Benutzer:PascalHänle/Grundvorstellungen zum Ableitungsbegriff/Zusammenfassung Grundvorstellungen zum Ableitungsbegriff und Zentrische Streckung/Abbildung durch zentrische Streckung/3.Station: Unterschied zwischen den Seiten

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Auf dieser Seite finden Sie die Grundvorstellungen, die Sie sich in diesem Lernpfad selbst erschließen können in einer detaillierten Zusammenfassung.
|{{Abbildungen durch zentrische Streckung}}
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}}


===Die Ableitung als lokale Änderungsrate===
Die Grundvorstellung der Ableitung als lokale Änderungsrate baut auf dem Verständnis von Änderungsprozessen auf, die bereits in der Sekundarstufe 1 behandelt wurden. Es wird nun also neben der absoluten Änderung <math>f(x_1)-f(x_0)</math>und der mittleren (durchschnittlichen) Änderungsrate <math>\frac{f(x_1)-f(x_0)}{x_1-x_0} </math>die lokale Änderungsrate <math>f'(x_0) = \lim_{x_1\to x_0} \frac{f(x_1)-f(x_0)}{x_1-x_0}</math>beschrieben.


Bilder hinzufügen.  
==3. Station: Berechnung der Streckenlängen und des Streckungsfaktors==


Wie auch in der Bearbeitung des Lernpfades lässt sich diese Grundvorstellung am besten mit einem Weg-Zeit-Zusammenhang erschließen.  
{{Box|1= Wie lang ist die Strecke <math> \overline{P'Q'} </math> im Verhältnis zur Strecke <math> \overline{PQ} </math>|2=
Wie du in der 2. Station schon herausgefunden hast, ist die Bildstrecke <math>\vert k \vert </math>-mal so lang wie die Urbildstrecke.<br>
Geometrisch bedeutet dies für einen beliebigen Punkt P: <math> \overline{ZP'} = \vert k \vert \cdot \overline{ZP}</math><br>
Daraus folgt: <math>\vert k \vert = {\overline{ZP'}\over\overline{ZP}}</math><br>
<br>
Ob dies auch zur Berechnung von Strecken, die nicht durch den Punkt Z verlaufen, gilt, kannst du durch Umformung herausfinden. <br>
Ziehe dafür den richtigen Ausdruck in die passende Lücke:<br>


So entspricht im Kontext eines Weg-Zeit-Zusammenhangs die '''absolute Änderung''' der '''Wegzunahme''' vom Zeitpunkt <math>x_0
<div class="grid">
</math>bis <math>x_1</math>die '''mittlere Änderungsrate''' der '''mittleren (durchschnittlichen) Geschwindigkeit''' im Intervall <math>[x_0,x_1]</math>.
<div class="width-1-2">
[[Bild:Porzelt_Streckenlänge.jpg]]
</div>
<div class="width-1-2">


Durch sukzessive Verkleinerung dieses Intervalls lässt sich dann einer Stelle <math>x_0</math>eine '''lokale (momentane) Änderungsrate''' zuschreiben, die der '''momentanen Geschwindigkeit entspricht.'''   
<div class="lueckentext-quiz">
<math> \overline{ZP'} = \vert k \vert  \cdot \overline{ZP} </math> und <math> \overline{ZQ'} =  \vert k \vert \cdot \overline{ZQ} </math>


<math> \overline{PQ} = \overline{ZQ} - \overline{ZP} </math> und <math> \overline{P'Q'} = \overline{ZQ'} -  \overline{ZP'} </math>


<math>\Rightarrow \overline{P'Q'} = </math> '''<math> \vert k \vert </math>''' <math> \cdot \overline{ZQ} -  \vert k \vert  \cdot </math> '''<math> \overline{ZP}</math>'''


Der Begriff der Änderungsrate beruht auf vielfältigen Erfahrungen mit der Beschreibung von Änderungsprozessen. In der Sekundarstufe I wird neben der absoluten Änderung f.x1/ � f.x0/ auch die relative (oder auch mittlere) Änderungsrate f.x1/�f.x0/ x1�x0 betrachtet, beispielsweise bei der Diskussion über Durchschnittsgeschwindigkeiten oder bei derBerechnungvonGeradensteigungenmithilfevon Steigungsdreiecken.
<math>\Rightarrow \overline{P'Q'} =  \vert k \vert  \cdot (</math>'''<math> \overline{ZQ} </math>''' - '''<math> \overline{ZP}</math>''')


<math>\Rightarrow \overline{P'Q'} =  \vert k \vert  \cdot </math> '''<math> \overline{PQ}</math>'''
</div>


Mittlere Änderungsraten beziehen sich immer auf ein Intervall und können mithilfe des Differenzenquotienten berechnet werden. Dieses Intervall kann systematisch verkleinert werden, sodass man letztlich einer Stelle ein lokales Änderungsverhalten mithilfe des Grenzwertes zuschreiben kann.
</div>
</div>
 
 
 
|3=Arbeitsmethode}}
 
<br>
[[Bild:Porzelt_lobenderPanto3.jpg]]
<br>
 
{{Fortsetzung|weiter=Zusammenfassung|weiterlink=../4.Station}}
 
[[Kategorie:Mathematik]]
[[Kategorie:ZUM2Edutags]]
[[Kategorie:Interaktive Übung]]
[[Kategorie:R-Quiz]]

Version vom 18. August 2019, 18:14 Uhr


3. Station: Berechnung der Streckenlängen und des Streckungsfaktors

Wie lang ist die Strecke im Verhältnis zur Strecke

Wie du in der 2. Station schon herausgefunden hast, ist die Bildstrecke -mal so lang wie die Urbildstrecke.
Geometrisch bedeutet dies für einen beliebigen Punkt P:
Daraus folgt:

Ob dies auch zur Berechnung von Strecken, die nicht durch den Punkt Z verlaufen, gilt, kannst du durch Umformung herausfinden.
Ziehe dafür den richtigen Ausdruck in die passende Lücke:

Porzelt Streckenlänge.jpg

und

und

- )


Porzelt lobenderPanto3.jpg