Das Buch der Natur ist in der Sprache der Mathematik geschrieben.
Galileo Galilei, 1564-1642
Klasse 5
Arithmetik/Algebra – mit Zahlen und Symbolen umgehen
| Schülerinnen und Schüler |
Darstellen | · stellen ganze Zahlen in der Stellenwerttafel, auf der Zahlengeraden und in Wortform dar · stellen Längen, Zeiten, Massen, Flächeninhalte und Geldwerte in Sachsituationen mit geeigneten Einheiten dar Mögliche Ergänzungen: o nutzen das Dualsystem zur Darstellung natürlicher Zahlen, führen den Wechsel vom und zum Dezimalsystem in einfachen Fällen durch o verwenden die römische Zahldarstellung |
Ordnen | · ordnen und vergleichen Zahlen und runden ganze Zahlen |
Operieren | · führen mit natürlichen Zahlen alle Grundrechenarten schriftlich und im Kopf aus · addieren und multiplizieren ganze Zahlen |
Anwenden | · verwenden Fachausdrücke für Rechenterme korrekt · wenden Kommutativgesetze, Assoziativgesetze und das Distributivgesetz an · nutzen Überschläge zur Rechenkontrolle · benutzen Variable und einfache Gleichungen zur Lösung von Problemen |
Systematisieren | · bestimmen Anzahlen auf systematische Weise |
Funktionen – Beziehungen und Veränderungen beschreiben und erkunden
| Schülerinnen und Schüler |
Darstellen | · stellen Beziehungen zwischen Zahlen und zwischen Größen in Tabellen und Diagrammen dar |
Interpretieren | · lesen Informationen aus Tabellen und Diagrammen in einfachen Sachzusammenhängen ab |
Geometrie – ebene und räumliche Strukturen nach Maß und Form erfassen
| Schülerinnen und Schüler |
Erfassen | · verwenden die Grundbegriffe Punkt, Gerade, Strecke, Radius, Durchmesser und Abstand sachgerecht · erkennen parallele und orthogonale Geraden und Strecken und prüfen ihre Lagebeziehung mit dem Geodreieck nach · benennen und charakterisieren Rechtecke, Quadrate, Parallelogramme, Rauten, Trapeze und Kreise und identifizieren sie in ihrer Umwelt · benennen und charakterisieren rechtwinklige, gleichschenklige und gleichseitige Dreiecke und identifizieren sie in ihrer Umwelt · benennen und charakterisieren Quader und Würfel und identifizieren sie in ihrer Umwelt |
Konstruieren | · zeichnen bzw. konstruieren parallele und orthogonale Geraden, Rechtecke, Quadrate, Kreise und Dreiecke · führen Konstruktionen im ebenen Koordinatensystem durch · zeichnen Schrägbilder und Netze von Quadern und Würfeln und stellen die Körper her |
Messen | · schätzen und bestimmen Längen, Umfang und Flächeninhalt von Rechtecken, Dreiecken, Parallelogrammen und daraus zusammengesetzten Figuren |
Stochastik – mit Daten und Zufall arbeiten
| Schülerinnen und Schüler |
Erheben | · erheben Daten und fassen sie in Ur- und Strichlisten zusammen |
Darstellen | · stellen Häufigkeitstabellen zusammen und veranschaulichen diese mithilfe von Säulendiagrammen |
Beurteilen | · lesen und interpretieren statistische Darstellungen |
Klasse 6
Arithmetik/Algebra – mit Zahlen und Symbolen umgehen
| Schülerinnen und Schüler |
