Kurs:Mathematik für Anwender/Teil I/46/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}{ 3 }

\renewcommand{\afuenf}{ 3 }

\renewcommand{\asechs}{ 1 }

\renewcommand{\asieben}{ 2 }

\renewcommand{\aacht}{ 2 }

\renewcommand{\aneun}{ 5 }

\renewcommand{\azehn}{ 3 }

\renewcommand{\aelf}{ 3 }

\renewcommand{\azwoelf}{ 5 }

\renewcommand{\adreizehn}{ 3 }

\renewcommand{\avierzehn}{ 5 }

\renewcommand{\afuenfzehn}{ 3 }

\renewcommand{\asechzehn}{ 3 }

\renewcommand{\asiebzehn}{ 2 }

\renewcommand{\aachtzehn}{ 4 }

\renewcommand{\aneunzehn}{ 1 }

\renewcommand{\azwanzig}{ 9 }

\renewcommand{\aeinundzwanzig}{ 64 }

\renewcommand{\azweiundzwanzig}{ }

\renewcommand{\adreiundzwanzig}{ }

\renewcommand{\avierundzwanzig}{ }

\renewcommand{\afuenfundzwanzig}{ }

\renewcommand{\asechsundzwanzig}{ }

\punktetabellezwanzig


\klausurnote

\newpage


\setcounter{section}{0}




\inputaufgabegibtloesung
{3}
{

Definiere die folgenden \zusatzklammer {kursiv gedruckten} {} {} Begriffe. \aufzaehlungsechs{Ein \stichwort {angeordneter} {} Körper.

}{Die \stichwort {absolute Konvergenz} {} einer reellen Reihe
\mathl{\sum_{ k = 0}^\infty a_{ k }}{.}

}{Eine \stichwort {ungerade} {} Funktion \maabb {f} {\R} { \R } {.}

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

}{Ein \stichwort {Erzeugendensystem} {}
\mathl{v_1 , \ldots , v_n}{} eines $K$-Vektorraumes $V$.

}{Der \stichwort {Kern} {} einer linearen Abbildung \maabbdisp {\varphi} {V} {W } {} zwischen zwei $K$-Vektorräumen \mathkor {} {V} {und} {W} {.} }

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{3}
{

Formuliere die folgenden Sätze. \aufzaehlungdrei{Die \stichwort {Regel für die Konvergenz der inversen Folge} {} einer reellen Folge.}{Die \stichwort {Periodizätseigenschaften} {} für Sinus und Kosinus \zusatzklammer {ohne spezielle Werte} {} {.}}{Der Festlegungssatz für lineare Abbildungen.}

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{1}
{

In einer psychologischen Längsschnittstudie wird die Entwicklung von Einstellungen und Verhaltensweisen von Personen untersucht. Ein Fallbeispiel: Im Alter von $20$ Jahren geht Linda regelmäßig auf Demonstrationen, sie hilft im Eine-Welt-Laden mit, braut ökologisches Bier, kocht Bio-Gemüse und studiert manchmal Soziologie.

Welcher der folgenden Befunde ist nach 10 Jahren am unwahrscheinlichsten? \aufzaehlungdrei{Linda arbeitet für eine Versicherungsagentur. }{Linda engagiert sich bei Attac und arbeitet für eine Versicherungsagentur. }{Linda engagiert sich bei Attac. }

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{3}
{

Wir fassen die Lösung eines Sudokus \zusatzklammer {unabhängig von Zahlenvorgaben} {} {} als eine Abbildung \maabbeledisp {} { \{1,2 , \ldots , 9\} \times \{1,2 , \ldots , 9 \}} { \{1,2 , \ldots , 9\} } {(i,j)} { a_{i,j} } {,} auf. Charakterisiere mit dem Begriff der Bijektivität, dass eine korrekte Lösung vorliegt.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{3}
{

Beweise den Satz, dass es unendlich viele Primzahlen gibt.

