Der Mathematikunterricht vermittelt ein
intellektuelles Instrumentarium, das ein vertieftes Verstaendnis der Mathematik,
ihrer Anwendungen und der wissenschaftlichen Modellbildung &ueuml;berhaupt erst ermoeglicht.
Der Mathematikunterricht ermoeglicht dem Lernenden
umfangreiche Methoden zu erwerben, die sich in Form von Denkweisen und von
Strukturen auspraegen und als Kenntnisse, Fertigkeiten und Haltungen in
Erscheinung treten.
Bei den Lernenden stehen folgende drei
Blickrichtungen im Vordergrund:
Der Mathematikunterricht schult insbesondere das
Abstraktionsvermoegen. In diesem Sinne liefert er in weitreichendem Masse eine
formale Sprache zur Beschreibung naturwissenschaftlicher Modelle, zur Erfassung
technischer Prozesse und zunehmend auch f&ueuml;r wirtschafts–, human– und
sozialwissenschaftliche Methodologien.
Als Beitrag zur Allgemeinbildung schult der
Mathematikunterricht exaktes Denken, folgerichtiges Schliessen, einen praezisen
Sprachgebrauch und Sinn f&ueuml;r die aesthetik mathematischer Strukturen, Modelle und
Prozesse. Der Mathematikunterricht schult zudem Ausdauer,
Konzentrationsfaehigkeit, Durchhaltevermoegen und geistige Beweglichkeit und
beansprucht daher ausreichend Zeit und Musse. Er foerdert das Vertrauen in das
eigene Denken und bietet andererseits mit modularen Problemloesestrategien
mannigfaltige Chancen, Einzelleistungen im Rahmen von Gruppenarbeiten zu integrieren.
Der
Mathematikunterricht bereitet die allgemeinen Grundlagen, Fertigkeiten und Haltungen
f&ueuml;r die akademischen Berufe vor, in denen Mathematik eine Rolle spielt. Er
foerdert das Interesse und das Verstaendnis f&ueuml;r die Berufe aus Wissenschaften, in
denen mathematische Denkweisen und Werkzeuge eingesetzt werden.
Die Kenntnisse, die von der
Kandidatin und vom Kandidaten an der schweizerischen Maturitaetspr&ueuml;fung erwartet
werden sind im nachfolgenden Programmteil beschrieben.
Diese Kenntnisse setzen die
Entwicklung und die Anreicherung folgender Fertigkeiten voraus:
Der Erwerb von Kenntnissen und
Fertigkeiten setzt die Entwicklung von verschiedenen Verhaltensweisen voraus,
wie etwa Leistungswille und Ausdauer, Selbstaendigkeit in der Arbeit- Einbildungskraft,
Neugier, Offenheit, geistige Beweglichkeit, Intuition; Sinn f&ueuml;r Genauigkeit und
logische Kohaerenz, intellektuelle Redlichkeit, Bereitschaft zur Analyse und zur
Synthese, Sinn f&ueuml;r die aesthetik einer Theorie und einer geistigen Disziplin.
Grundkenntnisse
Maturandinnen
und Maturanden kennen
·
mathematische Grundbegriffe, Ergebnisse und
Arbeitsmethoden der elementaren Algebra, Analysis, Geometrie und Stochastik;
·
wichtigste Etappen der geschichtlichen
Entwicklung der Mathematik und ihre heutige Bedeutung;
·
heuristische, induktive und deduktive Methoden.
Grundfertigkeiten
Maturandinnen
und Maturanden koennen
·
mathematische Objekte und Beziehungen erkennen
und ordnen;
·
in der Schule behandelte oder selbst erarbeitete
mathematische Sachverhalte m&ueuml;ndlich und schriftlich korrekt darstellen;
·
Analogien erkennen und auswerten;
·
mathematische Probleme erfassen, beurteilen und
adaequate Modelle entwickeln sowie deren Moeglichkeiten und Grenzen erkennen;
·
mathematische Modelle in anderen Gebieten (Natur–,
Wirtschafts- und Sozialwissenschaften u. a.) anwenden;
·
geometrische Situationen erfassen, darstellen,
konstruieren und abbilden;
·
elementare Beweismethoden anwenden;
·
mit der Arbeitsmethode der modularen
Problemloesung umgehen;
·
Fach- und Formelsprache sowie die wichtigsten
Rechentechniken zweckmaessig einsetzen;
Stammfunktionen, Integrale :
-
eine Stammfunktion definieren, ihre Eigenschaften anwenden,
Stammfunktionen der &ueuml;blichen
Funktionen berechnen
-
den Integralbegriff intuitiv und als Grenzwert von Summen
darstellen
-
Stammfunktionen zur Berechnung von Integralen anwenden
-
die Integralrechnung zur Bestimmung von Flaecheninhalten, die
durch Graphen von Funktionen begrenzt sind, anwenden .
