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Fak­tor- und Sum­men­re­gel

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Diese Seite ist Teil einer Ma­te­ria­li­en­samm­lung zum Bil­dungs­plan 2004: Grund­la­gen der Kom­pe­tenz­ori­en­tie­rung. Bitte be­ach­ten Sie, dass der Bil­dungs­plan fort­ge­schrie­ben wurde.

Hier geht es zum ers­ten Mal nicht um die Ab­lei­tung einer Grund­funk­ti­on, son­dern um die Ab­lei­tung von zu­sam­men­ge­setz­ten Funk­tio­nen. Die­sen roten Faden soll­te der Leh­rer er­läu­tern und of­fen­le­gen (offen ge­leg­te Struk­tu­rie­rung!), etwa so:
Da es viel zu auf­wen­dig ist, bei der Er­mitt­lung der Ab­lei­tung einer Funk­ti­on jedes Mal die De­fi­ni­ti­on zu ver­wen­den, geht man an­ders vor. Man kann sich die un­end­lich große Zahl der Funk­tio­nen aus Grund­funk­tio­nen durch we­ni­ge Zu­sam­men­set­zun­gen auf­ge­baut den­ken. Es gibt also Grund­funk­tio­nen und zu­sam­men­ge­setz­te Funk­tio­nen . Der rote Faden zu den Ab­lei­tungs­re­geln ist nun: Wenn man die Ab­lei­tun­gen der Grund­funk­tio­nen kennt und weiß, wie sich die Ab­lei­tung einer zu­sam­men­ge­setz­ten Funk­ti­on aus den Ab­lei­tun­gen der Grund­funk­tio­nen er­gibt, kann man die Ab­lei­tung jeder Funk­ti­on er­hal­ten. Zu einem sol­chen Vor­ge­hen be­nö­tigt man also die Ab­lei­tun­gen aller Grund­funk­tio­nen und Ab­lei­tungs­re­geln für zu­sam­men­ge­setz­te Funk­tio­nen .

Der Schü­ler muss also z.B. bei f(x) = x·e 2x fra­gen:

Han­delt es sich um eine Zu­sam­men­set­zung (wel­che?) oder um eine Grund­funk­ti­on?
Es han­delt sich um eine Zu­sam­men­set­zung – und zwar ein Pro­dukt. Also ist hier die Pro­dukt­re­gel zu­stän­dig. Eine der Teil­funk­tio­nen g(x) = x ist eine Grund­funk­ti­on, deren Ab­lei­tung ich kenne. Die an­de­re Teil­funk­ti­on h(x) = e 2x  ist keine Grund­funk­ti­on, son­dern eine Ver­ket­tung usw.

Bei der Fak­tor­re­gel und der Sum­men­re­gel ist das spe­zi­fi­sche Pro­blem , dass die Schü­ler die Be­weis­be­dürf­tig­keit über­haupt nicht er­ken­nen. Sie kön­nen sich eine an­de­re Ab­lei­tungs­re­gel zu Sum­men nicht vor­stel­len. Es ge­hört schon ein ge­ho­be­nes ma­the­ma­ti­sches Ver­ständ­nis dazu, an­ge­sichts der Sum­men­re­gel nicht zu sagen „das ist doch klar, was soll denn sonst gel­ten“.
Zur Durch­füh­rung des Be­wei­ses be­nö­tigt man als Vor­wis­sen vor allem die Be­griffs­bil­dung der „zu­sam­men­ge­setz­ten Funk­ti­on“, wie der Summe von Funk­tio­nen . Dies wird auf den Ar­beits­blät­tern ge­klärt.
Die zen­tra­le Idee des Be­wei­ses ist zum ers­ten Mal die Zu­rück­füh­rung auf an­de­re Dif­fe­ren­zen­quo­ti­en­ten, also eine ge­ziel­te Ter­mum­for­mung eines Dif­fe­ren­zen­quo­ti­en­ten zu­rück auf an­de­re Dif­fe­ren­zen­quo­ti­en­ten.

Ar­beits­blatt 8   Fak­tor­re­gel; Auf­ga­be 1 (für alle Schü­ler) Auf­ga­be 2 (für gute Schü­ler)
Ar­beits­blatt 9   Sum­men­re­gel; Auf­ga­be 1 (für alle Schü­ler) Auf­ga­be 2 (für gute Schü­ler)