1.DifferentialgleichungenMittel
Eine Tasse Kaffee mit 93 °C steht in einem Raum mit 23 °C. Nach 16 min beträgt die Temperatur 46 °C. Sie folgt dem Newtonschen Abkühlungsgesetz dT/dt = −k·(T − Tₐ). Bestimme die Konstante k in min⁻¹.
T0 = 93 °CTa = 23 °CT(16) = 46 °C
k = min⁻¹
2.DifferentialgleichungenSchwer
Löse y′ + 0,5y = 10e−2t mit y(0) = 4. Bestimme y(0,5).
y′ + 0,5y = 10e−2ty(0) = 4
y(0.5) =
3.Matrizen & DeterminantenMittel
Bestimme die Determinante det A der gezeigten 3×3-Matrix A.
A = [−2 −2 5; 0 −5 3; 0 −1 2]
det A =
4.Matrizen & DeterminantenSchwer
Löse das Gleichungssystem −3x − 2y = 11 und −5x + 4y = −2. Bestimme x.
−3x − 2y = 11−5x + 4y = −2
x =
5.Vektoren: Skalar- und KreuzproduktMittel
Eine konstante Kraft F = (25, −25, 20) N wirkt auf einen Körper, während er sich geradlinig von Punkt A(−5, 2, −4) nach Punkt B(2, 2, 0) bewegt. Die Koordinaten sind in Metern angegeben. Bestimme die von der Kraft verrichtete Arbeit W.
F = (25, −25, 20) NA(−5, 2, −4) mB(2, 2, 0) m
W = J
6.Vektoren: Skalar- und KreuzproduktSchwer
Bestimme für a = (2, 6, −1) und b = (6, 3, 2) die x-Komponente (a × b)x des Kreuzprodukts a × b.
a = (2, 6, −1)b = (6, 3, 2)
(a × b)x =
7.IntegraleMittel
Berechne I = ∫₀2 x·sin x dx (x im Bogenmaß).
∫₀2 x·sin x dx
I =
8.IntegraleSchwer
Bestimme die Fläche A des Gebiets, das von y = 2x2 und y = 3x eingeschlossen wird.
y = 2x2y = 3x
A =
9.Analysis mehrerer VariablenMittel
Verwende die Tangentialebene von f(x, y) = y·e3xy in (2, 0,5), um f(2,1, 0,55) anzunähern. Gib die lineare Näherung L an.
f(x, y) = y·e3xy(a, b) = (2, 0,5)(x, y) = (2,1, 0,55)
L =
10.Analysis mehrerer VariablenSchwer
Berechne I = ∬R x dA, wobei R der Bereich zwischen der Parabel y = x² und der Geraden y = 3x ist.
y = x²y = 3xf = x
I =
11.Folgen & ReihenMittel
Bestimme den Konvergenzradius R der Potenzreihe Σk=1∞ (2k)!·(x − 3)ᵏ/(k!)².
Σ (2k)!·(x − 3)ᵏ/(k!)²x₀ = 3
R =
12.Folgen & ReihenSchwer
f(x) = sin x wird durch ihr Maclaurin-Polynom vom Grad 3 bei x = 1 angenähert. Verwende die Lagrangesche Fehlerschranke M·|x|ⁿ⁺¹/(n + 1)! mit M = 1, um den größtmöglichen Fehler |R₃| zu bestimmen.
f(x) = sin xn = 3x = 1M = 1
|R₃| =
13.Laplace-TransformationenMittel
Bestimme f(t) für F(s) = 40/(s(s + 1)(s + 4)) mit der Partialbruchzerlegung und werte f(1) aus.
F(s) = 40/(s(s + 1)(s + 4))t = 1 s
f(1) =
14.Laplace-TransformationenSchwer
Ein System wird durch die Differentialgleichung y″ + 9y′ + 20y = u′ + 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 = 0,3 s aus. Bestimme g(0,3).
y″ + 9y′ + 20y = u′ + 17ut = 0,3 s
g(0.3) =
15.Faltung und LTI-SystemeMittel
Der Impuls x(t) = 2 für 0 ≤ t < 1 s (sonst null) wird auf ein System mit der Impulsantwort h(t) = 3 für 0 ≤ t < 4 s (sonst null) gegeben. Bestimme die Ausgangsgröße y(3) bei t = 3 s.
x(t) = 2, 0 ≤ t < 1 sh(t) = 3, 0 ≤ t < 4 st = 3 s
y(3) =
16.Faltung und LTI-SystemeSchwer
Ein System gehorcht y[n] = −0,8·y[n − 1] + 4·x[n] und startet in Ruhe. Die Eingangsgröße ist der Einheitssprung x[n] = u[n]. Bestimme y[4].
y[n] = −0,8y[n − 1] + 4x[n]x[n] = u[n]
y[4] =