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Stellen Sie aus rund 22.000 Matheaufgaben von der 3. bis zur 13. Klasse Ihre eigenen Arbeitsblätter zusammen. Alle Aufgaben enthalten Lösungsschritte.

Zuordnungen und Funktionen

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4137928
Gegeben sind die folgenden linearen Gleichungen mit zwei Variablen \(x\) und \(y\). Beschreibe für jede Gleichung in Worten, welche mathematische Beziehung zwischen den Werten von \(x\) und \(y\) besteht. a) \(x + y = 18\) b) \(y = x - 7\) c) \(x = 3y\) d) \(y = -x\)

Denkanstöße

- Überlege dir, wie du die Rechenoperationen (Plus, Minus, Mal) in Sätze übersetzen kannst. - Stelle dir vor, du müsstest jemandem am Telefon erklären, wie man aus \(x\) den Wert \(y\) berechnet. - Was passiert mit dem einen Wert, wenn der andere größer wird?

Lösung

1. Analyse der Gleichung \(x + y = 18\): Die Summe der beiden Unbekannten \(x\) und \(y\) ergibt stets \(18\). 2. Analyse der Gleichung \(y = x - 7\): Der Wert von \(y\) ist immer um \(7\) kleiner als der Wert von \(x\). 3. Analyse der Gleichung \(x = 3y\): Der Wert von \(x\) entspricht dem Dreifachen des Wertes von \(y\). 4. Analyse der Gleichung \(y = -x\): Die Werte \(x\) und \(y\) sind Gegenzahlen zueinander; ihre Summe ist \(0\).

Antwort

a) Die Summe von \(x\) und \(y\) ist \(18\). b) \(y\) ist um \(7\) kleiner als \(x\). c) \(x\) ist das Dreifache von \(y\). d) \(x\) und \(y\) sind Gegenzahlen (oder: \(y\) ist der entgegengesetzte Wert von \(x\)).
4119478
Entscheide für jede der folgenden Situationen, ob es sich um eine proportionale Zuordnung, eine antiproportionale Zuordnung oder keine von beiden handelt. Begründe deine Entscheidung kurz. a) Anzahl der gekauften Brötchen \(\rightarrow\) Gesamtpreis (bei einem festen Preis pro Brötchen). b) Alter eines Kindes \(\rightarrow\) Körpergröße des Kindes. c) Anzahl gleich starker Pumpen, deren Förderleistung konstant bleibt und die sich nicht gegenseitig behindern \(\rightarrow\) Zeit, die benötigt wird, um einen Pool zu leeren. d) Seitenlänge eines Quadrats \(\rightarrow\) Flächeninhalt des Quadrats.

Denkanstöße

- Überlege dir für jeden Fall ein konkretes Beispiel: Was passiert mit der zweiten Größe, wenn du die erste Größe verdoppelst? - Prüfe, ob das Verhältnis zwischen den beiden Größen immer gleich bleibt. - Überlege, ob das Produkt der beiden Größen in einem der Fälle konstant sein könnte. - Gibt es einen Fall, in dem die Zuordnung zwar einer festen Regel folgt, aber nicht proportional ist?

Lösung

a) Proportional: Da der Preis pro Brötchen fest ist, führt die Verdopplung der Anzahl zur Verdopplung des Preises (Quotientengleichheit). b) Keine von beiden: Kinder wachsen nicht gleichmäßig proportional zu ihrem Alter; ein 10-jähriges Kind ist nicht doppelt so groß wie ein 5-jähriges. c) Antiproportional: Unter der Annahme konstanter, addierbarer Förderleistungen und ohne gegenseitige Beeinflussung halbiert sich die Zeit, wenn man die Anzahl der Pumpen verdoppelt (Produktgleichheit). d) Keine von beiden: Der Flächeninhalt berechnet sich durch \(A = s \cdot s\). Bei Verdopplung der Seitenlänge vervierfacht sich der Flächeninhalt, das Verhältnis \(\frac{A}{s}\) ist nicht konstant.

Antwort

a) proportional b) weder noch c) antiproportional d) weder noch
4119858
Zwei Tabellen zeigen den Zusammenhang zwischen den Größen \(x\) und \(y\). Tabelle A: <table> <tr><td>\(x\)</td><td>\(1\)</td><td>\(2\)</td><td>\(3\)</td><td>\(4\)</td></tr> <tr><td>\(y\)</td><td>\(5\)</td><td>\(7\)</td><td>\(9\)</td><td>\(11\)</td></tr> </table> Tabelle B: <table> <tr><td>\(x\)</td><td>\(1\)</td><td>\(2\)</td><td>\(4\)</td><td>\(8\)</td></tr> <tr><td>\(y\)</td><td>\(2{,}5\)</td><td>\(5\)</td><td>\(10\)</td><td>\(20\)</td></tr> </table> Entscheide für jede Tabelle, ob eine proportionale, eine antiproportionale oder keine dieser Zuordnungen vorliegt. Begründe deine Entscheidung durch Untersuchung der Quotienten- oder Produktgleichheit.

Denkanstöße

- Teste für jede Tabelle nacheinander beide Kriterien: Ist der Quotient immer gleich? Ist das Produkt immer gleich? - Schon ein einziges Paar, das nicht zum Rest passt, schließt die jeweilige Eigenschaft aus. - Bei Tabelle A: Wie verändert sich \(y\), wenn \(x\) um \(1\) größer wird? Ist das ein Merkmal für Proportionalität?