Geometrie Die
Kandidatin/ der Kandidat kann:
Trigonometrie:
-
auf dem Einheitskreis den Sinus und Kosinus eines Winkels
oder einer reellen Zahl
interpretieren
und daraus die Periodizitaet der trigonometrischen Funktionen ablesen
-
die fundamentalen Beziehungen zwischen trigonometrischen
Funktionen gleicher Winkel, komplementaerer Winkel, supplementaerer Winkel und Gegenwinkel erklaeren und beweisen
- die
Additionstheoreme erklaeren und beweisen
-
einfache goniometrische Gleichungen des Typus sin(ax) = b
loesen
-
den Sinus- und Kosinussatz erklaeren und beweisen
-
Dreiecksaufgaben loesen (rechtwinklige und beliebige Dreiecke
Vektorielle Geometrie der Ebene und des Raumes:
-
den Vektorbegriff, die Vektoraddition und die Multiplikation
eines Vektors mit einem Skalar mit den zugehoerigen
Eigenschaften, sowie die Begriffe der Linearkombination von Vektoren und der
kollinearen und komplanaren Vektoren darstellen
-
vektorielle Basen der Ebene und des Raumes und der
zugehoerigen Koordinatensysteme in Beziehung setzen, insbesondere orthonormierte
Basen und Koordinatensysteme
-
die Koordinaten des Mittelpunktes einer Strecke, des
Schwerpunktes eines Dreieckes und die Norm eines Vektors bestimmen
-
das Skalarprodukt (algebraische und trigonometrische
Darstellung) definieren und
seine Eigenschaften anwenden
- das Vektorprodukt definieren und seine Eigenschaften anwenden
- den Abstand zweier Punkte und des Winkels zwischen zwei
Vektoren berechnen
-
die Flaeche eines Parallelogramms und jene eines Dreieckes
berechnen
Analytische Geometrie der Ebene:
-
die Parametergleichungen und die Normalenform einer Geraden
erstellen und damit den Richtungsvektor, den Normalenvektor, die Steigung und
den senkrechten
Achsenabschnitt
im Ursprung herleiten
-
die gegenseitige Lage zweier Geraden diskutieren und ihren
eventuell existierenden Schnittpunkt berechnen
-
den Zwischenwinkel zweier Geraden berechnen, den Abstand
eines Punktes von einer Geraden,
-
die Gleichungen der Winkelhalbierenden zweier Geraden
bestimmen
- die kartesische Kreisgleichung und die Gleichungen ihrer
Tangenten erstellen
beschreibende Statistik:
-
auf einfache Situationen die Begriffe Population, Bestand
und relative Haeufigkeit
anwenden
-
eine Verteilung anhand eines Kreis- oder Stabdiagrammes oder
eines
Histogrammes darstellen
-
Masszahlen einer Verteilung (Mittelwert, Varianz und
Standardabweichung)
definieren
und interpretieren
Wahrscheinlichkeiten:
-
die Begriffe Zufallsexperiment, Ergebnis, Ereignis,
Wahrscheinlichkeit
eines Ereignisses darstellen
-
die Ereignisse nicht-A, A oder B, A und B, unabhaengige und
unvereinbare
(disjunkte)
Ereignissse definieren
- den Satz P(A B) = P(A)
+ P(B) - P(A B) erklaeren und beweisen
-
die Formel der bedingten Wahrscheinlichkeit anwenden
P(A/B) =
-
einen Ergebnisbaum anwenden
-
die Binomialverteilung anwenden
Algebra Die Kandidatin/ der Kandidat kann:
Gleichungen,
Ungleichungen und Systeme :
- Gleichungen und Systeme von Gleichungen I. Grades mit einer, zwei oder
drei Variablen
loesen und verschiedene
Loesungsmethoden beschreiben
- Ungleichungen mit einer Variablen loesen
- Systeme von Ungleichungen mit zwei Variablen
graphisch loesen
- die Aufloesungsformel der Gleichung zweiten Grades
erklaeren, beweisen und anwenden
- Graphen einer Funktion zweiten Grades darstellen
- die Formel von Vieta beweisen und Polynome zweiten Grades
faktorisieren
- Gleichungen loesen, die au fGleichungen zweiten Grades zur&ueuml;ckgefiihrt
werden
-
formale Gleichungen und Ungleichungen mit
Parameterdiskussion loesen
Komplexe
Zahlen:
-
den Begriff der komplexen Zahl und ihrer verschiedenen