Darstellen | · stellen einfache Bruchteile auf verschiedene Weise dar: handelnd, zeichnerisch an verschiedenen Objekten, durch Zahlensymbole und als Punkte auf der Zahlengerade · deuten einfache Bruchteile als Größen und einfache Brüche als Operatoren und Verhältnisse · nutzen das Grundprinzip des Kürzens und Erweiterns von Brüchen als Vergröbern bzw. Verfeinern der Einteilung · deuten Dezimalzahlen und Prozentzahlen als andere Darstellungsform für Brüche und stellen sie an der Zahlengerade dar · führen Umwandlungen zwischen Bruch, Dezimalzahl und Prozentzahl durch · bestimmen die Primfaktorzerlegung von natürlichen Zahlen · stellen Volumina in Sachsituationen mit geeigneten Einheiten dar |
Ordnen | · ordnen, vergleichen Dezimalzahlen und Bruchzahlen · runden Dezimalzahlen |
Operieren | · führen mit endlichen Dezimalzahlen und einfachen Brüchen alle Grundrechenarten schriftlich und im Kopf aus · bestimmen Teiler und Vielfache natürlicher Zahlen und wenden Teilbarkeitsregeln · bestimmen den ggT und das kgV von natürlichen Zahlen |
Funktionen – Beziehungen und Veränderungen beschreiben und erkunden
| Schülerinnen und Schüler |
Darstellen | · stellen Beziehungen zwischen Zahlen und zwischen Größen in Tabellen und Diagrammen dar |
Interpretieren | · erkunden Muster in Beziehungen zwischen Zahlen und stellen Vermutungen auf · erkennen prop. und antiprop. Zuordnungen in Sachzusammenhängen und prüfen entsprechende Vermutungen rechnerisch nach |
Anwenden | · nutzen gängige Maßstabsverhältnisse · lösen Problemstellungen im Zusammenhang mit prop. und antiprop. Zuordnungen mit Hilfe des Dreisatzes |
Geometrie – ebene und räumliche Strukturen nach Maß und Form erfassen
| Schülerinnen und Schüler |
Erfassen | · verwenden zusätzlich die Grundbegriffe Winkel, achsensymmetrisch, punktsymmetrisch sachgerecht zur Beschreibung ebener und räumlicher Figuren |
Konstruieren | · konstruieren Winkel und Bilder bei Achsenspiegelungen, Punktspiegelungen und Verschiebungen |
Messen | · schätzen und bestimmen Längen, Winkel, Umfänge von Vielecken sowie Oberflächen und Volumina von Quadern |
Stochastik – mit Daten und Zufall arbeiten
| Schülerinnen und Schüler |
Darstellen | · veranschaulichen Häufigkeitstabellen mithilfe von Kreisdiagrammen |
Auswerten | · bestimmen relative Häufigkeiten, arithmetisches Mittel und Median |
Klasse 7
Arithmetik/Algebra – mit Zahlen und Symbolen umgehen
| Schülerinnen und Schüler |
Ordnen / Operieren | · ordnen und vergleichen rationale Zahlen · führen Grundrechenarten für rationale Zahlen aus (Kopfrechnen und schriftliche Rechenverfahren) · fassen Terme zusammen, multiplizieren sie aus und faktorisieren sie mit einem einfachen Faktor · lösen lineare Gleichungen sowohl durch Probieren als auch algebraisch und grafisch und nutzen die Probe als Rechenkontrolle |
Anwenden | · verwenden ihre Kenntnisse über rationale Zahlen und lineare Gleichungen zur Lösung inner- und außermathematischer Probleme |
Funktionen – Beziehungen und Veränderungen beschreiben und erkunden
| Schülerinnen und Schüler |
Darstellen | · stellen Zuordnungen mit eigenen Worten, in Wertetabellen, als Grafen und in Termen dar und wechseln zwischen diesen Darstellungen |
Interpretieren | · interpretieren Grafen von Zuordnungen und Terme linearer funktionaler Zusammenhänge |