Lösung

1. Untersuchung Tabelle A: Quotienten \(\frac{y}{x}\): \(\frac{5}{1}=5\); \(\frac{7}{2}=3{,}5\). Nicht quotientengleich, also nicht proportional. Produkte \(x \cdot y\): \(1 \cdot 5 = 5\); \(2 \cdot 7 = 14\). Nicht produktgleich, also nicht antiproportional. Ergebnis für A: Keine dieser Zuordnungen. 2. Untersuchung Tabelle B: Quotienten \(\frac{y}{x}\): \(\frac{2{,}5}{1}=2{,}5\); \(\frac{5}{2}=2{,}5\); \(\frac{10}{4}=2{,}5\); \(\frac{20}{8}=2{,}5\). Ergebnis für B: Da alle Quotienten gleich \(2{,}5\) sind (Quotientengleichheit), liegt eine proportionale Zuordnung vor.

Antwort

Tabelle A: Keine dieser Zuordnungen, da weder Quotientengleichheit (\(5 \neq 3{,}5\)) noch Produktgleichheit (\(5 \neq 14\)) vorliegt. Tabelle B: Proportionale Zuordnung, da Quotientengleichheit vorliegt (\(\frac{y}{x} = 2{,}5\)).
4120128
In einer Schulkantine werden zwei verschiedene Abläufe untersucht: 1. Für jede Portion Nudeln wird nach einem festen Rezept die gleiche Wassermenge verwendet. 2. Alle Helfer arbeiten gleich schnell und behindern sich nicht gegenseitig. Je mehr Helfer beim Schnippeln von Gemüse unterstützen, desto kürzer ist die Vorbereitungszeit. a) Entscheide für beide Situationen, ob es sich um eine proportionale oder eine antiproportionale Zuordnung handelt. Begründe deine Entscheidung kurz. b) In Situation 2 benötigen vier Helfer \(60\,\text{Minuten}\). Berechne die Zeit, die sechs Helfer für die gleiche Menge Gemüse benötigen würden.

Denkanstöße

- Überlege dir: Wenn eine Größe verdoppelt wird, was passiert dann mit der anderen Größe? Wird sie auch doppelt so groß oder wird sie halbiert? - Welcher Wert bleibt bei der Gemüse-Vorbereitung konstant?

Lösung

1. Zuordnung 1: Proportional. Begründung: Da pro Portion stets die gleiche Wassermenge verwendet wird, verdoppelt sich bei einer Verdopplung der Portionenzahl auch die benötigte Wassermenge. 2. Zuordnung 2: Antiproportional. Begründung: Unter den genannten idealisierten Bedingungen halbiert sich die Arbeitszeit, wenn sich die Anzahl der Helfer verdoppelt. 3. Berechnung für Situation 2: Gesamtzeitaufwand = \(4\,\text{Helfer} \cdot 60\,\text{Minuten} = 240\,\text{Personenminuten}\). 4. Zeit für sechs Helfer: \(\frac{240\,\text{Personenminuten}}{6\,\text{Helfer}} = 40\,\text{Minuten}\).

Antwort

a) Situation 1 ist proportional (mehr Portionen \(\rightarrow\) mehr Wasser). Situation 2 ist antiproportional (mehr Helfer \(\rightarrow\) weniger Zeit). b) Sechs Helfer benötigen \(40\,\text{Minuten}\).
4120198
Entscheide bei den folgenden Aufgaben, ob es sich um eine proportionale oder eine antiproportionale Zuordnung handelt. Berechne anschließend den gesuchten Wert. a) In einer Gärtnerei kosten \(3\,\text{kg}\) Bio-Äpfel \(5{,}40\,\text{€}\). Wie viel muss man für \(7\,\text{kg}\) derselben Sorte bezahlen? b) Für das Streichen einer Lagerhalle benötigen \(4\) Maler genau \(6\) Stunden. Wie lange würden \(3\) Maler für dieselbe Arbeit brauchen, wenn sie alle gleich schnell arbeiten? Für Teil b) wird vorausgesetzt, dass alle Maler mit gleicher konstanter Leistung arbeiten und sich nicht gegenseitig behindern.

Denkanstöße

- Überlege dir zuerst: Wenn sich die eine Größe verdoppelt, verdoppelt oder halbiert sich dann die andere Größe? - Was bleibt in der jeweiligen Situation unverändert? Ist es der Preis pro Kilogramm oder die gesamte Arbeitsmenge? - Kannst du einen Zwischenschritt über die Zahl 1 machen?

Lösung

Für Teil b) wird vorausgesetzt, dass alle Maler mit gleicher konstanter Leistung arbeiten und sich nicht gegenseitig behindern. 1. Teilaufgabe a): Da der Preis bei gleicher Sorte gleichmäßig mit dem Gewicht steigt, liegt eine proportionale Zuordnung vor. 2. Berechnung für a): Zuerst den Preis für \(1\,\text{kg}\) bestimmen: \(5{,}40\,\text{€} : 3 = 1{,}80\,\text{€}\). Dann den Preis für \(7\,\text{kg}\) berechnen: \(1{,}80\,\text{€} \cdot 7 = 12{,}60\,\text{€}\). 3. Teilaufgabe b): Da mehr Personen für dieselbe Arbeit weniger Zeit benötigen (und das Produkt aus Personen und Zeit konstant bleibt), liegt eine antiproportionale Zuordnung vor. 4. Berechnung für b): Zuerst die gesamte Arbeitszeit in Personenstunden berechnen: \(4\,\text{Personen} \cdot 6\,\text{h} = 24\,\text{Personenstunden}\). Dann die Zeit für 3 Maler bestimmen: \(24\,\text{Personenstunden} : 3\,\text{Personen} = 8\,\text{h}\).

