GTR in Klasse 11 (in G9) (Stand 27.06.2008)

Länge einer Strecke:

z.B. für A(1,2|4) , B(3,4|5,5) ;

über den Satz des Pythagoras: 2nd( ( 3,4 - 1,2)² + (5,5 - 4)² ) ENTER 2,66…

wenn man nicht über den Satz des Pythagoras rechnen will:

2nd{1.2, 4 2nd } STO L1 ENTER und 2nd{3.4, 5.5 2nd} STO L2 ENTER

mit 2nd STAT (LIST) MATH 5 (sum) gibt man ein: sum((L2-L1)²) ENTER 7,09 ; ANS ENTER 2,66…

Punkt auf einer Geraden?:

MODE Func ; Y = , z.B. für Y1 = 0,75X - 6,75, mit GRAPH zeichnen lassen,

2nd TRACE (CALC) 1 (value); X = einsetzen, Y-Wert ablesen und passendes Yi auswählen, falls man mehrere gezeichnet hat (umändern mit ).

Steigungswinkel einer Geraden:

MODE Func ; MODE Degree; z.B. für y = 2x, 2nd tan^-1(2) ENTER 63.43 ...°

(Schnittwinkel zwischen zwei Geraden als Differenz zwischen den positiven Winkeln, z.B. - 45° als 135°)

Schnittpunkt zweier Geraden:

MODE Func ; z.B. für Y1 = 0,75X - 6,75 und Y2 = X - 8 ; ZOOM 4 (ZDecimal) oder 6 (ZStandard) oder WINDOW passend wählen, mit GRAPH zeichnen lassen;

CALC 5 (intersect); first curve ENTER, second curve ENTER, guess? ENTER, Intersection X=5 und Y= -3

Bemerkung: Mit 2nd QUIT, ALPHA X STO A und ALPHA Y STO B lassen sich sie beiden Werte zur späteren Weiterverwendung speichern.

Nullstelle einer Geraden:

MODE Func ; z.B. für Y1 = 0,75X - 6,75, mit GRAPH zeichnen lassen,

CALC 2 (zero); Left Bound (negativen Y-Wert nahe der Nullstelle suchen) ENTER, Right Bound (positiven Y-Wert nahe der Nullstelle suchen) ENTER, guess? ENTER, Zero X=9 und Y= 0 ; analog: Nullstellen beliebiger (meist) ganzrationaler Funktionen

Lineare Regression:

z.B.: 2nd( ( { ) also {1,3,5,7 } STO L1 und {2.4, 3.7,5,6.3 } STO L2; STAT CALC 4 (LinReg (ax+b) L1, L2, ENTER:

Lin Reg y=ax+b, a= .65, b=1.75, also die Näherungsgerade y = 0,65x + 1,75 ; (bei nur zwei Punkten erhält man die genaue Gerade)

Bemerkung:

mit STAT CALC 4 (LinReg (ax+b) L1, L2, Y1; ENTER ( über VARS, Y-VARS 1 (Function), mit 1 Y1 auswählen - in manchen Taschenrechnern muss man altes Y1 vorher löschen - zeichnet der GTR die Gerade, die man mit GRAPH betrachten kann.

Quadratische Regression analog, STAT CALC 5 (QuadReg) . analog mit 6, 7 und 0 weitere Regressionen für den Schulgebrauch.

Trigonometrische Funktionen:

Beachten: MODE Degree bei Winkelangaben, z.B. cos 21,4° ENTER .931.... Achtung: z.B. Y1 = cos(X) zeigt im GRAPH-Menü unter ZOOM 7

(ZTrig) für X Winkel an, z.B. mit TRACE ablesbar!

MODE Radian für Funktionen, z.B. Y1 = cos(X) braucht man, wenn man das Schaubild mit Schaubildern nicht-trigonometrischer Funktionen vergleichen will, weil man dann auf eine gemeinsame x-Achse angewiesen ist. Dann ist X ein Bogenmaß.

zusammengesetzte Funktionen und abschnittweise Darstellung:

MODE Func ; z.B. Y1 = (.5X^3 )(X- 3)(X3) + (X + 2) )(X3)(X7) ; mit aus 2nd TEST 3 und aus 2nd TEST 6 ,

mit GRAPH zeichnen lassen,

Um Fehler in der Darstellung zu vermeiden, bitte die Funktionsterme in Klammern setzen.

