Verständnis lehren Handbuch Mathematik der gymnasialen Oberstufe

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1. Verfasser: Schmid, August (VerfasserIn)
Format: Buch
Sprache:German
Veröffentlicht: Stuttgart [u.a.] Klett 2005
Ausgabe:1. Aufl.
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adam_text Inhalt Vorwort 8 Analysis 1 Funktionen 9 Definition 10 ■ Elementare Funktionen 11 Zerlegen von Funktionen 12 Historisches 12 Generelle unterrichtliche Probleme 14 Die Begriffsbildung 15 Was veranlaşst die Begriffs¬ bildung? 16 Vom Sinn des Funktionsbegriffs 18 Schreib- und Sprechweise 19 Veranschaulichung 20 2 Grenzwerte 21 Definition 22 Grenzwertsätze 22 Historisches 23 Generelle unterrichtliche Probleme 24 Anlass der Begriffsbildung 26 Inhalt der Definition 27 Formulierung der Definition 27 Schreib- und Sprechweise 28 Vorschlag: Ein möglicher unter¬ richtlicher Weg zum Grenzwert 28 Bestimmung von Grenzwerten 33 Spezielle Grenzwerte 35 Existenz. Die Zahl e 36 Grenzwerte in realem Bezug 37 3 Stetigkeit 41 Definition 42 Unstetigkeit 43 Erste Folgerungen 43 Stetigkeit zusammengesetzter Funktionen 44 Historisches 44 Generelle unterrichtliche Probleme 46 Von der Zwischenwerteigenschaft zur Stetigkeit 46 Abgrenzung gegen Unstetig¬ keit 48 Veranschaulichung der Stetigkeit 49 Veranschaulichung eines Existenz¬ satzes 49 Stetigkeit in der Schulanalysis? 50 6 Ableitung 51 Das Grundproblem der Analysis 52 Definition der Ableitung 52 Zerlegungsformel. Differenziale 53 Tangente. Tangentenfunktion 53 Differenzierbarkeit und Stetigkeit 54 Historisches 55 Generelle unterrichtliche Probleme 58 Vorschlag zur Hinführung 59 Schreib- und Sprechweise 61 Festigung der Definition. Ableitung in realem Bezug 61 Die Frage der Existenz 66 Erstes Problemlösen mit f 68 Von f zu f 70 5 Integral 73 Definition 74 Ergänzende Definitionen 75 Eigenschaften von Integralen 76 Die Frage der Existenz 76 Berechnung von Integralen 77 Historisches 78 Generelle unterrichtliche Probleme 79 Weicher Integralbegriff ist der Schule angemessen? 81 Zur Hinführung 81 Veranschaulichung der Über¬ legungen 82 Definition des Integrals 83 Festigung der Definition 84 Erm ittel n vo n I ntegra len 88 Inhalt Schreib- und Sprechweise 89 Von f (a) mittels f zu f (b). Der Hauptsatz 91 6 Regeln zur Bestimmung von Ablei¬ tungen und Stammfunktionen 93 Stammfunktionen 94 Der methodische Grundgedanke 95 Grundfunktionen 95 Regeln für das Ableiten zusammen¬ gesetzter Funktionen 96 Regeln für das Aufsuchen von Stammfunktionen zusammengesetzter Funktionen 96 Historisches 98 Generelle unterrichtliche Probleme 99 Spezielle Funktionen 99 Summen- und Differenzregel 103 Faktorregel 104 Produktregel 104 Reziprokenregel 106 Quotientenregel 107 Kettenregel 107 Inversenregel 111 Anmerkung zur Formulierung der Integrationsregeln 113 7 Anwendung der Infinitesimalrechnung bei der Untersuchung und Bestimmung von Funktionen 115 Vorbemerkung 116 Lokales Verhalten einer Funktion 117 Globales Verhalten einer Funktion 117 Integralfunktionen 118 Integralfunktionen und Stamm¬ funktionen 119 Der Hauptsatz 119 Differenziation und Integration als inverse Operationen 120 Historisches 120 Generei Ie unterrichtliche Probleme 121 Beschränktheit 122 Monotonie 123 Extremstellen. Extremwerte 123 Wendepunkte 128 Bestimmung von Funktionen 