Antwort

a) Proportionale Zuordnung; der Preis für \(7\,\text{kg}\) beträgt \(12{,}60\,\text{€}\). b) Antiproportionale Zuordnung; die \(3\) Maler benötigen \(8\) Stunden. Die Zeitangabe gilt unter diesen Annahmen.
4120548
Betrachte ein Quadrat mit der Seitenlänge \(a\). Wir untersuchen zwei verschiedene Zuordnungen: Zuordnung 1: Seitenlänge \(a\) \(\to\) Umfang \(U\) des Quadrats. Zuordnung 2: Seitenlänge \(a\) \(\to\) Flächeninhalt \(A\) des Quadrats. Erläutere mithilfe des „Verdopplungs-Tests“, warum Zuordnung 1 proportional ist, Zuordnung 2 hingegen nicht. Nutze dazu ein Beispiel mit einer konkreten Seitenlänge (z. B. \(a = 3\,\text{cm}\) und \(a = 6\,\text{cm}\)).

Denkanstöße

- Erinnere dich an die Formeln für den Umfang und den Flächeninhalt eines Quadrats. - Was genau muss passieren, damit man eine Zuordnung „proportional“ nennt? - Rechne die Werte für eine beliebige Seitenlänge aus und vergleiche sie mit den Werten für die doppelte Seitenlänge.

Lösung

1. Zuordnung 1 (Umfang): Bei \(a = 3\,\text{cm}\) ist \(U = 4 \cdot 3 = 12\,\text{cm}\). Bei Verdopplung auf \(a = 6\,\text{cm}\) ist \(U = 4 \cdot 6 = 24\,\text{cm}\). Da sich bei Verdopplung der Eingangsgröße auch die Ausgangsgröße verdoppelt, ist die Zuordnung proportional. 2. Zuordnung 2 (Fläche): Bei \(a = 3\,\text{cm}\) ist \(A = 3^2 = 9\,\text{cm}^2\). Bei Verdopplung auf \(a = 6\,\text{cm}\) ist \(A = 6^2 = 36\,\text{cm}^2\). Da \(36\) das Vierfache von \(9\) ist (und nicht das Doppelte), ist die Zuordnung nicht proportional.

Antwort

Zuordnung 1 ist proportional, weil die Verdopplung der Seitenlänge \(a\) zu einer Verdopplung des Umfangs \(U\) führt (\(12\,\text{cm} \to 24\,\text{cm}\)). Zuordnung 2 ist nicht proportional, weil die Verdopplung der Seitenlänge \(a\) zu einer Vervierfachung des Flächeninhalts \(A\) führt (\(9\,\text{cm}^2 \to 36\,\text{cm}^2\)).
4119818
Ein moderner Kopierer in einer Schule arbeitet mit einer konstanten Geschwindigkeit. a) Der Kopierer schafft \(45\) Seiten pro Minute. Wie viele Seiten druckt er in \(4\) Minuten, \(10\) Minuten und \(15\) Minuten? b) Welche Art von Zuordnung beschreibt den Zusammenhang zwischen der Zeit (in Minuten) und der Anzahl der gedruckten Seiten? c) Ein großer Druckauftrag umfasst \(540\) Seiten. Wie lange dauert der Druck (in Minuten), wenn ein älteres Modell nur \(30\) Seiten pro Minute, das aktuelle Modell \(45\) Seiten pro Minute oder ein Hochleistungsmodell \(60\) Seiten pro Minute schafft? d) Erstelle für Teil c) eine Tabelle für die Zuordnung „Druckgeschwindigkeit (Seiten pro Minute) \(\to\) Zeit (in Minuten)“. Um welche Art der Zuordnung handelt es sich hier?

Denkanstöße

- Überlege in Teil a), was passiert, wenn der Kopierer doppelt so lange läuft. - In Teil c) ist die Gesamtmenge der Seiten fest vorgegeben. Wie ändert sich die Zeit, wenn der Kopierer schneller arbeitet? - Prüfe für die Tabellen, ob das Verhältnis (Quotient) oder das Produkt der Werte immer gleich bleibt.

Lösung

1. Berechnung für Teil a): Multiplikation der Geschwindigkeit mit der Zeit. Für \(4\,\text{min}\): \(45 \cdot 4 = 180\) Seiten. Für \(10\,\text{min}\): \(45 \cdot 10 = 450\) Seiten. Für \(15\,\text{min}\): \(45 \cdot 15 = 675\) Seiten. 2. Zuordnungstyp für Teil b): Der Quotient aus Seitenanzahl und Zeit (\(\frac{y}{x} = 45\)) ist konstant, also ist die Zuordnung proportional. 3. Berechnung für Teil c): Division der Gesamtseiten durch die Geschwindigkeit. Bei \(30\,\text{Seiten}/\text{min}\): \(540 : 30 = 18\,\text{min}\). Bei \(45\,\text{Seiten}/\text{min}\): \(540 : 45 = 12\,\text{min}\). Bei \(60\,\text{Seiten}/\text{min}\): \(540 : 60 = 9\,\text{min}\). 4. Zuordnungstyp für Teil d): Das Produkt aus Geschwindigkeit und Zeit (\(v \cdot t = 540\)) ist konstant, daher ist diese Zuordnung antiproportional.

