Mathe Abitur 2024 Notes

Zufallsexperiment

  • Ein Versuch, dessen Ergebnis nicht vorhergesehen werden kann.
  • Wird ein Versuch mehrmals hintereinander ausgeführt = mehrstufiges Zufallsexperiment.

Ergebnismenge

Ereignis

  • Die Menge aller gewünschten Ereignisse, z.B. ungerade würfeln E=1;3;5=3E={1;3;5}=3 Ergebnisse

Absolute Häufigkeit

  • Die Anzahl, mit der ein bestimmtes Ereignis nach nn-maligem Würfel aufgetreten ist.
  • Z.B. Bei 20-maligem Würfeln 4 mal 6 gewürfelt, absolute Häufigkeit der 6 ist 4.
  • Absolute Ha¨ufigkeitGesamtheit der Wu¨rfe\frac{Absolute \space Häufigkeit}{Gesamtheit \space der \space Würfe}

Laplace Experiment

  • Ein Zufallsexperiment, bei dem jedes der möglichen Ereignisse mit der gleichen Wahrscheinlichkeit erscheint.
  • Z.B. Würfeln mit 6 gleichgroßen Seiten, Münze mit zwei gleichschweren Seiten…

Relative Häufigkeit

Arithmetisches Mittel

  • Durchschnitt von allen Ereignissen
  • (Alle Ergebnisse addieren)Anzahl der Ergebnisse\frac{(Alle \space Ergebnisse \space addieren)}{Anzahl \space der \space Ergebnisse}

Median

  • Mittleres Ergebnis
  • Bei einer Rangliste die mittlere Zahl
  • Bei gerader Anzahl an Ergebnissen: (Nachbarzahlen addieren)2\frac{(Nachbarzahlen \space addieren)}{ 2}

Urliste

  • Aufzählung aller gegebenen Daten in gegebener Reihenfolge (durcheinander)

Rangliste

  • Aufzählung aller gegebenen Daten sortiert von klein nach groß

Baumdiagramme

Produktregel

  • Entlang des Pfades multiplizieren

Summenregel

  • Alle Enden der Pfade zusammen: 100%
  • -1.Stufe: 100%
  • -2.Stufe(je Pfad):100%

4-Felder-Tafel

  • AB+AB+AB+AB=100%AB+AB+AB+AB=100\%
  • Summe B+Summe B=100%Summe \space B+Summe \space B=100\%
  • Summe A+Summe A=100%Summe \space A+Summe \space A=100\%

Laplace Regel

  • p(E)=Anzahl der zum Ereignis geho¨renden Ergebnisse (gu¨nstige Ergebnisse)Anzahl aller mo¨glichen Ergebnisse des Zufallsversuchsp (E) = \frac{Anzahl \space der \space zum \space Ereignis \space gehörenden \space Ergebnisse \space (günstige \space Ergebnisse)}{Anzahl \space aller \space möglichen \space Ergebnisse \space des \space Zufallsversuchs}

Zufallsgrosse X

  • Eine Zuordnung X, die jedem Ergebnis eines ZE eine reele Zahl zuordnet, wird als Zufallsgröße bezeichnet.
  • z.B. (1) X= Gewinn oder Verlust, (2) X= Anzahl der Treffer
  • hier: X:,,Anzahl der roten Kugeln“
  • Y:,, Anzahl der blauen Kugeln“
  • a) P(X=2)=..
  • b) P(Y=2)=P(X=0)=..=
  • c) P(X=1)=P(Y=1)=..=

Stochastik Beispielaufgabe

  • Zufallsexperiment(ZE): Ziehen aus einer Urne mit 6 x rot; 2 x blau
  • n=8n=8
  • ZoZ = ,,ziehen ohne zurücklegen"
  • 2-maliges Ziehen=>2-stufiges ZE
  • Ergebnisse des ZE: rr; rb; br; bb
  • bzw. Ergebnismenge: ={rr; rb; br; bb}
  • b) B: ,,kein rot“ bzw. ,,2 x blau“
  • c) ,,jeweils 1 x rot & 1 x blau“
  • d. h. 2 Ergebnisse gehören zum Ereignis!

