Städtisches Leibniz-Gymnasium, Düsseldorf
Schuljahr 2000 / 2001
Verbindliche Unterrichtsinhalte und Absprachen für das Fach
Mathematik
in den Jahrgangsstufen 11 / 12 / 13 der Sekundarstufe II
Grundkurse
Entwurf und Verabschiedung:
Die Fachkonferenz Mathematik des Leibniz-Gymnasiums, 19.10.2000
Vorbemerkungen:
Die folgenden schulintern abgesprochenen Unterrichtsinhalte sind obligatorisch; mögliche
"Freiräume" kann jede(r) Kollegin(Kollege) - soweit diese im Rahmen der Oberstufen-
Richtlinien liegen - nach Belieben ausfüllen.
Die für die Jahrgangsstufe 11 für beide Halbjahre aufgelisteten Unterrichtsinhalte sind auch
- wegen der möglichen Durchführung von sog. Parallel-Klausuren - bezüglich der angeführten Reihenfolge verbindlich.
Bezüglich der Durchführung von sog. Parallel-Klausuren sei auf den diesbezüglichen Beschluss
der Fachkonferenz Mathematik vom 19.10.2000 verwiesen
Düsseldorf, den 19.10.2000
Jahrgangsstufe 11: (11.1 / 11.2)
1. Koordinatengeometrie (ca. 10 Wochen)
1.1 Funktionsbegriff + eventuell: anschaulicher Folgenbegriff
1.2 Lineare Funktionen (u.a. verschiedene Formen der Geradengleichung / Parallelität und
Orthogonalität / Länge einer Strecke / falls möglich: Anwendungssituationen)
1.3 Quadratische Funktionen (u.a. Normalparabel / Scheitelpunktform / Nullstellen / aus -
gewählte Extremwertprobleme / Parabelgleichungen: Parabeln symmetrisch zur y-Achse
und zur x-Achse; Steigung der Tangente im Parabelpunkt P / eventuell: Brennpunkt -
eigenschaften der Parabel
Lineare Gleichungssysteme zur Bestimmung der Koeffizienten a, b, c von Parabeln
(Gaußscher Algorithmus)
Anwendungssituationen
1.4 Die Kreisgleichungen / Steigung der Tangente in einem Punkt P des Kreises
Anwendungssituationen
1.5 Falls noch Zeit bleibt: Einige Aufgaben zu Scharen (Geraden, Parabeln, Kreis)
2. Differentialrechnung (ca. 18 - 20 Wochen)
2.1 Begriff der Ableitung einer Funktion an einer Stelle x 0 (naiver Limesbegriff!) /
Tangentensteigungen und ihre Berechnung / Bestimmung von Tangentenglei -
chungen
Die Ableitungsfunktion f ' / Ableitungen höherer Ordnung
Ableitung der Funktionen mit dem Funktionsterm:
und
Bestimmung der Tangentengleichung
Faktor -und Summenregel
2.2 Begriff der Änderungsrate / Geschwindigkeit und Beschleunigung in der Physik usw.
(kann natürlich auch schon bei der Einführung des Ableitungsbegriffs besprochen
werden) / Anwendungssituationen
2.3 Falls noch Zeit bleibt: Einige einfache Kurvenscharen.
2.4 Die Analyse von Funktionen mit Hilfe des Ableitungsbegriffs:
Lokale Extrema und Wendepunkte (Unterscheidung von notwendiger und hinrei -
chender Bedingung) / Zusammenhang von Monotonie und Ableitung
Die Vorzeichen-Regel und die sog. "f '' - Regel"
Die Diskussion ganzrationaler Funktionen (einschließlich der Bestimmung von
Nullstellen mittels Polynom-Division; u.a. auch Besprechung des Newton-Ver -
fahrens)
2.5 Falls noch Zeit bleibt: Einige Steckbriefe und einige einfache Kurvenscharen
3. Erweiterungsstoff / Nachträge / Beschreibende Statistik (ca. 10 Wochen)
3.1 Ableitung der Exponential -und Logarithmusfunktion, der Potenzfunktion (ganze und
gebrochene Zahlen im Exponenten)
Produktregel
Falls möglich: Ketten-Regel für einfachste Fälle
3.2 Beschreibende Statistik:
Darstellung statistischer Daten
Verschiedene Mittelwerte
Streuungsmaße und Streuung um den Mittelwert
Lineare Regression (Ausgleichsgeraden / Korrelation)
Jahrgangsstufe 12: (12.1 / 12.2)
1. Fortführung der Differentialrechnung (ca. 8 - 10 Wochen)
1.1 Einfachste Fälle von Quotienten -und Ketten-Regel / Ableitung der Tangens -und Ko -
tangensfunktion / Ableitung der Potenzfunktion mit reellen Exponenten
1.2 Kurven-Diskussion an Exponential -und Logarithmusfunktionen /
Untersuchung von Kurvenscharen der bisher behandelten Funktionsklassen
1.3 Ganzrationale Funktionen in Sachzusammenhängen (u.a. Optimierungsprobleme)