Antwort

a) In \(4\,\text{min}\) werden \(180\) Seiten, in \(10\,\text{min}\) werden \(450\) Seiten und in \(15\,\text{min}\) werden \(675\) Seiten gedruckt. b) Dies ist eine proportionale Zuordnung. c) Bei \(30\,\text{Seiten}/\text{min}\) dauert es \(18\,\text{min}\), bei \(45\,\text{Seiten}/\text{min}\) sind es \(12\,\text{min}\) und bei \(60\,\text{Seiten}/\text{min}\) sind es \(9\,\text{min}\). d) <table> <tbody> <tr><td>Geschwindigkeit (\(\text{Seiten}/\text{min}\))</td><td>30</td><td>45</td><td>60</td></tr> <tr><td>Zeit (\(\text{min}\))</td><td>18</td><td>12</td><td>9</td></tr> </tbody> </table> Dies ist eine antiproportionale Zuordnung.
4119828
Eine Baufirma kalkuliert die Arbeitszeit für das Verlegen von Fliesen in einer neuen Turnhalle. Für die gesamte Fläche werden insgesamt \(120\) Personenstunden benötigt. a) Wie viele Stunden dauert die Arbeit, wenn \(2\), \(3\), \(5\) oder \(8\) Fliesenleger gleichzeitig und gleich schnell arbeiten? b) Stelle eine Formel (Term) auf, die die Dauer \(d\) (in Stunden) in Abhängigkeit von der Anzahl der Arbeiter \(p\) angibt. c) Die Firma erhält einen weiteren Auftrag für kleinere Räume. Ein Arbeiter benötigt für einen Raum \(15\) Arbeitsstunden. Wie viele Arbeitsstunden fallen insgesamt an, wenn die Firma \(4\), \(6\) oder \(10\) dieser identischen Räume fliesen lässt? d) Gib für Teil c) die Art der Zuordnung zwischen der Anzahl der Räume und den gesamten Arbeitsstunden an. Es wird vorausgesetzt, dass alle Fliesenleger gleich schnell und mit konstanter Leistung arbeiten und sich nicht gegenseitig behindern.

Denkanstöße

- Was bedeutet „Personenstunden“? Es ist das Produkt aus der Arbeitszeit und der Anzahl der gleichzeitig arbeitenden Personen. - Wenn mehr Leute mithelfen, wird die Dauer für dieselbe Aufgabe kürzer oder länger? - In Teil c) kommt mit jedem Raum die gleiche Menge an Arbeit hinzu. Welcher Zuordnungstyp beschreibt so ein gleichmäßiges Wachstum?

Lösung

Es wird vorausgesetzt, dass alle Fliesenleger gleich schnell und mit konstanter Leistung arbeiten und sich nicht gegenseitig behindern. 1. Berechnung der Dauer für Teil a): Die Gesamtzahl der Personenstunden wird durch die Personenanzahl geteilt. Für \(2\) Personen: \(120 : 2 = 60\,\text{h}\). Für \(3\) Personen: \(120 : 3 = 40\,\text{h}\). Für \(5\) Personen: \(120 : 5 = 24\,\text{h}\). Für \(8\) Personen: \(120 : 8 = 15\,\text{h}\). 2. Term für Teil b): Die Dauer \(d\) ist der Quotient aus der Zahl der Personenstunden und der Personenanzahl, also \(d = \frac{120}{p}\). 3. Berechnung der Gesamtstunden für Teil c): Multiplikation der Stunden pro Raum mit der Anzahl der Räume. Für \(4\) Räume: \(15 \cdot 4 = 60\) Arbeitsstunden. Für \(6\) Räume: \(15 \cdot 6 = 90\) Arbeitsstunden. Für \(10\) Räume: \(15 \cdot 10 = 150\) Arbeitsstunden. 4. Zuordnungstyp für Teil d): Da die Gesamtstunden mit der Anzahl der Räume gleichmäßig steigen (\(\text{Stunden} = 15 \cdot \text{Räume}\)), ist dies eine proportionale Zuordnung.

Antwort

a) Bei \(2\) Personen dauert es \(60\,\text{h}\), bei \(3\) Personen \(40\,\text{h}\), bei \(5\) Personen \(24\,\text{h}\) und bei \(8\) Personen \(15\,\text{h}\). b) Der Term lautet \(d = \frac{120}{p}\). c) Für \(4\) Räume werden \(60\) Stunden, für \(6\) Räume \(90\) Stunden und für \(10\) Räume \(150\) Stunden benötigt. d) Es handelt sich um eine proportionale Zuordnung. Die Berechnung setzt gleiche konstante Einzelproduktivität ohne gegenseitige Behinderung voraus.
4120188
Untersuche die folgenden zwei Situationen im Hinblick auf ihre Zuordnungsart. Situation 1: Ein Auto verbraucht bei konstanter Geschwindigkeit und gleichbleibenden Bedingungen auf jeweils \(100\,\text{km}\) genau \(6\,\text{l}\) Benzin. Berechne den Verbrauch für eine Strecke von \(250\,\text{km}\). Nimm für Situation 2 an, dass jedes Pferd pro Tag gleich viel Futter verbraucht. Situation 2: Ein Vorrat an Tierfutter reicht für 10 Pferde genau 12 Tage lang. Berechne, wie lange der Vorrat reicht, wenn 2 Pferde verkauft werden. Gib für beide Situationen die Zuordnungsart (proportional oder antiproportional) an und zeige deinen Rechenweg.

