M6 M - Mathematik in Sport und Statistik

M6 M - Mathematik in Sport und Statistik
M6 M - Mathematik in Sport und Statistik
Einleitung
Im Sport entstehen ständig Daten: Tore, Punkte, Treffer, Fehlversuche, Laufzeiten, Sprunghöhen oder Trainingshäufigkeiten. In diesem aiMOOC lernst Du, solche Daten mathematisch zu ordnen, zu berechnen, darzustellen und zu vergleichen. Alle Sportdaten in den Rechenbeispielen sind fiktiv und wurden so gewählt, dass Du die Rechenwege gut nachvollziehen kannst.
Dabei arbeitest Du nicht nur mit Text, sondern vor allem mit Tabellen, Punkteständen, Zeiten, Brüchen, Prozenten, Diagrammen, Rechenketten und interaktiven Aufgaben.

| Das lernst Du | Mathematische Leitfrage |
|---|---|
| Mittelwert | Wie kann eine typische Leistung mehrerer Versuche beschrieben werden? |
| Absolute Häufigkeit | Wie oft ist ein bestimmtes Ergebnis aufgetreten? |
| Relative Häufigkeit | Welchen Anteil hat ein Ergebnis an allen Beobachtungen? |
| Prozentualer Anteil | Wie groß ist dieser Anteil von hundert? |
| Diagramme | Wie lassen sich Sportdaten übersichtlich sichtbar machen? |
| Datensätze vergleichen | Was ist ähnlich, was ist unterschiedlich und warum? |
Sportdaten richtig lesen
Eine Sportanzeige zeigt meist mehrere Zahlen gleichzeitig. Du musst deshalb zuerst klären, was jede Zahl bedeutet.

Beispiel eines fiktiven Basketball-Punktestands:
| Team | Punkte | Treffer | Würfe | Trefferquote |
|---|---|---|---|---|
| Team Rot | 48 | 12 | 20 | |
| Team Blau | 54 | 15 | 25 |
Wichtig: Team Blau hat mehr Treffer, aber beide Teams haben dieselbe Trefferquote.
, aber gleichzeitig gilt .
Das zeigt einen wichtigen Unterschied:
| Größe | Bedeutung | Beispiel |
|---|---|---|
| Absolute Häufigkeit | Anzahl eines Ereignisses | 12 Treffer |
| Relative Häufigkeit | Anteil an allen Versuchen | |
| Prozentualer Anteil | Relative Häufigkeit in Prozent |
Zeiten messen und vergleichen
Beim Sprint ist eine kleinere Zeit meist die bessere Leistung.

Fiktive Zeiten von acht 60-Meter-Läufen der Gruppe A:
| Lauf | Zeit in Sekunden |
|---|---|
| A1 | 10,8 |
| A2 | 11,2 |
| A3 | 10,9 |
| A4 | 11,5 |
| A5 | 11,0 |
| A6 | 10,7 |
| A7 | 11,4 |
| A8 | 11,1 |
Die kleinste Zeit ist , die größte Zeit ist .
Die Spannweite beträgt:
Die Spannweite zeigt, wie weit der kleinste und größte Wert auseinanderliegen.
Dynamische Zahlengerade der Sprintzeiten
Ordne die Zeitkarten von schnell nach langsam. Bei Sprintzeiten liegt der schnellere Wert weiter links.
| Zeitkarte | Position auf der Zahlengeraden |
|---|---|
| 10,7 s | ganz links |
| 10,8 s | zweite Position |
| 10,9 s | dritte Position |
| 11,0 s | vierte Position |
| 11,1 s | fünfte Position |
Visueller Ausschnitt:

Stellenwerte bei Sportzeiten
Bei genauen Zeitmessungen sind Nachkommastellen wichtig. Die Zahl besteht aus verschiedenen Stellenwerten.
| Zehner | Einer | Zehntel | Hundertstel |
|---|---|---|---|
| 1 | 1 | 0 | 8 |
Damit gilt:
Interaktiver Stellenwert-Check:
Arithmetisches Mittel: der Durchschnitt
Der arithmetische Mittelwert wird berechnet, indem Du alle Werte addierst und anschließend durch die Anzahl der Werte teilst.
Für die acht Sprintzeiten der Gruppe A:
Dann:
Gerundet auf Hundertstelsekunden:
Visueller Rechenweg:
| Schritt | Rechnung | Bedeutung |
|---|---|---|
| Werte sammeln | alle gemessenen Sprintzeiten | |
| Addieren | Summe aller Zeiten | |
| Anzahl bestimmen | acht Läufe | |
| Teilen | Mittelwert | |
| Sinnvoll runden | Ergebnis mit Einheit |
Zwei Sprintgruppen vergleichen
Gruppe B hat folgende fiktive Laufzeiten:
| Lauf | Gruppe A in s | Gruppe B in s |
|---|---|---|
| 1 | 10,8 | 10,9 |
| 2 | 11,2 | 11,0 |
| 3 | 10,9 | 11,1 |
| 4 | 11,5 | 11,1 |
| 5 | 11,0 | 11,2 |
| 6 | 10,7 | 11,2 |
| 7 | 11,4 | 11,3 |
| 8 | 11,1 | 11,4 |
Für Gruppe B gilt:
Vergleich:
| Merkmal | Gruppe A | Gruppe B | Interpretation |
|---|---|---|---|
| Mittelwert | Gruppe A ist im Durchschnitt etwas schneller. | ||
| Schnellste Zeit | Der schnellste Einzelwert liegt in Gruppe A. | ||
| Langsamste Zeit | Der langsamste Einzelwert liegt ebenfalls in Gruppe A. | ||
| Spannweite | Gruppe B hat enger beieinanderliegende Zeiten. |
Der Mittelwert allein erzählt also nicht die ganze Geschichte. Gruppe A ist im Mittel etwas schneller, Gruppe B zeigt aber gleichmäßigere Werte.
Gleicher Mittelwert, völlig andere Datensätze
Zwei fiktive Fußballteams erzielen in fünf Spielen folgende Tore:
| Spiel | Team Nord | Team Süd |
|---|---|---|
| 1 | 0 | 2 |
| 2 | 1 | 2 |
| 3 | 2 | 2 |
| 4 | 3 | 2 |
| 5 | 4 | 2 |
Für Team Nord:
Für Team Süd:
Fehler beim Parsen (Syntaxfehler): {\displaystyle \bar{x}_{Süd}=\frac{2+2+2+2+2}{5}=\frac{10}{5}=2 }
Beide Teams haben denselben Mittelwert von Toren pro Spiel. Trotzdem unterscheiden sich die Datensätze deutlich:
Interpretation: Team Nord schwankt stark. Team Süd erzielt in jedem Spiel genau gleich viele Tore.
Absolute und relative Häufigkeit
Angenommen, eine Klasse stimmt über die Lieblingssportart für einen Projekttag ab. Insgesamt stimmen Lernende ab.
| Sportart | Absolute Häufigkeit | Relative Häufigkeit | Prozent |
|---|---|---|---|
| Fußball | 12 | ||
| Basketball | 9 | ||
| Leichtathletik | 6 | ||
| Schwimmen | 3 |
Die relative Häufigkeit berechnest Du mit:
Den prozentualen Anteil berechnest Du mit:
Für Fußball:
Kontrolle:
Bruch, Dezimalzahl und Prozent gehören zusammen
Eine relative Häufigkeit kann auf drei Arten dargestellt werden.
| Bruch | Dezimalzahl | Prozent |
|---|---|---|