}
{} {}




\inputaufgabe
{1}
{

Skizziere die Funktion \maabbeledisp {} {\Q} {\Q } {x} { - \left \lfloor -x \right \rfloor } {.}

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{2}
{

Bestätige die Gleichung
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ (-2+ { \mathrm i})^3 + (-2- { \mathrm i} )^3 }
{ =} { (1+ { \mathrm i})^4 }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{.}

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{2}
{

Bestimme eine Symmetrieachse für den Graphen der Funktion \maabbeledisp {f} {\R} {\R } {x} {x^2-7x+5 } {.}

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{5}
{

Berechne
\mathdisp {{ \left( x- { \frac{ \sqrt{3} +1 }{ 4 } } \right) }^2 { \left( x- { \frac{ - \sqrt{3} +1 }{ 4 } } \right) }^2 - { \frac{ 1 }{ 8 } } x - { \frac{ 1 }{ 64 } }} { . }

}
{} {}




\inputaufgabe
{3}
{

Erläutere das Konzept \anfuehrung{Approximation}{} anhand typischer Beispiele.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{3}
{

Entscheide, ob die \definitionsverweis {Folge}{}{}
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ x_n }
{ =} {{ \frac{ 7 n^4-2n^2+5 }{ 4n^4-5n^3+n-6 } } }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} in $\Q$ \definitionsverweis {konvergiert}{}{} und bestimme gegebenenfalls den \definitionsverweis {Grenzwert}{}{.}

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{5}
{

Es sei
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ T }
{ \subseteq }{\R }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} eine Teilmenge, \maabbdisp {f} {T} {\R } {} eine \definitionsverweis {Funktion}{}{} und
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{x }
{ \in }{ T }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{.} Zeige, dass folgende Aussagen äquivalent sind. \aufzaehlungzwei {$f$ ist \definitionsverweis {stetig}{}{} im Punkt $x$. } {Für jede \definitionsverweis {konvergente Folge}{}{}
\mathl{{ \left( x_n \right) }_{n \in \N }}{} in $T$ mit
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ \lim_{n \rightarrow \infty} x_n }
{ = }{ x }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} ist auch die \definitionsverweis {Bildfolge}{}{}
\mathl{{ \left( f(x_n) \right) }_{ n \in \N }}{} konvergent. }

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{3}
{

Beweise die Produktregel für differenzierbare Funktionen unter Verwendung der Regel
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ { \left( f^2 \right) }' }
{ =} { 2 f \cdot f' }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} mit Hilfe von
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{fg }
{ =} { { \frac{ 1 }{ 4 } } { \left( (f+g)^2- (f-g)^2 \right) } }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{.}

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{5}
{

Beweise den zweiten Mittelwertsatz der Differentialrechnung.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{3}
{

Es sei
\mathl{f \in \R[X]}{} ein Polynom vom Grad $n$ und
\mathl{a\in \R}{.} Zeige unter Verwendung der Taylor-Formel, dass das Taylor-Polynom vom Grad $n$ zu $f$ im Entwicklungspunkt $a$ mit $f$ übereinstimmt.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{3}
{

Bestimme eine Stammfunktion von
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{f(x) }
{ =} { - e^{ \sin x } \cos x - e^x \sin \left( e^x \right) + { \frac{ 7x }{ x^2+3 } } }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{.}

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{2}
{

Es sei
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ M }
{ =} {\begin{pmatrix} \lambda & 1 \\ 0 & \lambda \end{pmatrix} }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} mit
\mathl{\lambda \in K}{.} Zeige durch Induktion, dass
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{M^n }
{ =} {\begin{pmatrix} \lambda^n & n \lambda^{n-1} \\ 0 & \lambda^n \end{pmatrix} }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} ist.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{4}
{

Es sei $K$ ein \definitionsverweis {endlicher Körper}{}{} mit $q$ Elementen. Bestimme die Anzahl der nicht \definitionsverweis {invertierbaren}{}{} $2 \times 2$-\definitionsverweis {Matrizen}{}{} über $K$.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{1}
{

Bestimme die \definitionsverweis {Determinante}{}{} zur Matrix
\mathdisp {\begin{pmatrix} 1 & 1 & 0 & 0 & 0 \\ 1 & 1 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 1 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 1 & 1 \\ 0 & 0 & 0 & 1 & 1 \end{pmatrix}} { . }

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{9 (2+3+4)}
{

Wir betrachten die reelle Matrix
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{M }
{ =} { \begin{pmatrix} 1 & 1 \\ 1 & 0 \end{pmatrix} }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{.}

a) Bestimme
\mathdisp {M^{n} \begin{pmatrix} 1 \\0 \end{pmatrix}} { }
für
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ n }
{ = }{ 1,2,3,4 }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{.}

b) Sei
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ \begin{pmatrix} x_{n+1} \\ y_{n+1} \end{pmatrix} }
{ \defeq} { M^n \begin{pmatrix} 1 \\0 \end{pmatrix} }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{.} Erstelle eine Beziehung zwischen den Folgen $x_n$ und $y_n$ und Rekursionsformeln für diese Folgen.

c) Bestimme die Eigenwerte und die Eigenvektoren zu $M$.

}
{} {}