Denkanstöße

- Überlege für jede Situation einzeln: Wenn die eine Größe steigt, was passiert mit der anderen? - Achte in Situation 2 darauf, wie viele Pferde nach dem Verkauf noch da sind. - Suche nach einer konstanten Größe: dem Verbrauch pro Kilometer beziehungsweise der Gesamtzahl der Pferdetage.

Lösung

Situation 1 (Kraftstoffverbrauch): 1. Zuordnungsart: proportional, da unter gleichbleibenden Bedingungen die doppelte Strecke den doppelten Kraftstoffverbrauch verursacht. 2. Verbrauch pro Kilometer: \(6\,\text{l} : 100\,\text{km} = 0{,}06\,\text{l}/\text{km}\) 3. Verbrauch für \(250\,\text{km}\): \(250\,\text{km} \cdot 0{,}06\,\text{l}/\text{km} = 15\,\text{l}\) Situation 2 (Futtervorrat; gleicher Tagesverbrauch je Pferd): 1. Zuordnungsart: antiproportional, da weniger Tiere denselben Vorrat in längerer Zeit verbrauchen. 2. Gesamtvorrat in Pferdetagen: \(10\,\text{Pferde} \cdot 12\,\text{Tage} = 120\,\text{Pferdetage}\) 3. Neue Anzahl der Pferde: \(10 - 2 = 8\,\text{Pferde}\) 4. Dauer für \(8\) Pferde: \(120 : 8 = 15\,\text{Tage}\)

Antwort

Situation 1: Proportionale Zuordnung. Das Auto verbraucht auf \(250\,\text{km}\) insgesamt \(15\,\text{l}\). Situation 2: Antiproportionale Zuordnung. Der Vorrat reicht für \(8\) Pferde insgesamt \(15\) Tage.
4120208
Ein Sportverein mischt für ein Sommerfest ein Erfrischungsgetränk. a) Um das richtige Mischverhältnis zu erhalten, werden \(2\,\text{l}\) Sirup mit \(10\,\text{l}\) Wasser gemischt. Wie viel Wasser wird benötigt, wenn noch \(5\,\text{l}\) Sirup übrig sind und dieser vollständig verbraucht werden soll? b) Unabhängig von Teil a) stehen \(12\,\text{l}\) fertig gemischtes Getränk zur Verfügung. Beim Ausschenken in Gläser mit einem Fassungsvermögen von \(0{,}2\,\text{l}\) ergeben sich genau \(60\) Gläser. Wie viele Gläser könnte man füllen, wenn man stattdessen Gläser mit einem Fassungsvermögen von \(0{,}3\,\text{l}\) verwendet? c) Begründe für beide Teilaufgaben kurz, welche Zuordnungsart vorliegt.

Denkanstöße

- Achte darauf, was in der jeweiligen Situation gleich bleibt. - In Teil a) geht es um ein festes Mischverhältnis zweier Stoffe. - In Teil b) wird eine feste Gesamtmenge auf unterschiedlich große Gläser verteilt.

Lösung

1. Teilaufgabe a): Das Mischverhältnis bleibt gleich, daher ist die Zuordnung Sirupmenge \(\to\) Wassermenge proportional. 2. Berechnung für a): Pro Liter Sirup werden \(10\,\text{l} : 2 = 5\,\text{l}\) Wasser benötigt. Für \(5\,\text{l}\) Sirup sind es demnach \(5 \cdot 5\,\text{l} = 25\,\text{l}\) Wasser. 3. Teilaufgabe b): Die Gesamtmenge des Getränks ist fest. Je größer das einzelne Glas ist, desto weniger Gläser können gefüllt werden. Das Produkt aus Glasgröße und Anzahl ist konstant, daher ist die Zuordnung antiproportional. 4. Berechnung für b): \(12\,\text{l} : 0{,}3\,\text{l} = 40\). Es können \(40\) Gläser gefüllt werden.

Antwort

a) Es werden \(25\,\text{l}\) Wasser benötigt. b) Man könnte \(40\) Gläser füllen. c) In Teil a) liegt eine proportionale Zuordnung vor; in Teil b) liegt eine antiproportionale Zuordnung vor.
4120288
Drei identische Kopierer benötigen \(4\) Stunden, um \(1200\) Flyer für ein Schulfest zu drucken. Für das nächste Fest sollen \(3000\) Flyer gedruckt werden. Da die Zeit knapp ist, stehen diesmal \(5\) baugleiche Kopierer zur Verfügung. Berechne, wie lange die \(5\) Kopierer für die \(3000\) Flyer benötigen würden, wenn sie mit der gleichen Geschwindigkeit arbeiten.

Denkanstöße

- Überlege zuerst, wie viele Flyer ein einzelner Kopierer in einer Stunde schafft. - Wie viele Flyer schaffen dann die fünf Kopierer gemeinsam in einer Stunde? - Wie oft passt diese Stundenleistung in die gesamte Menge der Flyer?

