M8 M - Lineare Funktionen aus Sachproblemen entwickeln

M8 M - Lineare Funktionen aus Sachproblemen entwickeln
M8 M - Lineare Funktionen aus Sachproblemen entwickeln
Mini-Beschreibung: Entwickle aus einem Startwert und einer gleichmäßigen Veränderung eine lineare Funktionsgleichung. Interpretiere die Parameter im Sachzusammenhang, wechsle zwischen Text, Tabelle, Gleichung und Graph und prüfe Deine Ergebnisse.
Zielgruppe: Klasse 8, Mathematik, Baden-Württemberg, M-Niveau.
Wichtig: Alle Preis-, Miet-, Taxi- und Messdaten in diesem aiMOOC sind frei erfunden. Sie bilden keine realen Tarife, Mietpreise oder Messreihen ab.

Einleitung
Viele Sachprobleme haben dieselbe mathematische Struktur:
Startwert + gleichmäßige Veränderung.
Daraus entsteht eine lineare Funktion der Form
Dabei gilt:
| Zeichen | Mathematische Bedeutung | Bedeutung im Sachproblem |
|---|---|---|
| Eingabe | z. B. Strecke, Anzahl, Zeit, Fläche | |
| Steigung | Veränderung pro Einheit | |
| y-Achsenabschnitt | Startwert bei | |
| Ausgabe | z. B. Kosten, Höhe, Messwert |
Modellierkette:
Sachtext → Größen festlegen → Startwert finden → Änderungsrate finden → Funktionsgleichung aufstellen → Werte prüfen → im Kontext deuten
Lernziele
Nach diesem aiMOOC kannst Du zunehmend selbstständig:
- lineare Funktionen aus Sachtexten entwickeln.
- den Startwert und die Änderungsrate erkennen.
- eine Gleichung der Form aufstellen.
- Einheiten von und passend angeben.
- zwischen Sachtext, Wertetabelle, Gleichung und Graph wechseln.
- Ergebnisse durch Einsetzen und Plausibilitätsprüfung kontrollieren.
- verschiedene Lösungswege vergleichen und fachsprachlich begründen.
- digitale Graphen und KI-Ausgaben kritisch prüfen.
Vorwissen-Check
Prüfe kurz, ob Du diese Grundlagen kannst:
- Berechne .
- Erkläre, was der Punkt bedeutet.
- Lies aus die Zahlen und ab.
- Entscheide, ob sich die Folge gleichmäßig verändert.
- Nenne zu einer Größe immer auch eine passende Einheit.
Kontrolle: Wenn Du bei mehreren Punkten unsicher bist, wiederhole zuerst Koordinatensystem, Terme und Proportionale Zuordnung.

Die Grundidee
Eine lineare Funktion passt zu einem Sachproblem, wenn sich die Ausgabe bei gleich großen Schritten der Eingabe immer um denselben Betrag ändert.
Beispiel:
Ein fiktiver Messbehälter enthält zu Beginn 35 cm Flüssigkeitshöhe. Pro Minute steigt der Pegel gleichmäßig um 2 cm.
Startwert:
Änderungsrate:
Funktionsgleichung:
Interpretation:
Der Pegel startet bei 35 cm.
Pro Minute kommen 2 cm hinzu.
Merksatz
Eine lineare Funktionsgleichung entsteht aus
oder kurz:
Denkfrage: Welche Einheit besitzt ? Sie entsteht aus „Einheit der Ausgabe pro Einheit der Eingabe“.
Steigung sichtbar machen

Für zwei Punkte und gilt:
Im Sachproblem liest Du oft direkt aus Formulierungen wie:
pro Kilometer, je Stück, in jeder Minute, pro Quadratmeter.
