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Be­weis­ver­fah­ren

Das Ziel der fünf­ten Stun­de ist es, ex­em­pla­risch vier grund­le­gen­de Be­weis­tech­ni­ken vor­zu­stel­len und ge­gen­ein­an­der ab­zu­gren­zen:

  • Be­weis durch Ge­gen­bei­spiel (Wi­der­le­gung einer Be­haup­tung)
  • Di­rek­ter Be­weis
  • In­di­rek­ter Be­weis durch Kon­tra­po­si­ti­on
  • In­di­rek­ter Be­weis durch Kon­tra­dik­ti­on / Wi­der­spruch

Dabei for­dert der Bil­dungs­plan zu­nächst nur, dass die SuS das Be­weis­ver­fah­ren durch Kon­tra­po­si­ti­on er­läu­tern kön­nen, ex­pli­zit heißt es in 3.​3.​2.​2., Kom­pe­tenz (2): Die SuS kön­nen "die Äqui­va­lenz einer Sub­junk­ti­on zu ihrer Kon­tra­po­si­ti­on mit­hil­fe einer Wahr­heits­wert­ta­bel­le be­grün­den und mit ihrer Hilfe das Prin­zip des Be­weis­ver­fah­rens durch Kon­tra­po­si­ti­on er­läu­tern (z.B. an der Um­keh­rung des Sat­zes des Tha­les)."

Das Be­weis­ver­fah­ren durch Kon­tra­po­si­ti­on ist kein ei­gen­stän­di­ges Be­weis­ver­fah­ren. Eine zu be­wei­sen­de Sub­junk­ti­on wird dabei in ihre lo­gisch äqui­va­len­te Kon­tra­po­si­ti­on über­führt, die dann mit einem der üb­li­chen Be­weis­ver­fah­ren be­wie­sen wird. Daher soll­te man eher vom "Be­weis durch Be­weis der Kon­tra­po­si­ti­on" statt vom "Be­weis durch Kon­tra­po­si­ti­on" spre­chen. Da die zwei­te For­mu­lie­rung weit ver­brei­tet ist, wur­den im Ma­te­ri­al beide Va­ri­an­ten ein­ge­bun­den.

In die­ser Stun­de geht man über den Bil­dungs­plan hin­aus, wenn man das Be­weis­ver­fah­ren durch Kon­tra­po­si­ti­on zu­sätz­lich von an­de­ren Ver­fah­ren ab­grenzt. Der Bil­dungs­plan wird be­reits er­füllt, wenn man nur Auf­ga­be 3 und und in der Fol­ge­stun­de die Um­keh­rung des Sat­zes des Tha­les oder einen an­de­ren Satz ex­em­pla­risch durch Kon­tra­po­si­ti­on be­wei­sen lässt. Ob man daher wie vor­ge­schla­gen die Ge­le­gen­heit zur Ge­gen­über­stel­lung der Be­weis­ver­fah­ren nut­zen kann, hängt von der Lern­grup­pe und der zur Ver­fü­gung ste­hen­den Zeit ab und muss in­di­vi­du­ell ent­schie­den wer­den.

Die Grün­de, die für einen (klei­nen) Ex­kurs zu Be­weis­ver­fah­ren spre­chen, lie­gen indes aus di­dak­ti­scher Sicht auf der Hand: Um das Be­weis­ver­fah­ren durch Kon­tra­po­si­ti­on er­läu­tern zu kön­nen, müs­sen es die SuS durch­drun­gen haben. Dabei ist es hilf­reich, Kon­tra­po­si­ti­on und Kon­tra­dik­ti­on von­ein­an­der ab­zu­gren­zen, um na­he­lie­gen­den Ver­wechs­lun­gen vor­zu­beu­gen.

Um die SuS nicht zu über­for­dern, soll­te man die ers­ten Be­wei­se ge­mein­sam im Ple­num er­ar­bei­ten. Dazu wur­den die vier aus­ge­wähl­ten Be­wei­se als Lü­cken­tex­te vor­struk­tu­riert, die in einer Grup­pen- oder Part­ner­ar­beits­pha­se ana­ly­siert und er­gänzt wer­den kön­nen. Au­ßer­dem sind die Be­wei­se hin­sicht­lich ihres An­for­de­rungs­ni­veaus ge­stuft. Be­wei­sen ist ein an­spruchs­vol­les Thema, bei dem man kaum lan­des­weit ein­heit­li­ches Ma­te­ri­al vor­ge­ben kann. Daher soll­ten Sie die für Ihre Klas­se nö­ti­gen An­pas­sun­gen di­rekt in der odt-Datei vor­neh­men, indem Sie Hin­wei­se lö­schen oder wei­te­re er­gän­zen.

Die me­tho­di­sche Um­set­zung ist fle­xi­bel mög­lich, eine Grup­pen­ar­beit mit Staf­fel­prä­sen­ta­ti­on oder Misch­for­men aus Schü­ler- und Leh­rer­vor­trag wären denk­bar. In stär­ke­ren Lern­grup­pen könn­te das Ma­te­ri­al auch für ein Grup­pen­puz­zle ein­ge­setzt wer­den, bei dem die wei­te­ren Auf­ga­ben dann als "Puf­fer­ma­te­ri­al" für schnel­le Grup­pen ge­nutzt wer­den könn­ten.

