afuenfzehn}{ 1 }

\renewcommand{\asechzehn}{ 3 }

\renewcommand{\asiebzehn}{ 6 }

\renewcommand{\aachtzehn}{ 4 }

\renewcommand{\aneunzehn}{ 64 }

\renewcommand{\azwanzig}{ }

\renewcommand{\aeinundzwanzig}{ }

\renewcommand{\azweiundzwanzig}{ }

\renewcommand{\adreiundzwanzig}{ }

\renewcommand{\avierundzwanzig}{ }

\renewcommand{\afuenfundzwanzig}{ }

\renewcommand{\asechsundzwanzig}{ }

\punktetabelleachtzehn


\klausurnote

\newpage


\setcounter{section}{0}




\inputaufgabegibtloesung
{3}
{

Definiere die folgenden \zusatzklammer {kursiv gedruckten} {} {} Begriffe. \aufzaehlungsechs{Die \stichwort {Produktmenge} {} aus zwei Mengen $L$ und $M$.

}{Eine \stichwort {Verknüpfung} {} $\circ$ auf einer Menge $M$.

}{Die \stichwort {geometrische Reihe} {} für
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ x }
{ \in }{ \R }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{.}

}{Die \stichwort {Stetigkeit} {} einer Funktion \maabbdisp {f} {\R} {\R } {} in einem Punkt
\mathl{x \in \R}{.}

}{Das \stichwort {Oberintegral} {} einer nach oben beschränkten Funktion \maabbdisp {f} {I} {\R } {} auf einem beschränkten Intervall
\mathl{I \subseteq \R}{.}

}{Das \stichwort {charakteristische Polynom} {} zu einer
\mathl{n \times n}{-}Matrix $M$ mit Einträgen in einem \definitionsverweis {Körper}{}{} $K$. }

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{3}
{

Formuliere die folgenden Sätze. \aufzaehlungdrei{Der Satz über das Verhalten der Reihenglieder bei Konvergenz.}{Das Ableitungskriterium für konstante Funktionen.}{Das Injektivitätskriterium für eine lineare Abbildung.}

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{1}
{

Finde einen möglichst einfachen aussagenlogischen Ausdruck, der die folgende tabellarisch dargestellte Wahrheitsfunktion ergibt. \wahrheitstabellezweieins{ } {\tabellenzeiledrei {$ p $} {$ q $} {$? $} } {\tabellenzeiledrei {w} {w} {f} } {\tabellenzeiledrei {w} {f} {f} } {\tabellenzeiledrei {f} {w} {w} } {\tabellenzeiledrei {f} {f} {w} }

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{2}
{

Erläutere das Beweisprinzip der vollständigen Induktion.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{2}
{

Zeige, dass die Gleichung
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ { \frac{ 2 }{ n } } }
{ =} { { \frac{ 1 }{ a } } + { \frac{ 1 }{ b } } }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} in $\N$ auch Lösungen
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ a }
{ \neq }{ b }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} besitzt.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{4}
{

Mustafa Müller schreibt die natürlichen Zahlen
\mathdisp {0,1,2,3 , \ldots , 998,999, 1000} { }
hintereinander auf. Wie oft kommt dabei die Ziffern $0, 1,2 , \ldots , 9$ vor? Wie viele Kommata setzt er?

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{1}
{

Bestimme die Lösungsmenge des Ungleichungssystems
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{2x }
{ \geq} {7 }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} und
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{5x }
{ \leq} { 12 }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} über $\Q$.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{2}
{

Es seien
\mathl{L,M,N}{} Mengen und \maabb {F} {L} {M } {} und \maabb {G} {M} {N } {} \definitionsverweis {injektive Abbildungen}{}{.} Zeige, dass die \definitionsverweis {Hintereinanderschaltung}{}{}
\mathl{G \circ F}{} ebenfalls injektiv ist.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{4 (1+1+1+1)}
{