Schritt-für-Schritt-Methode
| Schritt | Leitfrage | Ergebnis |
|---|---|---|
| 1 | Welche Größe wird verändert? | Variable |
| 2 | Was gilt am Anfang? | Startwert |
| 3 | Wie stark ändert sich die Ausgabe pro Einheit? | Steigung |
| 4 | Wie lautet das Modell? | |
| 5 | Passt ein Beispielwert? | Probe |
| 6 | Was bedeuten die Parameter? | Interpretation mit Einheit |
Kurzform:
Vier fiktive Sachmodelle
Preis-Modell
Ein fiktiver Bastelversand verlangt 2 € Verpackungspauschale und 1,50 € pro Materialset.

Variable:
Startwert:
Änderungsrate:
Modell:
Wertetabelle:
| 0 | 1 | 2 | 4 | 6 | |
|---|---|---|---|---|---|
| in € | 2,00 | 3,50 | 5,00 | 8,00 | 11,00 |
Probe für vier Sets:
Interpretation: Die 2 € sind der Startwert. Die 1,50 € beschreiben die Zunahme pro zusätzlichem Materialset.
Miet-Modell
Für einen frei erfundenen Proberaum gilt ein Modell aus 120 € Grundpauschale und 8 € pro Quadratmeter nutzbarer Fläche.

Für :
Interpretation: In diesem erfundenen Modell beschreibt die feste Grundpauschale und die Kostensteigerung um 8 € je zusätzlichem Quadratmeter.
Modellkritik: Das ist ein Lernmodell. Reale Mieten hängen von vielen weiteren Faktoren ab und müssen nicht linear sein.
Taxi-Modell
Ein frei erfundener Taxitarif besteht aus 4,50 € Grundpreis und 2,20 € pro gefahrenem Kilometer.

| Strecke in km | 0 | 1 | 2 | 3 | 5 |
|---|---|---|---|---|---|
| Kosten in € | 4,50 | 6,70 | 8,90 | 11,10 | 15,50 |
Graphischer Startpunkt:
Ein weiterer Punkt:
Die Steigung ergibt sich aus
Mess-Modell
Ein fiktiver Wasserstand wird gemessen. Zu Beginn beträgt die Höhe 35 cm. Sie steigt gleichmäßig um 2 cm pro Minute.

| Zeit in min | 0 | 2 | 4 | 6 |
|---|---|---|---|---|
| Höhe in cm | 35 | 39 | 43 | 47 |
Einheit der Steigung:

Darstellungen wechseln
Eine gute Modellierung zeigt denselben Zusammenhang auf mehreren Wegen.
| Darstellung | Taxi-Beispiel |
|---|---|
| Sachtext | 4,50 € Startwert und 2,20 € pro km |
| Gleichung | |
| Startpunkt | |
| Änderungsrate | € pro km |
| Tabelle | bei jedem zusätzlichen km +2,20 € |
| Graph | Gerade durch |
M-Niveau: Wechsle nicht nur die Darstellung. Erkläre auch, warum alle Darstellungen dasselbe Modell beschreiben.
Dynamischer Graph
Nutze den GeoGebra-Grafikrechner und gib nacheinander ein:
Passe das sichtbare Koordinatensystem jeweils an die Größen an.
Prüfauftrag:
- Kontrolliere, ob der Graph durch geht.
- Kontrolliere mit einem zweiten Punkt, ob die Steigung stimmt.
- Prüfe die Achsenbeschriftung und Einheiten.
- Übernimm digitale Ergebnisse nicht ungeprüft.
Video: Steigung und y-Achsenabschnitt
Beobachtungsauftrag: Notiere beim Ansehen jeweils ein Beispiel für die Bedeutung von und . Vergleiche anschließend mit den Sachmodellen dieses aiMOOCs.
Video: Funktionsgleichung und Graph
Prüfauftrag: Stoppe das Video an einem Beispiel. Bestimme selbst zuerst Steigung und Achsenabschnitt. Vergleiche erst danach mit der Erklärung.