Gegenereignis

  • p(E)=1p(Eˉ)p(E)=1 - p(\bar{E})
  • Das Gegenereignis E beinhaltet alle Ergebnisse eines Experiments, die nicht in E enthalten sind
  • P(rr)=88.E= %P(rr) = \frac{8}{8} . E = ~ … \%
  • P(B)=P(bb)=88.E=P(B) = P(bb) = \frac{8}{8} . E =

Bedingte Wahrscheinlichkeit

  • PA(B)P_A (B) ist die bedingte Wahrscheinlichkeit für das Ereignis B, wenn man weiß, dass A eingetreten ist.
  • Es gilt: PA(B)=P(AB)P(A)P_A(B)= \frac{P(A \cap B)}{P(A)}
  • Bzw. PB(A)=P(AB)P(B)P_B (A)= \frac{P(A \cap B)}{P(B)}
  • P_\bar{A} (F)= \frac{P(F \cap \bar{A})}{P(\bar{A})}
  • Beispiel:
  • Zwei Ereignisse A,B mit P(A)>0 und P(B)>0 heißen unabhängig, wenn gilt: P(AB)=P(A)P(B)P(A \cap B)=P(A) P(B)

Stochastische Unabhangigkeit

  • Es gilt: zwei Ereignisse E und F sind genau dann unabhängig voneinander, wenn gilt:
  • PE(F)=P(F)P_E (F)= P(F)
  • P(EF)=P(E)P(F)P(E \cap F)=P(E) P(F)
  • Andernfalls sind E und F voneinander abhängig (bedingen einander)
  • Es gilt: PE(F)=P(F)P_E (F) = P(F)

Erwartungswert

  • Erwartungswert:=2136+3113+4312+5=712Erwartungswert: = 2 * \frac{1}{36} + 3 * \frac{1}{13} +4 * \frac{3}{12} +5 = \frac{7}{12}
  • =X<em>iP(X</em>i)= \sum X<em>i P(X</em>i)
  • Wenn der Erwartungswert =0 ist, ist das Spiel fair. (0€ Einsatz)
  • Bei 7€ Einsatz=Erwartungswert:7
  • Man muss den Einzahlungswert mit dem Einsatz verrechnen, um Gewinn zu machen
  • Empirisch (Statistik) characterized durch xx und ss
  • Theoretisch (Stochastik)
  • Prognosen zu empirischen Kenngrößen xx und ss
  • characterized durch Erwartungswert µµ und theoret. Standardabweichung
  • beschreibt Streuung der W‘keitsverteilung um den Erwartungswert
  • Kenngrossen
  • Stochastische (Un-)Abhangigkeit d.h. E ist vorher schon eingetreten!

Varianz

  • Var(X)=(x<em>iµ)2p</em>i=(x<em>1µ)2p</em>1++(x<em>nµ)2p</em>nVar(X)= \sum (x<em>i -µ)^2 p</em>i = (x<em>1 -µ)^2 p</em>1 + …+(x<em>n -µ)^2 p</em>n

Standardabweichung

  • σ(X)=Var(x)=np(1p)σ(X)=\sqrt{Var(x)}=\sqrt{n p (1-p)}
  • oder: Var=np(1p)Var=n p (1 - p)

Hypothesentests

Einseitiger Signifikanztest

Linksseitiger Test
  • H<em>1:p>p</em>0H<em>1 :p > p</em>0
Rechtsseitiger Test
  • H<em>1:p<p</em>0H<em>1 :p < p</em>0
  1. Zufallsgröße X und Nullhypothese H0 festlegen
  2. Welche Art von Test (linksseitig/rechtsseitig)
  3. Annahme-/Ablehnungsbereich bestimmen
  • >InversBinomial( n , p , α)
  • >linksseitig :
  • >rechtsseitig: 100%-α
  1. Überprüfen, ob angegebener Wert im Annahmebereich liegt
  • >Ja? Hypothese wird bestätigt
  • >Nein? Hypothese wird verworfen
  1. Ggf. Irrtumswahrscheinlichkeit berechnen
Beispiel:
  • n=100n=100 p=70%p=70\% α=5%α=5\%
  1. H0:p=0,7H_0 : p =0,7
  2. linksseitiger Test H_1 : p <0,7
  3. A=[a;100]\text{A}= [ a ; 100]
  • P(X<a)>5%P(X< a)> 5\%
  • CAS: InversBinomial(100 , 0,7 , 0,05) => a=62
  • A=[62 ; 100]
  • A=[0 ; 61]
  1. Angegebener Wert: 78
  • stimmt, da 78 im Annahmebereich liegt
  • n=100n=100 p=70%p=70\% α=5%α=5\%
  1. rechtsseitiger TestH_1 : p >0,7
  2. A= [0 ; b]
  • P(X<b)>95%P(X< b)>95\%
  • CAS: InversBinomial(100 , 0,7 , 0,95)
  • =>b=77
  • A=[0 ; 77]
  • A=[78 ; 100]
  1. Angegebener Wert: 78
  • stimmt nicht, da 78 im Ablehnungsbereich liegt
  • Hypothese wird verworfen
  1. P(A)=P(X<61) 0,034
  • CAS: Binomial(100 , 0,7 , 0…61)
  • P(A)=P(X>78) 0,048
  • CAS: Binomial(100 , 0,7 , 78…100)