Ableitungsfunktion:

MODE Func ; z.B. Y1 = .5X^3 - 3X + 2 ; mit GRAPH zeichnen lassen,

Y2 = nDerive(Y1,X,X) : das geht mit MATH 8, VARS, Y-VARS 1 (Function), und mit 1 Y1 auswählen :

Extremwerte, lokales Maximum: (Kurvenverlauf muss auf dem Bildschirm sichtbar sein!)

MODE Func ; GRAPH , z.B. Y1 = 0,5X^3 - 3X + 2, Y2 = nDerive(Y1,X,X),

entweder

CALC 4 (maximum) Y1; Left Bound (linken Y-Wert nahe dem Hochpunkt suchen) ENTER, Right Bound (rechten Y-Wert nahe dem Hochpunkt suchen) ENTER, guess? ENTER, Zero X=-1.4142... und Y= 4.8282...

oder

CALC 2 (zero) Y2; Left Bound (negativen Y-Wert nahe der Nullstelle suchen) ENTER, Right Bound (positiven Y-Wert nahe der Nullstelle suchen) ENTER, guess? ENTER, Zero X=-1.4142... und

Y= 0 umändern mit in Y= 4.8282...

Extremwerte, lokales Minimum:

MODE Func,  z.B. Y1 = 0,5X^3 - 3X + 2, Y2 = nDerive(Y1,X,X), Y3 = nDerive(Y2,X,X), mit GRAPH zeichnen lassen,

entweder

CALC 3 (minimum) Y1; Left Bound (linken Y-Wert nahe dem Tiefpunkt suchen) ENTER, Right Bound (rechten Y-Wert nahe dem Tiefpunkt suchen) ENTER, guess? ENTER, Zero X=1.4142... und Y=-.8284...

oder

CALC 2 (zero) Y2; Left Bound (negativen Y-Wert nahe der Nullstelle suchen) ENTER, Right Bound (positiven Y-Wert nahe der Nullstelle suchen) ENTER, guess? ENTER, Zero X=1.4142... und

Y= 0 umändern mit in Y=-.8284...

Wendepunkt:

MODE Func ; z.B. Y1 = 0,5X^3 - 3X + 2, Y2 = nDerive(Y1,X,X), Y3 = nDerive(Y2,X,X), mit GRAPH zeichnen lassen,

entweder (hier in diesem Beispiel)

CALC 3 (minimum) Y2; Left Bound ENTER, Right Bound ENTER, guess? ENTER, Zero X=0... und Y=-3 und

Y= -3 umändern mit in Y=2

oder

CALC 2 (zero) , Y3; Left Bound ENTER, Right Bound ENTER, guess? ENTER, Zero X=0... und

Y= 0 umändern mit , in Y=2

Wendetangente:

2nd PRGM (DRAW) für Y1, 5 (Tangent), X=0, ENTER , ablesen Y=-3x+2, Achtung: 2,9999995 = 3 !

Parabeln:

z.B. f(x) = ax³ + bx² +cx + d mit f(0) = 0, f(1) = 1, f ´(1) = -1 , f ´´(1) = 0 führt auf d = 0 und

auf mit 2nd x^-1 (MATRIX) EDIT 1 (MATRIX [A]), 3 x 4,

1a + 1b + 1c = 1 eintippen [1 1 1 1] (waagrecht tippen, mit ENTER bestätigen, senkrecht Tippfehler kontrollieren)

3a + 2b + 1c = -1 [3 2 1 -1]

6a + 2b + 0c = 0 [6 2 0 0]

weiter mit 2nd MODE (QUIT), MATRIX MATH, ALPHA B auf rref(MATRIX NAMES 1 ([A]) ), ENTER

auf rref([A]), ENTER und es erscheint [1 0 0 2]

[0 1 0 -6]

[0 0 1 5]

übersetzen in 0a + 0b + 1c = 5, 0a + 1b +0c = -6, 1a + 0b +0c = 2, also f(x) = 2x³ - 6x² +5x .