Interaktive Beispiele
Beispiel 1: Vom Text zur Gleichung
Ein fiktiver Lieferdienst verlangt 3 € Startpauschale und 0,80 € pro Kilometer.
Schritt A: Variable
Schritt B: Startwert
Schritt C: Änderung
Schritt D: Gleichung
Hilfe 1 anzeigen
Suche zuerst nach einer festen Gebühr. Sie ist der Startwert.
Hilfe 2 anzeigen
Die Formulierung „pro Kilometer“ beschreibt die Steigung.
Feedback anzeigen
Richtig ist . Eine vertauschte Gleichung würde eine ganz andere Bedeutung haben.
Beispiel 2: Aus einer Tabelle modellieren
| 0 | 1 | 2 | 3 | |
|---|---|---|---|---|
| 7 | 10 | 13 | 16 |
Startwert:
Änderung:
Kontrolle:
und
Also:
Damit:
Begründung: Die Differenzen der Funktionswerte sind bei gleichen x-Schritten konstant.
Übungen mit Hilfestufen und Feedback
Übung A: Preis
Ein fiktiver Druckservice verlangt 5 € Startkosten und 0,60 € je gedruckter Karte.
Auftrag: Stelle eine Funktionsgleichung auf und berechne die Kosten für 20 Karten.
Hilfe 1
Welche Zahl bleibt auch bei erhalten?
Hilfe 2
Setze und in ein.
Feedback
und . Prüfe: 20 Karten verursachen 12 € variable Kosten; zusammen mit 5 € Startkosten sind es 17 €.
Übung B: Miete
Ein fiktiver Werkraum kostet 95 € Grundpauschale und 6 € pro Quadratmeter.
Auftrag: Stelle auf. Erkläre die Bedeutung beider Parameter mit Einheit.
Hilfe 1
Die Grundpauschale ist der Wert bei .
Hilfe 2
„6 € pro Quadratmeter“ ist eine Änderungsrate.
Feedback
. Die Steigung beträgt 6 € pro Quadratmeter. Der Startwert beträgt 95 €.
Übung C: Taxi
Ein fiktiver Tarif beginnt bei 6 € und steigt je Kilometer um 1,90 €.
Auftrag: Entwickle das Modell und erstelle eine Wertetabelle für .
Hilfe 1
Beginne mit .
Feedback
Die Werte lauten 6,00 €, 9,80 €, 13,60 € und 17,40 €. Die Zunahme bei zwei Kilometern beträgt jeweils 3,80 €.
Übung D: Messung
Ein fiktiver Sensor zeigt anfangs 18 °C. Der Messwert steigt gleichmäßig um 0,5 °C pro Minute.
Auftrag: Entwickle . Bestimme den Messwert nach 12 Minuten und erkläre die Einheit der Steigung.
Hilfe 1
Der Startwert ist 18. Die Änderungsrate ist 0,5 pro Minute.
Feedback
und . Die Steigung hat die Einheit °C pro Minute.
Typische Fehler
| Fehler | Beispiel | Korrektur |
|---|---|---|
| Startwert und Steigung vertauscht | aus 4 € Start und 2 € pro km wird | richtig: |
| Einheit fehlt | im Kontext: 2 € pro km | |
| Startwert wird vergessen | bei 4 € Start: | |
| Tabelle nicht geprüft | unterschiedliche Zuwächse werden übersehen | Differenzen vergleichen |
| Graph falsch skaliert | Steigung wirkt dadurch falsch | Achsen und Maßstab prüfen |
| digitales Ergebnis ungeprüft übernommen | falsche Eingabe wird nicht erkannt | mit Punktprobe kontrollieren |
Wichtig: Eine KI kann einen Rechenweg vorschlagen, aber Du musst Gleichung, Einheiten, Probe und Begründung selbst prüfen. Eine KI-Ausgabe ersetzt keinen mathematischen Beweis.
Digitale Werkzeuge sicher nutzen
- Gib in digitale Werkzeuge nur die mathematischen Daten ein, die Du wirklich brauchst.