Zweiseitiger Hypothesentest

  1. Zufallsgröße X und Nullhypothese H0 festlegen
  2. Signifikanzniveau halbieren (für oberen und unteren Ablehnungsbereich)
  3. Annahme-/Ablehnungsbereiche berechnen
  • >CAS: InversBinomial(n , p , α)
  • >a : α
  • >b : 100%-α
  1. Überprüfen, ob angegebener Wert im Annahmebereich liegt
  • >Ja? Hypothese trifft zu
  • >Nein? Hypothese wird verworfen
  1. Ggf. Irrtumsw‘keit berechnen
  • >Binomial(n , p , 0…(a-1))+ Binomial(n , p , (b+1)…n)
Beispiel:
  1. H0:p=0,15H_0 : p = 0,15
  • Gegenhypothese: H1:p=p0H_1 : p= p0
  • Nullhypothese:
  1. α=5%α = 5\% => α2=2,5%\frac{α}{2} =2,5\%
  • P(X<a)>0,025=2,5%P(X< a)>0,025= 2,5\%
  • P(X<b)>0,975=97,5%P(X< b)>0,975= 97,5\%
  1. InversBinomial(100 , 0,15 , 0,025)=> a=8
  • InversBinomial(100 , 0,15 , 0,975)=> b=22
  • X=Anzahl der Käufer n=100 p=15% α=5%
  1. A=[8 ; 22]
  • A=[0 ; 7] [23 ; 100]
  1. Angegebener Wert: 22 Die Hypothese kann bestätigt werden, weil der Wert im Annahmebereich liegt.
    • Das Signifikanzniveau ist die maximale Irrtumsw‘keit (z.B. α=5% oder α=1%).
    • Sie ist die Höchstw‘keit, die Hypothese zu verwerfen, obwohl sie zutrifft/richtig ist, sie ist die W‘keit des Ablehnungsbereiches.
  2. P(A)=P(X<7)+P(X>23)0,01220,05P(A)=P(X<7)+ P(X>23) ≤ 0,0122 ≤ 0,05
  • beträgt höchstens 5%, da α=5%

Fehler bei Hypothesentests

Fehler 1. Art (Irrtumsw‘keit)
  • -eine richtige Hypothese wird fälschlicherweise verworfen!
  • P(A)=P(X>59)
  • A=[59;100] mit n=100
  • H0:p=0,5H_0 : p=0,5
  • P(A)=P(X <58) mit p1=0,7p_1= 0,7 A=[0;58]
Fehler 2. Art
  • -eine falsche Hypothese wird fälschlicherweise angenommen

Binomialverteilung

  • n=10 p=0,6
  • µ=10 0,6 = 6
  • µ=npµ=n p 100,6(10,6)1,55\sqrt{10 *0,6 * (1-0,6)} ≈ 1,55
  • 1 -Intervall: µσ=4,45µ- σ =4,45 ; µ+σ=7,55µ + σ=7,55
  • 2 -Intervall: µ2σ=2,9µ-2σ=2,9; µ+2σ=9,1µ + 2σ =9,1
  • 3 -Intervall: µ3σ=1,35µ-3σ =1,35; µ+3σ=10,65µ + 3σ =10,65
  • I = [5 ; 7]
  • I = [3 ; 9]
  • I = [2 ; 10]
  • P (5 < X < 7) 0,666
  • P (3 < X < 9) 0,982
  • P (2 < X < 10) 0,998

Vorgehensweise:

  1. Erwartungswert µ berechnen
  2. Standardabweichung berechnen
  3. Sigmaintervall bestimmen
  • µσ=aµ- σ= a; µ+σ=bµ + σ= b
  • I = [µ- σ ; µ+σ]
  1. Wahrscheinlichkeiten der Sigmaintervalle berechnen
  • P(a < X < b)=
  • CAS: Binomial(n , p , a…b)
  • CAS: Binomial(10 , 0,6 , 5…7)
Beispiel:
  • Erwartungswert
  • Zufallsgröße X ist binomialverteilt mit n und p(Erfolgsw'keit) => q (Misserfolgsw'keit)
  • X= Anz. der Treffer
  • Erwartungswert µ(x) gibt die im Mittel zu erwartende Anzahl an Treffern an
  • µ(x)ist keine W'keit ! mit µ = µ(x)= n p im Histogramm (Säulendiagramm) kann man den Enwartungswert ablesen (s. höchste Säule)
  • als sinnvollste Abweichung vom Erwartungswert
Standardabweichung Sigma-Regeln
  • ,,Gib die W‘keit davon an, für entweder 1, 2 oder 3. “
  • Lösung:
  • P(1)+P(2)+P(3) >ablesen+berechnen
CAS-Befehle
  • Binomialkoeffizient: nCr(n , k)
  • W‘keit für genau k Treffer: Binomial (n , p , {k})
  • kumulierte W‘keit von 0 bis k: Binomial (n , p , 0…k)
  • Zwischenw‘keit: Binomial (n , p , 3…10)
Sigma-Regeln
  • P(µ - σ < X < µ + σ) ≈ 68,3\%
  • P(µ - 2σ < X < µ + 2σ ) ≈ 95,4\%
  • P(µ - 3σ < X < µ + 3σ ) ≈ 99,7\%
  • P(µ - 1,64 σ < X < µ + 1,64 σ ) ≈ 90\%
  • P(µ - 1,96 σ < X < µ + 1,96 σ ) ≈ 95\%
  • P(µ - 2,58 σ < X < µ + 2,58 σ ) ≈ 99\%
  • In Intervall hinein runden!

Bernoulli-Experimente

  • Bernoulli-Experimente sind ZE bei denen es genau 2 Ausgänge gibt: Erfolg; Misserfolg !

Bernoulli-Formel

  • >als besondere W‘keitsverteilung
  • z.B. 6-maliges Würfeln (6 als Erfolg)
  • Erfolgsw‘keit: p=
  • Misserfolgsw‘keit: q=
  • =>P(X=2)= \frac{15}{…}
  • Die Anzahl der Pfade kann man z.B. m.H.d. Pascal‘schen Dreiecks bestimmen ist der sogenannte Binomialkoeffizient, mit dem man die Anzahl der Pfade berechnet für k Treffer
  • p(X=k)= ( nk ) p^k q^(n -k) genau k Erfolge mit q=1-p
  • Anzahl der Pfade
  • k=Anzahl der Erfolge
  • n= Anzahl der Durchführungen/Länge der Bernoulli-Kette
  • p= Erfolgswahrscheinlichkeit
  • q=1-p Misserfolgsw´keit
Geogebra:
  • nCr(n, k) Binomialkoeffizient ohne Taschenrechner
  • 3!=321=63! = 3 * 2 * 1= 6
  • n!=n(n1)(n2)n! = n (n-1) (n-2)…
  • Es gilt:
Mindestens-Mindestens-mindestens-Aufgaben
  • gesucht sind der Parameter p und der Parameter n
Beispiel: Farbblindheit
  • gesucht: In einem Land sind 4% der männlichen Bevölkerung farbenblind. Wie groß muss eine Gruppe von Männern im Land mind. Sein, damit zu mindestens 90%, mindestens einer aus der Gruppe farbenblind ist?
  • >n ist gesucht p=0,04 k>1
  • P(X > 1)> 0,9
  • 1- P(X=0) > 0,9
  • 1- (0,04) 0,96^n > 0,9
  • 1- 0,96^n > 0,9 |-1
  • -0,96^n >-0,1 |:(-1)
  • 0,96^n < 0,1 |log
  • n=log(0,1)log(0,96)56,41n=\frac{log(0,1)}{log(0,96)} ≈ 56,41
  • =>A: mind. 57 Männern
CAS:
  • Löse(1-Binomial(n, 0,04 , {0})>0,9) n=56,40… mind. 57 Männer
  • Binomialverteilung ii x= Anzahl der Farbblinden anderes Bsp.: p gesucht: Löse(1-Binomial(100, p , 0…3)>0,5)

