Diskret - kontinuierlich: Unterschied zwischen den Versionen

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<center><big><big><big><big>Willkommen zum Lernpfad</big>
ÜBERSCHRIFT =Über diesen Lernpfad| INHALT1=Schüler/innen sollen sich mit der Beschreibung von dynamischen Vorgängen beschäftigen und den Unterschied zwischen diskreten Vorgängen (Beschreibung über Differenzengleichungen) und kontinuierlichen Vorgängen (Beschreibung über Differentialgleichungen) kennen lernen.|
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INHALT2=Kompetenzen| INHALT2a='''Das kannst du schon'''
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*Darstellungsformen von Funktionen
 
*Kenntnis der Auswirkung von Variationen in verschiedenen Darstellungsformen (lineare, quadratische Funktionen, Potenzfunktionen, trigonometrische Funktionen u.a.)| INHALT2b='''Das kannst du lernen'''
 
  
*Wie beschreibt man diskrete dynamische Vorgänge mit Hilfe von Differenzengleichungen - Lösungsmöglichkeiten und Visualisierung an verschiedenen Beispielen
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[[Bild:Logistisches_wachstum.png|150px]] [[Bild:Bsp rad zerfall.png |150px]] [[Bild:Wert quadratwurzel.png |150px]]
*Wie beschreibt man kontinuierliche dynamische Vorgänge mit Hilfe von Differentialgleichungen - Visualisierung und Lösungsansätze mit Hilfe verschiedener Technologieunterstützungen an verschiedenen Beispielen| INHALT3=[[Diskret - kontinuierlich/Didaktischer Kommentar|Didaktischer Kommentar]]}}
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== Rekursive Beschreibung von Veränderungen ==
 
=== Numerische Näherung - Heronverfahren ===
 
=== Radioaktiver Zerfall ===
 
=== Räuber-Beute-Modell ===
 
  
== Differenzengleichung ==
 
=== Begriffsbildung ===
 
Eine Differenzengleichung ist eine Möglichkeit, dynamische Systeme abzubilden. Dabei wird eine Folge von diskreten (einzeln betrachtbaren - "abzählbaren") Ereignissen rekursiv definiert. Jedes Folgenglied ist daher eine Funktion der vorhergehenden Folgenglieder.
 
  
Form: <math>x_{n} = f(x_{n-1},x_{n-2},...,x_{1},x_{0})</math><br />
+
<big>Diskret - kontinuierlich</big></big></big>
für natürliche Zahlen n.
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Die Veränderung wird durch den '''Differenzenquotienten''' angegeben:
 
<math>\frac{\Delta y}{\Delta n}</math><br />
 
mit <math>n \in</math>N
 
  
Dabei entspricht:<br />
+
erstellt von
<math>\Delta y_{n} \Longleftrightarrow y_{n+1}-y_{n}</math> und damit beispielsweise <math>\Delta y_{n}=5 \Longleftrightarrow y_{n+1}-y_{n}=5 \Longleftrightarrow y_{n+1}=y_{n}+5</math>
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Links:
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[[Benutzer:Kittel Matthias|<b>Matthias Kittel</b>]] und [[Benutzer:Walter Wegscheider|<b>Walter Wegscheider</b>]]  
* [http://statmath.wu-wien.ac.at/~leydold/MOK/HTML/node187.html http://statmath.wu-wien.ac.at/~leydold/MOK/HTML/node187.html], Josef Leydold, Abt. f. angewandte Statistik und Datenverarbeitung, 1997
+
  
=== Marktgleichgewicht - Cobweb-DIagramm ===
+
im Rahmen eines internationalen Projektes von<br>
Cobweb / Spinnwebdiagramme stellen eine gute Möglichkeit dar, Rekursionen darzustellen.
+
[http://www.medienvielfalt.org Medienvielfalt im Mathematikunterricht]<br>
Links:
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(Stand August 2011)</big>
* Spinnwebdiagramme - Lineare Differenzengleichungen 1. Ordnung mit GeoGebra: [http://www.geogebra.org/de/wiki/index.php/Lineare_Differenzengleichung_1._Ordnung http://www.geogebra.org/de/wiki/index.php/Lineare_Differenzengleichung_1._Ordnung]
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== Von der diskreten zur kontinuierlichen Veränderung ==
 
=== Exponentielles Wachstum - Lebensmittelkontrolle ===
 
=== Radioaktiver Zerfall - analytische Herleitung ===
 
  
[http://wikis.zum.de/medienvielfalt/images/6/68/Rad_zerfall_analytisch.pdf test]
 
  
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</center>
  
{{Arbeiten|NUMMER=|
 
ARBEIT=
 
Gegeben ist die Funktion <math> f(x)=x \cdot \ln x </math>. Es gilt <math>\int_{1}^{2}f(x)\mathrm{d}x=0,636294261</math> FE.
 