Formen
(algebraische,
trigonometrische und Exponentialform) darstellen
-
die Operationen unter all ihren obengenannten Formen
definieren, ihre Eigenschaften und die
Formel von Moivre darstellen
-
eine komplexe Zahl in der Gauss'schen Ebene darstellen, ihre
Teile identifizieren (Real- und
Imaginaerteil, Modul und Argument)
- Gleichungen
in der Menge C loesen
-
eine Addition oder eine Multiplikation einer komplexen Zahl
mit einer weiteren komplexen Zahl,
mit der imaginaeren Zahl i, sowie die Abbildungen von C
nach C geometrisch jnterpretieren..
Analysis: Die
Kandidatin/ der Kandidat kann
&ueuml;bliche
Funktionen:
-
die folgenden &ueuml;blichen Funktionen (Definitionsbereich,
Eigenschaften, graphische Darstellung)
beschreiben: konstante Funktion, Identitaet, lineare und affine Funktion,
Potenzfunktion, Wurzelfunktion, Betragsfunktion, sin(x), cos(x), tan(x),
arcsin(x), arcos(x), arctan(x), exp(x), In(x), log(x)
reelle Folgen :
- das Prinzip der vollstaendigen Induktion erklaeren,
und es zum Beweis von Saetzen anwenden
-
eine Folge durch ihren allgemeinen Term oder durch
vollstaendige Induktion, insbesondere eine
arithmetische oder geometrische Folge, definieren
- die Begriffe der konvergenten Folgen und der
Grenzwerte definieren und illustrieren
-
die Formel fiir die Summe der n ersten Terme einer
arithmetischen und geometrischen Folge
darstellen und beweisen
- die Konvergenz einer geometrischen Folge und der zugehoerigen Reihe diskutieren
Grenzwerte, Stetigkeit :
- den Grenzwertbegriff einer Funktion in einem
Punkt und im Unendlichen definieren und erklaeren
-die Stetigkeit einer Funktion in einem Punkt und in einem Intervall
definieren
- Grenzwerte auch f&ueuml;r unbestimmte Ausdr&ueuml;cke berechnen
- senkrechte und schiefe Asymptoten einer Funktion
definieren und bestimmen
Ableitungen
- die Ableitbarkeit einer Funktion in einem Punkt und
in einem Intervall definieren
- die graphischen Elemente interpretieren, die in der Definition der
Ableitung auftreten
- die Relation zwischen Ableitbarkeit und Stetigkeit
erklaeren
- die Ableitung von Funktionen nach der Summenregel,
Produktregel, QuotientenregeI,
die Ableitung
von zusammengesetzten Funktionen und die Ableitung der Umkehrung einer
Bijektion
erklaeren und beweisen
- Ableitungen unter Verwendung der Definition und von
Ableitungsregeln berechnen
-
die Saetze von Rolle und die Saetze der endlichen
Zuwaechse{Lagrange), die Regel von de
I'Hospital darstellen und illustrieren
- die Beziehung zwischen erster Ableitung und
Kurvenverlauf erklaeren und anwenden
-
die Beziehung zwischen zweiter Ableitung, Konkavitaet,
Konvexitaet und Wendepunkt erklaeren und anwenden
- Ableitungen zur Loesung von Optimierungsproblemen
anwenden
-
eine vollstaendige Kurvendiskussion einer ableitbaren oder
st&ueuml;ckweise definierten Funktion
(Definitionsbereich, Symmetrie, Periodizitaet,
Asymptoten, Nullstellen, Extrema und Wendepunkte) durchf&ueuml;hren und den
zugehoerigen Graphen darstellen
Stammfunktionen,Integrale:
-
den Begriff der Stammfunktion definieren, ihre Eigenschaften
darstellen und beweisen
-
Stammfunktionen unter Verwendung der Integrationsregel der
Substitution und der Regel der
partiellen Integration f&ueuml;r &ueuml;bliche Funktionen
berechnen und erklaeren
- das Integral als
Riemann'sche Summe praesentieren
-
den Hauptsatz der Integralrechnung erklaeren und beweisen,
diesen Satz zur Berechnung von
Integralen anwenden
-
die Integralrechnung zur Bestimmung von Flaecheninhalten, die
durch Graphen von Funktionen
begrenzt sind, anwenden
- Volumen
von Rotationskoerpern berechnen.
