Unterrichtsmaterialien Mathematik: Ganze Werke Seite 9/32
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Mathematik
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Parameterbestimmung bei einer ganzrationalen Funktionenschar
Die Jugendlichen bestimmen charakteristische Punkte bzw. Eigenschaften einer Funktionenschar. Abhängig vom Parameter stellen sie die Gleichung der Wendetangente auf und betrachten die Dreiecksfläche, die die Wendetangente mit den Koordinatenachsen einschließt. Bei dem Parameter der Funktionenschar müssen sie hierbei Fallunterscheidungen durchführen bzw. überprüfen, ob der Parameter die gewünschten Bedingungen erfüllt. Bei einer Funktion der Funktionenschar werden Transformationen durchgeführt und die Lernenden bestimmen den neuen Funktionsterm. Anhand dieser neuen Funktionen lösen die Schülerinnen und Schüler Extremalwertaufgaben.
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Stochastik und Medizin
Was hat Medizin mit Zufall zu tun? Müssen Patienten nicht sicher geheilt werden? Sollen nicht alle möglichen Risiken für die Gesundheit erkannt und behoben werden? Nicht zuletzt gibt es auch Risikopatienten, die trotzdem ein sehr hohes Alter erreichen. Andererseits bietet eine gesunde Lebensweise, die alle bekannten Risiken ausschließt, keinen zuverlässigen Schutz vor Erkrankung. Der Zufall spielt immer eine Rolle, sodass für keinen Menschen präzise vorausgesagt werden kann, ob eine bestimmte Krankheit auftreten wird oder nicht. In Einzelfällen kann der Zufall sogar zu gänzlich unerwarteten Ergebnissen, zu Überraschungen positiver oder negativer Art führen. Mithilfe weniger Formeln lernen die Schülerinnen und Schüler eine äußerst spannende Thematik kennen.
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Verteilung diskreter Zufallsgrößen
In diesem Unterrichtsmaterial rund um Zufallsgrößen erarbeiten sich die Lernenden zunächst anhand von Beispielen zentrale Begriffe wie Erwartungswert, Varianz und Standardabweichung. Ferner wird den Schülerinnen und Schülern gezeigt, wie man sich durch verschiedene graphische Darstellungsmöglichkeiten einen Überblick über die Wahrscheinlichkeitsverteilung der Zufallsgrößen verschaffen kann. Nach einigen Übungsaufgaben steht am Ende der Einheit eine Lernerfolgskontrolle zur Verfügung.
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Gesamtwerk
Wahrscheinlichkeitsverteilungen und Diagramme
Eine Wahrscheinlichkeitsverteilung gibt an, wie sich die Wahrscheinlichkeiten auf die möglichen Werte einer Zufallsvariablen verteilen. Die Wahrscheinlichkeiten sind hierbei nicht-negativ und die Summe der Wahrscheinlichkeiten ist gleich 1. Wahrscheinlichkeitsverteilungen können im Diagramm dargestellt werden. Hat ein Zufallsexperiment genau 2 Ausgänge (Bernoulli-Experiment), so nennt man die zugehörige Verteilung Binomialverteilung. Sie ist festgelegt durch die Parameter n (Anzahl der Versuche) und der Erfolgswahrscheinlichkeit p. In einer Reihe von Übungsbeispielen überprüfen Ihre Schülerinnen und Schüler, ob eine Wahrscheinlichkeitsverteilung vorliegt, und untersuchen den Zusammenhang zwischen den Diagrammen und den Parametern bei einer Wahrscheinlichkeitsverteilung, insbesondere bei Binomialverteilungen.
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Wissenschaftliches Schreiben in den MINT-Fächern
Dies ist der erste Schreibratgeber für MINT-Fächer, der Wissen von über 40 Expert:innen aus den Bereichen Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften, Technik sowie der Schreibdidaktik vereint. Der erste Teil enthält Informationen zu allen Phasen des Schreibprozesses, von vorbereitenden Maßnahmen über die Literaturarbeit bis zur abschließenden Überarbeitung. Im zweiten Teil gibt es ausführliche und zielgruppengenaue Erklärungen zu fachspezifischen Textsorten. Tipps, Beispiele, Übungen und Checklisten sorgen für eine rasche Orientierung und ermöglichen eine schnelle Umsetzung und eigenständige Überprüfung von Texten.
Verwandte Themen
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Gebäudeformen und Geometrie
Bauwerke lassen sich sehr gut mit den Werkzeugen der Geometrie beschreiben. Um einen Turm oder ein Haus vereinfacht darzustellen, braucht es nur ein paar Punkte in einem dreidimensionalen Koordinatensystem. Die Wände lassen sich als Teil von Ebenen betrachten, deren Schnittgeraden die Ecken und Kanten des Bauwerks abbilden. In diesem Material untersuchen die Schülerinnen und Schüler einen Turm und ein Haus samt Anbau mit den Werkzeugen der analytischen Geometrie. Sie ergänzen fehlende Punkte auf Basis der vorhandenen Informationen, planen den Materialverbrauch beim Anbringen von Holzverkleidungen und bestimmen den Einfallswinkel von Sonnenstrahlen auf Solarkollektoren. Die Aufgaben lassen sich gemeinsam im Unterricht lösen, jedoch sind die Übungsblätter auch als Tests samt Zeitvorgabe und Bewertungsschlüssel verwendbar.