- Verwende keine personenbezogenen Daten.
- Prüfe, ob die eingegebene Gleichung exakt zum Sachtext passt.
- Kontrolliere mindestens den Startpunkt .
- Kontrolliere einen weiteren Punkt durch eigene Rechnung.
- Prüfe Achsenskalierung und Einheiten.
- Begründe Dein Ergebnis unabhängig vom Werkzeug.
Selbstkontrolle
| Ich kann ... | Ja | Noch üben |
|---|---|---|
| den Startwert im Text erkennen | □ | □ |
| die Änderungsrate erkennen | □ | □ |
| passend aufstellen | □ | □ |
| die Einheit von nennen | □ | □ |
| eine Wertetabelle erstellen | □ | □ |
| den Graphen prüfen | □ | □ |
| ein Ergebnis im Kontext erklären | □ | □ |
| einen digitalen Vorschlag kritisch prüfen | □ | □ |
Transfer
Ein fiktiver Geräteverleih bietet zwei Modelle:
Modell A: 9 € Startkosten und 2 € pro Stunde.
Modell B: 3 € Startkosten und 3 € pro Stunde.
Daraus folgen:
Aufträge:
- Berechne für beide Modelle die Kosten nach 2, 4 und 8 Stunden.
- Stelle beide Modelle in einer Wertetabelle dar.
- Zeichne beide Geraden in ein gemeinsames Koordinatensystem.
- Erkläre, warum Modell A den größeren Startwert besitzt.
- Erkläre, warum Modell B stärker steigt.
- Prüfe durch Rechnung einen Punkt jedes Graphen.
- Formuliere eine eigene fachsprachliche Aussage zum Vergleich.
Kompetenzcheck
Bearbeite ohne direkte Hilfe:
- Text → Gleichung: Ein fiktiver Tarif startet bei 7 € und steigt um 1,40 € je Einheit. Stelle die Gleichung auf.
- Tabelle → Gleichung: Die Werte sind zu . Bestimme und .
- Gleichung → Text: Formuliere einen sinnvollen fiktiven Sachtext zu .
- Gleichung → Tabelle: Erstelle fünf Werte zu .
- Graph → Bedeutung: Erkläre, was der Punkt in einem Kostenmodell bedeuten kann.
- Kritik: Nenne einen Grund, warum ein lineares Modell in der Realität nur für einen begrenzten Bereich passen kann.
Selbsteinschätzung: Wenn Du alle sechs Aufgaben mit Rechenweg, Darstellung und Begründung nachvollziehbar lösen kannst, hast Du das Kernziel dieses Kurses erreicht.
Reflexion
- Welche Darstellung hilft Dir am meisten: Sachtext, Tabelle, Gleichung oder Graph?
- Woran erkennst Du besonders schnell den Startwert?
- Wie findest Du eine Änderungsrate aus einer Tabelle?
- Welche Einheit besitzt die Steigung in Deinem eigenen Beispiel?
- Wie kannst Du eine digitale Lösung unabhängig überprüfen?
- Welcher Fehler könnte Dir beim nächsten Mal noch passieren, und wie vermeidest Du ihn?
Folgekurs
Als nächster Lernschritt passt:
M8 M - Lineare Funktionen vergleichen und Schnittpunkte bestimmen
Dort kannst Du untersuchen, wann zwei lineare Modelle denselben Funktionswert besitzen und wie sich Schnittpunkte rechnerisch und grafisch deuten lassen.
