MathProf - Zusammenhang von Messwerten - Messreihe - Proportionalität

MathProf - Mathematik-Software - Messwerte | Zusammenhang | Messwertreihen | Funktion

Fachthema: Zusammenhänge bei Messwerten

MathProf - Stochastik - Statistik - Software für interaktive Mathematik zum Lösen verschiedenster Aufgaben und zur Visualisierung relevanter Sachverhalte mittels Simulationen, 2D- und 3D-Animationen für die Schule, das Abitur, das Studium sowie für Lehrer, Ingenieure, Wissenschaftler und alle die sich für Mathematik interessieren.

MathProf - Mathematik für Schule, Studium und Wissenschaft - Messwerte | Zusammenhang | Messwertreihen | Funktion

Online-Hilfe
für das Modul zur Durchführung von Analysen bzgl. funktionaler Zusammenhänge der Werte von Größen.

In diesem Unterprogramm können neben der Praktizierung von Analysen bzgl. sonstiger funktionaler Zusammenhänge unter anderem Untersuchungen hinsichtlich der Proportionalität bzw. Antiproportionalität von Messwerten durchgeführt werden.


Der implementierte Rechner führt die hierfür relevanten Untersuchungen durch, gibt die ermittelten Ergebnisse aus und ermöglicht die grafische Darstellung der entsprechenden Gegebenheiten.

Beispiele, welche Aufschluss über die Verwendbarkeit und Funktionalität
dieses Programmmoduls geben, sind eingebunden.

MathProf - Software für interaktive Mathematik 

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Themen und Stichworte zu diesem Modul:

Linearer Zusammenhang - Nichtlinearer Zusammenhang - Funktionaler Zusammenhang - Proportionalität - Antiproportionalität - Quadratischer Fehler - Proportionale Zuordnung - Antiproportionale Zuordnung - Zuordnung - Relation - Verhältnis - Lineare Zuordnung - Nichtlineare Zuordnung - Funktion - Darstellen - Berechnen - Proportion - Rechner - Plotter - Graph - Diagramm - Graphen

 
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  Zusammenhang von Messwerten

 

Unter dem Menüpunkt [Stochastik] - [Sonstiges] - Zusammenhang von Messwerten können funktionale Zusammenhänge der Daten von Messwertreihen analysiert werden.

 

MathProf - Messwerte - Auswertung - Zusammenhang - Mittlerer Fehler


Mit Hilfe dieses Unterprogramms kann ermittelt werden, ob sich aus Messwertpaaren ein funktionaler Zusammenhang ableiten lässt.

Dies bedeutet: Liegt eine Messwertreihe vor, unter der Annahme, dass die ermittelten Messwertpaare beispielsweise einer linearen Proportionalität unterliegen, so kann dies hiermit überprüft werden. Sind n Messwertpaare (x[i],y[i]) vorhanden und folgen diese beispielsweise näherungsweise dem Zusammenhang k = x[i]/y[i], so kann hieraus, unter der Berücksichtigung aufgetretener Messwertfehler, abgeleitet werden, dass ein linearer Zusammenhang sehr wahrscheinlich ist.

Um eine Untersuchung dieser Art durchführen zu lassen, stehen Eingabefelder zur Aufnahme der Daten der Messwertreihe, sowie zwei Eingabefelder für Funktionsdefinitionen zur Verfügung. In diesen können Sie Funktionsterme der Form f(x,y) definieren und somit untersuchen, welchem der definierten funktionalen Zusammenhänge sich die Messwertreihe am besten nähert. Das Programm ermittelt hiernach den kleinsten mittleren quadratischen Fehler für beide Zusammenhänge und gibt aus, welchem derer die Messwertreihe am wahrscheinlichsten entspricht.

Berechnung und Darstellung


MathProf - Messwerte - Zusammenhang - Mittlerer Fehler - Quadratischer Fehler

Führen Sie Folgendes aus, um einen funktionalen Zusammenhang von Messwerten zu analysieren:

  1. Definieren Sie im dafür vorgesehenen Eingabefeld Fkt. Zusammenhang 1 die Funktion der Form f(x,y) mit welcher Sie die Daten der Messwertreihe vergleichen möchten, gemäß den geltenden Syntaxregeln.