Ein Viertel aller Würfe bedeutet beispielsweise:
Trefferquoten vergleichen
Zwei Teams trainieren Freiwürfe.
| Team | Treffer | Versuche | Relative Häufigkeit | Trefferquote |
|---|---|---|---|---|
| Rot | 8 | 10 | ||
| Blau | 18 | 25 |
Team Blau hat mehr Treffer:
Team Rot hat aber die höhere Trefferquote:
Die Differenz beträgt:
Hier spricht man von 8 Prozentpunkten Unterschied.
Prozentpunkte sind nicht dasselbe wie Prozent
Wenn sich eine Trefferquote von auf erhöht, beträgt die Differenz:
Das sind 10 Prozentpunkte.
Die relative Steigerung bezogen auf den alten Wert wäre dagegen:
Für Klasse 6 ist besonders wichtig: Beim direkten Vergleich zweier Prozentangaben solltest Du klar sagen, ob Du Prozentpunkte oder eine relative prozentuale Veränderung meinst.
Diagramme machen Daten sichtbar

Ein Balken- oder Säulendiagramm eignet sich gut, um verschiedene Kategorien direkt zu vergleichen.
Die fiktive Sportwahl der Klasse kann vereinfacht so sichtbar gemacht werden:
| Sportart | Stimmen | Anteil | Balkendarstellung |
|---|---|---|---|
| Fußball | 12 | 40 % | ████████████████████ |
| Basketball | 9 | 30 % | ███████████████ |
| Leichtathletik | 6 | 20 % | ██████████ |
| Schwimmen | 3 | 10 % | █████ |
Je länger der Balken, desto größer die Häufigkeit.
Kreisdiagramme und Anteile
Ein Kreisdiagramm zeigt Anteile an einem Ganzen. Der ganze Kreis entspricht:
Für Fußball mit ergibt sich:
Für Basketball mit :
Für Leichtathletik mit :
Für Schwimmen mit :
Kontrolle:

Die folgende Animation zeigt anschaulich, wie ein Kreisanteil wachsen kann.

Diagramme vergleichen
Nicht jedes Diagramm beantwortet jede Frage gleich gut.
| Frage | Geeignete Darstellung | Warum? |
|---|---|---|
| Welche Sportart hat die meisten Stimmen? | Balken- oder Säulendiagramm | Höhen beziehungsweise Längen lassen sich direkt vergleichen. |
| Wie groß ist der Anteil einer Sportart am Ganzen? | Kreisdiagramm | Das Ganze wird als vollständiger Kreis dargestellt. |
| Wie verändern sich Zeiten über mehrere Trainingstage? | Liniendiagramm | Entwicklungen über eine Reihenfolge werden sichtbar. |
| Welche genauen Werte wurden gemessen? | Tabelle | Einzelwerte bleiben exakt ablesbar. |

Visuelle Schritt-für-Schritt-Erklärung: vom Zählen zum Prozentwert
Fiktives Beispiel: 14 von 20 Basketballwürfen treffen.
| Schritt | Darstellung |
|---|---|
| 1. Treffer zählen | Treffer |
| 2. Gesamtzahl bestimmen | Würfe |
| 3. Bruch bilden | |
| 4. Kürzen | |
| 5. Dezimalzahl bilden | |
| 6. In Prozent umwandeln |
Als Rechenkette:
Animierter Zeitbezug
Beim Sport ist Zeit eine messbare Größe. Eine laufende Stoppuhr hilft Dir, Zeitspannen als veränderliche Werte zu verstehen.