Interaktive Aufgaben
Quiz: Teste Dein Wissen
Welche Gleichung passt zu 4 € Startwert und 2 € pro Einheit? (f von x gleich 2x plus 4) (!f von x gleich 4x plus 2) (!f von x gleich 6x) (!f von x gleich 2x minus 4)
Was beschreibt b in der Form f von x gleich m mal x plus b im Sachproblem meist? (Den Startwert) (!Die Eingabe) (!Die Anzahl der Tabellenzeilen) (!Die Einheit der x-Achse)
Was beschreibt m im Sachproblem? (Die Veränderung pro Einheit) (!Nur den Startwert) (!Die Anzahl der Punkte) (!Den Namen der Funktion)
Welche Aussage kennzeichnet eine lineare Veränderung? (Bei gleichen x-Schritten ist die Änderung der y-Werte gleich) (!Die y-Werte ändern sich völlig zufällig) (!Der Graph muss ein Kreis sein) (!Der Startwert muss immer null sein)
Ein fiktiver Tarif hat 5 € Grundpreis und 3 € pro Kilometer. Wie lautet das Modell? (T von x gleich 3x plus 5) (!T von x gleich 5x plus 3) (!T von x gleich 8x) (!T von x gleich 3x minus 5)
Was ist bei f von x gleich 1,5x plus 7 der Funktionswert bei x gleich 0? (7) (!1,5) (!8,5) (!0)
Welche Einheit passt zur Steigung eines Kostenmodells mit Kilometern auf der x-Achse? (Euro pro Kilometer) (!Kilometer pro Euro) (!Nur Euro) (!Nur Kilometer)
Was ist eine sinnvolle Kontrolle einer digital gezeichneten Geraden? (Startpunkt und mindestens einen weiteren Punkt nachrechnen) (!Nur die Farbe des Graphen prüfen) (!Die Achsenbeschriftung ignorieren) (!Das Ergebnis ungeprüft übernehmen)
Welche Gleichung passt zu einem Startwert von 18 und einer Zunahme von 0,5 pro Minute? (S von t gleich 0,5t plus 18) (!S von t gleich 18t plus 0,5) (!S von t gleich 18,5t) (!S von t gleich 0,5t minus 18)
Warum kann ein lineares Sachmodell nur für einen bestimmten Bereich sinnvoll sein? (Weil reale Bedingungen sich außerhalb des Modellbereichs ändern können) (!Weil Geraden niemals berechnet werden können) (!Weil jede lineare Funktion automatisch falsch ist) (!Weil Tabellen keine Werte enthalten dürfen)
Memory
| Startwert | Wert bei x gleich null |
| Steigung | gleichmäßige Veränderung |
| Wertetabelle | geordnete Wertepaare |
| Funktionsgleichung | mathematische Modellregel |
| Gerade | Graph einer linearen Funktion |
| Punktprobe | Kontrolle durch Einsetzen |
| Sachmodell | vereinfachte mathematische Beschreibung |
| Einheit | Bedeutung einer Messgröße |
Drag and Drop
| Ordne die richtigen Begriffe zu. | Thema |
|---|---|
| Startwert | Achsenabschnitt |
| Änderungsrate | Steigung |
| Eingabegröße | Variable |
| Wertepaare | Wertetabelle |
| Geradenmodell | lineare Funktion |
Kreuzworträtsel
| Steigung | Wie heißt die gleichmäßige Veränderung pro Einheit? |
| Startwert | Wie heißt der Funktionswert am Anfang? |
| Gerade | Welche Form hat der Graph einer linearen Funktion? |
| Wertetabelle | Wie heißt eine geordnete Darstellung von Eingabe- und Ausgabewerten? |
| Modell | Wie heißt eine vereinfachte mathematische Beschreibung einer Sachsituation? |
| Achsenabschnitt | Wie heißt der Schnittwert des Graphen mit der y-Achse? |
LearningApps
Lückentext
Offene Aufgaben
Leicht
- Sachtext markieren: Markiere in vier selbst erfundenen linearen Sachtexten jeweils Startwert, Eingabegröße und Veränderung pro Einheit.
- Wertetabelle erstellen: Erfinde ein lineares Preis-Modell mit fiktiven Daten und erstelle eine Tabelle mit mindestens fünf Wertepaaren.
- Graph zeichnen: Zeichne zu eine Gerade und beschrifte Startwert und Steigung.