129 8 Infinitesimalrechnung in realem Bezug 131 Vorab: Grundsätzliches zum Thema „Größen 132 Mathematische Beschreibung realer Sachverhalte 136 Infinitesimalrechnung und Realität 137 Anmerkung zum Thema Anwen¬ dungen 137 Generelle unterrichtliche Probleme 138 Der springende Punkt: Lokal statt global 139 Mathematisieren einer gegebenen Situation 142 Übergang von Größen zu Ma߬ zahlen 143 Von der Näherungssumme zum Integral 144 Die Frage der Formulierung 145 Umgangssprachliche Fassung mathematischer Überlegun¬ gen 146 Zur Auswahl der sog. Anwen¬ dungen 147 Anwendungsbeispiele 147 Analytische Geometrie 9 Vorbemerkungen zur „analytischen Geometrie 159 Wege zum Rechnen in der Geometrie 160 Koordinatensysteme. Zahlen als Punktkoordinaten 160 Lagebeziehungen 162 Analytische Geometrie und lineare Algebra 163 Analytische Geometrie in der Schule 164 Koordinaten- oder Vektorgeo¬ metrie? 165 Historisches 166 Inhalt 10 Vektoren 169 Vektorräume 170 Lineare Unabhängigkeit 171 Basis. Dimension 171 Punkträume 172 Generelle unterrichtliche Probleme 173 Pfeilklassen als Veranschaulichung einer Lagebeziehung 174 Pfeilklassen als Rechenobjekte geometrischer Art 174 Addieren von Pfeilklassen 175 S-Multiplikation 176 Zum Begriff des Vektorraums 177 Lineare Unabhängigkeit 178 Basis. Koordinaten 179 Dimension 181 Hilfsmittel: Lineare Gleichungs¬ systeme (LGS) 181 11 Verwendung von Vektoren zur relativen Ortsbestimmung 183 Ortsvektoren 184 Koordinaten 185 Generelle unterrichtliche Probleme 186 Übergang von Punkten zu Vektoren 186 Übergang von Vektoren zu Punkten. Ortsvektoren 187 Darstellung einer Geraden mittels Koordinaten 189 Darstellung einer Geraden mittels Vektoren 191 Darstellung einer Ebene im Raum mittels Vektoren 192 Teilverhältnisse 192 12 Multiplizieren von Vektoren mit Vektoren 195 Allgemeines zur Einführung einer Multiplikation 196 Skalares Produkt von Vektoren 197 Vektorielles Produkt von Vektoren 198 Generelle unterrichtliche Probleme 199 Geometrische Reichweite des bisherigen Rechnens mit Vektoren 200 Eine mögliche Hinführung zur skalaren Multiplikation 201 ° als Rechenart 202 Praxis der skalaren Multiplika¬ tion 203 Anwendungen der skalaren Multi¬ plikation 204 Vektorielle Multiplikation 209 Anwendungen dervektoriellen Multiplikation 210 Die vektorielle Multiplikation im Rahmen der Schulmathematik 213 13 Vektorielle Größen 215 Wirklichkeit und Modell 216 Skalare Größen 216 Gerichtete Größen 217 Vektoren aus der Sicht der Mathe¬ matik 217 Vektoren aus der Sicht der Physik 218 Zusammenhang beider Sicht¬ weisen 219 Gebundene und freie gerichtete Größen 220 „Ortsvektoren in Mathematik und Physik 221 Grundsätzliches zur Verwendung von Vektoren in der Physik 221 Einheiten bei gerichteten Größen 222 Historisches 223 Generelle unterrichtliche Probleme 223 Wege als gerichtete Größen 225 Geschwindigkeiten als gerichtete Größen 225 Winkelgeschwindigkeit als gerichtete Größe 226 Kräfte 227 Physikalische Arbeit 230 Drehmoment 230 Flächenvektoren 231 Inhalt Stochastik 14 Zufallsexperimente 233 Zufällige Erscheinungen 234 Ergebnismengen 235 Zufallsexperimente 235 Empirisches Gesetz der großen Zahlen 236 Wahrscheinlichkeiten 237 Ereignisse und ihre Wahrscheinlich¬ keiten 237 Klassische Definition der Wahrschein¬ lichkeit 238 Historisches 239 Generelle unterrichtliche Probleme 240 Vollständige Liste von Möglich¬ keiten 241 Mehr oder weniger gewiß? 