Mathematische Vermutungen formulieren - EKM
Mathematische Vermutungen formulieren - EKM
Einleitung
Mathematische Vermutungen formulieren bedeutet: Du beobachtest ein Muster, untersuchst mehrere Beispiele, beschreibst Deine Entdeckung möglichst genau und machst daraus eine prüfbare mathematische Aussage. Eine Vermutung ist noch kein Beweis. Sie ist ein begründeter Vorschlag, der wahr sein könnte, aber noch geprüft, erklärt, widerlegt oder bewiesen werden muss.
Dieser aiMOOC zum Thema Mathematische Vermutungen formulieren - EKM unterstützt Dich beim mathematischen Argumentieren. Im EKM-Kontext steht hier die Kompetenz im Mittelpunkt, mathematische Ideen nicht nur zu berechnen, sondern nachvollziehbar zu erkunden, zu kommunizieren, zu prüfen und zu begründen. Du lernst, wie aus Beobachtungen tragfähige Vermutungen entstehen, wie Du sie sprachlich präzise formulierst und wie Du erkennst, ob eine Vermutung durch Beispiele gestützt, durch ein Gegenbeispiel widerlegt oder durch eine allgemeine Argumentation begründet werden kann.
Die Abbildung zeigt einen Ausschnitt zum Collatz-Problem. Viele berechnete Beispiele können eine Vermutung plausibel machen. In der Mathematik reicht das aber nicht aus: Eine allgemeine Aussage braucht einen Beweis oder muss als offene Vermutung gekennzeichnet bleiben.
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Lernziele
Nach diesem aiMOOC kannst Du erklären, was eine mathematische Vermutung ist, wie sie sich von einer bloßen Schätzung unterscheidet und warum sie für das Problemlösen wichtig ist. Du kannst aus Beispielen Muster erkennen, Vermutungen mit passenden Fachbegriffen formulieren, den Definitionsbereich einer Aussage angeben, Vermutungen durch weitere Beispiele prüfen, ein Gegenbeispiel suchen und einfache Begründungen entwickeln. Außerdem kannst Du Deine Arbeit in einem kurzen EKM-Forschungsprotokoll dokumentieren.
Was ist eine mathematische Vermutung?
Eine mathematische Vermutung ist eine Aussage, von der noch nicht sicher bekannt ist, ob sie wahr ist. Sie entsteht oft aus Beobachtungen. Wenn Du zum Beispiel die Summen der ersten ungeraden Zahlen berechnest, erhältst Du:
- Zahlenmuster: 1 = 1
- Zahlenmuster: 1 + 3 = 4
- Zahlenmuster: 1 + 3 + 5 = 9
- Zahlenmuster: 1 + 3 + 5 + 7 = 16
Du könntest vermuten: Die Summe der ersten n ungeraden Zahlen ist n². Diese Aussage ist deutlich besser als der Satz: Da kommt immer eine Quadratzahl heraus. Warum? Die bessere Formulierung nennt die betrachteten Zahlen, beschreibt die Regel und benutzt eine Variable. Sie ist prüfbar, verallgemeinerbar und kann bewiesen werden.
Merksatz: Eine gute mathematische Vermutung ist präzise, prüfbar, allgemein formuliert und nennt ihren Geltungsbereich.
Warum Vermutungen wichtig sind
Mathematik besteht nicht nur aus fertigen Regeln. Mathematikerinnen und Mathematiker entdecken Zusammenhänge, stellen Fragen, probieren Beispiele aus, verändern Bedingungen, suchen Begründungen und prüfen, ob eine Aussage wirklich immer gilt. Das Formulieren von Vermutungen ist deshalb ein zentraler Schritt zwischen Erkunden und Beweisen.
Eine Vermutung hilft Dir, Deine Gedanken zu ordnen. Sie macht sichtbar, was Du glaubst erkannt zu haben. Gleichzeitig lädt sie andere ein, Deine Aussage zu prüfen. Damit wird Mathematik zu einem gemeinsamen Denkprozess: Du stellst eine Behauptung auf, andere suchen Beispiele, Gegenbeispiele oder Begründungen, und aus der Diskussion entsteht klareres Wissen.