Geometrie Die Kandidatin/der Kandidat kann:
Trigonometrie:
- auf dem Einheitskreis den Sinus und Kosinus eines Winkels oder einer
reellen Zahl
interpretieren und daraus die
Periodizitaet der trigonometrischen Funktionen ablesen
- die fundamentalen Beziehungen zwischen trigonometrischen Funktionen gleicher Winkel,
komplementaerer
Winkel, supplementaerer Winkel und Gegenwinkel erklaeren und beweisen
- die Additionstheoreme erklaeren und beweisen
- einfache goniometrische Gleichungen anhand der Saetze
loesen, die aus den Additionstheoremen
hergeleitet
sind
- den Sinus- und Kosinussatz erklaeren und beweisen
- Dreiecksaufgaben loesen (rechtwinklige und beliebige
Dreiecke)
Vektorielle Geometrie der Ebene und des Raumes:
-
den Vektorbegriff, die Vektoraddition und die Multiplikation
eines Vektors mit einem Skalar mit
den zugehoerigen
Eigenschaften, sowie die Begriffe der
Linearkombination von Vektoren
darstellen
- die Begriffe
der kolinearen und komplanaren Vektoren definieren und anwenden
-
vektorielle Basen der Ebene und des Raumes und der
zugehoerigen Koordinatensysteme in
Beziehung setzen, insbesondere orthonormierte Basen
und Koordinatensysteme
-
die Koordinaten des Mittelpunktes einer Strecke, des
Schwerpunktes eines Dreieckes und die
Norm eines Vektors bestimmen
-
das Skalarprodukt (algebraische und trigonometrische
Darstellung) definieren und seine
Eigenschaften anwenden
-
das Vektorprodukt und das Spatprodukt definieren und ihre
geometrischen Eigenschaften
angeben und diese Begriffe anwenden
- den Abstand zweier Punkte und des Winkels zwischen zwei Vektoren berechnen
-
die Flaeche eines Parallelogramms und jene eines Dreieckes
berechnen
-
-das Volumen eines Parallelepipeds berechnen
analytische Geometrie der Ebene:
-
die Parametergleichungen und die Normalenform einer Geraden
erstellen und damit den
Richtungsvektor, den Normalenvektor, die Steigung und den senkrechten
Achsenabschnitt im Ursprung herleiten
-
die gegenseitige Lage zweier Geraden diskutieren und ihren
eventuell existierenden Schnittpunkt
berechnen
-
denZwischenwinkel zweier Geraden berechnen, den Abstand
eines Punktes von einer
Geraden, die
Gleichungen der Winkelhalbierenden zweier Geraden bestimmen
- die kartesische
Kreisgleichung und die Gleichungen ihrer Tangenten erstellen
-
die Ellipse, die Parabel und die Hyperbel (Brennpunkte,
Leitgeraden, Exzentrizitaet, Asymptoten)
definieren und ihre Eigenschaften darstellen, daraus
die Hauptachsengleichungen herleiten
-
Parametergleichungen der Ellipse anwenden
analytische
Geometrie des Raumes:
- die Parametergleichungen der Gerade erstellen und daraus den
Richtungsvektor herleiten
-
Parametergleichungen und kartesische Gleichung
(Normalformen) der Ebene erstellen und
daraus Richtungsvektoren und Normalenvektor ermitteln
-
die gegenseitigen Lagen zweier Geraden, einer Ebene und
einer Geraden oder zweier Ebenen
untersuchen und ihre eventuell existierende