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Übungsaufgaben
In sechs Übungsblättern trainieren die Schülerinnen und Schüler ihr Wissen in der analytischen Geometrie. Mit einer Zeitvorgabe sowie einem Bewertungsschlüssel lassen sich die Übungen auch im Rahmen von Tests und Leistungsbeurteilungen verwenden. Die Aufgaben decken ein breites Spektrum aus dem Bereich der analytischen Geometrie ab: Geraden- und Ebenengleichungen, Winkelbestimmungen sowie das Berechnen von Flächen und Volumina. Auch die Bestimmung von Teilverhältnissen, Winkelhalbierenden und Symmetriepunkten ist Teil der Aufgaben.
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Kugeln, Pyramiden und ein Zylinder
Legt man Kugeln in ein pyramidenförmiges oder zylindrisches Gefäß, so entstehen viele Hohlräume. Diese lassen sich teilweise durch kleinere Kugeln füllen. Bei einem pyramidenförmigen Gefäß berühren die Kugeln die Seitenflächen der Pyramide. In diesem Beitrag sind die Kugeln vorgegeben und die berührenden Ebenen gesucht. Da der Kugelradius senkrecht auf der berührenden Ebene (Tangentialebene) im Berührpunkt auf dem Radius steht, spielt der Normalenvektor bei der Lösung der Aufgaben eine entscheidende Rolle.
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Binomialverteilung Übung
Das Thema Binomialverteilung hast du dank unseres Lernvideos verstanden, super!Dennoch wäre es ganz cool, noch ausführliche Beispiele zu haben?
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Sigma Regeln Mathe
Du fragst dich, was die Sigma-Regeln sind und wie du sie anwendest?
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Mann-Whitney-U-Test
Du weißt noch nicht so ganz, wann du den Mann-Whitney-U-Test verwendest?
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Numerische Mathematik
"Der Einbruch verursachte einen Schaden in fünfstelliger Höhe" - solche Aussagen liest man oft. Welche Spanne ist dabei möglich? Dies einzuschätzen, ist Teil numerischer Bildung. Dazu kommt Grundwissen zu Näherungsverfahren und effizienten Rechenverfahren. Numerik ist Rechnen – und dazu liefert der Rechner oft Ergebnisse mit vielen Nachkommastallen. Doch wie genau ist genau genug? Welche Algorithmen sind besonders effizient? Und was eigentlich Spinnwebdiagramme? Bei der Numerik geht es irgendwie um Zahlen bzw. Werte (vom lat. numerus), meist um konkretes Rechnen in einem allgemeinen Sinn. Dabei spielen Näherungswerte und -verfahren, angemessene Genauigkeit, Fehler mit ihrer Fortpflanzung und Kontrolle oder das Wechselspiel zwischen diskreten und stetigen Verfahren eine bedeutende Rolle. Häufig wird iterativ vorgegangen und Effizienz ist ein wichtiges Ziel. Definitiv erfolgt der bei weitem größte Teil aller angewandten Mathematik heute numerisch. Ein auf die Herausforderungen unserer Zeit vorbereitender Unterricht wird hier stärkere Akzente setzen. Numerische Aspekte liegen dicht hinter zahlreichen schulischen Themen, treten bei der Nutzung elektronischer Medien an die Oberfläche und erhalten mit dem Ziel einer algorithmisch-numerischen Bildung neues Gewicht. Ideen für den Unterricht: Motiviere verschiedene Rechenwege mit einem Effizienzwettlauf – wer braucht die wenigsten Rechenoperationen? Gestalte mit numerischen Fragen einen realitätsbezogenen und anwendungsorientierten Mathematikunterricht. Nimm Kontexte ernst, achte auf das korrekte Runden und vermittle ein Gefühl für gute Näherungswerte und Näherungsverfahren. Thematisiere, wie sich Rundungsfehler und Messfehler in weiteren Berechnungen fortpflanzen können. Gib in der Mittelstufe Zeit, durch fortwährendes Anwenden einer Funktion Gleichungen näherungsweise zu lösen.
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Flächenmaße
Du möchtest wissen, was für Flächenmaße es gibt und wie du sie umrechnest?
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Quadernetze
Quadernetze
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Flächeneinheiten
In diesem Beitrag erfährst du, wie du eine Flächeneinheit in eine andere umwandelst.
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Abstand Gerade Ebene
Du fragst dich, wie du den Abstand von Gerade und Ebene berechnen kannst?
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Funktionswert
Willst du wissen, was der Funktionswert ist und wie du ihn berechnest?