Der Weg von der Beobachtung zur Vermutung
Schritt 1: Beispiele untersuchen
Am Anfang steht meist eine Frage. Du berechnest, zeichnest, sortierst, misst oder experimentierst. Wichtig ist, dass Du nicht nur ein Beispiel betrachtest. Je unterschiedlicher Deine Beispiele sind, desto besser kannst Du erkennen, ob ein Muster wirklich stabil ist.
Beispiel: Du untersuchst die Summe zweier ungerader Zahlen.
Die Ergebnisse sind gerade Zahlen. Daraus kann eine erste Vermutung entstehen.
Schritt 2: Muster beschreiben
Eine gute Beobachtung wird zunächst in Alltagssprache beschrieben: Wenn ich zwei ungerade Zahlen addiere, scheint das Ergebnis immer gerade zu sein. Danach wird die Sprache genauer: Die Summe zweier ungerader natürlicher Zahlen ist gerade.
Der Unterschied ist wichtig. Das Wort scheint zeigt, dass Du noch unsicher bist. Die zweite Formulierung ist eine mathematische Vermutung, weil sie eine klare Aussage über eine bestimmte Menge von Zahlen macht.
Schritt 3: Vermutung präzisieren
Eine Vermutung wird präziser, wenn Du folgende Fragen beantwortest:
- Definitionsbereich: Für welche Objekte soll die Aussage gelten?
- Bedingung: Welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein?
- Behauptung: Was soll dann gelten?
- Quantor: Meinst Du alle, mindestens eine, genau eine oder keine?
- Fachbegriff: Welche mathematischen Begriffe beschreiben die Situation genau?
Unpräzise Formulierung: Das wird immer größer.
Bessere Formulierung: Für jede natürliche Zahl n ist die Folge mit der Vorschrift a(n) = 2n + 1 streng wachsend.
Schritt 4: Vermutung prüfen
Prüfen bedeutet nicht nur, noch mehr Beispiele zu rechnen. Du solltest auch Grenzfälle, kleine Fälle, große Fälle und ungewöhnliche Fälle betrachten. Bei Zahlen können das 0, 1, negative Zahlen, gerade Zahlen, ungerade Zahlen oder Brüche sein. Bei geometrischen Figuren können das sehr spitze, sehr flache oder symmetrische Figuren sein.
Eine Vermutung kann durch viele Beispiele gestützt werden. Aber: Viele richtige Beispiele beweisen eine allgemeine Aussage nicht. Ein einziges passendes Gegenbeispiel kann dagegen eine allgemeine Vermutung widerlegen.
Schritt 5: Begründen oder widerlegen
Wenn Du glaubst, dass eine Vermutung immer gilt, brauchst Du eine Begründung. Eine einfache Begründung zur Vermutung Die Summe zweier ungerader Zahlen ist gerade lautet:
Eine ungerade Zahl lässt sich als 2a + 1 schreiben. Eine zweite ungerade Zahl lässt sich als 2b + 1 schreiben. Die Summe ist 2a + 1 + 2b + 1 = 2a + 2b + 2 = 2(a + b + 1). Diese Zahl ist durch 2 teilbar und deshalb gerade.
Diese Begründung nutzt nicht nur einzelne Beispiele, sondern zeigt allgemein, warum die Aussage für alle passenden Zahlen gilt.
Sprachbausteine für gute Vermutungen
Allaussagen
Eine Allaussage behauptet, dass etwas für alle Objekte eines bestimmten Bereichs gilt. Typische Formulierungen sind:
- Allaussage: Für alle natürlichen Zahlen n gilt ...
- Allaussage: Jede gerade Zahl besitzt ...
- Allaussage: In jedem Dreieck der euklidischen Ebene gilt ...
- Allaussage: Wenn eine Zahl durch 4 teilbar ist, dann ...
Allaussagen sind stark. Deshalb sind sie auch gefährlich: Ein einziges Gegenbeispiel genügt, um sie zu widerlegen.
Existenzaussagen
Eine Existenzaussage behauptet, dass mindestens ein Objekt mit einer bestimmten Eigenschaft existiert. Typische Formulierungen sind:
- Existenzaussage: Es gibt eine Zahl, die ...