Einfluss der Parameter n und p auf Binomialverteilungen

  • Änderung von p bei festem n größeres p: Verteilung wandert nach rechts >Erwartungswert wird größer
  • Änderung von n bei festem p größeres n: Erwartungswert, Streuung größer Verteilung wird breiter, flacher

Histogramme

  • Zur Darstellung einer Binomialverteilung B
  • Die Höhe der jeweiligen Säule gibt die W‘keit für X=k (Treffer) an. Die Breite der Säulen beträgt je 1!
  • Es gilt: P(X=0)++P(X=n)=1=100%P(X=0) + …+P(X=n) = 1 = 100\% => Flächeninhalt der Säulen insgesamt= 1 !
  • Histogramm:,, Hier geht es um die Fläche“ Annäherung durch Kurve, also durch einen Fkt.graphen der sogenannten Glockenfunktion
  • und zugehöriger Integralfunktion =>HP bestimmen ->Erwartungswert µ und zugehörige W‘keit =>WP bestimmen->Wendestellen ergeben die Breite der Glockenkurve (µ- σ; µ+σ)

Normalverteilung

  • Einfluss von σ und µ
  • Erwartungswert µ: legt fest, an welcher Stelle die Normalverteilung ihr Maximum hat »µ verschiebt die Normalverteilung entlang der x-Achse
  1. Erwartungswert µ=x-Wert vom HP
  2. Standardabweichung σ=Wendestellen
  3. symmetrische zur Senkrechten durch HP
  4. stetig (alle reellen Zahlen)
  5. keine Einzelwahrscheinlichkeiten (nur Intervallw‘keiten)

Binomialverteilung

  1. Erwartungswert µ=n p
  2. Standardabweichung σ= √n p (1-p)
  3. asymmetrisch
  4. diskret (nur gerade Zahlen)
  5. Einzelwahrscheinlichkeiten P(x=2)=0,2
  • diskrete Zufallsgröße= kann nur gerade Werte annehmen »z.B. Würfel, Münzwurf, Personenanzahl
  • stetige Zufallsgröße= kann beliebige reele Zahlenbereiche annehmen »z.B. Körpergröße, Gewicht, Dauer Standardabweichung σ: bestimmt Form der Normalverteilung »je kleiner σ ist, desto steiler ist die Funktion »je größer σ ist, desto flacher ist die Funktion
  • Veranderung des Erwartungswertes µ: Veranderung der Standardabweichung σ:
Diskrete und stetige Zufallsgroßen Vergleich
  • Eigenschaften-Gauß‘sche glockenfunktion:
  1. Erwartungswert: µ=0
  2. Standardabweichung: σ=1
  3. Maximum: µ (x=0)
  4. Wendestelle: x =1 v x =-1
  5. symmetrisch zur y-Achse
  6. Definitionsmenge: lR »stetig
  7. die Fläche ist die Wahrscheinlichkeit (x)= ist eine Stammfunktion zu
    Maximum an der Stelle µ=n p (Erwartungswert)
  • Wendestellen bei µ± σ= µ ± √ n p q = n p ± √ n p (1-p) Stetigkeitskorrektur »die Vergrößerung des Integrationsintervalls um 0,5 Gauß‘sche Glockenfunktion Integral über die Gauß’sche

  • Glockenfunktion

  • Einzelwahrscheinlichkeit: P(X=k)= 0 Standard-Glockenfunktion CAS: Normal( µ , σ , k) P(120 < x < 140) 0,4545 CAS: Normal(120 , 10 , 139,5) - Normal(120 , 10 , 120,5) P(x >130) = 1-P(x < 130) 0,1711 P(130=x) 0,0242 CAS:1- Normal(120 , 10 , 129,5) CAS: Normal(120 , 10 , 130,5) -Normal(120 , 10 , 129,5) Beispiele: Satz von Moivre-Laplace P(X=k)=B(k)nNormalverteilungP(X=k)= B_ (k) \xrightarrow[n \to \infty]{} Normalverteilung dient als Wahrscheinlichkeitsdichte stetiger Zufallsgrößen stetig=nicht nur ganzzahlige Werte, wie bei der Binomialrechnung Verteilungsfunktion oder Gauß‘sche

