Dr. Anton Schüller, Prof. Dr. Ulrich Trottenberg, Dr. Roman Wienands
21.12.2010

MP3 - ein Beispiel für angewandte Mathematik im Alltag

Dateien im MP3-Format sind heutzutage sehr verbreitet. Dass hinter MP3 jede Menge interessante Mathematik steht, ist vielen nicht bewusst.
 

Wer kennt nicht MP3-Player und MP3-Dateien? Mit ihnen ist es möglich, große Mengen von Musik auf kleinstem Raum zu speichern und wieder abzuspielen: denn mit MP3 kann man den Speicherplatz, den man benötigt, um eine Audiodatei zu speichern, auf einen Bruchteil reduzieren. Auf modernen MP3-Playern von der Größe einer Streichholzschachtel ist es möglich, bis zu 200.000 Minuten Musik (das entspricht 130 Tagen) zu speichern. Diese Unterrichtseinheit soll einige der Prinzipien, auf denen MP3 basiert, näher beleuchten und allgemein verständlich darstellen. Dies umfasst biologische, physikalische und mathematische Aspekte.

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

  • die Prinzipien, auf denen MP3 basiert, kennen lernen.
  • ein grundlegendes Verständnis für das Hören von Tönen und Klängen entwickeln.
  • einige Grenzen des menschlichen Gehörs kennen lernen.
  • das Prinzip der Zerlegung eines Klanges in Einzelfrequenzen am Beispiel einer Multiskalenanalyse nachvollziehen.

Kurzinformation zum Unterrichtsmaterial

ThemaMP3 - ein Beispiel für angewandte Mathematik im Alltag
AutorenDr. Anton Schüller, Prof. Dr. Ulrich Trottenberg, Dr. Roman Wienands
FachMathematik, Physik, Biologie oder Differenzierungsbereich Mathematik/Naturwissenschaft
Zielgruppeab Klasse 8 oder im Rahmen eines Projektkurses in der Oberstufe
Zeitraum3 bis 4 Stunden oder im Rahmen einer Projektwoche
Technische VoraussetzungenComputer mit Soundkarte, Software zur Wiedergabe von Audio- und Videodateien im avi-Format, zum Beispiel Windows Media Player oder Real Player

Didaktisch-methodischer Kommentar

Ausgehend von verschiedenen Hörbeispielen zur Einführung werden die mathematischen Grundlagen betrachtet, die hinter der Zerlegung von Frequenzen liegen.

Download

Arbeitsmaterialien

mp3_skript_und_arbeitsblaetter.pdf
 

Lösungsvorschlag

Zusatzinformatinen

Informationen zu den Autoren

Dr. Anton Schüller ist stellvertretender Leiter der Abteilung Simulationsanwendungen am Fraunhofer-Institut für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen SCAI.

Prof. Dr. Ulrich Trottenberg ist Institutsleiter des Fraunhofer-Instituts für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen SCAI und Inhaber des Lehrstuhls für angewandte Mathematik und wissenschaftliches Rechnen der Universität zu Köln.

Dr. Roman Wienands ist Leiter des Prüfungsamtes und der Studienberatung am Mathematischen Institut der Universität zu Köln.

Gemeinsam engagieren sich die Autoren für eine stärkere Einbeziehung der Angewandten Mathematik in Form von mathematischer Modellierung und algorithmischem Denken in den Mathematikunterricht.

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