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Koordinatengeometrie im Raum
Wie verpackt man ein Produkt am besten, sodass es möglichst viel Platz in der Verpackung einnimmt und keine Mogelpackung darstellt? Noch dazu, wenn das Produkt eine so anspruchsvolle geometrische Form einer Kugel aufweist? Mit den Methoden der analytischen Geometrie untersuchen die Lernenden die Verpackung von kugelförmigen Produkten und führen viele Berechnungen auf einen Tetraeder zurück. Nach dem Aufstellen von Geraden- und Ebenengleichungen sowie der Schnittpunktbestimmung der geometrischen Objekte wird der prozentuale Anteil des Produkts an der Verpackung bestimmt.
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Das Gauß-Verfahren
Lineare Gleichungssysteme sind ein wichtiges Hilfsmittel in vielen Anwendungssituationen und auch von großer Bedeutung in der innermathematischen Anwendung. Motivieren Sie die Lernenden durch die Bearbeitung von realitätsnahen Aufgaben zur Auseinandersetzung mit linearen Gleichungssystemen und dem Gauß-Verfahren. Kontrolllösungen, LearningSnacks und Erklärvideos bieten Hilfestellung bei der individuellen Bearbeitung und fördern die Selbstständigkeit.
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Verteilungsfunktionen
In diesem Unterrichtsmaterial werden Binomial- und Normalverteilung ausführlich untersucht. Ihre Schülerinnen und Schüler leiten anhand anschaulicher Bernoulli-Experimente die beiden zu diesen Verteilungen gehörenden Funktionen her. Die Jugendlichen befassen sich im Zuge dessen mit kumulierten Verteilungen und Vertrauensintervallen. Die einzelnen Abschnitte sind mit anwendungsorientierten Übungsaufgaben unterfüttert, sodass die Lernenden die Möglichkeit zur Einübung der erworbenen Fähigkeiten haben.
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Zahlen, Mäuse, Nachbarschaften
In den Gebieten der Wahrscheinlichkeitsrechnung und Kombinatorik, aber auch in der Mengenlehre lassen sich viele anschauliche Beispiele finden. In sechs Übungsaufgaben tauchen die Schülerinnen und Schüler in diese Gebiete ein und erkennen, dass sich mathematisches Denken auf reale Beispiele anwenden lässt. Dabei kombinieren sie das Verstehen von beschreibenden Texten mit der Übersetzung in mathematische Problemstellungen.
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Wahrscheinlichkeit und Erwartungswert
In diesem anwendungsorientierten Beitrag aus der Tenniswelt bestimmen die Schülerinnen und Schüler Ereigniswahrscheinlichkeiten, stellen Vierfeldertafeln sowie Baumdiagramme auf und wenden die Binomialverteilung anhand von Übungsaufgaben an. Diese Aufgaben sind für verschiedene Niveaustufen konzipiert, sodass ein leistungsgerechtes und motivierendes Lernen ermöglicht wird.
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Stochastik beim Spiel mit zwei Würfeln
Beim Begriff Spielwürfel gehen die Schülerinnen und Schüler meist von einem sechsseitigen Würfel aus, dessen Seiten mit einem bis sechs Punkten beschriftet sind. Beim Würfeln ist jede Punktzahl gleich wahrscheinlich (Laplace-Würfel). Bei einem geänderten Spielwürfel kann es sein, dass einige Punktzahlen fehlen, während andere Punktzahlen mehrfach auftreten. Die Wahrscheinlichkeiten für die einzelnen Seitenflächen bleiben zwar gleich, die der Punktzahlen ändern sich aber. Möglich ist auch die Verwendung von "gezinkten" Würfeln: Dessen Seitenflächen weisen zwar ein bis sechs Punkte auf, die Wahrscheinlichkeiten für die einzelnen Seiten sind aber nicht mehr gleich. Im vorliegenden Material untersuchen die Lernenden beide abgeänderten Arten von Spielwürfeln. Sie bestimmen (bedingte) Wahrscheinlichkeiten mithilfe von Baumdiagrammen bzw. durch Anwenden der Binomialverteilung. Ebenso berechnen sie den Erwartungswert und überprüfen, ob der Einsatz des Spielwürfels günstig für ein Spiel ist.
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Bäume und Pfade
Wenn es darum geht, in der Wahrscheinlichkeitsrechnung den Überblick über alle denkbaren Möglichkeiten zu behalten, sind Baumdiagramme ein hilfreiches Werkzeug. Indem die Pfade durch das Diagramm hindurch verfolgt werden, ergeben sich die Wahrscheinlichkeiten für bestimmte Ereignisse fast wie von selbst. In acht Aufgaben üben die Schülerinnen und Schüler den Umgang mit Baumdiagrammen und festigen ihr Können in der Wahrscheinlichkeitsrechnung.
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Methoden passend einsetzen
Was ich unterrichten will, ist klar - und wie gelingt mir dazu ein lebendiger Unterricht? Durch die passende Methode bringst du Tiefe in deinen Unterricht, aktivierst die Lerngruppe und gibst Aufgaben Raum, sich zu entfalten.
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