Anwenden | · identifizieren proportionale, antiproportionale und lineare Zuordnungen in Tabellen, Termen und Realsituationen · wenden die Eigenschaften von proportionalen, antiproportionalen und linearen Zuordnungen sowie einfache Dreisatzverfahren zur Lösung außer- und innermathematischer Problemstellungen an · berechnen Prozentwert, Prozentsatz und Grundwert in Realsituationen (auch Zinsrechnung) |
Geometrie – ebene und räumliche Strukturen nach Maß und Form erfassen
| Schülerinnen und Schüler |
Konstruieren | · zeichnen Dreiecke aus gegebenen Winkel- und Seitenmaßen |
Anwenden | · erfassen und begründen Eigenschaften von Figuren mithilfe von Symmetrie, einfachen Winkelsätzen |
Stochastik – mit Daten und Zufall arbeiten
| Schülerinnen und Schüler |
Erheben | · planen Datenerhebungen, führen sie durch und nutzen zur Erfassung auch eine Tabellenkalkulation |
Darstellen | · veranschaulichen ein- und zweistufige Zufallsexperimente mithilfe von Baumdiagrammen |
Klasse 8
Arithmetik/Algebra – mit Zahlen und Symbolen umgehen
| Schülerinnen und Schüler |
Operieren | · wenden das Radizieren als Umkehren des Potenzierens an; sie berechnen und überschlagen Quadratwurzeln einfacher Zahlen im Kopf · führen Grundrechenarten für rationale Zahlen aus (Kopfrechnen und schriftliche Rechenverfahren) · fassen Terme zusammen, multiplizieren sie und nutzen binomische Formeln als Rechenstrategie · lösen lineare Gleichungssysteme mit zwei Variablen sowohl durch Probieren als auch algebraisch und grafisch und nutzen die Probe als Rechenkontrolle |
Anwenden | · verwenden ihre Kenntnisse über rationale Zahlen und lineare Gleichungssysteme zur Lösung inner- und außermathematischer Probleme |
Systematisieren | · unterscheiden rationale und irrationale Zahlen |
Geometrie – ebene und räumliche Strukturen nach Maß und Form erfassen
| Schülerinnen und Schüler |
Erfassen | · benennen und charakterisieren Prismen und Zylinder und identifizieren sie in ihrer Umwelt |
Messen | · schätzen und bestimmen Umfang und Flächeninhalt von Kreisen und zusammengesetzten Figuren, sowie Oberflächen und Volumina von Prismen und Zylindern |
Anwenden | · erfassen und begründen Eigenschaften von Figuren mithilfe der Kongruenz |
Stochastik – mit Daten und Zufall arbeiten
| Schülerinnen und Schüler |
Darstellen | · nutzen Median, Spannweite und Quartile zur Darstellung von Häufigkeitsverteilungen als Boxplots |
Auswerten | · benutzen relative Häufigkeiten von langen Versuchsreihen zur Schätzung von Wahrscheinlichkeiten · verwenden ein- oder zweistufige Zufallsversuche zur Darstellung zufälliger Erscheinungen in alltäglichen Situationen · bestimmen Wahrscheinlichkeiten bei einstufigen Zufallsexperimenten mithilfe der Laplace-Regel · bestimmen Wahrscheinlichkeiten bei zweistufigen Zufallsexperimenten mithilfe der Pfadregeln |
Beurteilen | · interpretieren Spannweite und Quartile in statistischen Darstellungen |
Klasse 9
Arithmetik/Algebra – mit Zahlen und Symbolen umgehen
| Schülerinnen und Schüler |
Darstellen | · lesen und schreiben Zahlen in Zehnerpotenz-Schreibweise und erläutern die Potenzschreibweise mit ganzzahligen Exponenten |
Operieren | · lösen einfache quadratische Gleichungen, d.h. quadratische Gleichungen, auf die ein Lösungsverfahren (z.B. Faktorisieren, pq-Formel) unmittelbar angewendet werden kann |
