Vom Differenzen- zum Differenzialquotient

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  • Mathematik
  • Sekundarstufe II
  • 2 bis 3 Unterrichtsstunden
  • Arbeitsblatt interaktiv, Internetressource
  • 2 Arbeitsmaterialien

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Differenzialquotient wird die erste Ableitung mithilfe eines Java-Applets eingeführt. Die Verknüpfung zwischen grafischer Anschauung und Rechnung führt zu einem sicheren Umgang mit dem Differenzialquotienten.

Beschreibung der Unterrichtseinheit

Grenzwerte von Folgen und Funktionen werden heute in der Regel - nach den Richtlinien - nur noch am Rande behandelt. Umso schwieriger ist es für die Lernenden zu begreifen, was ein Grenzwert einer Funktion überhaupt bedeutet und wie dieser graphisch anschaulich, geschweige denn mathematisch korrekt, angegeben werden kann. Beim Übergang vom Differenzenquotienten, also von der Sekantensteigung, zum Differenzialquotienten, also zur Tangentensteigung, kommt es deswegen auf eine möglichst genaue und zugleich verständliche Einführung an. Ein Java-Applet von Walter Fendt lieferte dabei in meinem Unterricht einen wertvollen Beitrag. Das Applet hatte eine Mittlerfunktion: Eine Aufgabenstellung zum Skiabfahrtslauf war der zentrale Aufhänger der Thematik, für die es galt, Ideen und Lösungen zu finden. Das Applet hat die Ideen graphisch veranschaulicht, den späteren Lösungsweg transparent gemacht und den Grenzwertprozess verdeutlicht.

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Vermittelte Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler 

  • können die Sekantensteigung berechnen.
  • können den Grenzübergang von der Sekantensteigung zur Tangentensteigung grafisch begründen.
  • können erläutern, warum die Differenz aus dem x-Wert des Punktes Q und dem x-Wert des Punktes P unendlich klein, aber niemals null wird.
  • können die Tangentensteigung als erste Ableitung der Funktion im Punkt P (1 / 1) erkennen und rechnerisch bestimmen.
  • können den Differenzialquotienten als Grenzwert des Differenzenquotienten kennen und bestimmen.
Autorin
Avatar Sandra Schmidtpott

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