Lösung

1. Berechnung der Leistung eines Kopierers pro Stunde: \(\frac{1200\,\text{Flyer}}{3\,\text{Kopierer} \cdot 4\,\text{Stunden}} = 100\,\text{Flyer pro Kopierer-Stunde}\). 2. Berechnung der Gesamtleistung von \(5\) Kopierern pro Stunde: \(5 \cdot 100\,\text{Flyer/h} = 500\,\text{Flyer/h}\). 3. Berechnung der benötigten Zeit für \(3000\) Flyer: \(\frac{3000\,\text{Flyer}}{500\,\text{Flyer/h}} = 6\,\text{Stunden}\).

Antwort

Die \(5\) Kopierer benötigen \(6\) Stunden für die \(3000\) Flyer.
4241128
Gegeben ist der mathematische Term \(T = \frac{xy}{z^2}\). Die Variablen \(x\), \(y\) und \(z\) nehmen nur positive Werte an. Beurteile die folgenden Szenarien: a) Wie verändert sich der Wert von \(T\), wenn man \(x\) verdoppelt und gleichzeitig \(y\) halbiert? b) Erkläre, wie sich \(T\) verändert, wenn nur der Wert von \(z\) vergrößert wird. c) Um welchen Faktor ändert sich der Gesamtwert \(T\), wenn der Wert von \(z\) verdoppelt wird (während \(x\) und \(y\) gleich bleiben)?

Denkanstöße

- Was passiert mit einem Produkt, wenn man einen Faktor verdoppelt und den anderen halbiert? - Achte besonders auf das Quadrat bei der Variablen im Nenner. - Wenn du eine Zahl im Nenner verdoppelst, was passiert dann mit dem Quadrat dieser Zahl? - Versuche, die neue Situation als Vielfaches des ursprünglichen Terms zu schreiben.

Lösung

1. Kombination der Änderungen von \(x\) und \(y\): Substitution von \(x\) durch \(2x\) und \(y\) durch \(0{,}5y\) führt zu \(T_{\text{neu}} = \frac{(2x) \cdot (0{,}5y)}{z^2} = \frac{1 \cdot x \cdot y}{z^2} = T\). Der Wert bleibt unverändert. 2. Abhängigkeit von \(z\): Da \(z\) im Nenner steht, führt eine Vergrößerung von \(z\) (und damit auch \(z^2\)) zu einer Verkleinerung des Gesamtwertes \(T\). 3. Quantitative Änderung durch \(z\): Wird \(z\) verdoppelt (\(2z\)), vervierfacht sich der Nenner (\((2z)^2 = 4z^2\)). Damit gilt \(T_{\text{neu}} = \frac{x \cdot y}{4z^2} = \frac{1}{4} \cdot T = 0{,}25 \cdot T\). Der Wert sinkt auf ein Viertel (Faktor \(0{,}25\)).

Antwort

a) Der Wert von \(T\) bleibt gleich. b) Der Wert von \(T\) verringert sich. c) Der Wert von \(T\) sinkt auf ein Viertel (Faktor \(0{,}25\)).
4241968
Betrachte die mathematische Beziehung \(m = \frac{kn}{p}\) mit den positiven Variablen \(k, n\) und \(p\). a) Wie ändert sich \(m\), wenn \(n\) verdoppelt und gleichzeitig \(p\) verdreifacht wird? b) Angenommen, der Wert von \(m\) soll gleich bleiben. Wie muss sich \(p\) ändern, wenn \(n\) auf ein Viertel seines ursprünglichen Wertes sinkt? c) Begründe rechnerisch, warum sich \(m\) nicht ändert, wenn man sowohl \(n\) als auch \(p\) mit derselben positiven Zahl \(c > 0\) multipliziert.

Denkanstöße

- Kannst du die Formel so umstellen, dass die veränderten Faktoren als ein einziger Bruch vor dem ursprünglichen Ausdruck stehen? - Wenn ein Produkt im Zähler steht und eine Variable im Nenner, wie beeinflussen sie sich gegenseitig, um das Gesamtergebnis stabil zu halten? - Erinnere dich an die Regeln zum Kürzen von Brüchen für den letzten Aufgabenteil.

Lösung

1. Für Teil a): Ersetzen von \(n\) durch \(2n\) und \(p\) durch \(3p\) ergibt \(m_{\text{neu}} = \frac{k \cdot (2n)}{3p} = \frac{2}{3} \cdot \frac{k \cdot n}{p} = \frac{2}{3}m\). Der Wert von \(m\) entspricht nun \(\frac{2}{3}\) des ursprünglichen Wertes. 2. Für Teil b): Damit \(m\) konstant bleibt, muss das Verhältnis \(\frac{n}{p}\) gleich bleiben. Wenn \(n_{\text{neu}} = \frac{1}{4}n\), dann gilt \(\frac{n}{p} = \frac{\frac{1}{4}n}{p_{\text{neu}}}\). Durch Umformen erhält man \(p_{\text{neu}} = \frac{1}{4}p\). Die Variable \(p\) muss also ebenfalls auf ein Viertel ihres Wertes sinken. 3. Für Teil c): Einsetzen von \(c \cdot n\) und \(c \cdot p\) in die Formel ergibt \(m_{\text{neu}} = \frac{k \cdot (c \cdot n)}{c \cdot p} = \frac{k \cdot n \cdot c}{p \cdot c}\). Durch Kürzen von \(c\) erhält man \(m_{\text{neu}} = \frac{k \cdot n}{p} = m\).