- Fehler erklären: Erkläre schriftlich, warum aus „5 € Startwert und 2 € pro Einheit“ nicht folgt.
Standard
- Taxi-Modell entwickeln: Erfinde einen fiktiven Taxitarif, stelle Gleichung, Tabelle und Graph dar und interpretiere beide Parameter.
- Miet-Modell untersuchen: Entwickle ein fiktives lineares Mietmodell und nenne mindestens zwei Gründe, warum reale Mietpreise davon abweichen können.
- Messreihe modellieren: Erstelle eine fiktive Messsituation mit gleichmäßiger Veränderung, bestimme und und prüfe das Modell mit zwei Punkten.
- Darstellungen wechseln: Starte mit einer selbst gewählten linearen Gleichung und erzeuge dazu Sachtext, Wertetabelle und beschrifteten Graphen.
Schwer
- Modelle vergleichen: Entwickle zwei fiktive Tarife mit verschiedenen Startwerten und Steigungen. Vergleiche ihre Werte für mehrere Eingaben und begründe Beobachtungen fachsprachlich.
- Modellgrenzen untersuchen: Erfinde eine Sachsituation, in der ein lineares Modell zunächst gut passt, später aber nicht mehr. Begründe die Grenze.
- Digitaler Modellcheck: Zeichne ein eigenes Modell digital, dokumentiere zwei unabhängige Kontrollen und beschreibe einen möglichen Eingabefehler.
- Erklärvideo produzieren: Erstelle ein kurzes Lernvideo „Vom Sachtext zu “. Verwende nur fiktive Daten und keine personenbezogenen Informationen.


Lernkontrolle
- Modellierungsentscheidung: Ein Messwert steigt in den ersten zehn Minuten jeweils um denselben Betrag. Erkläre, warum ein lineares Modell sinnvoll sein kann und welche zusätzliche Information Du für die Gleichung brauchst.
- Parameterdeutung: Vergleiche und . Beschreibe die Unterschiede von Startwert und Änderungsrate im Kontext zweier fiktiver Tarife.
- Darstellungswechsel: Entwickle aus einer selbst erstellten Wertetabelle eine lineare Gleichung und begründe anhand der Differenzen, warum sie linear ist.
- Fehleranalyse: Eine Person modelliert „4 € Startpreis und 1,50 € pro Einheit“ mit . Analysiere den Denkfehler und korrigiere ihn.
- Plausibilitätsprüfung: Ein digitales Werkzeug liefert für ein Modell bei den Wert 42. Zeige mindestens zwei Wege, wie Du prüfen kannst, ob dieser Wert zum Modell passt.
- Modellkritik: Erkläre an einem selbst gewählten Beispiel, warum eine lineare Funktion die Realität nur vereinfacht beschreibt.
Lernnachweis
Für einen überzeugenden Lernnachweis solltest Du zeigen, dass Du:
- aus einem Sachtext die relevanten Größen herausarbeiten kannst.
- Startwert und gleichmäßige Veränderung korrekt erkennst.
- eine passende Gleichung entwickelst.
- die Einheiten der Parameter richtig deutest.
- eine Wertetabelle korrekt berechnest.
- einen Graphen passend zeichnest oder digital erzeugst.
- mindestens zwei Darstellungen miteinander verknüpfst.
- durch Einsetzen oder einen zweiten Lösungsweg kontrollierst.
- typische Modellierungsfehler erkennst und erklärst.
- Grenzen eines linearen Sachmodells begründet benennst.
- digitale Ergebnisse und KI-Ausgaben kritisch prüfst.
- Deinen Rechenweg fachsprachlich und nachvollziehbar darstellst.
OERs zum Thema
Frei nutzbare bzw. offen zugängliche Medien dieses aiMOOCs:
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- Wikimedia Commons: Lineare funktionen2.svg
- Wikimedia Commons: Koordinatensystem
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