Wenn Du mehrere Zeiten misst, entsteht ein Datensatz. Erst dann kannst Du Mittelwerte, Unterschiede und Spannweiten berechnen.
Drei Datensätze in einem Vergleich
Betrachte drei fiktive Trainingsgruppen beim Zielwurf.
| Gruppe | Treffer | Versuche | Trefferquote |
|---|---|---|---|
| A | 8 | 10 | |
| B | 18 | 25 | |
| C | 12 | 15 |
Auswertung:
- Absolute Häufigkeit: Gruppe B hat mit 18 Treffern die meisten Treffer.
- Relative Häufigkeit: Gruppe A und C haben beide eine Trefferquote von .
- Datenvergleich: Gleiche relative Häufigkeiten können bei unterschiedlichen Anzahlen von Versuchen entstehen.
- Interpretation: Ein fairer Vergleich braucht häufig relative statt nur absolute Häufigkeiten.
Typische Denkfehler vermeiden
| Denkfehler | Bessere mathematische Frage |
|---|---|
| „18 Treffer sind immer besser als 8 Treffer.“ | Wie viele Versuche gab es jeweils? |
| „Der kleinere Mittelwert ist immer schlechter.“ | Welche Größe wird gemessen? Bei Laufzeiten ist kleiner oft besser. |
| „Gleicher Mittelwert bedeutet gleiche Leistungen.“ | Wie stark streuen die Einzelwerte? |
| „60 % und 70 % unterscheiden sich um 10 %.“ | Meinst Du 10 Prozentpunkte oder eine relative Veränderung? |
| „Ein Diagramm zeigt automatisch die Wahrheit.“ | Sind Achsen, Einheiten und Bezugsgrößen korrekt gewählt? |
Mathe-Labor: eigene Sportdaten
Du kannst selbst einen kleinen Datensatz erzeugen. Wähle eine sichere Aktivität, zum Beispiel Zielwürfe mit einem weichen Ball, Standweitsprung oder eine kurze Laufstrecke im Unterricht.
| Versuch | Messwert | Einheit | Bemerkung |
|---|---|---|---|
| 1 | |||
| 2 | |||
| 3 | |||
| 4 | |||
| 5 |
Berechne anschließend:
Bei Treffern:
Medienkompetenz: Zahlen kritisch lesen
Sportstatistiken wirken oft sehr eindeutig. Trotzdem solltest Du prüfen:
- Bezugsgröße: Worauf bezieht sich der Prozentwert?
- Stichprobe: Wie viele Versuche oder Spiele wurden betrachtet?
- Einheit: Sekunden, Punkte, Meter oder Prozent?
- Vergleichbarkeit: Wurden unter ähnlichen Bedingungen gemessen?
- Diagramm: Beginnt die Achse sinnvoll und ist die Skalierung erkennbar?
Die eingebundenen Bilder und Animationen stammen aus Wikimedia Commons. Auf der jeweiligen Dateiseite findest Du Angaben zu Urheber, Quelle und Lizenz.
Interaktive Aufgaben
Quiz: Teste Dein Wissen
Wie groß ist der Mittelwert der Werte 10, 12 und 14? (12) (!10) (!13) (!36)
Was beschreibt die absolute Häufigkeit? (Die Anzahl eines bestimmten Ergebnisses) (!Den Anteil in Prozent) (!Den Mittelwert aller Werte) (!Die Differenz zwischen größtem und kleinstem Wert)
6 Treffer bei 20 Versuchen entsprechen welchem prozentualen Anteil? (30 Prozent) (!20 Prozent) (!40 Prozent) (!60 Prozent)
Wie viele von 30 Stimmen entsprechen 40 Prozent? (12) (!10) (!15) (!18)
Warum können zwei Teams gleich hohe Trefferquoten, aber unterschiedlich viele Treffer haben? (Weil sie unterschiedlich viele Versuche haben können) (!Weil Prozentangaben nie vergleichbar sind) (!Weil Treffer nicht gezählt werden können) (!Weil ein Mittelwert immer gleich ist)
Welche Sprintzeit ist bei gleicher Strecke schneller? (10,8 Sekunden) (!11,0 Sekunden) (!11,2 Sekunden) (!11,5 Sekunden)
Was zeigt das Beispiel mit zwei Teams und demselben Mittelwert von zwei Toren? (Gleiche Mittelwerte können zu unterschiedlichen Datensätzen gehören) (!Gleiche Mittelwerte bedeuten immer gleiche Einzelwerte) (!Ein Mittelwert darf nur aus gleichen Zahlen bestehen) (!Die Spannweite ist immer null)
