Mathematik Kursstufe

Curricula

Schnittmengencurriculum Mathematik

Allgemeine Bemerkungen

1. Die verschiedenen Leitideen sind nicht isoliert zu betrachten. Vielmehr sollten die formulierten Kompetenzen und Inhalte im Rahmen der neun Leitideen „Zahl“, „Algorithmus“, „Messen“, „Raum und Form“, „Variable“, „Funktionaler Zusammenhang“, „Daten und Zufall“, „Vernetzung“ und “Modellieren“ an den jeweils geeigneten Stellen in den Unterricht einfließen.

2. Im Sinne der "Leitgedanken zum Kompetenzerwerb" soll das Problemlösen einen größeren Stellenwert erhalten. Aus diesem Grunde sollten die Schülerinnen und Schüler in allen Klassenstufen an geeigneten Stellen Problemlösetechniken, - strategien und Heurismen kennen, anwenden und neuen Situationen anpassen. Um dies zu erreichen soll an geeigneten Stellen mit den Schülerinnen und Schüler anhand verschiedener Aufgaben über Lösungsstrategien reflektiert und dabei entsprechende heuristische Methoden herausgearbeitet werden. Gute Anregungen dazu sind u.a. in der Zeitschrift „Mathematik lehren“ Nr. 115 enthalten.

Die vorgeschlagenen Methoden stellen eine mögliche Auswahl dar.

3. Was nicht im Abitur 2012 erwartet wird:

Polynomdivision, Wurzelgleichungen, Näherungsverfahren zur Lösung von Gleichjungen und Bestimmung von Integralen, Wahrscheinlichkeitsrechnung, Folgen, Vollständige Induktion, Nachweis lin. Unabhängigkeit (nur anschaulich), Beweisen mit Hilfe von Vektoren

Kompetenzen, Leitideen und Bildungsziele laut Bildungsplan

Inhalte

Methoden

Hinweise

Modellieren

Die Schülerinnen und Schüler können

  • das Änderungsverhalten von Größen analytisch beschreiben und interpretieren

Funktionaler Zusammen­hang

Die Schülerinnen und Schüler können

  • über Grundkompetenzen im Umgang mit Funktionen verfügen;
  • das Änderungsverhalten von Funktionen quantitativ beschreiben
  • einfache Funktionen ableiten

Algorithmus

Die Schülerinnen und Schüler können

  • einfache Funktionen ableiten

I Wiederholungen

Funktionen,

Änderungsrate,

Ableitung,

Ableitung berechnen,

Ableitungsfunktion,

Ableitungsregeln für Potenz, Summe und konstanter Faktor

Gruppenpuzzle

  • Verschiedene Bedeutung der Ableitung
  • Kurvenuntersuchung

Probleme im Umfeld der Tangente:

Tangente in einem Kurvenpunkt

Tangente parallel zu einer Geraden

Tangente von einem Punkt

Die Bestimmung von Wendepunkte wurde schon in Klasse 10/11 behandelt

Zur Beachtung:

Nicht im Abitur verlangt:

Quotientenregel, Polynomdivision

4 h

Kompetenzen, Leitideen und Bildungsziele laut Bildungsplan

Inhalte

Methoden

Hinweise

Funktionaler Zusammen­hang

Die Schülerinnen und Schüler

  • kennen Verknüpfungen und Verkettungen der e-Funktion mit ganzrationalen Funktionen zur Beschreibung von inner- und außermathematischen Problemen,
  • verwenden Produkt- und Kettenregel beim Ableiten von Funktionen,
  • führen Parametervarianten zur Anpassung von Funktionen an Daten durch,
  • nutzen bei Scharen von Funktionen, die durch Verknüpfungen und Verkettungen der e-Funktion mit ganzrationalen Funktionen entstehen, charakteristische Merkmale zum Lösen inner- und außermathematischer Probleme.

Algorithmus

Die Schülerinnen und Schüler können

  • verkettete Funktionen ableiten

II Alte und neue Funktionen und ihre Ableitungen

Neue Funktionen aus alten

Funktionen: Produkt, Verkettung

Kettenregel

Produktregel

Die natürliche Exponentialfunktion

und ihre Ableitung

Exponentialgleichungen und natürlicher Logarithmus

Funktionenscharen

Gruppenpuzzle:

Verschieben und Strecken von Kurven

20 h

Hinweis:

Die Quotientenregel ist nicht verlangt

Beziehung und Änderung

Muster und Struktur

Die Schülerinnen und Schüler

  • deuten das bestimmte Integral als aus Änderungen rekonstruierter Bestand und als Flächeninhalt,
  • kennen den Zusammenhang zwischen Differenzieren und Integrieren,
  • kennen Stammfunktionen der Funktionen x ex , x sin(x) , x  und
  • x xn; darunter auch x  x,
  • nutzen den Zusammenhang zwischen Ableitung und Integral zur Bestätigung von Stammfunktionen,
  • wenden Rechengesetze für bestimmte Integrale an,
  • berechnen unbestimmte Integrale,
  • interpretieren uneigentliche Integrale als Grenzwerte sowohl von Beständen als auch von Flächeninhalten,
  • begründen geometrisch anschaulich den Hauptsatz der Differenzial- und Integralrechnung,
  • begründen die Volumenformel für Körper, die durch Rotation um die x-Achse entstehen,
  • bestimmen Flächeninhalte unbegrenzter Flächen.

