Unterrichtsmaterialien Mathematik: Ganze Werke Seite 15/34
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Mathematik
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digital unterrichten – Mathematik –6/2022
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Sinnvoll stochastisch modellieren
Mit Wahrscheinlichkeiten und Statistiken untersuchen Lernende authentische Fragen mit mathematischen Mitteln. Entdecken Sie Konzepte für einen lebendigen Unterricht, der Jugendliche in ihrer Lebenswelt ernstnimmt.
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Übungstests
Dieser Beitrag bietet Ihnen eine Reihe von Übungstests zum Thema Integrieren und Differenzieren, mit denen Sie das Wissen Ihrer Schülerinnen und Schüler überprüfen können. Dabei steht in jedem Test eine andere Art von Funktion oder Funktionenschar im Mittelpunkt. So arbeiten die Lernenden entweder mit ganz- oder gebrochenrationalen Funktionen, mit Logarithmus- oder Exponentialfunktionen, und auch die Wurzelfunktion wird behandelt. Für jeden der Tests gibt es auch eine Zeitvorgabe, und eine Lernerfolgskontrolle hilft Ihnen bei der Beurteilung.
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Jetzt geht's rund
Bei Extremwertaufgaben geht es bekanntlich darum, aus der Menge aller Lösungen diejenige für ein bestimmtes Problem zu ermitteln, die bei Berücksichtigung vorgegebener Bedingungen (Nebenbedingungen) die bestmögliche darstellt. Dabei bietet die Differentialrechnung Untersuchungsmethoden für eine exakte, umfassende und schnelle Analyse solcher Funktionen. Somit spielt sie nicht nur bei der Kurvendiskussion und der Rekonstruktion von Funktionsgleichungen, sondern auch im Rahmen der Extremalproblematik bei der Lösung von Alltags- und innermathematischen Problemen eine wesentliche Rolle. In diesem Beitrag befassen sich die Schülerinnen und Schüler mit einer Reihe von Extremwertaufgaben, bei denen sich alles um die Berechnung von Volumen und Oberflächen von Zylindern und Kugeln dreht.
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Untersuchungen an einer ganzrationalen Funktionenschar
In diesem Beitrag erkennen die Jugendlichen, dass sie Funktionsterme geschickt umformen können, sodass sie Extrempunkte bzw. Nullstellen einfach bestimmen können, für die sie sonst einen GTR/CAS benötigt hätten. Bei der Funktionenschar werden Eigenschaften wie Flächeninhalt oder Rechtwinkligkeit eines Dreiecks vorgegeben. Die Lernenden bestimmen daraufhin die zugehörigen Parameter. Diese bestimmen sie ebenso bei Extremalwertaufgaben. Im Weiteren finden die Schülerinnen und Schüler eine Parabel, die in einem Intervall den Graph einer ganzrationalen Funktion annähert. Die Parabel rotiert um eine Strecke und die Lernenden berechnen abschließend das Volumen des Rotationskörpers.
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Gegenseitige Lage von Geraden
Zwei Geraden können im Raum grundsätzlich drei verschiedene Lagen zueinander haben: parallel, schneidend oder windschief. In diesem Beitrag wird vorgestellt, wie sich diese drei Möglichkeiten in der Analytischen Geometrie unterscheiden und rechnerisch untersuchen lassen. Die Jugendlichen haben die Gelegenheit, sich im Selbststudium oder als Wiederholung mit dieser Thematik vertraut zu machen. An zahlreichen Aufgaben wenden sie ihr neues Wissen an und testen sich in einer Lernerfolgskontrolle.