    Ist der Zusammenhang zweier Funktionsgleichungen gleichzeitig zu analysieren, so muss das Kontrollkästchen Fkt. Zusammenhang 2 aktiviert werden und ein zusätzlicher Term im dafür vorgesehenen Eingabefeld definiert werden. Beachten Sie hierbei, dass beide Funktionsterme stets die Variablen x und y enthalten müssen.

     
  2. Geben Sie die auszuwertenden Daten in die dafür vorgesehenen Felder X und Y ein und bedienen Sie die Schaltfläche Übernehmen.
     
  3. Wiederholen Sie diesen Vorgang, bis alle zur Auswertung erforderlichen Messwerte aufgenommen sind.
     
  4. Möchten Sie einen Eintrag in der Tabelle löschen, so fokussieren Sie diesen und bedienen die Schaltfläche Löschen. Soll ein bereits eingetragener Wert geändert werden, so fokussieren Sie zunächst den entsprechenden Eintrag in der Tabelle, geben den neuen Wert in das Eingabefeld ein und bedienen hierauf die Schaltfläche Ersetzen. Um alle Einträge zu löschen, kann die Schaltfläche Alle löschen verwendet werden.
     
  5. Bedienen Sie die Schaltfläche Berechnen.
     
  6. Durch einen Klick auf die Schaltfläche Darstellen können Sie die ermittelte Funktion, sowie die Darstellung der hierfür benutzten Messwerte grafisch ausgeben lassen.

    Mit der Aktivierung des Kontrollkäschens Punkte verbinden, veranlassen Sie das Programm dazu, die Punkte der definierten Messwertreihe bei Ausgabe der grafischen Darstellung mit Linien zu verbinden.

Datenverwaltung

 

Möchten Sie eingegebene Messwerte speichern, so kann dies über den Menüeintrag Datei - Speichern durchgeführt werden. Um mit bereits gespeicherten Daten eine Analyse durchzuführen, verwenden Sie den Menüeintrag Datei - Öffnen. Beim Öffnen einer Datei werden bereits eingegebene Werte durch die Dateidaten überschrieben!

 

Es besteht zudem die Möglichkeit die auszuwertenden Datenpaare in einer Excel-Tabelle zu definieren. Die Zahlenwerte sind nach folgendem Schema in der Excel-Tabelle festzulegen:

 

In Spalte A der Excel-Tabelle legen Sie die Werte für die X-Koordinaten und in Spalte B die Y-Koordinaten der Messwerte fest. Beginnen Sie mit der Eingabe in den obersten Feldern der entsprechenden Spalten. Speichern Sie diese Tabelle hierauf in einer Datei ab.

 

Sollen diese Daten wieder geladen werden, so wählen Sie im Programm den Menüeintrag Datei - Excel-Daten importieren und öffnen die entsprechende Datei. Eingelesen werden alle Werte bis zum ersten leeren Feld in einer Excel-Tabellen-Spalte.

 

Allgemein

 

Allgemeines zum Handling des Programms bzgl. der Darstellung zweidimensionaler Grafiken wird unter Zweidimensionale Grafiken - Handling beschrieben. Wie Sie das Layout einer 2D-Darstellung konfigurieren können, erfahren Sie unter Layoutkonfiguration. Methoden zur Implementierung und zum Umgang mit grafischen Objekten werden unter Implementierung und Verwendung grafischer Objekte behandelt.

 

Weitere Themenbereiche

 

Statistische Messwertanalyse

 

Beispiel


Für nachfolgend aufgeführte Messwertreihe soll untersucht werden, zwischen welchen Messgrößen ein wahrscheinlicherer Zusammenhang besteht. Die hierbei vorliegenden Zusammenhänge lassen sich mathematisch durch den Quotienten k = y/x bzw. durch die Gleichung k = y/x² beschreiben.