  
}}
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Du erwirbst / stärkst in diesem Lernpfad folgende Kompetenzen &nbsp;{{versteckt|
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'''Das kennst Du schon'''
  
=== Beispiele zum radioaktiven Zerfall ===
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*Darstellungsformen von Funktionen
 +
*Kenntnis der Auswirkung von Variationen in verschiedenen Darstellungsformen (lineare, quadratische Funktionen, Potenzfunktionen, trigonometrische Funktionen u.a.)
  
== Halbwertszeit ==
+
'''Das lernst Du'''
Der Zeitraum, in dem eine (meist exponentiell) abfallende Größe auf die Hälfte ihres Anfangswertes abgesunken ist. Die physikalische Halbwertszeit ist die für jedes Isotop eines radioaktiven Elementes charakteristische Zeitdauer, in der von einer ursprünglichen vorhandenen Anzahl radioaktiver Kerne bzw. instabilen Elementarteilchen die Hälfte zerfallen ist (entnommen aus Brockhaus in 5 Bänden, zweiter Band).
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*Wie beschreibt man diskrete dynamische Vorgänge mit Hilfe von Differenzengleichungen - Lösungsmöglichkeiten und Visualisierung an verschiedenen Beispielen
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*Wie beschreibt man kontinuierliche dynamische Vorgänge mit Hilfe von Differentialgleichungen - Visualisierung und Lösungsansätze mit Hilfe verschiedener Technologieunterstützungen an verschiedenen Beispiele
 +
 
 +
'''Du stärkst diese Kompetenzen''':
 +
 
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* Darstellen, Modellieren (Heronverfahren, Radioaktiver Zerfall, Räuber-Beute-Modell, Rekursionsmodelle und Differenzengleichungen Differentialgleichung)
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* Rechnen, Operieren (Radioaktiver Zerfall - analytische Herleitung sowie weiterführende Aufgaben, Herleitung der logistischen Gleichung, Lösen von Differentialgleichungen)
 +
* Interpretieren (exponentielles Wachstum - Lebensmittelkontrolle, exponentielle Abnahme - radioaktiver Zerfall)
 +
* Argumentieren, Begründen (Unterschied zwischen Differenzen- und Differentialgleichung)n
 +
* Problemlösen (Erkennen der Einsatzgebiete von Differenzen- und Differentialgleichung)
  
{{Arbeiten|NUMMER=1|
 
ARBEIT=
 
Jod-131 hat eine  Halbwertszeit von 8 Tagen. Berechne den Parameter λ (Basiszeiteinheit 1 Tag und 1 Jahr) in der Zerfallsgleichung auf 6 gültige Nachkommastellen!
 
}}
 
  
{{Arbeiten|NUMMER=2|
 
ARBEIT=
 
Von Kobalt-60 ist nach 3,88 Jahren 40% des Ausgangsmaterials zerfallen. Wie groß ist die Halbwertszeit dieses Isotops?
 
}}
 
  
{{Arbeiten|NUMMER=3|
+
 
ARBEIT=
+
Von 24000 Cäsium-137-Kernen sind nach einer bestimmten Zeit <math>\,t</math>  21771 Kerne zerfallen. Die Halbwertszeit des Isotops beträgt 2,1 Jahre. Berechne <math>\,t</math>!
+
 
}}
 
}}
  
=== '''Aufgaben im pdf-Format''' ===
 
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Die Angaben zu den Aufgaben findet man unter [http://wikis.zum.de/medienvielfalt/images/7/7a/Integrationsmethoden_mv.pdf Integrationsmethoden_mv.pdf] (41 kb).
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Informationen zum Einsatz des Lernpfads im Unterricht: {{pdf|Didaktischer_kommentar_diskret_kontinuierlich.pdf|Didaktischer Kommentar}}
  