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Vermischte Übungen
Diese Aufgabensammlung beschäftigt sich intensiv mit Geraden und Ebenen und der Lage, die sie zueinander einnehmen können, aber auch mit Kugeln und Pyramiden. In einer Vielzahl von Aufgaben wiederholen und festigen die Lernenden den Stoff und schulen dabei ihr räumliches Vorstellungsvermögen. Insbesondere eine Übungsaufgabe, in der ein Sonnensegel am Strand modelliert wird, bietet ein anschauliches Beispiel für die praktische Anwendung des Gelernten. Eine Lernerfolgskontrolle bietet die Möglichkeit, die Aufgaben in Form von Übungstests zur Überprüfung der Kenntnisse zu verwenden.
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Das Atoll
Anhand des anschaulichen Beispiels einer kegelförmigen Insel lernen die Jugendlichen, die Werkzeuge, die ihnen die Mathematik in die Hand gibt, anzuwenden. Das Interpretieren und Ergänzen einer Skizze ist ebenso Teil der Aufgaben wie verschiedene Berechnungen. Die Jugendlichen wenden den Satz des Pythagoras an, berechnen die Oberfläche der Insel und machen sich Gedanken darüber, wie ein Tunnel quer durch ihr Inneres verlaufen kann. Anhand der Aufgabe erkennen die Schülerinnen und Schüler, dass sich mit den Mitteln der Mathematik die Wirklichkeit abbilden lässt.
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Berechnungen zur Cheopspyramide
Mit Hilfe dieser Unterrichtseinheit trainieren Ihre Schülerinnen und Schüler intensiv die Grundlagen der Analytischen Geometrie am Beispiel der Cheopspyramide, welche die älteste und größte der drei berühmten Pyramiden von Gizeh in Ägypten ist. Die zugehörigen Aufgabenstellungen erfüllen die Kompetenzerwartungen und inhaltlichen Themenschwerpunkte des Bereichs Analytische Geometrie und Algebra in den aktuellen Kernlehrplänen Mathematik.
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MINT Zirkel – Ausgabe 2, Juni 2022
Wie vielseitig grüner Wasserstoff ist, welchen Beitrag Hecken leisten, wie sich Schülerinnen und Schüler mit den Phänomenen der Quantenphysik vertraut mach können und vieles mehr erwarten euch in der neuen Ausgabe von MINT Zirkel. Außerdem sind wieder einige Zusatzmaterialien für euch dabei. Jetzt reinschauen!
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MINT Zirkel – Ausgabe 3, September 2022
Was es mit Tiefseeastronomie auf sich hat, wie uns der Klimawandel in Bewegung setzt, wie man die Wolfspopulation in Deutschland mathematisch untersuchen kann und vieles mehr erwarten euch in der neuen Ausgabe von MINT Zirkel. Außerdem sind wieder tolle Zusatzmaterialien für den Unterricht dabei. Jetzt reinschauen!
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Der Mathematikunterricht Differenzieren im Mathematikunterricht: Forschungsbasiert und praxisrelevant zugleich?!
Beim Planen und Durchführen von Unterricht muss die Heterogenität der Lernenden berücksichtigt werden. Eine Herausforderung im Bereich des Differenzierens besteht darin, praxistaugliche Differenzierungsstrategien zu entwickeln und deren Wirkung auch im realen Unterricht empirisch zu untersuchen und zu untermauern. Dies wird anhand konkreter Beispiele aus dem Freiburger Promotionskolleg HeLPS dargestellt. Die entwickelten und untersuchten Lernumgebungen fokussieren auf eine Differenzierungsstrategie, die wir als „Flexibles Gruppieren nach Lernvoraussetzungen“ bezeichnen. Sie basiert auf der Forschung zu so genannten ATI-Effekten. Diese liegen vor, wenn unterschiedliche Lernformen bei unterschiedlichen Lernvoraussetzungen verschieden lernförderlich sind.
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digital unterrichten – Mathematik –5/2022
digital unterrichten – Mathematik –5/2022
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Kombinatorik und Ereignisse
Kombinatorik begegnet den Schülerinnen und Schülern oft im Alltag, ohne dass die Jugendlichen sich dessen bewusst sind. Dieser Beitrag zeigt an praxisnahen Beispielen, wie Mathematik mit unserer Lebenswelt verwoben ist. Die Lernenden wenden klassische kombinatorische Überlegungen an. Dabei berechnen sie Ereigniswahrscheinlichkeiten durch Laplace-Modellierung, mithilfe der Binomialverteilung, der Hypergeometrischen Verteilung und durch den Einsatz von bedingten Wahrscheinlichkeiten.
