Kurs:Mathematik für Anwender/Teil I/39/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}{ 2 }

\renewcommand{\avier}{ 3 }

\renewcommand{\afuenf}{ 5 }

\renewcommand{\asechs}{ 1 }

\renewcommand{\asieben}{ 4 }

\renewcommand{\aacht}{ 2 }

\renewcommand{\aneun}{ 4 }

\renewcommand{\azehn}{ 4 }

\renewcommand{\aelf}{ 4 }

\renewcommand{\azwoelf}{ 3 }

\renewcommand{\adreizehn}{ 4 }

\renewcommand{\avierzehn}{ 8 }

\renewcommand{\afuenfzehn}{ 4 }

\renewcommand{\asechzehn}{ 5 }

\renewcommand{\asiebzehn}{ 1 }

\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{Eine \stichwort {surjektive} {} Abbildung \maabbdisp {f} {L} {M } {.}

}{Eine \stichwort {Folge} {} reeller Zahlen.

}{Das \stichwort {Cauchy-Produkt} {} zu zwei \definitionsverweis {Reihen}{}{} \mathkor {} {\sum_{ i = 0}^\infty a_{ i }} {und} {\sum_{ j = 0}^\infty b_{ j }} {} \definitionsverweis {reeller Zahlen}{}{.}

}{Der \stichwort {Differenzenquotient} {} zu einer Funktion \maabb {f} {\R} {\R } {} in einem Punkt
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{a }
{ \in }{\R }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{.}

}{Die \stichwort {Integralfunktion} {} zum Startpunkt
\mathl{a \in I}{} zu einer Riemann-integrierbaren Funktion \maabbdisp {f} {I} {\R } {} auf einem reellen Intervall
\mathl{I \subseteq \R}{.}

}{Ein \stichwort {Eigenwert} {} zu einer \definitionsverweis {linearen Abbildung}{}{} \maabbdisp {\varphi} {V} {V } {} auf einem $K$-\definitionsverweis {Vektorraum}{}{} $V$. }

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{3}
{

Formuliere die folgenden Sätze. \aufzaehlungdrei{Die \stichwort {Produktregel} {} für reelle Folgen.}{Der \stichwort {zweite Mittelwertsatz} {} der Differentialrechnung.}{Der Satz über Zeilenrang und Spaltenrang.}

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{2}
{

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

}
{} {}




\inputaufgabe
{3}
{

Erläutere das Prinzip \stichwort {Beweis durch Fallunterscheidung} {.}

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{5 (3+2)}
{

Es seien
\mathl{M_1 , \ldots , M_k}{} und
\mathl{N_1 , \ldots , N_k}{} nichtleere Mengen und \maabbdisp {\varphi_i} {M_i} {N_i } {} Abbildungen für
\mathl{i= 1 , \ldots , k}{.} Es sei
\mathl{M=M_1 \times \cdots \times M_k}{,}
\mathl{N=N_1 \times \cdots \times N_k}{,} und $\varphi$ die Produktabbildung, also \maabbeledisp {\varphi} {M} {N } {(x_1 , \ldots , x_k)} { ( \varphi_1(x_1) , \ldots , \varphi_k(x_k) ) } {.}

a) Zeige, dass $\varphi$ genau dann surjektiv ist, wenn alle $\varphi_i$ surjektiv sind.

b) Zeige, dass a) nicht gelten muss, wenn die beteiligten Mengen leer sein dürfen.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{1}
{

Finde eine natürliche Zahl $n$ derart, dass
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ { \left( { \frac{ 8 }{ 7 } } \right) }^n }
{ \geq} { 1000 }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} ist.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{4}
{

Bestimme die ganzzahligen Lösungen
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{x }
{ \neq }{0 }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} der Ungleichung
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ { \frac{ \,\, { \frac{ 3 }{ x } } \,\, }{ \,\, { \frac{ -7 }{ 4 } } \,\, } } }
{ >} { -1 }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{.}

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{2}
{

Berechne
\mathdisp {{ \left( { \frac{ 2 }{ 5 } } - { \frac{ 3 }{ 7 } } \sqrt{3} \right) } \cdot { \left( { \frac{ 1 }{ 4 } } - { \frac{ 2 }{ 3 } } \sqrt{3} \right) }} { . }