2. Integralrechnung (ca. 16 - 17 Wochen)
2.1 Propädeutik zum Begriff des Bestimmten Integrals (Flächenbegriff usw.) /
Begriff der Arbeit / Numerische Bestimmung der Kreisfläche über das
"Rechteckverfahren"; Möglichkeiten der Erweiterung zum Trapezsummen -
verfahren
2.2 Anschauliche Fassung des Begriffs des bestimmten Integrals / Die Integra -
tion der quadratischen Parabel
Ergänzungen und einfachste Lehrsätze zum bestimmten Integral
2.3 Integralfunktion / Stammfunktion / Hauptsatz der Diff. -und Integralrechnung
(bzw. die zwei sog. Fundamentalsätze)
2.4 Unbestimmtes Integral / Grundintegrale / Verfahren der partiellen Integration
2.5 Bestimmung von Flächeninhalten
2.6 Volumina von Rotationskörpern
2.7 Kurvenscharen / Anwendungssituationen
3. Stochastik (Orientierungswissen) (max. 6 Wochen)
3.1 Grundlegende Begriffe und Gesetzmäßigkeiten / relative Häufigkeit und das
Gesetz der großen Zahlen / Pfad-Regeln / Wahrscheinlichkeitsbegriff von
Laplace
3.2 Wahrscheinlichkeitsrechnung im Laplace - Modell: Zählstrategien bzw. kombi -
natorische Methoden und Urnen-Modelle
4. Lineare Algebra / Geometrie (ca. 8 - 9 Wochen)
4.1 Vektorbegriff / Vektoralgebra / Minimale Einführung von Komplanarität und
Kollinearität von Vektoren
4.2 Lineare Gleichungssysteme (LGSe)(u.a. Gaußscher Algorithmus) / Bzgl. LGSe
knappe Einführung des Matrixbegriffs zur symbolisch effektiven Behand -
lung des Gauß-Algorithmus
4.3 Parameterdarstellung der Geraden / Lagebeziehungen von Geraden
Jahrgangsstufe 13: (13.1 / 13.2)
Hinweise:
Entweder setzt man in 13.1 / 13.2 das Gebiet Lineare Algebra / Geometrie weiter fort oder man be -
handelt in Fortführung des Orientierungswissens Stochastik die Stochastik in 13.1 / 13.2 weiter fort
und betrachtet dann den zum Ende der 12.2 behandelten Teil der Linearen Algebra / Geometrie als
Orientierungswissen für dieses Gebiet. Egal ob man sich nun in 13.1 / 13.2 für eine Fortführung der
Stochastik oder der Linearen Geometrie entscheidet(die Entscheidung ist völlig frei!): Jede dieser
Alternativen erfüllt die Bedingungen der Richtlinien bzgl. der Obligatorik und des Orientierungswissens.
Neben der Einhaltung der Stoffabsprachen für die gesamte J-Stufe 11.1/11.2 ist eine Einhaltung
der Stoffabsprachen (schon wegen möglicher Sitzenbleiber!) für die J-Stufe 12.1/12.2
unerlässlich.
Die Obligatorik für den Stochastikteil dürfte bzgl. der Stofffülle schwieriger zu bewältigen sein als
der obligatorische Anteil in der Linearen Algebra /Geometrie.
Werden neben Analysis beide Gebiete "Lineare Algebra..." und "Stochastik" im Abitur berücksichtigt,
so ist aus den Inhalten eine geeignete Auswahl zu treffen (vgl. Richtlinien, S. 28).
Mögliche Alternativen in Anlehnung an die Richtlinien
1. Alternative 1: Falls Orientierungswissen "Stochastik": ®Fortsetzung
"Lineare Algebra / Geometrie" plus Vertiefungen und Wiederholungen
1.1 Parameterform der Ebenengleichung / Lagebeziehungen von Ebenen und Geraden
1.2 Skalarprodukt und Anwendungen (Orthogonalität, Winkel und Länge von Vektoren)
1.3 Matrizen:
Alternative a): Abbildungsmatrizen / schräge Parallelprojektionen / Matrizenmulti -
plikation als Abbildungsverkettung
Alternative b): Übergangsmatrizen / Materialverflechtung oder stochastische Matrizen /
Matrizenmultiplikation als Verkettung von Übergängen
1.4 Vertiefungen und Wiederholungen
2. Alternative 2: Falls Orientierungswissen "Lineare Algebra / Geo -
metrie": ®Fortsetzung "Stochastik" plus Vertiefungen und Wieder -
holungen
2.1 Bedingte Wahrscheinlichkeit / Unabhängigkeit
2.2 Zufallsgröße und Wahrscheinlichkeitsverteilung / Erwartungswert und Standard -
abweichung
2.3 Die Binomialverteilung
2.4 Beurteilende Statistik:
Alternative a): Testen von Hypothesen
Alternative b): Schätzen von Parametern für binomialverteilte Zufallsgrößen
2.5 Vertiefungen und Wiederholungen