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Mathe

Vorhersagen prüfen und Grenzen erkennen

Ein Modell sagt Werte voraus. Du prüfst die Vorhersage mit neuen Messwerten und erkennst, wo das Modell nicht mehr gilt.

  • ca. 13 Minuten
  • Klasse 10
  • Niveau: Plus

Das lernst du heute

  • Ich sage mit einem Modell Werte voraus.
  • Ich vergleiche Vorhersagen mit neuen Messwerten.
  • Ich erkenne Grenzen eines Modells.

Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst eine dieser Lektionen: Ein Modell begründet auswählen, Wachstum vorhersagen – und wo das Modell endet

Du hast für die Algen das Modell y = 10 · 2ˣ gewählt (ausgedachte Werte). Es sagt voraus: Tag 4: 160 cm², Tag 5: 320 cm², Tag 6: 640 cm².

Nun kommen neue Messwerte: Tag 4: 152 cm², Tag 5: 300 cm², Tag 6: 380 cm². Die Abweichungen sind 8, 20 und 260 cm². Bis Tag 5 passt das Modell einigermaßen. Bei Tag 6 weicht es sehr stark ab.

Das Modell gilt also nur für einen begrenzten Bereich. Zwischen vorhandenen Messwerten ist eine Vorhersage meist sicher (Interpolation). Weit über die Messwerte hinaus ist sie unsicher (Extrapolation).

Auch eine lineare Vorhersage hat Grenzen: Ein Tank füllt sich mit 20 Litern pro Minute, f(t) = 20 · t. Der Tank fasst nur 150 Liter. Nach 7,5 Minuten ist er voll. Danach gilt das Modell nicht mehr.

Bei Tag 6 weicht das Modell stark ab.
Tag456
Modell 10 · 2ˣ160320640
neuer Messwert152300380
Abweichung820260

Wann ist der Tank voll?

  1. Modell: f(t) = 20 · t Liter.
  2. Der Tank fasst 150 Liter.
  3. 20 · t = 150, also t = 7,5.
  4. Antwort: Nach 7,5 Minuten ist der Tank voll. Das Modell gilt nur für t von 0 bis 7,5.

Ich verstehe das noch nicht

Such dir aus, was dir hilft.

Noch einfacher erklärt

Vorhersage ausrechnen.

Mit neuem Messwert vergleichen.

Grenze des Modells nennen.

Ein Beispiel

Beispiel

Die Wettervorhersage für morgen stimmt meist. Für den Sommer in einem Jahr ist sie unsicher.

Schritt für Schritt

Wir prüfen die Vorhersage für Tag 5

  1. Modell: 10 · 2⁵ = 320.
  2. Messwert: 300.
  3. Abweichung: 320 − 300 = 20.
  4. Das ist etwa 7 % von 300. Das Modell passt noch ordentlich.

Mit einem Bild erklärt

ModellMesswert
Tag 5320300

Zur Grundlage zurück

Ausprobieren

Jetzt zusammen

Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.

Das Modell f(x) = 10 · 2ˣ soll Tag 5 voraussagen. Wie groß ist der Wert?

Zeig mir den ersten Schritt

2⁵ = 32.

Lösung ansehen

Lösung: 320

10 · 32 = 320 cm².

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Für Tag 5 sagt das Modell 320 cm² voraus. Gemessen sind 300 cm². Wie groß ist die Abweichung?

Zeig mir den ersten Schritt

Rechne 320 − 300.

Lösung ansehen

Lösung: 20

Die Abweichung ist 20 cm².

Tipp: Prüfe jede Vorhersage mit neuen Messwerten, wenn du sie hast. Nenne den Bereich, in dem das Modell gilt.

Merksatz: Vorhersagen prüfst du mit neuen Messwerten. Je weiter sie von den Messwerten entfernt sind, desto unsicherer sind sie. Jedes Modell hat Grenzen.

Typischer Fehler: Viele denken, ein Modell, das gut zu den Messwerten passt, sage auch die Zukunft richtig voraus. Das stimmt nicht immer. Prüfe es mit neuen Werten.

Prüfen

Mini-Quiz

5 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.

Frage 1 Welche Vorhersage ist meist am unsichersten?
Lösung ansehen

Lösung: weit außerhalb der Messwerte

Frage 2 Ein Tank fasst 150 Liter und wird mit 25 Litern pro Minute gefüllt. Nach wie vielen Minuten ist er voll?

Zeig mir den ersten Schritt

Rechne 150 : 25.

Lösung ansehen

Lösung: 6

150 : 25 = 6 Minuten.

Frage 3 Der Tank fasst 150 Liter. Es kommen 20 Liter pro Minute dazu. Bis wann gilt f(t) = 20 · t?
Lösung ansehen

Lösung: bis t = 7,5 Minuten

Frage 4 Wenn ein Modell zu allen bisherigen Messwerten passt, sagt es auch weit entfernte Werte richtig voraus.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt nicht

Frage 5 Das Modell sagt für Tag 6 den Wert 640 voraus. Gemessen sind 380. Wie groß ist die Abweichung?

Zeig mir den ersten Schritt

Rechne 640 − 380.

Lösung ansehen

Lösung: 260

Die Abweichung ist 260 cm².

Geschafft

Du prüfst Vorhersagen mit neuen Messwerten. Zwischen Messwerten ist eine Vorhersage meist sicher, weit außerhalb unsicher.

Zum Schluss

Kannst du das schon?

Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.

Zum Ausdrucken

Übungsheft Funktionen vergleichen und modellieren

Kurz erklärt, 40 Aufgaben in drei Stufen und alle Lösungen. Kostenlos.

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