  • Integralfunktion ,,bestimme das untere Quartil“ µ=0,62 σ=0,07 CAS: InversNormal(0.62 , 0.07, 0.25)

  • Wendestelle sa Funktionswert Funktion

Mengenlehre

  • (alle Ergebnisse, die zu E und F gehören) (Ergebnisse, die in E oder liegen)
    Es gilt: P(EF)=P(E)+P(F)P(EF)P(E \cup F) = P(E)+ P(F)-P(E \cap F)
    Scnnittmenge in E & F doppelt enthalten
  • Ereignismenge E& Gegenereignismenge E
  • Es gilt: P(E)=1P(Eˉ)P(E)= 1 -P(\bar{E})
  • E und F sind hier disjunkte Mengen (keine gemeinsamen Ergebnisse)
  • => P(EF)=P(E)+P(F)P(E \cap F)= P(E)+ P(F)
Allgemeines
  1. Vereinigungsmenge: E ∪ f
  2. Komplementärereignis
  3. Vereiningungsereignis
  4. Durchschnittsereignis
  5. Zahlenmengen (,,Teilmenge von“) (,,enthalten in“)
  • => N c Z
  • Teilmenge
  1. Erwartungswert: Mittel({Variablenwerte mit Komma trennen},{zugehörige Wkeiten})
  2. Standardabweichung: stdevp({Variablenwerte mit Komma trennen},{zugehörige Wkeiten})
  3. Binomialkoeffizient: nCr(n,k)
  4. Binomialverteilung: P(X=k): Binomial(n, p, {k})
  5. P(X<k): Binomial(n, p, k, {0,…k}) oder Binomial(n, p, k, 0…k)

Vektorrechnung i

Allgemeines

  1. Koordinatenebenen
  • In der x<em>1x</em>2x<em>1x</em>2-Ebene, wenn x3=0x_3 =0 ist
  • In der x<em>1x</em>3x<em>1x</em>3-Ebene, wenn x2=0x_2 =0 ist
  • In der x<em>2x</em>3x<em>2x</em>3-Ebene, wenn x1=0x_1 =0 ist

Spiegelung

  • an der KO-Ebene z.B. an der x<em>1x</em>2x<em>1x</em>2-Ebene x3 -Koordinate ändert das Vorzeichen
  • Vektor Gegenvektor
  • a -a
  • Nullvektor: Der Vektor der Länge 0 heißt Nullvektor 0 und besitzt keine Richtung und Orientierung.
  • Gegenvektor: Der Vektor, der mit a in Länge und Richtung übereinstimmt, aber eine entgegengesetzte Orientierung hat, heißt Gegenvektor zu a : -a
  • Ortsvektor: Der Vektor , mit dem man vom Ausgangspunkt O (0l0) zum Endpunkt A (2l2) gelangt, heißt Ortsvektor OA\vec{OA}= zum Punkt A
  • Arten von Vektoren
    Koordinatenweise addieren
Definition (geometrisch)
  • Die Menge aller Pfeile, die in Länge, Richtung (parallel) und Orientierung (Pfeilspitze) übereinstimmen, heißt Vektor.
  • Ein Vektor kann durch unendlich viele Pfeile angegeben werden, die von einem Ausgangspunkt zu einem Zielpunkt führen.Man benötigt aber lediglich einen Repräsentanten.
  • Allgemein gilt mit A (a1 l a2 l a3 ) und B ( b1 l b2 l b3 )
  • AB==OBOA\vec{AB} = = \vec{OB} -\vec{OA} „hinten minus vorne“
Rechnen mit Vektoren
  1. Vektoraddition
  2. Die Vektoren werden „aneinander gehängt. “ Der Summenvektor läuft vom Anfangspunkt von a zum Endpunkt von b
  • Es gilt: a + b
  1. Vektorsubtraktion
  • Der Differenzvektor verläuft vom Ende von b zum Ende von a bzw. Vom Anfang von -b zum Ende von a a - b = -b + a
  1. Skalar- Multiplikation (Multiplikation mit dem Faktor r ∈ lR)
  • Es gilt: r a = r*
  • Der Vektor a wird hier mit r=3 vervielfacht.
  • Multipliziert man einen Vektor mit einem Skalar (mit r ∈ lR), so erhält man einen Vektor, der in Richtung und Orientierung übereinstimmt, oder r-mal so lang ist.
  • Koeffizienten Linearkombination Eine Summe bzw. Differenz von Vielfachen von Vektoren nennt man Linearkombination z.B. r a + s b + t c
  • 2 a + 4 c b - 3c etc.
  1. Rechengesetze
    1. Kommutativgesetz
      • a + b = b + a
    2. Assoziativgesetz
      • a + (b + c) =(a + b) + c
    3. Kommutativgesetz
      • r (s a) =(r s) a
    4. Assoziativgesetz
      • r (a + b)= r a + r b; (r + s) a= r a + s a