Anwenden | · verwenden ihre Kenntnisse über quadratische Gleichungen zum Lösen inner- und außermathematischer Probleme |
Funktionen – Beziehungen und Veränderungen beschreiben und erkunden
| Schülerinnen und Schüler |
Darstellen | · stellen lineare und quadratische Funktionen mit eigenen Worten, in Wertetabellen, Grafen und in Termen dar, wechseln zwischen diesen Darstellungen und benennen ihre Vor- und Nachteile · stellen die Sinusfunktion mit eigenen Worten, in Wertetabellen, Grafen und in Termen dar |
Interpretieren | · deuten die Parameter der Termdarstellungen von linearen und quadratischen Funktionen in der grafischen Darstellung und nutzen dies in Anwendungssituationen |
Anwenden | · wenden lineare und quadratische Funktionen zur Lösung außer- und innermathematischer Problemstellungen an · wenden exponentielle Funktionen zur Lösung außermathematischer Problemstellungen aus dem Bereich Zinseszins an · verwenden die Sinusfunktion zur Beschreibung einfacher periodischer Vorgänge |
Geometrie – ebene und räumliche Strukturen nach Maß und Form erfassen
| Schülerinnen und Schüler |
Erfassen | · benennen und charakterisieren Körper (Pyramiden, Kegel, Kugeln) und identifizieren sie in ihrer Umwelt |
Konstruieren | · skizzieren Schrägbilder, entwerfen Netze von Zylindern, Pyramiden und Kegeln und stellen die Körper her · vergrößern und verkleinern einfache Figuren maßstabsgetreu |
Messen | · schätzen und bestimmen Oberflächen und Volumina von Pyramiden, Kegeln und Kugeln |
Anwenden | · berechnen geometrische Größen und verwenden dazu den Satz des Pythagoras und die Definitionen von Sinus, Kosinus und Tangens und begründen Eigenschaften von Figuren mithilfe des Satzes des Thales · beschreiben und begründen Ähnlichkeitsbeziehungen geometrischer Objekte und nutzen diese im Rahmen des Problemlösens zur Analyse von Sachzusammenhängen |
Stochastik – mit Daten und Zufall arbeiten
| Schülerinnen und Schüler |
Beurteilen | · analysieren grafische statistische Darstellungen kritisch und erkennen Manipulationen · nutzen Wahrscheinlichkeiten zur Beurteilung von Chancen und Risiken und zur Schätzung von Häufigkeiten |
Jgst. 11
Koordinatengeometrie
Gerade, Parabel, Kreis
Kreistangente, Parabeltangente
Lineare Gleichungssysteme zur Bestimmung von Geraden und Parabeln
Beschreibende Statistik
Erfassen, Darstellen und Aufbereiten statistischer Daten
Statistische Kenngrößen (Mittelwerte, Streuungsmaße)
Interpretieren und Bewerten von Kenngrößen
Ausgleichsgerade, Regression, Korrelation
Differentialrechnung ganzrationaler Funktionen
Mittlere Änderungsrate, durchschnittliche Steigung, Sekante, Differenzenquotient
Momentane Änderungsrate, lokale Steigung, Tangente, Grenzprozess des Differenzenquotienten
Ableitung und Ableitungsfunktion, Tangentengleichung
Ableitungsregeln für ganzrationale Funktionen
Untersuchung ganzrationaler Funktionen bzgl. Nullstellen, Symmetrie,
Steigungsverhalten/Hoch- und Tiefpunkte, Krümmungsverhalten/Wendepunkte
Jgst. 12/13 Gk
Mathematik Oberstufe Grundkurse 12 und 13
Analysis
Fortführung der Differentialrechnung
• Bestimmung ganzrationaler Funktionen in Sachzusammenhängen
• Untersuchung weiterer Funktionenklassen. benötigte Ableitungsregeln
• Extremwertprobleme.