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{4}
{

Beweise den Satz, dass der \definitionsverweis {Limes}{}{} einer \definitionsverweis {konvergenten Folge}{}{} in $\R$ eindeutig bestimmt ist.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{4 (1+3)}
{

Es sei \maabb {f} {\R} {\R } {} eine \definitionsverweis {stetige Funktion}{}{} mit
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{f(0) }
{ = }{0 }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} und sei ${ \left( x_n \right) }_{n \in \N }$ eine \definitionsverweis {Nullfolge}{}{.} Zu
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{k }
{ \in }{\N_+ }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} bezeichne
\mathl{f^k}{} die $k$-fache \definitionsverweis {Hintereinanderschaltung}{}{} von $f$ mit sich selbst. \aufzaehlungzwei {Sei $k$ fixiert. Zeige, dass die Folge
\mathbed {f^k(x_n)} {}
{n \in \N} {}
{} {} {} {,} eine Nullfolge ist. } {Man gebe ein Beispiel, das zeigt, dass die Folge
\mathbed {f^n(x_n)} {}
{n \in \N} {}
{} {} {} {,} keine Nullfolge sein muss. }

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{4}
{

Die beiden lokalen Extrema der Funktion
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{f(x) }
{ =} { x^3 -6x^2 +9x+1 }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} definieren ein achsenparalleles Rechteck, das vom Funktionsgraphen in zwei Bereiche zerlegt wird. Bestimme deren Flächeninhalte.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{3}
{

Bestimme die \definitionsverweis {Ableitung}{}{} der \definitionsverweis {Sinus}{}{-} und der \definitionsverweis {Kosinusfunktion}{}{} über ihre Potenzreihen \zusatzklammer {Satz 16.1 (Mathematik für Anwender (Osnabrück 2023-2024))} {} {.}

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{4}
{

Zeige, dass für
\mathbed {x \in \R} {}
{x \geq 1} {}
{} {} {} {,} die Gleichheit
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ \, \operatorname{arcosh} \, x \, }
{ =} { \ln { \left( x+\sqrt{x^2-1} \right) } }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} gilt.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{8 (2+4+2)}
{

Wir betrachten die Sinusfunktion
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{f(x) }
{ =} { \sin x }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} auf
\mathl{[0, \pi]}{} und den oberen Halbkreis \zusatzklammer {mit Radius ${ \frac{ \pi }{ 2 } }$} {} {} oberhalb dieses Intervalls. \aufzaehlungdrei{Skizziere die Situation. Beschreibe den oberen Halbkreis als den Graphen einer Funktion
\mathl{g(x)}{.} }{Zeige, dass
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{g(x) }
{ \geq} {f(x) }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} für alle
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{x }
{ \in }{[0, \pi] }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} gilt. Tipp: Betrachte die Situation für
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{0 }
{ \leq }{x }
{ \leq }{ \pi/6 }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} und für
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ \pi/6 }
{ \leq }{x }
{ \leq }{ \pi/2 }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{.} }{Berechne den Flächeninhalt zwischen dem Halbkreis und dem Sinusbogen. }

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{4}
{

Beweise das Eliminationslemma für ein inhomogenes lineares Gleichungssystem in $n$ Variablen über einem Körper $K$.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{5}
{

Es sei $K$ ein \definitionsverweis {Körper}{}{} und es seien \mathkor {} {V} {und} {W} {} \definitionsverweis {Vektorräume}{}{} über $K$ der \definitionsverweis {Dimension}{}{} \mathkor {} {n} {bzw.} {m} {.} Es sei \maabbdisp {\varphi} {V} {W } {} eine \definitionsverweis {lineare Abbildung}{}{,} die bezüglich zweier \definitionsverweis {Basen}{}{} durch die \definitionsverweis {Matrix}{}{}
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ M }
{ \in }{ \operatorname{Mat}_{ m \times n } (K) }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} beschrieben werde. Zeige, dass $\varphi$ genau dann \definitionsverweis {injektiv}{}{} ist, wenn die Spalten der Matrix \definitionsverweis {linear unabhängig}{}{} in $K^m$ sind.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{1}
{

Es seien \mathkor {} {A} {und} {B} {} quadratische Matrizen über einem Körper $K$. Zeige
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ \det \left( A \circ B \right) }
{ =} { \det \left( B \circ A \right) }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{.}

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{4}
{

Beweise den Satz über die Beziehung zwischen geometrischer und algebra\-ischer Vielfachheit.

}
{} {}