Es sei ${ \left( x_n \right) }_{n \in \N }$ die \definitionsverweis {Heron-Folge}{}{} zur Berechnung von $\sqrt{3}$ mit dem Startwert
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{x_0 }
{ = }{1 }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} und ${ \left( y_n \right) }_{n \in \N }$ die \definitionsverweis {Heron-Folge}{}{} zur Berechnung von $\sqrt{ { \frac{ 1 }{ 3 } } }$ mit dem Startwert
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{y_0 }
{ = }{1 }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{.} \aufzaehlungvier{Berechne \mathkor {} {x_1} {und} {x_2} {.} }{Berechne \mathkor {} {y_1} {und} {y_2} {.} }{Berechne \mathkor {} {x_0 \cdot y_0, \, x_1 \cdot y_1} {und} {x_2 \cdot y_2} {.} }{Konvergiert die \definitionsverweis {Produktfolge}{}{}
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{z_n }
{ = }{x_n \cdot y_n }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} innerhalb der rationalen Zahlen? }

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{4}
{

Zeige die Abschätzung
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ \sum_{i = 1 }^n { \frac{ 1 }{ \sqrt{i} } } }
{ \leq} { 3 \sqrt{n} }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{.}

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{6}
{

Es sei \maabbeledisp {f} { \R} { \R } {z} {f(z) } {,} ein Polynom vom Grad $d \geq 2$,
\mathl{w \in \R}{} ein Punkt und $t(z)$ die Tangente an $f$ im Punkt $w$. Zeige die Beziehung
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ f(z)-t(z) }
{ =} { (z-w)^2 g(z) }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} mit einem Polynom
\mathl{g(z)}{} vom Grad
\mathl{d-2}{.}

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{7}
{

Beweise den Satz über die Charakterisierung von Extrema mit höheren Ableitungen.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{7 (1+1+5)}
{

\aufzaehlungdrei{Man gebe ein Beispiel für eine Gerade, die den \definitionsverweis {Graphen}{}{} der \definitionsverweis {Exponentialfunktion}{}{} in keinem Punkt schneidet. }{Man gebe ein Beispiel für eine Gerade, die den Graphen der Exponentialfunktion in genau einem Punkt schneidet. }{Zeige, dass jede Gerade den Graphen der Exponentialfunktion in höchstens zwei Punkten schneidet. }

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{4 (1+3)}
{

\aufzaehlungzwei {Überführe die Matrixgleichung
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ \begin{pmatrix} 3 & 7 \\ -4 & 5 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} x & y \\ z & w \end{pmatrix} }
{ =} { \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{pmatrix} }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} in ein lineares Gleichungssystem. } {Löse dieses lineare Gleichungssystem. }

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{1}
{

Beweise den Satz über die Dimension des Standardraumes.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{3}
{

Es sei $V$ ein $K$-\definitionsverweis {Vektorraum}{}{} und sei
\mathl{v_1 , \ldots , v_n}{} eine Familie von Vektoren in $V$. Zeige, dass die Familie genau dann \definitionsverweis {linear unabhängig}{}{} ist, wenn es einen \definitionsverweis {Untervektorraum}{}{}
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{U }
{ \subseteq }{V }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} gibt, für den die Familie eine \definitionsverweis {Basis}{}{} bildet.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{6}
{

Es sei
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{M }
{ =} { \begin{pmatrix} a & b & c \\ d & e & f \\g & h & i \end{pmatrix} }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} eine \definitionsverweis {invertierbare Matrix}{}{.} Zeige durch zwei \definitionsverweis {Matrizenmultiplikationen}{}{,} dass
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ M^{-1} }
{ =} { { \frac{ 1 }{ \det M } } \begin{pmatrix} ei - fh & ch - bi & bf - ce \\ fg - di & ai - cg & cd - af \\dh - eg & bg - ah & ae - bd \end{pmatrix} }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} ist.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{4}
{

Bestimme die Eigenwerte und die Eigenräume der durch die Matrix
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{M }
{ =} {\begin{pmatrix} 3 & 4 & -5 \\ 0 & -1 & 4 \\0 & 0 & 7 \end{pmatrix} }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} gegebenen linearen Abbildung \maabbeledisp {\varphi} {\R^3} {\R^3 } {v} {Mv } {.}

}
{} {}