III Schlüsselkonzept: Integral

Rekonstruieren einer Größe

Das Integral

Der Hauptsatz der Differenzial- und

Integralrechnung

Bestimmung von Stammfunktionen

Integralfunktionen

Integral und Flächeninhalt

Unbegrenzte Flächen

Mittelwerte von Funktionen

Integral und Rauminhalt

Gruppenpuzzle: Rekonstruieren einer Größe an verschiedenen Beispielen

Arbeitsplan: Bestimmung von Stammfunktionen

Arbeitsplan: Flächen zwischen zwei Kurven

24 h

Beziehung und Änderung

Modell und Simulation, Modellieren

Die Schülerinnen und Schüler

  • untersuchen das Grenzverhalten von Funktionen unter Berücksichtigung von Polstellen und waagerechten Asymptoten der zugehörigen Graphen,
  • erkennen Symmetrien von Graphen und weisen vorhandene Punktsymmetrie zum Ursprung bzw. Achsensymmetrie zur y-Achse nach,
  • nutzen bei Funktionen und Scharen ganzrationaler Funktionen charakteristische Merkmale wie Extremstellen, Wendestellen und Krümmungsverhalten zum Lösen inner- und außermathematischer Probleme,
  • führen Parametervariationen zur Anpassung von Funktionen an Daten durch,
  • nutzen bei Scharen von Funktionen, die durch Verknüpfungen und Verkettungen der e-Funktion mit ganzrationalen Funktionen entstehen, charakteristische Merkmale zum Lösen inner- und außermathematischer Probleme,
  • kennen asymptotisches Verhalten.

IV Graphen und Funktionen analysieren

Achsen- und Punktsymmetrie bei

Graphen

Definitionslücken und senkrechte

Asymptoten

Gebrochenrationale Funktionen -

Verhalten für x 

Nullstellen, Extremstellen und

Wendestellen

Funktionsanalyse: Nachweis von

Eigenschaften

Funktionen mit Parametern

Eigenschaften von trigonometrischen

Funktionen

Funktionsanpassung bei

trigonometrischen Funktionen

Lernzirkel:

Eigenschaften trigonometrischer Funktionen

Gruppenpuzzle:

Verschieben und Strecken von Kurven

Hinweis:

Polynomdivision zur Berechnung der schiefen Asymptote ist nicht verlangt.

25 h

Beziehung und Änderung

Modell und Simulation

  • kennen die Monotonie und Beschränktheit von

Folgen,

  • kennen Verknüpfungen und Verkettungen der e-Funktion mit ganzrationalen Funktionen zur Beschreibung von inner- und außermathematischen Problemen und kennen begrenztes und logistisches Wachstum,
  • führen Parametervariationen zur Anpassung von Funktionen an Daten durch,
  • erkennen den Zusammenhang zwischen Funktion und Ableitungsfunktion und deuten die resultierende Differentialgleichung im Sachkontext der Wachstumsmodelle.

V Wachstum

Veränderungen mit Folgen

beschreiben

Monotonie und Beschränktheit von

Folgen

Grenzwerte von Folgen

Exponentielles Wachstum modellieren

Beschränktes Wachstum

Differenzialgleichungen bei

Wachstum

Logistisches Wachstum

Datensätze modellieren

Arbeitsplan zur Erarbeitung von Wachstumsprozessen

Hinweis:

Folgen sind im Abitur 2012 nicht Prüfungsstoff

16 h

Beziehung und Änderung

Modell und Simulation

Die Schülerinnen und Schüler

  • kennen den Gauß-Algorithmus als ein Lösungsverfahren für lineare Gleichungssysteme,
  • lösen lineare Gleichungssysteme mit der eingeführten Technologie,
  • kennen abschnittsweise definierte Funktionen

VI Lineare Gleichungssysteme ­­

Das Gauß-Verfahren

Lösungsmengen linearer

Gleichungssysteme

Bestimmung ganzrationaler

Funktionen

Anwendungen linearer

Gleichungssysteme

Arbeitsplan: Wiederholung aus Klasse 10 / 11

8 h

Hinweis:

Die Bestimmung ganzrationaler

Funktionen wurde schon in Klasse 10 /11 behandelt

Kompetenzen, Leitideen und Bildungsziele laut Bildungsplan

Inhalte

Methoden

Hinweise

Muster und Struktur

Form und Raum

Die Schülerinnen und Schüler

  • nutzen die bildliche Darstellung und Koordinatisierung zur Beschreibung und Lösung von inner- und außermathematischen Problemen in Ebene und Raum,
  • wenden die Addition, Subtraktion und skalare Multiplikation von Vektoren an und veranschaulichen sie geometrisch,
  • wenden Vektoren beim Arbeiten mit geradlinig
  • begrenzten geometrischen Objekten an,
  • kennen das Skalarprodukt
  • erfassen und begründen die unterschiedlichen Lagebeziehungen von Geraden sowie von Gerade und Ebene und Ebenen und Ebenen und lösen Schnittprobleme,
  • beschreiben Ebenen mit Parameter-, Normalen- und Koordinatengleichung.