- Existenzaussage: Mindestens ein Rechteck besitzt ...
- Existenzaussage: Für eine geeignete Wahl von n gilt ...
- Existenzaussage: Es existiert ein Dreieck mit ...
Existenzaussagen kannst Du oft durch ein konkretes Beispiel belegen. Wenn Du behauptest: Es gibt eine gerade Primzahl, reicht das Beispiel 2.
Wenn-dann-Aussagen
Eine Wenn-dann-Aussage besteht aus einer Bedingung und einer Folgerung.
Wenn eine natürliche Zahl durch 6 teilbar ist, dann ist sie durch 3 teilbar.
Die Bedingung lautet: Die Zahl ist durch 6 teilbar. Die Folgerung lautet: Die Zahl ist durch 3 teilbar. Bei solchen Aussagen musst Du sorgfältig unterscheiden, was vorausgesetzt wird und was gezeigt werden soll.
Genau-dann-wenn-Aussagen
Eine Genau-dann-wenn-Aussage behauptet zwei Richtungen zugleich. Beispiel:
Eine natürliche Zahl ist gerade genau dann, wenn sie ohne Rest durch 2 teilbar ist.
Solche Aussagen sind besonders stark, weil Du beide Richtungen beachten musst. Für eine Vermutung ist das oft anspruchsvoll. Prüfe deshalb genau, ob wirklich beide Richtungen gelten.
Beispiele für mathematische Vermutungen
Beispiel 1: Gerade und ungerade Zahlen
Beobachtung: 3 + 5 = 8, 7 + 11 = 18, 15 + 19 = 34.
Vermutung: Die Summe zweier ungerader Zahlen ist gerade.
Prüfung: Weitere Beispiele bestätigen die Vermutung. Eine allgemeine Begründung mit 2a + 1 und 2b + 1 zeigt, dass sie wirklich gilt.
Beispiel 2: Quadratzahlen und Differenzen
Die Quadratzahlen lauten 1, 4, 9, 16, 25, 36. Die Differenzen benachbarter Quadratzahlen sind 3, 5, 7, 9, 11. Du kannst vermuten:
Die Differenz zweier aufeinanderfolgender Quadratzahlen ist immer eine ungerade Zahl.
Begründungsidee: Die Differenz von (n + 1)² und n² ist (n + 1)² - n² = 2n + 1. Der Term 2n + 1 beschreibt eine ungerade Zahl.
Beispiel 3: Dreieckszahlen
Die Dreieckszahlen entstehen, wenn Punkte zu Dreiecken gelegt werden: 1, 3, 6, 10, 15. Eine passende Vermutung lautet:
Die n-te Dreieckszahl ist n(n + 1) geteilt durch 2.
Diese Vermutung kann durch Legen, Zeichnen, Verdoppeln der Punktfigur oder algebraisches Begründen untersucht werden.
Beispiel 4: Eine falsche Vermutung erkennen
Vermutung: Alle Primzahlen sind ungerade.
Prüfung: Die Zahl 2 ist eine Primzahl und gerade. Damit ist 2 ein Gegenbeispiel. Die Vermutung ist falsch.
Verbesserte Vermutung: Alle Primzahlen größer als 2 sind ungerade.
Hier siehst Du: Ein Gegenbeispiel ist kein Scheitern. Es hilft, eine Vermutung genauer und besser zu formulieren.
Gegenbeispiele
Ein Gegenbeispiel ist ein Beispiel, das eine allgemeine Behauptung widerlegt. Gegenbeispiele sind besonders wichtig, wenn eine Vermutung Wörter wie alle, jede, immer oder nie enthält.
Beispiel: Die Vermutung Alle Quadratzahlen sind gerade ist falsch, weil 9 eine Quadratzahl und ungerade ist.
Ein Gegenbeispiel muss genau zur Aussage passen. Wenn die Aussage nur über natürliche Zahlen spricht, darfst Du sie nicht mit einem Bruch widerlegen. Wenn die Aussage nur über Dreiecke spricht, darfst Du kein Viereck als Gegenbeispiel verwenden.