Wie groß ist die Summe der prozentualen Anteile, wenn alle Kategorien vollständig erfasst wurden? (100 Prozent) (!10 Prozent) (!50 Prozent) (!360 Prozent)
Eine Trefferquote steigt von 60 Prozent auf 70 Prozent. Wie groß ist der direkte Unterschied? (10 Prozentpunkte) (!70 Prozentpunkte) (!60 Prozentpunkte) (!130 Prozentpunkte)
Welche Darstellung eignet sich besonders, um Häufigkeiten verschiedener Sportarten direkt zu vergleichen? (Ein Balkendiagramm) (!Eine Stoppuhr) (!Eine einzelne Zahl ohne Einheit) (!Ein unbeschriftetes Foto)
Memory
| Absolute Häufigkeit | Anzahl eines Ergebnisses |
| Relative Häufigkeit | Anteil an der Gesamtzahl |
| Mittelwert | Durchschnitt mehrerer Werte |
| Prozent | Anteil von hundert |
| Spannweite | Abstand zwischen größtem und kleinstem Wert |
| Datensatz | Sammlung zusammengehöriger Werte |
| Diagramm | Grafische Darstellung von Daten |
Drag and Drop
| Ordne die richtigen Begriffe zu. | Thema |
|---|---|
| Mittelwert | durchschnittliche Sprintzeit |
| Relative Häufigkeit | Trefferanteil an allen Würfen |
| Spannweite | Abstand zwischen schnellster und langsamster Zeit |
| Balkendiagramm | direkter Vergleich verschiedener Sportarten |
| Prozentpunkt | direkter Abstand zweier Prozentangaben |
Kreuzworträtsel
| Mittelwert | Wie heißt der Durchschnitt mehrerer Zahlen? |
| Häufigkeit | Welcher Begriff beschreibt, wie oft etwas auftritt? |
| Prozent | Welche Einheit beschreibt einen Anteil von hundert? |
| Diagramm | Wie heißt eine grafische Darstellung von Daten? |
| Spannweite | Wie heißt der Abstand zwischen größtem und kleinstem Wert? |
| Stichprobe | Wie heißt eine untersuchte Auswahl von Beobachtungen? |
LearningApps
Lückentext
Offene Aufgaben
Leicht
- Sportdaten sammeln: Notiere fünf fiktive oder selbst erhobene sichere Sportwerte und gib zu jedem Wert die passende Einheit an.
- Punktestand erklären: Erfinde einen Punktestand für zwei Teams und erkläre, welche Zahlen absolute Häufigkeiten darstellen.
- Trefferquote: Erfinde zehn Zielwürfe, markiere Treffer und Fehlversuche und berechne Deine Trefferquote als Bruch, Dezimalzahl und Prozentwert.
- Balkendiagramm: Stelle die Häufigkeit von vier fiktiven Lieblingssportarten in einem eigenen Balkendiagramm dar.
Standard
- Mittelwert berechnen: Erstelle einen Datensatz aus mindestens acht Laufzeiten und berechne den Mittelwert mit vollständig dargestelltem Rechenweg.
- Datensätze vergleichen: Erfinde zwei Datensätze mit demselben Mittelwert, aber unterschiedlicher Spannweite, und beschreibe den Unterschied.
- Sportumfrage: Führe in Deiner Lerngruppe eine kleine Umfrage zu Sportarten durch und berechne absolute und relative Häufigkeiten.
- Kreisdiagramm: Wandle die Ergebnisse einer Sportumfrage in Prozentwerte um und konstruiere daraus ein Kreisdiagramm.
Schwer
- Fairer Vergleich: Vergleiche zwei fiktive Teams mit unterschiedlich vielen Versuchen. Begründe, warum relative Häufigkeiten oft fairer sind als absolute Trefferzahlen.
- Datenjournalismus: Suche eine öffentlich zugängliche Sportstatistik, beschreibe Achsen, Einheiten und Bezugsgrößen und prüfe, ob die Darstellung leicht missverstanden werden könnte.
- Messprojekt: Plane eine kleine Sportmessung mit mindestens zwei Gruppen. Lege vorher fest, welche Größe gemessen wird und wie Du Mittelwert, Spannweite und prozentuale Anteile auswertest.
- Erklärvideo: Produziere ein kurzes eigenes Erklärvideo, in dem Du aus fiktiven Sportdaten Schritt für Schritt eine relative Häufigkeit und einen Prozentwert berechnest.


