Mathematik
Leitgedanken zum Kompetenzerwerb
Prozessbezogene Kompetenzen zurücksetzen
  • 2.1 Argumentieren und Beweisen
    • 2.1 Argumentieren und Beweisen
    • in mathematischen Zusammenhängen Vermutungen entwickeln und als mathematische Aussage formulieren
    • eine Vermutung anhand von Beispielen auf ihre Plausibilität prüfen oder anhand eines Gegenbeispiels widerlegen
    • bei der Entwicklung und Prüfung von Vermutungen Hilfsmittel verwenden (zum Beispiel Taschenrechner, Computerprogramme)
    • in einer mathematischen Aussage zwischen Voraussetzung und Behauptung unterscheiden
    • eine mathematische Aussage in einer standardisierten Form (zum Beispiel Wenn-Dann) formulieren
    • zu einem Satz die Umkehrung bilden
    • zwischen Satz und Kehrsatz unterscheiden und den Unterschied an Beispielen erklären
    • mathematische Verfahren und ihre Vorgehensweisen erläutern und begründen
    • beim Erläutern und Begründen unterschiedliche Darstellungsformen verwenden (verbal, zeichnerisch, tabellarisch, formalisiert)
    • Beweise nachvollziehen und wiedergeben
    • bei mathematischen Beweisen die Argumentation auf die zugrunde liegende Begründungsbasis zurückführen
    • ausgehend von einer Begründungsbasis durch zulässige Schlussfolgerungen eine mehrschrittige Argumentationskette aufbauen
    • Aussagen auf ihren Wahrheitsgehalt prüfen und Beweise führen
    • Beziehungen zwischen mathematischen Sätzen aufzeigen
  • 2.2 Probleme lösen
    • 2.2 Probleme lösen
    • das Problem mit eigenen Worten beschreiben
    • Informationen aus den gegebenen Texten, Bildern und Diagrammen entnehmen und auf ihre Bedeutung für die Problemlösung bewerten
    • durch Verwendung verschiedener Darstellungen (informative Figur, verbale Beschreibung, Tabelle, Graph, symbolische Darstellung, Koordinaten) das Problem durchdringen oder umformulieren
    • Hilfsmittel und Informationsquellen (zum Beispiel Formelsammlung, Taschenrechner, Computerprogramme, Internet) nutzen
    • durch Untersuchung von Beispielen und systematisches Probieren zu Vermutungen kommen und diese auf Plausibilität überprüfen
    • das Problem durch Zerlegen in Teilprobleme oder das Einführen von Hilfsgrößen oder Hilfslinien vereinfachen
    • mit formalen Rechenstrategien (unter anderem Äquivalenzumformung von Gleichungen und Prinzip der Substitution) Probleme auf algebraischer Ebene bearbeiten
    • das Aufdecken von Regelmäßigkeiten oder mathematischen Mustern für die Problemlösung nutzen
    • durch Vorwärts- oder Rückwärtsarbeiten Lösungsschritte finden
    • Sonderfälle oder Verallgemeinerungen untersuchen
    • das Problem auf Bekanntes zurückführen oder Analogien herstellen
    • Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen Teilgebieten der Mathematik zum Lösen nutzen
    • Ergebnisse, auch Zwischenergebnisse, auf Plausibilität oder an Beispielen prüfen
    • kritisch prüfen, inwieweit eine Problemlösung erreicht wurde
    • Fehler analysieren und konstruktiv nutzen
    • Lösungswege vergleichen
  • 2.3 Modellieren
    • 2.3 Modellieren
    • wesentliche Informationen entnehmen und strukturieren
    • ergänzende Informationen beschaffen und dazu Informationsquellen nutzen
    • Situationen vereinfachen
    • relevante Größen und ihre Beziehungen identifizieren
    • die Beziehungen zwischen diesen Größen mithilfe von Variablen, Termen, Gleichungen, Funktionen, Figuren, Diagrammen, Tabellen oder Zufallsversuchen beschreiben
    • Grundvorstellungen zu mathematischen Operationen nutzen und die Eignung mathematischer Verfahren einschätzen
    • zu einer Situation passende mathematische Modelle (zum Beispiel arithmetische Operationen, geometrische Modelle, Terme und Gleichungen, stochastische Modelle) auswählen oder konstruieren
    • Hilfsmittel verwenden
    • rechnen, mathematische Algorithmen oder Konstruktionen ausführen
    • die Ergebnisse aus einer mathematischen Modellierung in die Realität übersetzen
    • die aus dem mathematischen Modell gewonnene Lösung in der jeweiligen Realsituation überprüfen
    • die aus dem mathematischen Modell gewonnene Lösung bewerten und gegebenenfalls Überlegungen zur Verbesserung der Modellierung anstellen
  • 2.4 Mit symbolischen, formalen und technischen Elementen der Mathematik umgehen
    • 2.4 Mit symbolischen, formalen und technischen Elementen der Mathematik umgehen
    • zwischen natürlicher Sprache und symbolisch-formaler Sprache der Mathematik wechseln
    • mathematische Darstellungen zum Strukturieren von Informationen, zum Modellieren und zum Problemlösen auswählen und verwenden
    • zwischen verschiedenen mathematischen Darstellungen wechseln
    • Berechnungen ausführen
    • Routineverfahren anwenden und miteinander kombinieren
    • Algorithmen reflektiert anwenden
    • Ergebnisse und die Eignung des Verfahrens kritisch prüfen
    • Hilfsmittel (zum Beispiel Formelsammlung, Geodreieck und Zirkel, Taschenrechner, Software) problemangemessen auswählen und einsetzen
    • Taschenrechner und mathematische Software (Tabellenkalkulation, Dynamische Geometriesoftware) bedienen und zum Explorieren, Problemlösen und Modellieren einsetzen
    • Ergebnisse, die unter Verwendung eines Taschenrechners oder Computers gewonnen wurden, kritisch prüfen
  • 2.5 Kommunizieren
    • 2.5 Kommunizieren
    • mathematische Einsichten und Lösungswege schriftlich dokumentieren oder mündlich darstellen und erläutern
    • ihre Ergebnisse strukturiert präsentieren
    • eigene Überlegungen in kurzen Beiträgen sowie selbstständige Problembearbeitungen in Vorträgen verständlich darstellen
    • bei der Darstellung ihrer Ausführungen geeignete Medien einsetzen
    • vorläufige Formulierungen zu fachsprachlichen Formulierungen weiterentwickeln
    • ihre Ausführungen mit geeigneten Fachbegriffen darlegen
    • aus Quellen (Texten, Bildern und Tabellen) und aus Äußerungen anderer mathematische Informationen entnehmen
    • Äußerungen und Informationen analysieren und beurteilen