Vektorrechnung ii

  • Anwendungen des Vektorprodukts Flächeninhalt eines Parallelogramms
  • A=g h A = a x b Flächeninhalt eines Dreiecks
  • A=12AparA = \frac{1}{2} A_{par} = 12ABxAC\frac{1}{2} |\vec{AB} x \vec{AC} |
  • Volumen einer Pyramide ( eines Spats) Volumen eines Spats V= G h wobei G= A = a x b

Allgemeines

  1. Mittelpunkt einer Strecke A (2 l 1 l -2) ; B(-5 l 1 l 9) AB = OB - OA = OM = OA + 12AB==M(1,5l1l3,5)\frac{1}{2} AB = = M (-1,5 l 1 l 3,5) oder: M = 12(OA+OB)\frac{1}{2} (OA + OB) ,,Laufe Vektor OA und 12AB\frac{1}{2} AB zu M“! OM = OA + 12AB=OA+12(OBOA)=OA+12OB12OA=12OA+12OB=12(OA+OB)\frac{1}{2} AB =OA + \frac{1}{2} (OB -OA) =OA + \frac{1}{2} OB - \frac{1}{2} OA = \frac{1}{2} OA + \frac{1}{2} OB = \frac{1}{2} (OA + OB) M (-1,5 l 1 l 3,5) OM = OA + 12AB\frac{1}{2} AB geometrisch: OM=12(OA+OB)OM = \frac{1}{2} (OA + OB)
  2. Formeln Einheitsvektor Der Vektor a0\vec{a_0} heißt Einheitsvektor zum Vektor a\vec{a}, wenn | a |= 1 und a und a dieselbe Richtung haben.

Ebenenformen

  1. Parameterdarstellung
  • E:x=p+rv+sw\vec{E}: x = p + r v + s w
  1. Normalengleichung
  • (xp)n=0(x - p) n=0 (bzw. xnpn=0x n - p n=0)
  • n=vxwn= v x w als Normalenvektor von E
    Vielfaches der Länge von n
  1. Koordinatengleichung
  • xn=pnn<em>1x</em>1+n<em>2x</em>2+n<em>3x</em>3=dx n = p n n<em>1 x</em>1 + n<em>2 x</em>2 + n<em>3 x</em>3 = d mit p= OP und p c E
  1. Hesse‘sche Normalenform ges. d (R; E) = | RF|=t

Koordinatengleichung Aufstellen mit 3 Punkten

  • E:ax<em>1+bx</em>2+cx3=dE: a x<em>1 + b x</em>2 + c x_3 = d
  1. Die Punkte A, B, C jeweils für x einsetzen > die Zahl d= 0 ist frei wählbar
  2. LGS lösen
  3. Normalenvektor berechnen
  • n =RV1 x RV2 Kreuzprodukt lE: x = +r + s Kreuzprodukt/Vektorprodukt
  1. Vektor 1 zweimal untereinander schreiben
  2. Vektor 2 ebenfalls zweimal untereinander schreiben (rechts daneben, bündig mit der anderen Reihe)
  3. Obersten und untersten Zahlen wegstreichen
  4. Über Kreuz multiplizieren d = n SV Koordinatengleichung aufstellen
  5. d berechnen Parameterform in Koordinatenform

Normalengleichung, Koordinatengleichung aufstellen:

  • Eine Ebene durch P( 4 l 1 l 3 ) hat den Normalenvektor n=
  • p=OP und n in (x - p) n=0 einsetzen > E:2x<em>1x</em>2+5x3=d\vec{E}: 2x<em>1 - x</em>2 + 5x_3 = d
  • d berechnen: für x<em>1,x</em>2,x3x<em>1 , x</em>2 , x_3 die Koordinaten des Punktes P( 4 l 1 l 3 ) einsetzen > d= 2 4 - 1 1 + 5 3 = 22
  • >> $$\vec{E}: 2x - x_2 + 5