Unterrichtsmaterialien Mathematik: Ganze Werke
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Mathematik
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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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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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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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Gesamtwerk
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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Brüche, Dezimalzahlen und Prozente darstellen und verstehen
Vernetztes Wissen zu Bruchzahlen erwerben – Umdenken bei der Vermittlung; Viele junge Menschen verlassen die Schule ohne hinreichendes Grundwissen zu Brüchen, Dezimalzahlen und Prozenten. Im Mathematikunterricht haben sie Regeln für das Rechnen mit Brüchen und Prozenten gelernt, sie haben aber keine Größenvorstellungen zu Brüchen entwickelt und nicht verstanden, was Dezimalzahlen und Prozentangaben mit Brüchen zu tun haben. Dieses Buch fordert zum Umdenken auf. Das Bruchrechnen erledigen in einer digitalisierten Welt die elektronischen Rechner. Für eine Berufsausbildung oder für den Mathematikunterricht in der Sekundarstufe II benötigen die jungen Menschen jedoch ein grundlegendes Verständnis von Bruchzahlen. Die Leitidee des Autors lautet: Der Bruchzahlbegriff muss handelnd und anschaulich erarbeitet werden. Diese handelnde und zeichnerische Darstellung von Bruchzahlen hilft den Lernenden, tragfähige Grundvorstellungen zu Bruchzahlen aufzubauen. Gewöhnliche Brüche, Dezimalzahlen und Prozente werden im Zusammenhang dargestellt und erarbeitet, sodass vernetztes Wissen entsteht. So erschließt sich das Verständnis für Brüche, Dezimalzahlen und Prozentangaben gegenseitig. Um diesen neuen Ansatz umzusetzen, finden Sie; praxiserprobte Ideen und (Download-)Materialien für Ihren Unterricht, eine Analyse der Schwierigkeiten, mit denen Lernende auf dem Weg zum Bruchzahlverständnis zu kämpfen haben und verständliche Ausführungen, auch für fachfremde pädagogische Kräfte. Der Band richtet sich nicht nur an Lehrkräfte der Sekundarstufe I, sondern auch an Lehrende in der begleitenden Förderung und der nachholenden Grundbildung sowie an Lerntherapeutinnen und -therapeuten.
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Stammfunktion Wurzel x
Du willst wissen, wie du die Stammfunktion Wurzel x berechnest?
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Biquadratische Gleichungen
Willst du wissen, wie du biquadratische Gleichungen lösen und berechnen kannst?
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Lösungsvielfalt durch Näherungsverfahren
Kurvendiskussionen, Flächen- oder Volumenberechnungen sowie Extremwertuntersuchungen bei einfachen, verketteten Wurzelfunktionen führen häufig zu Gleichungen, für die es keine in der Schule behandelten Lösungsalgorithmen gibt. Mit einem CAS-Rechner ist das Lösen solcher Gleichungen i. A. kein Problem. Im Mathematikunterricht und im Abitur sind in einigen Bundesländern aber keine CAS-Rechner, sondern nur einfachere wissenschaftlich-technische Rechner (WTR) zugelassen. Einige WTR bieten auch verschiedene Möglichkeiten, solche Gleichungen näherungsweise zu lösen. Die Anwendung solcher Verfahren ist ein besonderer Aspekt in diesem Material. Dadurch entsteht eine größere Vielfalt an Lösungsmöglichkeiten.
Gesamtwerk
Eigenschaften von Funktionen
Während in manchen Aufgaben dieses Materials die Eigenschaften bestimmt werden müssen, geht eine Reihe von Beispielen den umgekehrten Weg. Gegeben sind bestimmte Eigenschaften, anhand derer die Schülerinnen und Schüler herausfinden müssen, wie die zugehörigen Funktionsgleichungen lauten. Es handelt sich um anspruchsvolle Aufgaben, die sich an fortgeschrittene Schülerinnen und Schüler richten, die nach Herausforderungen suchen. In manchen Beispielen empfiehlt es sich auch, den Jugendlichen beratend und mit Tipps zur Seite zu stehen.
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Schwimmwettkampf an der Badebucht
In einem konkreten und anschaulichen Beispiel werfen die Schülerinnen und Schüler einen genauen Blick auf das mathematische Modell eines Badesees. Dabei bestimmen sie mit den Werkzeugen der Analysis die Abgrenzungen des Ufers, die Wege zur Bucht sowie die Größe eines vorhandenen Parkplatzes. Für einen stattfindenden Schwimmwettkampf ermitteln sie verschiedene Varianten für eine Schwimmstrecke und untersuchen die Entwicklung der Besucherzahlen am Tag des Wettkampfs. Dabei wenden die Jugendlichen ihr Können und Wissen über Ableitungs- und Integralfunktionen sowie über Geradengleichungen an.
Gesamtwerk
Die Vase und andere Rotationskörper
Durch Rotation von Funktionsgraphen um die x-Achse entstehen Körper, deren Volumen die Schülerinnen und Schüler per Integralrechnung bestimmen können. Dabei lassen sich auch komplexere Körper durch abschnittsweise definierte Funktionen zusammensetzen. Auf diese Weise lassen sich auch reale Gegenstände wie eine Vase oder eine Glühbirne mit wenigen mathematischen Funktionen beschreiben. In den Aufgaben dieses Materials üben die Schülerinnen und Schüler die Integralrechnung, führen aber auch Kurvendiskussionen durch oder berechnen die Schnittpunkte verschiedener Funktionen.
Gesamtwerk
Geradengleichung aus zwei Punkten
Du musst eine Geradengleichung aus zwei Punkten berechnen, weißt aber nicht wie?
Gesamtwerk
Lineare Funktionen Aufgaben
Kannst du diese Aufgaben zu linearen Funktionen lösen?
Gesamtwerk
Die verschiedenen Formen der Ebenengleichung
Ebenen lassen sich auf verschiedene Arten darstellen. Zunächst lernen die Schülerinnen und Schüler die Koordinatenform und die Parameterform der Ebenengleichung kennen und versuchen sich an Übungsaufgaben zu diesen Darstellungsvarianten. Danach befassen sie sich mit der allgemeinen Normalenform sowie der Hesse-Form. Dabei werden auch Anwendungsmöglichkeiten für Abstandsberechnungen und geometrische Ortsaufgaben präsentiert. In einer Reihe von Übungsbeispielen er-proben und festigen die Jugendlichen schließlich das Erlernte.
Gesamtwerk
Geraden, Ebenen, Pyramiden und besondere Punkte
In mehreren Aufgaben wenden die Schülerinnen und Schüler ihr Wissen in der analytischen Geometrie an. Dabei erfordert der Weg zum richtigen Ergebnis es auch, Zusammenhänge aus dem Text der Angaben herauszulesen, um die Werkzeuge der Mathematik richtig einsetzen zu können. So müssen die Jugendlichen beispielsweise erkennen, dass die Mittelpunkte aller Kugeln, deren Oberfläche zwei gegebene Punkte enthält, auf einer Ebene liegen. Ein anderes Beispiel basiert auf der Erkenntnis, dass ein Eckpunkt der Grundfläche einer Pyramide sich mit Hilfe einer Geraden ergibt, die durch die Spitze und einem Punkte entlang der Seitenkante verläuft. Freude an Tüfteleien, kombiniert mit räumlichem Vorstellungsvermögen, wird den Schülerinnen und Schülern beim Lösen der Aufgaben eine große Hilfe sein.
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