242 Wie gewiß? 243 Zufallsexperimente 245 Ereignisse 247 Wahrscheinlichkeit eines Ereignisses 248 Gleichverteilungen 248 Hilfsmittel: Kombinatorik 249 15 Berechnen von Wahrscheinlich¬ keiten 255 Ereignisraum. 257 Additionssatz 257 Bedingte Wahrscheinlichkeits¬ verteilung 258 Totale Wahrscheinlichkeit. Satz von Bayes 258 Unabhängigkeit von Ereignissen 259 Multiplikationssatz für unabhängige Ereignisse 259 Generelle unterrichtliche Probleme 260 Rechnen mit Ereignissen 261 Additionssatz 261 Übergang zur bedingten Wahr¬ scheinlichkeitsverteilung 262 Allgemeiner Multipikations- satz 264 Unabhängigkeit 264 Der spezielle Multiplikations¬ satz 266 Verbindung von Additions- und Multiplikationssatz 267 16 Zufallsvariablen 273 Zufallsvariablen 274 Diskrete Zufallsvariablen 275 Stetige Zufallsvariablen 275 Erwartungswert und Varianz einer Zufallsvariablen X 276 Die Zufallsvariable a X + b 277 Gemeinsame Wahrscheinlichkeits¬ verteilung von zwei Zufallsvariablen X und Y 277 Die Zufallsvariablen X + YundX-Y 278 Generelle unterrichtliche Probleme 279 Einführung von Zufalls¬ variablen 279 Wahrscheinlichkeitsverteilung einer Zufallsvariablen 280 Kennzahlen einer Zufalls¬ variablen 281 Die Zufallsvariable aX + b 281 Wiederholte Durchführungeines Zufallsexperiments 282 Gemeinsame Wahrscheinlich¬ keitsverteilung zweier Zufalls¬ variablen 284 Die Summenvariable von X und Y 284 Die Produktvariabie von X und Y 286 17 Spezielle Wahrscheinlichkeits¬ verteilungen 287 Binomialverteilungen 288 PoissoN-Verteilungen 289 Geometrische Verteilungen 290 Hypergeometrische Verteilungen 290 Gauss- oder Normalverteilungen 291 Grenzwertsätze von De Moivre und Laplace 292 Der Zentrale Grenzwertsatz 293 Generelle unterrichtliche Probleme 295 Auswahl und Abfolge 295 Inhalt Binomialverteilte Zufalls¬ variablen 296 Das Problem großer n-Werte 297 Lokale Näherung 298 Globale Näherung 300 Normalverteilungen 301 Normalverteilung als „Grenz¬ verteilung 303 Weitere spezielle Wahrscheinlich¬ keitsverteilungen 305 18 Mathematische Statistik 307 Grundgesamtheit. Stichprobe 308 „Grundgesamtheit und „Stichprobe mathematisch 310 Das Grundproblem 310 Stichprobenfunktionen 311 Schätzen von μ bei normalverteilter Grundgesamtheit 313 Signifikanztest für die Hypothese μ = μ0 bei normalverteilter Grundge¬ samtheit 314 Hypothese und Gegenhypothese 315 Mögliche Fehler beim Testen 316 Güte eines Tests 317 Generelle unterrichtliche Probleme 318 Grundgesamtheit 318 Stichprobe 320 Das Grundproblem 320 Das Stichprobenmittel als Zufalls¬ variable 321 Die Stichprobenvarianz als Zufalls¬ variable 322 Stichprobenfunktionen 322 Wahrscheinlichkeitsverteilung des Stichprobenmittels 323 Grundsätzliches zum Schätzen bzw. Testen 324 Vertrauensintervalle für μ 325 Testen von Hypothesen 326 Was heißt „Ergebnis einer Stich¬ probe ? Prüfvariable 327 Was heißt „sehr unwahrscheinlich ? Irrtumswahrscheinlichkeit 328 Signifikanztest 330 Zweiseitiger und einseitiger Signifikanztest 330 Zweiseitig oder einseitig? 331 Nullhypothese und Gegen¬ hypothese 332 Wahl der Nullhypothese 332 Entscheidung bei Unsicher¬ heit 333 Das Risiko einer Fehlentschei¬ dung 335 Wie „gut ist ein Test? 337 Register 339
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