Die Ableitungsfunktion (1) - von der Sekante zur Tangente oder: wie schnell war Usain Bolt wirklich?
MatheBytes
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Die Ableitungsfunktion (1) - von der Sekante zur Tangente oder: wie schnell war Usain Bolt wirklich?
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Berlin, 16. August 2009: Usain Bolt läuft die 100 Meter in 9,58 Sekunden, Weltrekord bis heute. Im Schnitt sind das 37,6 km/h. Aber man liest auch, er sei fast 45 km/h schnell gewesen. Was stimmt denn jetzt?
In diesem Video geht es von der mittleren zur lokalen Steigung. Wir schieben einen Punkt Q immer näher an P heran, bis aus der Sekante die Tangente wird. Dabei lernt ihr den Grenzwert kennen, berechnet ihn mit der dritten binomischen Formel und kommt zum Differentialquotienten, der Ableitung f'(x₀). Zum Schluss geht es zurück zu Usain Bolt: Wo war er am schnellsten, und warum ist seine Spitzengeschwindigkeit eine Tangentensteigung?
Für die E-Phase (Oberstufe), Thema: Einführung des Ableitungsbegriffs.
Kapitel
0:00 Usain Bolt in Berlin 2009
0:27 Das Rennen: 9,58 Sekunden
1:02 Durchschnitt und Zwischenzeiten
1:42 Die Lupe: Steigung in einem Punkt
1:57 Warum ein Punkt nicht reicht
2:32 Von der Sekante zur Tangente
3:51 Der Grenzwert
4:18 Den Grenzwert exakt berechnen
5:03 Der Differentialquotient
6:18 Noch ein Beispiel bei x = 3
6:44 Zurück zu Usain Bolt
8:22 Zusammenfassung
Quellen
Usain Bolt (Wikipedia): https://de.wikipedia.org/wiki/Usain_Bolt
Olympische Spiele 2008, 100 m der Männer (Wikipedia): https://de.wikipedia.org/wiki/Olympis...)
Biomechanische Analyse der Sprints bei der WM 2009 (IAAF): https://www.iaaf.org/news/news/biomec...
Steven Strogatz: Usain Bolt and the Art of Calculus (Quanta Magazine): https://www.quantamagazine.org/infini...
Die Zwischenzeiten im Video sind die offiziellen 20-m-Zeiten. Die glatte Weg-Zeit-Kurve ist ein vereinfachtes Modell durch diese Messpunkte, die Kurve in der Lupe ist bewusst überzeichnet.
Bildnachweise
Usain Bolt in Berlin 2009: Erik van Leeuwen, Wikimedia Commons, Lizenz GFDL (https://www.gnu.org/licenses/fdl-1.3....)
Usain Bolt in Peking 2008: Jmex60, Ausschnitt von Pixeltoo, Wikimedia Commons, Lizenz CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/...)
Usain Bolt in Rom 2011: Steven Zwerink, Wikimedia Commons, Lizenz CC BY-SA 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/...)
Hinweis zur Nutzung von KI
Stimmen sind KI-generiert (ElevenLabs)
#Mathe #Ableitung #Tangente #Differentialquotient #Grenzwert #Oberstufe #UsainBolt