Kombinatorik:

: 5 MATH PRB 3 (nCr) 3 ENTER ; 10 wird angezeigt

Praxis der Binomialverteilung:

Beispiel: 3 x würfeln, k Anzahl der Einser

Auflisten der Treffer von 0 bis 3	P( genau k Treffer) P(X=k)	P( höchstens bis zu k Treffern) P(Xk)	P( mindestens k Treffer) 1 - P(Xk-1)
2nd STAT (LIST) OPS 5(seq)	2ndVARS (DISTR) 0(binompdf)	DISTR ALPHA A(binomcdf)
seq(X,X,0,3) STO L1 ENTER	binompdf(3,1/6) STO L2 ENTER	binomcdf(3,1/6) STO L3 ENTER	1- L3 ENTER STO L4 ENTER
es erscheint: {0,1,2,3} oder in STAT 1 (Edit eine Liste L1mit den Zahlen untereinander	es erscheint: {0,5787... , usw } oder in STAT 1 (Edit eine Liste L2 mit den Zahlen untereinander	es erscheint: {0,5787... , usw } oder in STAT 1 (Edit eine Liste L3 mit den aufsummierten Wahrscheinlichkeiten untereinander	es erscheint: {0,4213... , usw } oder in STAT 1 (Edit eine Liste L4 mit den aufsummierten Gegenwahrscheinlichkeiten untereinander („eine Zeile höher ablesen“)
	STAT PLOT 1 auf ON Xlist : L1 Ylist: L2 Mark: ·	STAT PLOT 2 auf ON Xlist : L1 Ylist: L3 Mark: +	STAT PLOT 3 auf ON Xlist : L1 Ylist: L3 Mark: °

Mit MODE Func ; ZOOM 9 (ZoomStat) erscheint eine passende Graphik. Mit TRACE (oder in STAT Edit 1) kann man die einzelnen Werte ablesen, wenn man mit oder von P1:L1,L2 je nach Bedarf nach P2:L1,L3 oder P3:L1,L4 wechselt.

Achtung!: z.B. P(X2) = 1 - P(X1), also in P3:L1,L4 bei X=1 ablesen.

Diese Tabelle lässt sich mit Platzhaltern verallgemeinern, so dass immer die richtigen Tabellen zur Verfügung stehen:

Beispiel: 10 x würfeln, 10 STO ALPHA N (= Länge einer Bernoulli-Kette) , X Anzahl der Einser, p = 1/6 STO ALPA P (= Trefferwahrscheinlichkeit), also eine B_n;p-verteilte Zufallsvariable, hier B_10;1/6.

Also n STO ALPHA N und p STO ALPA P genügen, wenn folgende Tabelle eingegeben bleibt:

(Die Anführungszeichen " (ALPHA+) braucht man, um bei wechselnden Werten von N oder P eine automatische Neuauswertung zu erhalten.)

Auflisten der Treffer von 0 bis n	P( genau X Treffer) P(X=k) oder Bn;p(k)	P( höchstens, bis zu X Treffer)	P( mindestens X Treffer)
LIST OPS 5(seq)	DISTR 0(binompdf)	DISTR ALPHA A(binomcdf)
In STAT EDIT auf dem L1-Platz Mit " (ALPHA +) umrahmen, "seq(X,X,0,N)” ENTER oder "seq(X,X,0,N)” STO L1 ENTER	In STAT EDIT auf dem L2-Platz Mit " umrahmen, "binompdf(N,P) " ENTER oder " binompdf(N,P)” STO L2 ENTER	In STAT EDIT auf dem L3-Platz Mit " umrahmen, "binomcdf(N,P)" ENTER oder " binomcdf(N,P)” STO L3 ENTER	In STAT EDIT auf dem L4-Platz Mit " umrahmen, "1- L3" ENTER oder "1- L3" STO L4 ENTER
es erscheint: {0;1;2;,...N} in STAT 1 (Edit eine Liste L1mit den Zahlen untereinander	es erscheint: {0,16151... ; usw } in STAT 1 (Edit eine Liste L2 mit den Zahlen untereinander	es erscheint: {0,16151... ; usw } in STAT 1 (Edit eine Liste L3 mit den aufsummierten Wahrscheinlichkeiten untereinander	es erscheint: {0,83849... ; usw } oder in STAT 1 (Edit eine Liste L4 mit den aufsummierten Gegenwahrscheinlichkeiten untereinander („eine Zeile höher ablesen“)
	STAT PLOT 1 auf ON Xlist : L1 Ylist: L2 Mark: ·	STAT PLOT 2 auf ON Xlist : L1 Ylist: L3 Mark: +	STAT PLOT 3 auf ON Xlist : L1 Ylist: L3 Mark: °

Mit MODE Func ; ZOOM 9 (ZoomStat) erscheint eine passende Graphik. Mit TRACE (oder in STAT Edit 1) kann man die einzelnen Werte ablesen, wenn man mit oder von P1:L1,L2 je nach Bedarf nach P2:L1,L3 oder P3:L1,L4 wechselt.