 X-Werte  Y-Werte
 0,2  0,65
 0,95  3,0
 1,7  5,0
 1,85  5,3
 2,1  6,0
 2,4  7,0
 2,55  7,2
 2,7  8,0
 2,95  9,0
 3,0  9,1
 3,1  9,2
 3,3  10,0


Vorgehensweise und Lösung:

Nach der Eingabe der Messwerte, der Definition der beiden Funktionsterme y/x², sowie y/x in den Eingabefeldern Zusammenhang 1 und Zusammenhang 2, einer Aktivierung des Kontrollschalters Fkt. Zusammenhang 2 und der Bedienung der Schaltfläche Berechnen, werden folgende Ergebnisse ausgegeben:

Mittlerer Fehler bei Zusammenhang 1 (Y/X ): 0,0157

Mittlerer Fehler bei Zusammenhang 2 (Y/X^2): 18,831

Hieraus lässt sich entnehmen, dass Zusammenhang 1 wahrscheinlicher ist.
 

Weitere Screenshots zu diesem Modul

 

MathProf - Messwerte - Zusammenhang - Messwertpaare - Messwertreihe - Gleichung - Funktion - Zusammenhang - Messwertreihen - Mittlerer Fehler - Beispiel
MathProf - Messwerte - Zusammenhang - Messwertpaare - Messwertreihe - Gleichung - Funktion - Zusammenhang - Messwertreihen - Mittlerer Fehler - Beispiel

  

Screenshots und Kurzbeschreibungen einiger Module zu entsprechenden Themenbereichen


Eine kleine Übersicht in Form von Bildern und kurzen Beschreibungen über einige zu den einzelnen Fachthemengebieten dieses Programms implementierte Unterprogramme finden Sie unter Screenshots zum Themengebiet Analysis - Screenshots zum Themengebiet Geometrie - Screenshots zum Themengebiet Trigonometrie - Screenshots zum Themengebiet Algebra - Screenshots zum Themengebiet 3D-Mathematik - Screenshots zum Themengebiet Stochastik - Screenshots zum Themengebiet Vektoralgebra sowie unter Screenshots zu sonstigen Themengebieten.
    

Nützliche Infos zu diesem Themengebiet

 

Hilfreiche Informationen zu diesem Fachthema sind unter Wikipedia - Proportionalität zu finden. 

 
Implementierte Module zum Themenbereich Stochastik


Kombinatorik - Urnenmodell - Pfadregel - Galton-Brett - Statistische Messwertanalyse - Hypothesentest - Binomialverteilung - Binomialverteilung - Interaktiv - Binomialkoeffizienten - Geometrische Verteilung - Geometrische Verteilung - Interaktiv - Poisson-Verteilung - Poisson-Verteilung - Interaktiv - Hypergeometrische Verteilung - Hypergeometrische Verteilung - Interaktiv - Stetige Verteilungen - Glockenkurve - Regressionsanalyse - Stichproben - Stichproben - Verteilungen - Lottosimulation - Vierfeldertest - Bedingte Wahrscheinlichkeit - Zusammenhang von Messwerten - Experimente - Gesetz der großen Zahlen - Berechnung von Pi (Monte-Carlo-Methode)
 

Unsere Produkte
 
Nachfolgend aufgeführt finden Sie Kurzinfos zu den von uns entwickelten Produkten.
 
MathProf 5.0
Mathematik interaktiv

 
MathProf 5.0 ist ein Programm für alle, die die Aufgabe oder das Ziel haben, sich mathematische Sachverhalte auf einfache Weise zu verdeutlichen. Zudem spricht es diejenigen an, die sich für Mathematik interessieren, oder mathematische Probleme verschiedenster Art zu lösen haben und von grafischen 2D- und 3D-Echtzeitdarstellungen sowie Animationen beeindruckt sind.
 

Bilder zum Programm MathProf 5.0 - Analysis - Trigonometrie - Algebra - 3D-Mathematik - Vektoralgebra - Geometrie
 

Es eignet sich insbesondere dafür, um interaktive grafische Untersuchungen sowie numerische Berechnungen zu entsprechenden Fachthemen durchführen zu lassen. Mehr als 300 verschiedene Unterprogramme decken die mathematischen Themenbereiche Analysis, Geometrie, Trigonometrie, Algebra, Stochastik, 3D-Mathematik und Vektoralgebra großflächig ab.


