Unendlichkeit in der Mathematik

Dieser Kopiervorlagenband ist für den Einsatz in der SEK I für die Klassen 9 und 10 sowie in der SEK II für die Klassen 11 bis 13 konzipiert. Die Arbeitsblätter sind ideal für das selbstständige Lernen und enthalten detaillierte Lösungen zur Selbstkontrolle. „Wie lange ist die Ewigkeit?“ „Ist das Universum unendlich?“ „Wie viele Schafe kann man zählen, bevor man einschläft?“ „Gibt es eine größte Zahl?“ „Wie klein kann ein Teilchen sein?“ Der Weg zum Verständnis der Infinitesimalrechnung, wie sie in der gymnasialen Oberstufe gelehrt wird, beginnt oft mit solchen grundlegenden Fragen, die aus der kindlichen Neugier entstehen. Dieses Heft greift, ausgehend von der Erfahrungswelt jüngerer Schüler, zunächst grundlegende Fragen zur Unendlichkeit auf. Es beleuchtet sowohl extrem große als auch winzige Zahlen und Maßeinheiten, wie sie in der Beschreibung kosmischer Weiten oder in der Physik der Elementarteilchen vorkommen. „Unendlich groß“ beschreibt keinen festen Wert, sondern einen Prozess des unaufhörlichen Zählens, während „unendlich klein“ einen Prozess des unendlichen Teilens darstellt – diese Erklärung erleichtert das Verständnis des abstrakten Begriffs des Grenzwertes (Limes) als das endgültige Resultat eines unendlichen Prozesses. Der Schwerpunkt des Heftes liegt auf vielfältigen Aufgaben zu Zahlen- und Partialsummenfolgen (Reihen), beginnend mit Zahlenreihen, bei denen fehlende Zahlen ergänzt werden müssen. Rätsel und das Finden von Bildungsgesetzen bieten sich als Strategien zum Lösen dieser Aufgaben an. Historische Beispiele wie die Fibonacci-Folge und die Legende von der Erfindung des Schachspiels sind mit erklärenden Texten und entsprechenden Aufgaben integriert. Besonders spannend wird es, wenn unendlich viele Folgenglieder addiert werden, aber die Gesamtsumme dennoch einen endlichen Wert – den Grenzwert – erreicht. Der Ausblick auf das Rechnen mit unendlich kleinen Größen, das in der Antike noch nicht möglich war, aber durch die Arbeiten von Leibniz und Newton, den Begründern der Infinitesimalrechnung, möglich wurde, rundet das Material ab. Dieses Heft eignet sich hervorragend zur Ergänzung des Unterrichts in der Mittelstufe, für die Freiarbeit, zur Vorbereitung auf die Analysis in der Oberstufe oder als anspruchsvolle Lektüre für interessierte Schüler. 68 Seiten, mit Lösungen