Operatoren

Anhänge zu Fachplänen

3.4.4 Leit­idee Funk­tio­na­ler Zu­sam­men­hang

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ler­nen ne­ben der na­tür­li­chen Ex­po­nen­ti­al- und Lo­ga­rith­mus­funk­ti­on wei­te­re Funk­tio­nen ken­nen, die sich aus Ver­knüp­fun­gen oder Ver­ket­tun­gen er­ge­ben. Sie un­ter­su­chen Funk­tio­nen und ih­re Gra­phen auf cha­rak­te­ris­ti­sche Ei­gen­schaf­ten.
Im Be­reich der Ex­trem­wert­pro­ble­me, der Be­stim­mung von Funk­ti­ons­ter­men und der Un­ter­su­chung von Funk­tio­nen­scha­ren fin­det die Dif­fe­ren­ti­al­rech­nung wei­te­re An­wen­dung.
Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler zie­hen Rück­schlüs­se vom Gra­phen der Än­de­rungs­ra­te auf den Be­stand. Sie ler­nen mit dem Haupt­satz den Zu­sam­men­hang zwi­schen Ab­lei­tung und In­te­gral ken­nen und nut­zen ihn auch in Be­grün­dungs­zu­sam­men­hän­gen. Die Ei­gen­schaf­ten des In­te­grals nut­zen sie auch für Flä­chen­in­halts­be­rech­nun­gen und wei­te­re An­wen­dun­gen – un­ter an­de­rem in Na­tur­wis­sen­schaf­ten und Tech­nik.