Schnittmenge bestimmen
- den Abstand zweier Punkte und jenen eines Punktes
von einer Geraden bestimmen
-
den Winkel zwischen zwei Geraden, zwischen einer Geraden und
einer Ebene, zwischen zwei
Ebenen bestimmen
-
die kartesischen Gleichungen der Kugel und der
Tangentialebene erstellen
Lineare Algebra Die
Kandidatin /der Kandidat kann:
Vektorraeume von 2 und 3 Dimensionen:
- die Struktur eines reellen Vektorraumes definieren und diese im IR2
und IR3 und anderen Beispielen
erkennen
-
Unterraeume von Vektorraeumen konstruieren und darin Basen und
Dimension bestimmen
lineare Abbildungen,Matrizen:
-
eine lineare Abbildung zwischen linearen Vektorraeumen
erkennen und deren Kern und Bildraum berechnen
- den Matrixbegriff zur Beschreibung der linearen
Abbildung relativ zu einer Basis anwenden
-
die Summe von zwei linearen Abbildungen, das Produkt einer
linearen Abbildung mit einer
reellen Zahl, die Zusammensetzung zweier linearer
Abbildungen mit Hilfe von Operationen auf
den zugeordneten Matrizen beschreiben
- den Begriff der Determinante einer 2x2 oder 3x3 Matrix definieren
- die Umkehrung einer bijektiven linearen Abbildung mit Hilfe der
inversen Matrix beschreiben
-
die Eigenwerte und Eigenvektoren einer linearen Abbildung
definieren, geometrisch
interpretieren und berechnen, die Unterraeume, die einem Eigenwert zugeordnet
sind, bestimmen
-
obige Begriffe anhand von Symmetrieen , Rotationen,
aehnlichkeiten, Projektionen und Affinitaeten illustrieren.
Stochastik Die
Kandidatin/der Kandidat kann:
beschreibende Statistik:
- auf einfache Situationen die Begriffe Population,
Bestand und relative Haeufigkeit anwenden
- eine Verteilung anhand eines Kreis- oder
Stabdiagrammes oder eines Histogrammes darstellen
- MasszahIen einer Verteilung (Mittelwert, Median, Varianz und
Standardabweichung) definieren
und interpretieren
Kombinatorik:
-
einfache Anordnungen (Variationen, Kombinationen) mit oder
ohne Wiederholungen,
Permutationen mit oder ohne Wiederholungen erkennen
und unterscheiden, diese abzaehlen
und zur Loesung einfacher kombinatorischer Probleme
anwenden
-
die Koeffizienten des Pascalschen Dreieckes berechnen und im
Zusammenhang mit dem
binomischen Lehrsatz anwenden.
Wahrscheinlichkeiten:
- die Begriffe Zufallsexperiment, Ergebnis, Ereignis,
Wahrscheinlichkeit
eines Ereignisses darstellen
- die Ereignisse nicht-A, A oder B, A und B,
unabhaengige und unvereinbare (disjunkte) Ereignisse
definieren
-
das sichere und unmoegliche,Ereignis definieren
-
den Additionssatz erklaeren und beweisen
-
die Formel der bedingten Wahrscheinlichkeit anwenden
Zufallsvariablen
:
-
eine Zufallsvariable, eine diskrete und stetige
Zufallsvariablen, ein Wahrscheinlichkeitsgesetz
und eine Wahrscheinlichkeitsdichte definieren
-
den Erwartungswert, die Varianz und die Standardabweichung
einer Zufallsvariable
berechnen, insbesondere im Falle einer Binomial- oder
Normalverteilung.