VII Schlüsselkonzept: Vektoren

Punkte im Raum

Vektoren

Rechnen mit Vektoren

Geraden

Lage von Geraden

Längen messen mit Vektoren

Ebenen im Raum

Zueinander orthogonale Vektoren –

Skalarprodukt

Normalengleichung und

Koordinatengleichung einer Ebene

Ebenengleichungen im Überblick

Lagen von Ebenen erkennen und

Ebenen zeichnen

Gegenseitige Lage von Ebenen

Lernwerkstatt: Geraden und Lage von Geraden

25 h

Muster und Struktur

Form und Raum

Die Schülerinnen und Schüler

  • kennen den Abstand eines Punktes von einer Ebene,
  • nutzen die Hesse`sche Normalenform um den Abstand eines Punktes von einer Ebenen zu berechnen,
  • kennen den Abstand eines Punktes von einer Geraden,
  • kennen den Abstand windschiefer Geraden,
  • nutzen das Skalarprodukt zur Bestimmung der Winkelgröße zwischen Vektoren,
  • bestimmen Schnittwinkel,
  • kennen Spiegelungen und Symmetrien

VIII Geometrische Probleme lösen

Abstand eines Punktes von einer

Ebene

Die Hesse´sche Normalenform

Abstand eines Punktes von einer

Geraden

Abstand windschiefer Geraden

Winkel zwischen Vektoren –

Skalarprodukt

Schnittwinkel

Spiegelung und Symmetrie

Arbeitsplan:


Wir spiegeln einen Punkt an einer Geraden / Ebene

25 h

Muster und Struktur

Form und Raum

Die Schülerinnen und Schüler

  • kennen die Idee eines Beweises mithilfe von Vektoren,
  • nutzen die lineare Abhängigkeit und Unabhängigkeit von Vektoren um mithilfe von Vektorzügen Beweise zu führen,
  • nutzen die Orthogonalität von Vektoren zum Beweisen,
  • nutzen Teilverhältnisse zum Beweisen.

IX Beweisen in der Geometrie

Eine neue Beweisidee

Lineare Abhängigkeit und

Unabhängigkeit von Vektoren

Vektorielle Beweise zur Orthogonalität

Teilverhältnisse

Vektorielle Beweise zu

Teilverhältnissen

Gruppenpuzzle:

Bearbeitung vektorieller Beweise.

Hinweis:

Nicht Prüfungsstoff beim Abi 2012

10 h

Muster und Struktur , Form und Raum

Daten und Zufall , Modell und Simulation

Die Schülerinnen und Schüler

  • stellen Binomialverteilungen auch unter Verwendung der eingeführten Technologie grafisch dar,
  • charakterisieren und interpretieren Datenmaterial mithilfe der Kenngrößen arithmetisches Mittel, Standardabweichung und Stichprobenumfang und setzen die eingeführte Technologie sinnvoll ein,
  • charakterisieren Wahrscheinlichkeitsverteilungen anhand der Kenngrößen Erwartungswert und Standardabweichung , berechnen diese auch unter Verwendung der eingeführten Technologie und nutzen sie für Interpretationen,
  • nutzen den Erwartungswert und die Standardabweichung einer binomialverteilten Zufallsgröße für Interpretationen,
  • können den Annahmebereich und Ablehnungsbereich für den zweiseitigen Signifikanztest bestimmen,
  • testen eine Nullhypothese,
  • kennen die Gauß´sche Glockenfunktion,
  • verwenden die Normalverteilung als Näherung für die Binomialverteilung,
  • kennen die Exponentialverteilung.

X Schlüsselkonzept: Wahrscheinlichkeit

Wiederholung: Binomialverteilung

Problemlösen mit der

Binomialverteilung

Binomialverteilung –

Standardabweichung

Zweiseitiger Signifikanztest

Einseitiger Signifikanztest

Stetige Zufallsvariable: Integrale

besuchen die Stochastik

Die Analysis der Gauß´schen

Glockenfunktion

Die Normalverteilung

Die Exponentialverteilung

Hinweis:

Die Wahrscheinlichkeitsrechnung ist für diesen Jahrgang nicht Prüfungsstoff

28 h