Es fol­gen kurze Er­läu­te­run­gen zu den ein­zel­nen Auf­ga­ben:

Auf­ga­be 1 ("Recht­eck = Qua­drat?") dient als "Warm-Up" und wird keine Pro­ble­me be­rei­ten. Hier soll an einem ein­fa­chen Bei­spiel zu­nächst die lo­gi­sche Ana­ly­se be­tont und das Prin­zip der Be­schrei­bung mit einem aus­sa­ge­lo­gi­schen Term in der Rand­spal­te ein­ge­führt wer­den.

Auf­ga­be 2 ("Tei­ler einer Dif­fe­renz") hält einen in­halt­lich ein­fa­chen di­rek­ten Be­weis be­reit, bei dem die Schwie­rig­keit eher in der even­tu­ell un­ge­wohn­ten for­ma­len Dar­stel­lung der Teil­bar­keit lie­gen wird. Daher soll­te man sich hier ggf. Zeit neh­men, um Fra­gen zu klä­ren, zumal ei­ni­ge der fol­gen­den Be­wei­se zur Teil­bar­keit dar­auf auf­bau­en. Der hier be­wie­se­ne Zu­sam­men­hang wird üb­ri­gens in Auf­ga­be 4 beim Be­weis durch Wi­der­spruch in der Ar­gu­men­ta­ti­on ver­wen­det.

Auf Seite 2 wurde zu­nächst ein kur­zer In­for­ma­ti­ons­text ein­ge­bun­den, der na­tür­lich auch im Un­ter­richts­ge­spräch ent­wi­ckelt und an der Tafel do­ku­men­tiert wer­den könn­te. Die­ser ein­lei­ten­de Über­blick soll die Trans­pa­renz beim wei­te­ren Vor­ge­hen er­hö­hen.

Auf­ga­be 3 ("Ge­ra­de Qua­drat­zahl") ver­wen­det nun erst­mals das im Mit­tel­punkt ste­hen­de Be­weis­ver­fah­ren durch Kon­tra­po­si­ti­on an einem oft zi­tier­ten und wegen sei­ner Klar­heit auch gut ge­eig­ne­ten Bei­spiel zur Teil­bar­keit einer na­tür­li­chen Zahl und ihrer Qua­drat­zahl. Auch die­ser Zu­sam­men­hang wird im wei­te­ren Ver­lauf auf­ge­grif­fen.

In Auf­ga­be 4 ("Teiler­frem­de Zah­len I") wurde mit der Teiler­fremd­heit be­nach­bar­ter na­tür­li­cher Zah­len eine grund­le­gen­de Ei­gen­schaft aus­ge­wählt, an der das Be­weis­ver­fah­ren durch Wi­der­spruch über­sicht­lich dar­ge­stellt wer­den kann und die bei den wei­te­ren Übun­gen in den Stun­den 7 und 8 eben­falls mehr­fach auf­ge­grif­fen wird.

Mit Auf­ga­be 5 ("Teiler­frem­de Zah­len II") kann der be­reits in Auf­ga­be 4 durch Wi­der­spruch be­wie­se­ne Satz zum di­rek­ten Ver­gleich er­neut durch Kon­tra­po­si­ti­on be­wie­sen wer­den. Um ein Ge­fühl für Be­weis­tech­ni­ken zu ent­wi­ckeln könn­ten dann beide Ver­fah­ren hin­sicht­lich ihrer Ef­fi­zi­enz ver­gli­chen wer­den. Hier ist der Be­weis durch Wi­der­spruch ele­gan­ter, nutzt aber auch den in Auf­ga­be 2 be­wie­se­nen Sach­ver­halt als aus­ge­la­ger­ten Ar­gu­men­ta­ti­ons­schritt. Oft wer­den nö­ti­ge Ar­gu­men­ta­ti­ons­schrit­te vorab aus­ge­la­gert und als Lemma (Hilfs­satz) be­zeich­net. Bei der Ana­ly­se könn­ten sol­che wei­ter­ge­hen­den As­pek­te ein­ge­bun­den wer­den.

Auf­ga­be 6 ("Tei­ler einer Summe"), Auf­ga­be 7 ("An­zahl von Tei­lern") und Auf­ga­be 8 ("Logik im Qua­drat") stel­len Übungs­auf­ga­ben be­reit, die sich auch als Haus­auf­ga­be eig­nen.

Mög­li­che Ver­tie­fung zum Be­weis durch Kon­tra­dik­ti­on

In Auf­ga­be 9 (Logik des Wi­der­spruchs") kön­nen zu­nächst die den Wi­der­spruchs­be­wei­sen zu­grun­de­lie­gen­den Äqui­va­len­zen a b ( a ¬ b ) ¬ a und a b ( a ¬ b ) b mit einer Wahr­heits­ta­fel be­wie­sen wer­den. Im b)-Teil ist als ver­tie­fen­de Übung zu­sätz­lich der Nach­weis mit Re­chen­ge­set­zen der Aus­sa­gen­lo­gik vor­ge­se­hen, der als über­schau­ba­re Übung gute SuS si­cher nicht über­for­dern wird. In den Mus­ter­lö­sun­gen wur­den au­ßer­dem noch An­mer­kun­gen zu der Na­mens­ge­bung ein­ge­bun­den.

 

Un­ter­richts­ver­lauf: Her­un­ter­la­den [odt][320 KB]

Un­ter­richts­ver­lauf: Her­un­ter­la­den [pdf][215 KB]

 

Wei­ter zu In­di­rek­te Be­wei­se