A. Schriftliche Pr&ueuml;fung
Die Pr&ueuml;fung dauert 4 Stunden.
Es werden obligatorische und
fakultative Probleme gestellt. Die ausgehaendigten Pr&ueuml;fungsdokumente geben die
Erfordernisse zum Erlangen der maximalen Bewertung an.
Die Benutzung von numerischen
Tafeln, Formelsammlungen und Taschenrechnern ist erlaubt. Persoenliche Notizen
in den zugelassenen Nachschlagewerken sind nicht erlaubt. Die Rechner m&ueuml;ssen
Taschenformat haben. Sie d&ueuml;rfen einfache Graphen erzeugen, aber keine
algebraische Rechenfaehigkeit haben, keine Textverarbeitung ermoeglichen und
keine Faehigkeit zum Empfang und Senden von Informationen auf Distanz enthalten.
Die Pr&ueuml;fungen &ueuml;ber das Programm f&ueuml;r
Fortgeschrittene und des Grundlagenprogrammes sind verschieden.
B. M&ueuml;ndliche Pr&ueuml;fung
Die m&ueuml;ndliche Pr&ueuml;fung dauert20
Minuten.
Das Thema wird nach dem
Zufallsprinzip ausgewaehlt. Die m&ueuml;ndliche Pr&ueuml;fung beinhaltet im wesentlichen die
Entwicklung dieses ausgelosten Themas.
Es gibt keine Vorbereitungszeit und
es sind keine Hilfsdokumente zugelassen;
Die Kandidatin/der Kandidat gestaltet
das Examen selbstaendig und strukturiert ihre/seine
Darstellung. Sie/er integriert die Interventionen der
Examinatorin/des Examinators.
Im Allgemeinen ist davon auszugehen, dass der
Qualitaet der Ausdrucksweise grosse Bedeutung beigemessen wird. Dies heisst f&ueuml;r
die Kandidatin/den Kandidaten:
Im Speziellen gelten folgende Bewertungskriterien:
Aspekt
der Kenntnisse
Aspekt
der Methoden und der Disziplin eigenen Denkweise
·
Autonomie;
11. Schuljahr
I. Quartal:
Allgemeines &ueuml;ber Funktionen Lineare Funktion Quadratische Funktion
Quadratische Gleichung, Loesungsformel
2. Quartal:
Gleichungssysteme: 2 Gleichungen mit 2 Variablen, 3 Gleichungen
mit 3 Variablen Potenzen, Potenzgesetze Potenzfunktionen Potenzgleichungen
3. Quartal:
Trigonometrische Funktionen Trigonometrische Gleichungen
Exponentialfunktionen Logarithmusfunktionen Exponentialgleichungen
4. Quartal:
Zusammenfassung &ueuml;ber Funktionen Tangente bei Parabeln, bei
ganzrationalen Funktionen Ableitungsfunktion, Ableitungsregeln Hoehere
Ableitungen Extrema, Wendepunkte Kurvendiskussion ganzrationaler Funktionen
12. Schuljahr
I. Quartal:
Produktregel, Quotientenregel, Kettenregel Gebrochen rationale
Funktionen: Grenzwerte, Asymptoten Kurvendiskussion gebrochen rationaler
Funktionen Ableitung trigonometrischer Funktionen e-Funktion, In-Funktion
Umkehrfunktion
2. Quartal:
Vektorrechnung: Einf&ueuml;hrung, Geradengleichung, Ebenengleichung,
Schnittprobleme, Skalarprodukt Kurvendiskussionsaufgaben aller Funktionentypen
3. Quartal:
Vektorrechnung: Normalenform von Geraden und Ebenen, HNF,
Abstandsprobleme Integrale: Berechnung von Flaecheninhalten und Rauminhalten
Uneigentliche Integrale Integrale bestimmter Funktionen
4. Quartal:
Vektorrechnung: Kreis, Kugel, Tangente, Tangentialebene Aufgaben
Kurvendiskussion
13. Schuljahr
I. Quartal:
Wahrscheinlichkeitsrechnung Wiederholung und Aufgaben zur
Vektorrechnung Wiederholung und Aufgaben zur Analysis
2. Quartal:
Maturaaufgaben rechnen