Lernkontrolle
- Transfer Mittelwert: Zwei Teams haben denselben Punktemittelwert. Entwickle zwei mögliche Datensätze und erkläre, warum die Leistungen trotzdem unterschiedlich wirken können.
- Transfer Trefferquote: Team A trifft 9 von 12 Würfen, Team B 20 von 30 Würfen. Entscheide, welches Team relativ erfolgreicher ist, und begründe mit Rechnung und Interpretation.
- Diagrammkritik: Beschreibe, wie ein Balkendiagramm so gestaltet sein könnte, dass Unterschiede größer erscheinen, als sie tatsächlich sind. Erkläre, worauf Du beim Lesen achten musst.
- Sportvergleich: Eine Laufgruppe verbessert ihren Mittelwert von 12,4 s auf 12,0 s. Erkläre, warum das bei Laufzeiten eine Verbesserung ist, obwohl der Zahlenwert kleiner wird.
- Datenentscheidung: Entscheide für drei verschiedene Fragestellungen, ob Tabelle, Balkendiagramm, Kreisdiagramm oder Liniendiagramm am geeignetsten ist, und begründe jede Wahl.
- Prozentpunkte: Zwei Trefferquoten liegen bei 65 % und 75 %. Erkläre den Unterschied zwischen „10 Prozentpunkten mehr“ und „10 Prozent mehr“.
- Stichprobengröße: Gruppe A trifft 4 von 5 Würfen, Gruppe B 80 von 100 Würfen. Beide haben dieselbe Quote. Beurteile, warum die größere Anzahl an Versuchen für eine stabile Einschätzung wichtig sein kann.
Lernnachweis
Für einen Lernnachweis zu diesem Thema solltest Du zeigen können, dass Du:
- Datentabelle: Sportdaten korrekt mit Einheit in Tabellen ordnen kannst.
- Arithmetisches Mittel: den Mittelwert berechnen und im Sachzusammenhang interpretieren kannst.
- Absolute Häufigkeit: absolute Häufigkeiten sicher erkennst und angibst.
- Relative Häufigkeit: relative Häufigkeiten als Bruch und Dezimalzahl berechnen kannst.
- Prozentrechnung: relative Häufigkeiten in Prozentwerte umwandeln kannst.
- Prozentpunkte: direkte Unterschiede zwischen Prozentwerten als Prozentpunkte beschreiben kannst.
- Diagramme: geeignete Diagramme auswählen, lesen und kritisch beurteilen kannst.
- Datensätze vergleichen: mehrere Datensätze anhand von Mittelwert, Spannweite, Häufigkeiten und Bezugsgrößen vergleichst.
- Interpretation: mathematische Ergebnisse mit vollständigen Sätzen und passenden Einheiten deutest.
- Plausibilitätsprüfung: Ergebnisse kontrollierst, zum Beispiel durch die Summe von bei vollständigen Anteilen.
OERs zum Thema
Wikipedia bietet vertiefende Informationen zu Statistik und mathematischen Darstellungen von Daten.
Weitere sinnvolle Lernbereiche sind Arithmetisches Mittel, Relative Häufigkeit, Absolute Häufigkeit, Prozentrechnung, Diagramm und Datenanalyse.
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