Von der Vermutung zum Beweis
Ein mathematischer Beweis ist eine lückenlose Begründung. Er zeigt nicht nur, dass eine Aussage in vielen Fällen funktioniert, sondern warum sie unter den genannten Bedingungen gelten muss. Ein Beweis kann zeichnerisch, sprachlich, algebraisch oder logisch aufgebaut sein. Entscheidend ist, dass jeder Schritt nachvollziehbar ist.
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Beispiele sind keine Beweise
Wenn Du 100 Beispiele prüfst und alle passen, kann das eine Vermutung sehr plausibel machen. Trotzdem könnte das 101. Beispiel die Vermutung widerlegen. Besonders bei großen Zahlen, Folgen und geometrischen Spezialfällen ist Vorsicht nötig. Mathematik unterscheidet deshalb zwischen Evidenz, Begründung und Beweis.
Ein einfacher Beweis durch Struktur
Vermutung: Für jede natürliche Zahl n ist n² + n gerade.
Begründung: n² + n = n(n + 1). Die Faktoren n und n + 1 sind zwei aufeinanderfolgende natürliche Zahlen. Von zwei aufeinanderfolgenden natürlichen Zahlen ist immer eine gerade. Deshalb ist ihr Produkt durch 2 teilbar. Also ist n² + n gerade.
Diese Begründung funktioniert für jede natürliche Zahl n und ist deshalb stärker als eine Liste von Beispielen.
Mathematische Induktion als Beweisidee
Die vollständige Induktion ist eine Beweismethode für Aussagen über natürliche Zahlen. Sie funktioniert ähnlich wie eine Dominoreihe: Wenn der erste Stein fällt und jeder Stein den nächsten umstößt, fallen alle. Mathematisch bedeutet das: Du zeigst einen Anfangsfall und dann den Schritt von n auf n + 1.
Berühmte Vermutungen
Goldbachsche Vermutung
Die Goldbachsche Vermutung gehört zu den bekannten unbewiesenen Aussagen der Zahlentheorie. In einer heute üblichen Formulierung sagt sie: Jede gerade natürliche Zahl größer als 2 lässt sich als Summe zweier Primzahlen schreiben. Beispiele sind 10 = 3 + 7 und 28 = 5 + 23. Sehr viele Fälle wurden geprüft, dennoch ersetzt das keinen allgemeinen Beweis.
Collatz-Problem
Das Collatz-Problem ist ebenfalls leicht zu formulieren und schwer zu beweisen. Starte mit einer natürlichen Zahl. Ist sie gerade, teile sie durch 2. Ist sie ungerade, verdreifache sie und addiere 1. Wiederhole diese Regel. Die Vermutung lautet, dass man irgendwann bei 1 landet. Für viele Startzahlen stimmt das, aber ein allgemeiner Beweis ist weiterhin nicht bekannt.
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EKM-Schreibrahmen für Vermutungen
Ein gutes EKM-Forschungsprotokoll kann so aufgebaut sein:
- Fragestellung: Ich untersuche, ob ...
- Beispiel: Ich habe folgende Fälle berechnet, gezeichnet oder gemessen ...
- Beobachtung: Dabei fällt mir auf, dass ...
- Vermutung: Ich vermute: Für alle ...
- Definitionsbereich: Die Vermutung soll gelten für ...
- Prüfung: Ich teste meine Vermutung an weiteren Fällen, besonders an ...
- Gegenbeispiel: Ein mögliches Gegenbeispiel wäre ...
- Begründung: Meine Vermutung könnte gelten, weil ...
- Überarbeitung: Nach der Prüfung formuliere ich die Vermutung genauer als ...
- Reflexion: Sicher bin ich bei ..., unsicher bin ich bei ...
Qualitätsmerkmale einer guten Vermutung
Eine starke mathematische Vermutung erfüllt mehrere Kriterien. Sie ist verständlich formuliert, nutzt passende Fachbegriffe, enthält keine unnötig vagen Wörter, nennt Bedingungen, ist prüfbar und lässt erkennen, ob sie für alle Fälle oder nur für einige Fälle gelten soll. Außerdem passt sie zu den Daten, aus denen sie entstanden ist, und bleibt offen für Überarbeitung.
Eine schwache Vermutung lautet: Das geht irgendwie immer.