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=== '''Lösungen im pdf-Format''' ===
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Der Lernpfad besteht aus vier Kapiteln, die Du in beliebiger Reihenfolge bearbeiten kannst.
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<center>[[Bild:Logos_1.jpg]]</center>
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== [[Rekursive Beschreibung von Veränderungen]] ==
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== [[Von der diskreten zur kontinuierlichen Veränderung]] ==
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 +
== [[Differentialgleichungen]] ==
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Die Lösungen zu diesen Aufgaben findet man unter [http://wikis.zum.de/medienvielfalt/images/1/1f/Integrationsmethoden_loes_mv.pdf Lösungen zu Integrationsmethoden_mv.pdf] (117 kb).
+
== [[Ausblick]] ==
  
=== Abbau von Giftstoffen ===
 
=== Logistisches Wachstum - beschränktes Wachstum ===
 
=== Ein-Lebewesen-Modell nach Verhulst ===
 
  
== Differentialgleichungen ==
 
=== Begriffsbildung ===
 
Links:
 
*  [http://statmath.wu-wien.ac.at/~leydold/MOK/HTML/node175.html http://statmath.wu-wien.ac.at/~leydold/MOK/HTML/node175.html], Josef Leydold, Abt. f. angewandte Statistik und Datenverarbeitung, 1997
 
  
=== Lösung einfacher Differentialgleichungen ===
 
  
== Ausblick ==
 
=== Visualisierung über Richtungsfelder ===
 
=== Näherungsverfahren ===
 
  
 
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&copy; 2009, Projekt "Medienvielfalt im Mathematikunterricht"

Aktuelle Version vom 3. Juli 2016, 14:00 Uhr

Willkommen zum Lernpfad


Logistisches wachstum.png Bsp rad zerfall.png Wert quadratwurzel.png


Diskret - kontinuierlich


erstellt von

Matthias Kittel und Walter Wegscheider

im Rahmen eines internationalen Projektes von
Medienvielfalt im Mathematikunterricht
(Stand August 2011)



Du erwirbst / stärkst in diesem Lernpfad folgende Kompetenzen  

Das kennst Du schon

  • Darstellungsformen von Funktionen
  • Kenntnis der Auswirkung von Variationen in verschiedenen Darstellungsformen (lineare, quadratische Funktionen, Potenzfunktionen, trigonometrische Funktionen u.a.)

Das lernst Du

  • Wie beschreibt man diskrete dynamische Vorgänge mit Hilfe von Differenzengleichungen - Lösungsmöglichkeiten und Visualisierung an verschiedenen Beispielen
  • Wie beschreibt man kontinuierliche dynamische Vorgänge mit Hilfe von Differentialgleichungen - Visualisierung und Lösungsansätze mit Hilfe verschiedener Technologieunterstützungen an verschiedenen Beispiele

Du stärkst diese Kompetenzen:

  • Darstellen, Modellieren (Heronverfahren, Radioaktiver Zerfall, Räuber-Beute-Modell, Rekursionsmodelle und Differenzengleichungen Differentialgleichung)
  • Rechnen, Operieren (Radioaktiver Zerfall - analytische Herleitung sowie weiterführende Aufgaben, Herleitung der logistischen Gleichung, Lösen von Differentialgleichungen)
  • Interpretieren (exponentielles Wachstum - Lebensmittelkontrolle, exponentielle Abnahme - radioaktiver Zerfall)
  • Argumentieren, Begründen (Unterschied zwischen Differenzen- und Differentialgleichung)n
  • Problemlösen (Erkennen der Einsatzgebiete von Differenzen- und Differentialgleichung)




Informationen zum Einsatz des Lernpfads im Unterricht: Pdf20.gif Didaktischer Kommentar


Der Lernpfad besteht aus vier Kapiteln, die Du in beliebiger Reihenfolge bearbeiten kannst.

Logos 1.jpg


Inhaltsverzeichnis

Rekursive Beschreibung von Veränderungen

Von der diskreten zur kontinuierlichen Veränderung

Differentialgleichungen

Ausblick


© 2009, Projekt "Medienvielfalt im Mathematikunterricht"