Antwort

a) \(m\) wird mit dem Faktor \(\frac{2}{3}\) multipliziert (nimmt um ein Drittel ab). b) \(p\) muss ebenfalls auf ein Viertel seines Wertes sinken (durch \(4\) geteilt werden). c) Durch Einsetzen und Kürzen von \(c\) im Bruch \(\frac{k \cdot c \cdot n}{c \cdot p}\) zeigt sich, dass der Wert identisch mit \(m\) bleibt.
4321938
Gegeben sind drei Gleichungen: A) \(2y-3x=0\) B) \(y^2=x\) C) \(x^2+y=4\) Dazu sind drei Graphen in den Abbildungen (1), (2) und (3) gegeben. a) Ordne jeder Gleichung den passenden Graphen zu. b) Untersuche für jeden Graphen, ob die Zuordnung \(x \mapsto y\) eine Funktion ist. Begründe deine Entscheidung kurz. c) Wenn die Zuordnung eine Funktion ist, stelle die Funktionsgleichung nach \(y\) um und gib an, ob es sich um eine proportionale Funktion, eine lineare, aber nicht proportionale Funktion oder um keine von beiden handelt.
Abbildung zur Aufgabe 432193

Denkanstöße

- Stelle die Gleichungen nach \(y\) um, soweit dies eindeutig möglich ist. - Prüfe, wie viele y-Werte zu einem einzelnen x-Wert gehören. - Eine proportionale Funktion hat die Form \(y=kx\).

Lösung

1. Graph (1) gehört zu Gleichung A. Aus \(2y-3x=0\) folgt \(y=1{,}5x\), also eine Ursprungsgerade mit der Steigung \(1{,}5\). 2. Graph (2) gehört zu Gleichung B. Aus \(y^2=x\) folgt für \(x \geq 0\) die Beziehung \(y=\pm\sqrt{x}\), also eine nach rechts geöffnete Parabel. 3. Graph (3) gehört zu Gleichung C. Aus \(x^2+y=4\) folgt \(y=-x^2+4\), also eine nach unten geöffnete Parabel mit dem Scheitelpunkt \((0 \mid 4)\). 4. Graph (1) ist eine Funktion, weil jedem x-Wert genau ein y-Wert zugeordnet wird. 5. Graph (2) ist keine Funktion, weil für \(x>0\) jeweils zwei verschiedene y-Werte auftreten. 6. Graph (3) ist eine Funktion, weil jedem x-Wert genau ein y-Wert zugeordnet wird. 7. Die Funktion zu Graph (1) lautet \(y=1{,}5x\) und ist proportional. Die Funktion zu Graph (3) lautet \(y=-x^2+4\) und ist weder proportional noch linear.

Antwort

a) A gehört zu Graph (1), B zu Graph (2) und C zu Graph (3). b) Graph (1) und Graph (3) sind Funktionen; Graph (2) ist keine Funktion, weil einem x-Wert zwei y-Werte zugeordnet werden können. c) Graph (1): \(y=1{,}5x\), proportionale Funktion; Graph (3): \(y=-x^2+4\), weder proportionale noch lineare Funktion.
4120308
Auf einer Baustelle schaffen zwei Bagger in \(5\) Stunden den Aushub von \(150\,\text{m}^3\) Erde. Für ein neues Projekt müssen innerhalb von \(8\) Stunden insgesamt \(600\,\text{m}^3\) Erde bewegt werden. Der Bauleiter plant dafür \(4\) Bagger desselben Typs ein. a) Reichen die \(4\) Bagger aus, um die Arbeit in der vorgegebenen Zeit zu schaffen? Begründe durch eine Rechnung. b) Nenne einen Grund, warum in der Realität die doppelte Anzahl an Baggern nicht unbedingt die doppelte Menge an Erde in der gleichen Zeit bewegen kann.

Denkanstöße

- Ermittle zuerst, wie viel Kubikmeter Erde ein einziger Bagger in einer Stunde schafft. - Berechne dann, wie viel Erde vier Bagger in acht Stunden schaffen würden. - Überlege für den zweiten Teil, was passiert, wenn zu viele Maschinen auf engem Raum arbeiten.

Lösung

1. Berechnung der Arbeitsleistung eines Baggers pro Stunde: \(\frac{150\,\text{m}^3}{2\,\text{Bagger} \cdot 5\,\text{h}} = 15\,\text{m}^3/\text{h}\) pro Bagger. 2. Berechnung der Gesamtleistung von \(4\) Baggern in \(8\) Stunden: \(4\,\text{Bagger} \cdot 8\,\text{h} \cdot 15\,\text{m}^3/(\text{Bagger} \cdot \text{h}) = 480\,\text{m}^3\). 3. Vergleich mit dem Zielwert: \(480\,\text{m}^3 < 600\,\text{m}^3\). Die \(4\) Bagger reichen nicht aus (man bräuchte \(\frac{600}{15 \cdot 8} = 5\) Bagger). 4. Möglicher Grund für Abweichungen in der Realität: Platzmangel auf der Baustelle, gegenseitige Behinderung der Bagger, Wartezeiten bei den Abtransport-LKW.