Eine bessere Vermutung lautet: Für jede natürliche Zahl n ist das Produkt n(n + 1) gerade.
Die zweite Formulierung ist klar, weil sie den Bereich, die Variable, die Operation und die behauptete Eigenschaft nennt.
Häufige Fehler beim Formulieren
Fehler 1: Zu wenige Beispiele
Wenn Du nur ein oder zwei Beispiele prüfst, erkennst Du manchmal ein Muster, das gar nicht allgemein gilt. Prüfe daher immer mehrere und unterschiedliche Fälle.
Fehler 2: Der Bereich bleibt unklar
Die Aussage Jede Zahl hat einen Vorgänger klingt plausibel. Für ganze Zahlen stimmt sie. Für natürliche Zahlen hängt es davon ab, ob 0 dazugehört und ob ein Vorgänger wieder natürlich sein soll. Deshalb muss der Definitionsbereich klar sein.
Fehler 3: Zeichnungen werden überschätzt
In der Geometrie können Zeichnungen täuschen. Eine Figur sieht vielleicht rechtwinklig, gleich lang oder parallel aus. Eine Vermutung sollte deshalb nicht nur auf dem Aussehen beruhen, sondern durch Messung, Konstruktion, Argumentation oder Beweis geprüft werden.
Fehler 4: Alltagssprache bleibt ungenau
Wörter wie groß, nah, oft, ungefähr oder regelmäßig können im Alltag hilfreich sein. In einer mathematischen Vermutung solltest Du sie möglichst durch genaue Begriffe ersetzen: größer als, kleiner als, gleich, parallel, senkrecht, Vielfaches, Teiler, gerade, ungerade, proportional.
Mini-Werkstatt: Vermutungen verbessern
Beispiel A
Erste Formulierung: Bei diesen Zahlen kommt immer etwas Gerades heraus.
Verbesserte Formulierung: Wenn n eine natürliche Zahl ist, dann ist n² + n gerade.
Warum besser? Die verbesserte Formulierung nennt die Variable n, den Zahlenbereich und die behauptete Eigenschaft.
Beispiel B
Erste Formulierung: Dreiecke haben 180 Grad.
Verbesserte Formulierung: In jedem Dreieck der euklidischen Ebene beträgt die Summe der Innenwinkel 180 Grad.
Warum besser? Die verbesserte Formulierung nennt, dass es um die Summe der Innenwinkel geht und dass die Aussage in der euklidischen Geometrie gilt.
Beispiel C
Erste Formulierung: Primzahlen sind ungerade.
Verbesserte Formulierung: Alle Primzahlen größer als 2 sind ungerade.
Warum besser? Die verbesserte Formulierung berücksichtigt das Gegenbeispiel 2.
EKM-Kompetenzraster
Für einen Lernnachweis kannst Du Deine Arbeit an diesen Kriterien prüfen:
- Verstehen: Die Fragestellung ist klar und mathematisch sinnvoll.
- Darstellen: Beispiele werden übersichtlich in Tabellen, Skizzen oder Rechnungen dargestellt.
- Formulieren: Die Vermutung ist präzise und enthält passende Fachbegriffe.
- Prüfen: Die Vermutung wird an mehreren geeigneten Fällen getestet.
- Argumentieren: Es gibt eine nachvollziehbare Begründung, einen Beweisversuch oder ein Gegenbeispiel.
- Reflektieren: Grenzen, Unsicherheiten und mögliche Verbesserungen werden benannt.