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Urnenmodelle und Ereigniswahrscheinlichkeiten
In diesem Beitrag dreht sich alles um das Thema Urnen. Die Jugendlichen lernen, welchen Einfluss das Zurücklegen der Kugeln oder das gleichzeitige Ziehen auf Wahrscheinlichkeiten hat. Der Beitrag bietet auf allen Niveaustufen einfache bis komplexe Aufgaben aus den Themenbereichen Kombinatorik, Ereigniswahrscheinlichkeiten, Zufallsvariablen, bedingte Wahrscheinlichkeiten, Bernoulli-Ketten und Binomialverteilung, sodass ein leistungsgerechtes und motivierendes Lernen ermöglicht wird.
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Laplace-Wahrscheinlichkeiten
Drei Türen, zwei Ziegen und ein Auto. Das bekannte Ziegenproblem lässt Köpfe rauchen und wilde Diskussionen entfachen. Die Aufgaben des Beitrags fordern die Lernenden heraus. Sie sollen dabei um die Ecke denken und strikt mathematisch argumentieren. Besonders spannend wird es, wenn Verallgemeinerungen des Problems betrachtet werden.
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Wahrscheinlichkeit und Seenotrettung
Im vorliegenden Beitrag lösen die Schülerinnen und Schüler anwendungsorientierte Problemstellungen der Stochastik anhand von Boxplotdiagrammen und Simulationen. Konkret werden dabei unterschiedliche Einheiten von Seenotrettern in quantitativer Weise verglichen. Es werden sowohl klassische Instrumente wie Baumdiagramme, bedingte Wahrscheinlichkeit und die Modelle des Ziehens mit und ohne Zurücklegen zur Lösung eingesetzt. Darüber hinaus kommen aber auch Größen wie Median und Sigmaintervall zur Sprache. In einem umfangreichen Aufgabenblock haben die Lernenden die Möglichkeit, anhand eines aktuellen, greifbaren Themas die erlernten zentralen stochastischen Konstrukte zu verinnerlichen.
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Mathematik im Kontext Physik
Sind Sie experimentierfreudig? Gerade im Mathematikunterricht lassen sich realistische Inhalte einbeziehen und Verbindungen zu anderen Fächern aufzeigen. Die Physik bietet dafür reichhaltige Kontexte – sei es als Aufhänger und Ausgangspunkt für mathematische Fragen oder als Anwendung von bereits entwickeltem mathematischem Wissen. Entdecken Sie in dieser Ausgabe Lerngegenstände, die in Bezug auf physikalische Phänomene einen echten inhaltlichen Mehrwert für den Mathematikunterricht bieten und über illustrative Anreicherungen hinausgehen. Auch wenn Physik nicht Ihr Unterrichtsfach ist, möchten wir Mut machen, an geeigneter Stelle gezielt die Verbindung zur Physik zu suchen. Aus dem Inhalt: Unser Sonnensystem maßstäblich begreifen: Größen in der Astronomie Die Dichte als zusammengesetzte Größe: Die Bedeutung des Zwei- bzw. Dreisatzes Mit der Holzeisenbahn zu Funktionen: Bewegungsvorgänge mathematisch beschreiben Die Eintauchtiefe einer Schwimmkerze: Modellieren an der Schnittstelle Mathematik/Physik Die zugehörige MatheWelt Be-„schwingt“ zur Sinusfunktion verbindet Mathe, Musik und Physik: Mit dem Programm Audacitiy werden Töne sichtbar – und Sinusschwingungen untersucht.