Integralrechnung
• Produktsummen, Untersuchung von Wirkungen
• Stammfunktion, bestimmtes Integral, Eigenschaften bestimmter Integrale
• Integralfunktion, Hauptsatz (mit anschaulichem Stetigkeitsbegriff)
• Flächenberechnung durch Integration
• ein Verfahren zur numerischen Integration
• uneigentliche Integrale
Lineare Algebra / Geometrie
Lineare Gleichungssysteme und vektorielle Geometrie
• lineare Gleichungssysteme für n > 2, Matrix-Vektor-Schreibweise
• systematisches Lösungsverfahren von linearen Gleichungssystemen
• Lösung unterbestimmter linearer Gleichungssysteme
• Rechnen mit Vektoren
• Parameterformen von Geraden- und Ebenengleichungen
• Koordinatenform von Ebenengleichungen
• Lagebeziehungen von Geraden und Ebenen
• Standard-Skalarprodukt mit den Anwendungen Orthogonalität, Winkel
und Länge von Vektoren
Matrizen (Alternative 1)
• Abbildungsmatrizen, schräge Parallelprojektionen
• Matrizenmultiplikation als Abbildungsverkettung
Matrizen (Alternative 2)
• Übergangsmatrizen, Materialverflechtung oder stochastische Matrizen
• Matrizenmultiplikation als Verkettung von Übergängen
Stochastik
Wahrscheinlichkeitsrechnung
• Wahrscheinlichkeit
• Bedingte Wahrscheinlichkeit, Unabhängigkeit
• Zufallsgröße, Wahrscheinlichkeitsverteilung, Erwartungswert, Standardabweichung
• Binomialverteilung
Beurteilende Statistik (Alternative 1)
• Testen von Hypothesen
Beurteilende Statistik (Alternative 2)
• Schätzen von Parametern.
Obligatorik
• Orientierungswissen in allen drei Gebieten
• Vorbereitung auf selbstständiges wissenschaftliches Arbeiten
Jgst. 12/13 Lk
Analysis
Fortführung der Differentialrechnung
• Bestimmung ganzrationaler Funktionen in Sachzusammenhängen
• Ableitungsregeln (Produkt-, Quotienten-, Kettenregel, Ableitung der Umkehrfunktion)
• Untersuchung von Exponentialfunktionen und weiteren Funktionenklassen
• Untersuchung von Funktionenscharen
• Extremwertprobleme.
Integralrechnung
• Produktsummen, Untersuchung von Wirkungen
• Stammfunktion, Integrierbarkeit, bestimmtes Integral, Eigenschaften bestimmter Integrale
• Integralfunktion, Hauptsatz
• Zusammenhang Integrierbarkeit - Stetigkeit - Differenzierbarkeit
• Beziehungen zwischen Ableitungs- und Integrationsregeln
• Flächenberechnung durch Integration
• ein Verfahren zur numerischen Integration
• uneigentliche Integrale
Lineare Algebra / Geometrie
Lineare Gleichungssysteme und vektorielle Geometrie
• lineare Gleichungssysteme für n > 2, Matrix-Vektor-Schreibweise
• systematisches Lösungsverfahren von linearen Gleichungssystemen
• Lösung unterbestimmter linearer Gleichungssysteme
• Rechnen mit Vektoren
• Lineare Abhängigkeit, Basis, Dimension, Erzeugendensysteme
• Parameterformen von Geraden- und Ebenengleichungen
• Standard-Skalarprodukt mit den Anwendungen Orthogonalität, Winkel
und Länge von Vektoren
• Normalenform von Ebenengleichungen
• Lagebeziehungen von Geraden und Ebenen, Schnittwinkel von Geraden und Ebenen
• Abstandsprobleme.
Matrizen (Alternative 1)
• Abbildungsmatrizen, Parallelprojektionen
• Matrizenmultiplikation als Abbildungsverkettung, inverse Matrizen und Abbildungen
• Gruppenstruktur bzgl. der Matrizenmultiplikation
• Eigenwertprobleme.
Matrizen (Alternative 2)
Übergangsmatrizen, stochastische Matrizen
Matrizenmultiplikation als Verkettung von Übergängen
Gruppenstruktur bzgl. der Matrizenmultiplikation
Fixvektoren
Stochastik
Wahrscheinlichkeitsrechnung
Wahrscheinlichkeit
Bedingte Wahrscheinlichkeit, Unabhängigkeit, Satz von Bayes
Zufallsgröße, Wahrscheinlichkeitsverteilung, Erwartungswert, Standardabweichung
Binomialverteilung
Normalverteilung, Formeln von de Moivre-Laplace.
Beurteilende Statistik
Testen von Hypothesen
Schätzen von Parametern.
Verknüpfung der Stochastik mit Analysis oder Linearer Algebra
Verknüpfung der Stochastik mit der Analysis über stetige Zufallsgrößen oder mit der Linearen Algebra über stochastische Matrizen/Markovketten.