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler kön­nen

Mit der na­tür­li­chen Ex­po­nen­ti­al- und Lo­ga­rith­mus­funk­ti­on um­ge­hen

(1)

die be­son­de­re Be­deu­tung der Ba­sis e bei Ex­po­nen­ti­al­funk­tio­nen er­läu­tern

(2)

die Gra­phen der na­tür­li­chen Ex­po­nen­ti­al- und Lo­ga­rith­mus­funk­ti­on un­ter Ver­wen­dung cha­rak­te­ris­ti­scher Ei­gen­schaf­ten skiz­zie­ren und die Be­zie­hung zwi­schen den Gra­phen be­schrei­ben

(3)

cha­rak­te­ris­ti­sche Ei­gen­schaf­ten der Funk­ti­on \(f\) mit \(f(x)=e^{x}\) be­schrei­ben

(4)

die Ab­lei­tungs­funk­ti­on und ei­ne Stamm­funk­ti­on der Funk­ti­on \(f\) mit \(f(x)=e^{x}\) an­ge­ben

(5)

die Ab­lei­tungs­funk­ti­on der Funk­ti­on \(f\) mit \(f(x)=ln(x)\) an­ge­ben

Mit zu­sam­men­ge­setz­ten Funk­tio­nen um­ge­hen

(6)

Funk­tio­nen ver­ket­ten und Ver­ket­tun­gen von Funk­tio­nen er­ken­nen

(7)

die Gra­phen von Funk­tio­nen in ein­fa­chen Fäl­len auf waag­rech­te und senk­rech­te Asym­pto­ten und Null­stel­len un­ter­su­chen, de­ren Funk­ti­ons­term als Quo­ti­ent zu­vor be­han­del­ter Funk­ti­ons­ty­pen ge­bil­det wer­den kann

(8)

Gra­phen von zu­sam­men­ge­setz­ten Funk­tio­nen (Sum­me, Pro­dukt, Ver­ket­tung) un­ter­su­chen

Dif­fe­ren­ti­al­rech­nung an­wen­den

(9)

Ex­trem­wert­pro­ble­me mit Ne­ben­be­din­gun­gen lö­sen

(10)

ei­nen Funk­ti­ons­term zu ge­ge­be­nen Ei­gen­schaf­ten ei­nes Gra­phen er­mit­teln

(11)

bei Funk­tio­nen­scha­ren ein­zel­ne Fra­ge­stel­lun­gen zu Ei­gen­schaf­ten ih­rer Gra­phen oder zu Zu­sam­men­hän­gen zwi­schen den Gra­phen un­ter­su­chen

Die Grund­idee der In­te­gral­rech­nung ver­ste­hen und mit In­te­gra­len um­ge­hen

(12)

den Wert des be­stimm­ten In­te­grals als ori­en­tier­ten Flä­chen­in­halt und als Be­stands­ver­än­de­rung er­klä­ren

(13)

Funk­tio­nen aus ih­ren Än­de­rungs­ra­ten re­kon­stru­ie­ren

(14)

den Be­stand aus An­fangs­be­stand und Än­de­rungs­ra­ten be­stim­men

(15)

den In­halt des Haupt­sat­zes der Dif­fe­ren­ti­al- und In­te­gral­rech­nung an­ge­ben

(16)

die Be­grif­fe In­te­gral­funk­ti­on und Stamm­funk­ti­on ge­gen­ein­an­der ab­gren­zen

(17)

vom Gra­phen der Funk­ti­on auf den Gra­phen ei­ner Stamm­funk­ti­on schlie­ßen und um­ge­kehrt

(18)

den Haupt­satz der Dif­fe­ren­ti­al- und In­te­gral­rech­nung in Be­grün­dungs­zu­sam­men­hän­gen, zum Bei­spiel zum Nach­weis der Li­nea­ri­tät des In­te­grals, nut­zen

(19)

die Li­nea­ri­tät des In­te­grals an­schau­lich be­grün­den und re­chen­öko­no­misch nut­zen


Umsetzungshilfen
Hinweis
Die Beispielcurricula, Synopsen und Kompetenzraster sind bei den inhaltsbezogenen Kompetenzen des jeweiligen Faches zu finden.