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digital unterrichten – Mathematik -4/2022
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Extremwertprobleme und Flächenberechnungen bei einer Wurzelfunktionenschar
Funktionsuntersuchungen mit der Bestimmung gewisser Eigenschaften des Graphen einer Funktion gehören zu den Standardaufgaben des Analysisunterrichts der Oberstufe. Dies lässt sich um Extremalwertaufgaben erweitern, indem zwischen zwei Graphen Dreiecke, Rechtecke oder Trapeze eingefügt werden, deren Flächeninhalt maximal wird. Ebenso können Graphen den Umriss eines Rotationskörpers bilden, in dem ein Körper wie z. B. ein Kegel mit maximalem Volumen einbeschrieben wird. Da der Flächeninhalt zwischen dem Graphen einer Funktion und der x-Achse mit einem GTR/CAS nur approximiert ausgegeben werden kann, werden zur Näherung das Sehnentrapezverfahren und das Simpson-Verfahren vorgestellt.
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Extremwertprobleme und Anwendungen bei einer Exponentialfunktion
Funktionsuntersuchungen mit Eigenschaftsbestimmungen gehören zu den Standardaufgaben des Analysis-Unterrichts der Oberstufe. Nimmt man jedoch zum Graph einer Funktion noch z. B. den Graphen der Ableitungsfunktion oder den verschobenen bzw. gespiegelten Graphen der Funktion hinzu, so lassen sich dazwischen Dreiecke mit bestimmten Eigenschaften legen. Ebenso können Figuren zwischen die Graphen gelegt werden, sodass der Flächeninhalt maximal wird. Die Funktionsuntersuchung erweitert der Beitrag damit um Extremalwertaufgaben. Der Graph einer Exponentialfunktion und der gespiegelte bzw. verschobene Graph der Funktion bilden bei weiteren Aufgaben den Querschnitt von Körpern. Anwendungsaufgaben stellen bestimmte Anforderungen an diese Körper, welche die Lernenden lösen.
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Abiturvorbereitung Analysis
In diesem Beitrag finden Sie sechs Lernerfolgskontrollen bzw. Selbsttests zur Vorbereitung auf das schriftliche Abitur. Die Aufgaben beschäftigen sich mit verschiedenen gebrochen- und ganzrationalen Funktionen bzw. Funktionenscharen. Aber auch Wurzel-, Logarithmus- und Exponentialfunktionen bzw. -terme werden behandelt. Eine Bearbeitungszeitvorgabe sorgt dabei für realistische Bedingungen.
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Abstandsberechnungen
Abstandsberechnungen von geometrischen Objekten wie Punkt, Gerade und Ebene sind immer wieder ein wichtiges Thema in der Analytischen Geometrie. Es gibt hierzu Standardverfahren, aber auch Tricks, welche die Berechnung oft sehr vereinfachen.
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Aufgabensammlung Analytische Geometrie
Diese Aufgabensammlung liefert Ihnen und Ihren Schülerinnen und Schülern eine Vielzahl von Herausforderungen aus dem Bereich der Analytischen Geometrie. Die Lernenden beschäftigen sich mit der Lage von Geraden und Ebenen im Raum und untersuchen Würfel, Kugeln und Pyramiden. Auch die Berechnung von Flächen und Volumina, Abständen und Schnittpunkten sowie Schnittwinkeln kommt nicht zu kurz. Mit diesen Aufgaben wiederholen und festigen die Jugendlichen das Gelernte sowohl im Rahmen des Unterrichts als auch zu Hause.
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Abiturvorbereitung
Dieser Beitrag bietet Ihnen sechs Testklausuren, in denen die Jugendlichen ihre Fähigkeiten im Bereich Analytische Geometrie prüfen. Die Lernenden arbeiten mit Punkten und Vektoren in Koordinatensystemen und Vektorräumen und trainieren ihr räumliches Vorstellungsvermögen. Für realistische Prüfungsbedingungen sorgt dabei eine Bearbeitungszeitvorgabe.
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