Interaktive Aufgaben
Quiz: Teste Dein Wissen
Was ist eine mathematische Vermutung? (Eine präzise Aussage, deren Wahrheit noch geprüft oder bewiesen werden muss) (!Eine zufällige Rechnung ohne Zusammenhang) (!Eine bereits vollständig bewiesene Regel) (!Eine Messung ohne mathematische Bedeutung)
Welche Formulierung ist mathematisch am präzisesten? (Für alle natürlichen Zahlen n gilt n² plus n ist gerade) (!Das Ergebnis ist irgendwie immer gerade) (!Ich glaube, das wird meistens stimmen) (!Bei meinen Beispielen sah es gut aus)
Was kann eine allgemeine Allaussage widerlegen? (Ein passendes Gegenbeispiel) (!Viele weitere Vermutungen) (!Eine schöne Zeichnung) (!Ein einzelnes bestätigendes Beispiel)
Welche Wörter weisen besonders auf eine Allaussage hin? (Für alle) (!Vielleicht) (!Ungefähr) (!Manchmal)
Was ist der Definitionsbereich einer Vermutung? (Die Menge der Objekte, für die die Aussage gelten soll) (!Die schönste Beispielrechnung) (!Der Name der Autorin oder des Autors) (!Die Farbe einer geometrischen Zeichnung)
Warum beweisen viele Beispiele eine Vermutung nicht automatisch? (Weil ein späteres Gegenbeispiel die allgemeine Aussage widerlegen kann) (!Weil Beispiele in Mathematik nie erlaubt sind) (!Weil Rechnen immer falsch ist) (!Weil eine Vermutung ohne Beispiele besser ist)
Welche Aussage ist ein Gegenbeispiel zur Vermutung Alle Primzahlen sind ungerade? (2 ist eine gerade Primzahl) (!3 ist eine ungerade Primzahl) (!9 ist keine Primzahl) (!15 ist ungerade)
Welche Form hat eine typische Wenn-dann-Aussage? (Wenn eine Bedingung gilt, dann folgt eine Behauptung) (!Vielleicht gilt eine Rechnung) (!Eine Zahl steht allein ohne Zusammenhang) (!Ein Beispiel ersetzt jede Begründung)
Was gehört zu einem guten EKM-Forschungsprotokoll? (Fragestellung, Beispiele, Vermutung, Prüfung und Reflexion) (!Nur das Endergebnis) (!Nur eine Zeichnung ohne Erklärung) (!Nur eine Meinung zur Aufgabe)
Was zeigt ein mathematischer Beweis? (Warum eine Aussage unter den genannten Bedingungen allgemein gilt) (!Dass eine Aussage schön aussieht) (!Dass eine Vermutung nur einmal funktioniert) (!Dass man keine Fachbegriffe braucht)
Memory
| Vermutung | Noch nicht bewiesene Aussage |
| Gegenbeispiel | Widerlegung einer Allaussage |
| Beweis | Lückenlose Begründung |
| Quantor | Wort wie alle oder es gibt |
| Definitionsbereich | Zugelassene Objekte |
| Muster | Regelmäßigkeit in Beispielen |
Drag and Drop
| Ordne die richtigen Begriffe zu. | Thema |
|---|---|
| Für alle natürlichen Zahlen gilt die Aussage | Allaussage |
| Es gibt mindestens ein passendes Objekt | Existenzaussage |
| Wenn die Bedingung gilt, folgt die Behauptung | Implikation |
| Ein Beispiel widerspricht der Behauptung | Gegenbeispiel |
| Eine lückenlose Begründung wird angegeben | Beweis |
...
Kreuzworträtsel
| Vermutung | Wie heißt eine noch nicht bewiesene, aber prüfbare mathematische Aussage? |
| Beweis | Wie heißt eine lückenlose mathematische Begründung? |
| Muster | Was kann beim Untersuchen mehrerer Beispiele sichtbar werden? |
| Quantor | Wie heißt ein logisches Wort wie alle oder es gibt? |
| Gegenbeispiel | Wie nennt man ein Beispiel, das eine allgemeine Behauptung widerlegt? |
| Collatz | Welche bekannte Vermutung nutzt abwechselnd Halbieren oder Verdreifachen und Addieren? |
LearningApps
Lückentext
Offene Aufgaben
Leicht
- Zahlenmuster: Berechne die ersten zehn Werte einer selbst gewählten Zahlenfolge und schreibe eine Vermutung in einem vollständigen Satz auf.
- Gegenbeispiel: Suche zu drei vorgegebenen Allaussagen jeweils ein Gegenbeispiel oder erkläre, warum Du keines findest.
- Fachsprache: Formuliere fünf Alltagssätze wie Das wird immer größer in präzise mathematische Sätze um.
- Beobachtung: Lege Punktmuster mit Plättchen, fotografiere drei Schritte und beschreibe, welches Muster Du vermutest.