Antwort

a) Nein, \(4\) Bagger reichen nicht aus. Sie schaffen in der Zeit nur \(480\,\text{m}^3\). Erforderlich wären \(5\) Bagger. b) Mögliche Gründe sind Platzmangel auf der Baustelle, gegenseitige Behinderung oder Engpässe beim Abtransport der Erde.
4120418
Ein Team von \(12\) Malern soll eine Schule innerhalb von \(10\) Tagen komplett renovieren. Nach \(4\) Arbeitstagen werden \(4\) Maler abgezogen, um auf einer anderen Baustelle zu helfen. Um wie viele Tage verzögert sich die Fertigstellung der Schule insgesamt, wenn die verbliebenen Maler im gleichen Tempo weiterarbeiten? Es wird vorausgesetzt, dass alle Maler gleich schnell und mit konstanter Leistung arbeiten und sich weder vor noch nach der Abordnung gegenseitig behindern.

Denkanstöße

- Wie viel Arbeit (in Personentagen) muss insgesamt erledigt werden? - Wie viel Arbeit ist nach den ersten vier Tagen noch übrig? - Wie lange brauchen die verbliebenen Arbeiter für diesen Rest? - Vergleiche die neue Dauer mit der Zeit, die ohne den Abzug der Arbeiter noch nötig gewesen wäre.

Lösung

Es wird vorausgesetzt, dass alle Maler gleich schnell und mit konstanter Leistung arbeiten und sich weder vor noch nach der Abordnung gegenseitig behindern. 1. Berechnung der gesamten Arbeitsleistung: \(12 \cdot 10 = 120\,\text{Personentage}\) 2. Bereits erbrachte Leistung nach \(4\) Tagen: \(12 \cdot 4 = 48\,\text{Personentage}\) 3. Verbleibende Arbeitsleistung: \(120 - 48 = 72\,\text{Personentage}\) 4. Anzahl der verbliebenen Maler: \(12 - 4 = 8\,\text{Maler}\) 5. Benötigte Zeit für die Restarbeit: \(72 : 8 = 9\,\text{Tage}\) 6. Vergleich mit der ursprünglich geplanten Restzeit: Die ursprüngliche Restzeit betrug \(6\) Tage (\(10 - 4\)). Die Verzögerung beträgt somit \(9 - 6 = 3\,\text{Tage}\).

Antwort

Die Fertigstellung verzögert sich insgesamt um \(3\) Tage. Dies gilt unter der Annahme gleicher konstanter Einzelproduktivität ohne gegenseitige Behinderung.
4241928
Ein Wert \(W\) wird durch die Formel \(W = \frac{x}{yz}\) berechnet (\(x, y, z > 0\)). a) Wie ändert sich der Wert von \(W\), wenn \(x\) um \(20\,\%\) erhöht und gleichzeitig \(y\) um \(20\,\%\) verringert wird? Gib den neuen Wert als Vielfaches von \(W\) an. b) Der Wert von \(W\) soll sich insgesamt verdoppeln. Um welchen Faktor muss man \(z\) verändern, wenn gleichzeitig \(y\) auf ein Drittel seines Wertes verringert wird und \(x\) unverändert bleibt?

Denkanstöße

- Wie drückt man eine prozentuale Zunahme oder Abnahme als Dezimalzahl aus? - Ersetze die Variablen in der Formel durch ihre neuen Ausdrücke (z. B. \(1{,}2x\)). - Wenn ein Wert im Nenner steht und kleiner wird, was passiert dann mit dem Gesamtwert? - Stelle eine kleine Gleichung auf, in der du den gesuchten Faktor als Unbekannte behandelst.

Lösung

1. Teil a: Erhöhung von \(x\) um \(20\,\%\) entspricht \(1{,}2x\). Verringerung von \(y\) um \(20\,\%\) entspricht \(0{,}8y\). 2. Einsetzen in die Formel: \(W_{\text{neu}} = \frac{1{,}2x}{0{,}8yz} = \frac{1{,}2}{0{,}8} \cdot \frac{x}{yz}\). 3. Berechnung des Faktors: \(1{,}2 : 0{,}8 = 1{,}5\). Ergebnis für a: \(W_{\text{neu}} = 1{,}5W\). 4. Teil b: Ziel ist \(W_{\text{neu}} = 2W\). Gegeben sind \(x_{\text{neu}} = x\) und \(y_{\text{neu}} = \frac{1}{3}y\). Gesucht ist der Faktor \(k\) für \(z_{\text{neu}} = kz\). 5. Aufstellen der Gleichung: \(2 \cdot \frac{x}{yz} = \frac{x}{\frac{1}{3}y \cdot k \cdot z}\). 6. Vereinfachen der rechten Seite: \(\frac{x}{\frac{1}{3}ykz} = \frac{3x}{ykz}\). 7. Vergleich der Koeffizienten: \(2 = \frac{3}{k}\). Auflösen nach \(k\) ergibt \(k = \frac{3}{2} = 1{,}5\). Ergebnis für b: \(z\) muss mit dem Faktor \(1{,}5\) multipliziert werden.

Antwort

a) Der neue Wert ist das \(1{,}5\)-Fache des ursprünglichen Wertes \(W\). b) Der Wert \(z\) muss mit dem Faktor \(1{,}5\) multipliziert werden (bzw. um \(50\,\%\) erhöht werden).

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