1.DifferentialgleichungenMittel
Ein geschmiedetes Stahlteil mit 360 °C kühlt in einer Werkstatt mit 25 °C ab. Nach 30 min beträgt die Temperatur 161 °C. Sie folgt dem Newtonschen Abkühlungsgesetz dT/dt = −k·(T − Tₐ). Bestimme die Konstante k in min⁻¹.
T0 = 360 °CTa = 25 °CT(30) = 161 °C
k = min⁻¹
2.DifferentialgleichungenSchwer
Ein System gehorcht y″ + 2y′ + 10y = 20 für t ≥ 0, ausgehend von der Ruhe: y(0) = 0, y′(0) = 0. Bestimme y(0,5); Winkel im Bogenmaß.
y″ + 2y′ + 10y = 20y(0) = 0y′(0) = 0
y(0.5) =
3.Matrizen & DeterminantenMittel
Sei C = AB für die gezeigten Matrizen. Bestimme den Eintrag c21 (Zeile 2, Spalte 1).
A = [4 −4; −4 1]B = [3 −6; −6 −4]
c21 =
4.Matrizen & DeterminantenSchwer
Löse das Gleichungssystem −x − 3y = 4 und 6x − 3y = 7. Bestimme x.
−x − 3y = 46x − 3y = 7
x =
5.Vektoren: Skalar- und KreuzproduktMittel
Bestimme das Skalarprodukt a·b von a = (−2, −3, 4) und b = (3, 1, 4).
a = (−2, −3, 4)b = (3, 1, 4)
a·b =
6.Vektoren: Skalar- und KreuzproduktSchwer
Der Einheitsvektor n̂ steht senkrecht auf a = (−4, −2, 3) und b = (−1, 5, −2) und hat eine positive z-Komponente. Bestimme seine x-Komponente n̂x.
a = (−4, −2, 3)b = (−1, 5, −2)n̂z > 0
n̂x =
7.IntegraleMittel
Berechne I = ∫₀π/2 x·cos x dx (x im Bogenmaß).
∫₀π/2 x·cos x dx
I =
8.IntegraleSchwer
Bestimme die Fläche A zwischen der Parabel y = 4 − x² und der x-Achse.
y = 4 − x²
A =
9.Analysis mehrerer VariablenMittel
Bestimme für f(x, y) = −2x²y³ − x³ + 3y² − 2xy die Richtung des steilsten Anstiegs bei (−2, 1) als Winkel θ zur positiven x-Achse, in Grad zwischen −180° und 180°.
f(x, y) = −2x²y³ − x³ + 3y² − 2xyP = (−2, 1)
θ = °
10.Analysis mehrerer VariablenSchwer
f(x, y) = −2x² − 3xy − 2y² + 17x + 18y + 3 hat einen kritischen Punkt bei (2, 3). Berechne dort die Diskriminante D = fxxfyy − fxy².
f(x, y) = −2x² − 3xy − 2y² + 17x + 18y + 3P = (2, 3)
D =
11.Folgen & ReihenMittel
Die Potenzreihe Σk=1∞ (x + 1)ᵏ/(k²·3ᵏ) konvergiert auf einem Intervall um x₀ = −1. Bestimme das rechte Ende x dieses Intervalls.
Σ (x + 1)ᵏ/(k²·3ᵏ)x₀ = −1
x =
12.Folgen & ReihenSchwer
Bestimme den Koeffizienten c₂ von (x − 1)² in der Taylor-Reihe von f(x) = ∛x um a = 1.
f(x) = ∛xa = 1k = 2
c₂ =
13.Laplace-TransformationenMittel
Bestimme f(t) für F(s) = (s + 12)/(s² + 8s + 41) mit quadratischer Ergänzung und werte f(0,25) aus.
F(s) = (s + 12)/(s² + 8s + 41)t = 0,25 s
f(0.25) =
14.Laplace-TransformationenSchwer
Ein System wird durch die Differentialgleichung y″ + 4y′ + 20y = 2u′ + 17u beschrieben, mit Eingang u(t) und Ausgang y(t). Bestimme seine Übertragungsfunktion G(s) = Y(s)/U(s) (Anfangsbedingungen null) und werte die Impulsantwort g(t) bei t = 0,1 s aus. Bestimme g(0,1).
y″ + 4y′ + 20y = 2u′ + 17ut = 0,1 s
g(0.1) =
15.Faltung und LTI-SystemeMittel
Ein System hat die Impulsantwort h(t) = e−5tu(t). Die Eingangsgröße ist ein Sprung x(t) = 5·u(t). Bestimme die Ausgangsgröße y(0,1) bei t = 0,1 s.
h(t) = e−5tu(t)x(t) = 5·u(t)t = 0,1 s
y(0.1) =
16.Faltung und LTI-SystemeSchwer
Ein System gehorcht y′(t) + 5·y(t) = 2·x(t). Bestimme seine Impulsantwort bei t = 2 s, h(2).
y′ + 5y = 2xt = 2 s
h(2) =