Achtung!: z.B. P(X2) = 1 - P(X1), also in P3:L1,L4 bei X=1 („eine Zeile höher ablesen“) ablesen.

Oft geht es schneller, nur einen Einzelfall zu betrachten, allerdings dann ohne Grafik:

z.B. n = 120 , p = .15 P(X=12) = binompdf(120,.15,12) = 0,3261 (Wahrscheinlichkeit für genau 12 Treffer)

P(X12) = binomcdf(120,.15,12) = 0,746 (Wahrscheinlichkeit für bis zu12 Treffer) „kumulierte Wahrscheinlichkeitsdichte“

Mindestlänge einer Bernoulli-Kette

Beispiel: n x würfeln, also eine B_n;1/6 - verteilte Zufallsvariable, wann P(mindestens drei Sechser) = 1 - P(X2), 0,8?

ohne Graphik:

seq(1 - binomcdf(X,1/6,2),X,1, 30), wobei man mit 1 beginnen (sonst zählt der GTR falsch) und die 30 probieren muss, STO L1,

in STAT 1 runterblättern und ablesen L1(25) =.8113, also n 25.

mit Graphik (geht offensichtlich nur mit MODE seq und STAT PLOT auf Off):

unter Y= erscheint dann ein anderes Menü mit

nMin=1 oder 3, u(n)= 1 - binomcdf(n,1/6,2) , v(n)=.8 , GRAPH, danach mit TRACE und n=25, X=25 und Y=.8113 ablesen

WINDOW nMin=1, nMax=30, Xmin=0, Xmax=30, Ymin=0, Ymax=1.1, Yscl=.1 genügen.

Testen von Hypothesen: (dauert bei langen Bernoulli-Ketten im Grafik-Modus beim Aufsummieren sehr lang!)

z.B. ein Politiker hatte bei der letzten Wahl 40 % Stimmen. Mit einer Stichprobe bei 100 Befragten will er testen, ob er an Zustimmung gewonnen oder verloren hat. Er riskiert 5% Fehleinschätzung (Irrtumswahrscheinlichkeit).

mit Graphik:

100 STO ALPHA N, 0.4 STO ALPHA P, der obigen “Platzhalter-Tabelle” mit L1, L2 L3, L4, Y1=0.05 und Y2=0.95 plottet man (L2 und) L3 und die gewünschten Grenzen. WINDOW Xmin=25, Xmax=55 (d.h. jeweils 15 vom Erwartungswert 40 entfernt), Ymin=0, Ymax=1.1, Yscl=.1 genügen.

GRAPH, mit TRACE P2:L1,L3 kann man den linken Bereich {0, 1, ,,, , 31} ablesen, d.h. stimmen 31 oder weniger Befragte für ihn, so geht er mit mindestens 95%iger Wahrscheinlichkeit davon aus, dass sein Stimmenanteil gesunken ist. Analog erhält er den rechten Bereich {49=48+1, 50, ,,, , 100}, d.h. stimmen 49 oder mehr Befragte für ihn, so geht er mit mindestens 95%iger Wahrscheinlichkeit davon aus, dass sein Stimmenanteil gestiegen ist. (um 1 höher zählen deshalb, weil P(T49) = 1 - P(T48) 0,05 ; vgl. L4)

Er riskiert (als Fehler 1. Art) in beiden Fällen, dass er mit höchstens 5%iger Wahrscheinlichkeit nur eine zufällig unzutreffende Befragungssituation hatte.

ohne Graphik:

Mit STAT 1 (=Edit) kann man die Liste L3 abwärts verfolgen bis in L3 ein letzter Wert kleiner als 0.05 auftaucht, hier X=31 und weiter, bis in L3 ein zweiter Wert größer als 0.95 auftaucht, hier X= 49. (Das geht auch mit MODE Seq.) 

Bemerkung:

Das 11er-Buch verwendet ab Seite 167 in den Zeichnungen irreführend P1:L1,L2 , um den Ablehnungsbereich sichtbar zu machen. Doch der wird nur durch P2:L1,L3 und die gewünschte Irrtumswahrscheinlichkeit P(Tg) α bzw. P(Tg) = 1 - P(T(g-1)) α festlegt. Den Sinn von Fehlern 2.Art konnte mir bis heute niemand erklären. Man kann sie als Zahl zwar ausrechnen, doch was fängt man in der Praxis mit dieser Zahl eigentlich an?

Winfried Schley, Stand: 27.06.2008