Standard
- Forschungsprotokoll: Untersuche die Summe aus einer geraden und einer ungeraden Zahl und dokumentiere Beispiele, Vermutung, Prüfung und Begründung.
- Geometrie: Zeichne verschiedene Dreiecke, miss die Innenwinkel und formuliere eine Vermutung zur Winkelsumme.
- Tabellenkalkulation: Erstelle eine Tabelle zu n² + n für n von 1 bis 30 und begründe anschließend, warum die Ergebnisse gerade sind.
- Fehleranalyse: Sammle drei falsche Vermutungen aus dem Mathematikunterricht und verbessere sie mithilfe von Gegenbeispielen.
Schwer
- Beweisidee: Entwickle einen Beweisversuch zur Vermutung, dass die Summe der ersten n ungeraden Zahlen n² ergibt.
- Erklärvideo: Produziere ein kurzes Video, in dem Du den Unterschied zwischen Beispiel, Vermutung, Gegenbeispiel und Beweis erklärst.
- Interview: Befrage zwei Mitschülerinnen oder Mitschüler, wie sie eine Vermutung prüfen würden, und werte die Strategien mathematisch aus.
- Eigene Forschung: Entwickle eine eigene mathematische Forschungsfrage zu Zahlenfolgen, Teilbarkeit oder Geometrie und erstelle ein vollständiges EKM-Protokoll.
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Lernkontrolle
- Transferaufgabe: Du erhältst mehrere Ergebnisse einer Zahlenfolge. Formuliere zwei verschiedene Vermutungen dazu und erkläre, welche besser prüfbar ist.
- Argumentationsaufgabe: Erkläre an einem selbst gewählten Beispiel, warum viele bestätigende Beispiele noch kein Beweis sind.
- Gegenbeispielaufgabe: Widerlege die Aussage Alle Zahlen mit der Endziffer 5 sind Primzahlen durch ein passendes Gegenbeispiel und verbessere die Aussage.
- Begründungsaufgabe: Begründe allgemein, warum die Summe zweier gerader Zahlen wieder gerade ist.
- Sprachaufgabe: Vergleiche die Sätze Manchmal klappt das und Es gibt eine natürliche Zahl n mit dieser Eigenschaft und erkläre den mathematischen Unterschied.
- Modellierungsaufgabe: Übertrage das Vorgehen Beobachten, Vermuten, Prüfen und Begründen auf eine geometrische Figur oder eine Datentabelle aus Deinem Alltag.
Lernnachweis
Für einen Lernnachweis zu diesem Thema ist wichtig, dass Du nicht nur Ergebnisse sammelst, sondern Deinen Denkweg sichtbar machst. Dein Lernnachweis sollte eine klare Fragestellung, mehrere geeignete Beispiele, eine präzise Vermutung, den Definitionsbereich, eine Prüfung an weiteren Fällen, mindestens ein mögliches Gegenbeispiel oder eine Begründung, eine überarbeitete Endfassung der Vermutung und eine kurze Reflexion enthalten. Besonders überzeugend ist Dein Lernnachweis, wenn Du Fachbegriffe korrekt verwendest und zeigst, wie sich Deine Vermutung durch das Prüfen verändert hat.
- Fragestellung: Die mathematische Frage ist klar formuliert.
- Darstellung: Beispiele, Tabellen, Skizzen oder Rechnungen sind übersichtlich.
- Vermutung: Die Vermutung ist präzise, prüfbar und fachsprachlich formuliert.
- Prüfung: Die Vermutung wird an unterschiedlichen Fällen getestet.
- Argumentation: Eine Begründung, ein Beweisversuch oder ein Gegenbeispiel wird nachvollziehbar dargestellt.
- Reflexion: Grenzen der Vermutung und mögliche Verbesserungen werden beschrieben.
OERs zum Thema
Quellen und Medienhinweise
- Wikipedia: Vermutung
- Wikipedia: Beweis
- Wikipedia: Collatz-Problem
- Wikipedia: Goldbachsche Vermutung
- Wikimedia Commons: Medien zu Collatz, Goldbach, Pythagoras und mathematischer Induktion
- YouTube: Lernvideos zu Beweisstrukturen, Collatz-Problem und mathematischem Beweisen
Links
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THE MONKEY DANCE
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