Bilder zum Programm MathProf 5.0 - Analysis - Trigonometrie - Algebra - 3D-Mathematik - Stochastik - Vektoralgebra - Numerisch - Grafisch - Plotten - Graph


Durch die Nutzbarkeit vieler implementierter grafischer Features bestehen vielseitige gestaltungstechnische Möglichkeiten, ausgegebene Grafiken in entsprechenden Unterprogrammen auf individuelle Anforderungen anzupassen. Durch die freie Veränderbarkeit von Parametern und Koordinatenwerten bei der Ausgabe grafischer Darstellungen, besteht in vielen Modulen zudem die Möglichkeit, Veränderungen an dargestellten Gebilden und Zusammenhängen manuell oder durch die Verwendung automatisch ablaufender Simulationsprozesse in Echtzeit zu steuern und zu analysieren.

Es verfügt über eine umfangreiche Programmhilfe mit ca. 1600 Seiten.

 
Kurzinfos zu Inhalten einiger Unterprogramme erhalten Sie unter:
 
 
 
  
PhysProf 1.1
Physik interaktiv

 
PhysProf 1.1 ist ein Programm für alle, die die Aufgabe oder das Ziel haben, sich physikalische Gesetzmäßigkeiten und Gegebenheiten zu verdeutlichen. Es spricht alle an, die sich für die Ergründung physikalischer Prozessabläufe und derartige Zusammenhänge interessieren. In zahlreichen Unterprogrammen besteht die Möglichkeit, Veränderungen von Einflussgrößen manuell, oder durch die Ausgabe automatisch ablaufender Simulationsprozesse in Echtzeit zu steuern und zu analysieren. Inhaltlich umfasst es ca. 70 verschiedene Unterprogramme zu den Fachthemenbereichen Mechanik, Elektrotechnik, Thermodynamik und Optik.
 

Bilder zum Programm PhysProf 1.1 - Mechanik - Elektrotechnik - Thermodynamik - Optik
 

Durch die Benutzung dieses Programms wird es ermöglicht, bereits bekannte Fachthemeninhalte aufzuarbeiten und entsprechende Sachverhalte numerisch wie auch grafisch zu analysieren. Mittels der freien Veränderbarkeit der Parameter von Einflussgrößen bei der Ausgabe grafischer Darstellungen besteht in vielen Unterprogrammen die Möglichkeit, Veränderungen an dargestellten Zusammenhängen manuell oder durch die Anwendung automatisch ablaufender Simulationsprozesse in Echtzeit zu steuern und zu analysieren.

Es verfügt über eine umfangreiche Programmhilfe mit ca. 300 Seiten.

 
Eine Übersicht aller in PhysProf 1.1 zur Verfügung stehender Programmteile finden Sie im PhysProf - Inhaltsverzeichnis, oder durch einen Klick auf die nachfolgend dargestellte Schaltfläche.

Zum Inhaltsverzeichnis von PhysProf 1.1
 
Kurzinfos zu Inhalten einiger Unterprogramme von Physprof 1.1 erhalten Sie unter:
 
Videos zu einigen in PhysProf implementierten Modulen finden Sie, indem Sie den Reiter Videos wählen, oder durch einen Klick auf die nachfolgend dargestellte Schaltfläche.
 
Zu den Videos zu PhysProf 1.1
 
 

 
SimPlot 1.0
Visualisierung und Simulation interaktiv
 

SimPlot 1.0 ist eine Anwendung, welche es unter anderem durch interaktiv erstellbare Präsentationen ermöglicht, sich Sachverhalte aus vielen technischen, wissenschaftlichen und anderen Bereichen grafisch darstellen und diese multifunktional sowohl statisch, wie auch in Form bewegter Grafiken ausgeben zu lassen. Das Programm erlaubt die Erstellung von Gebilden mit zweidimensionalen grafischen Objekten, welche als geometrische Figuren und Bilder zur Verfügung stehen.

Es bietet zudem die Möglichkeit, Zusammenhänge im Bereich der Planimetrie auf einfache Weise interaktiv zu analysieren. Unter anderem wird es ermöglicht, mit erzeugten Gebilden geometrische Transformationen durchzuführen und diesen automatisch ablaufende Bewegungs- und Verformungsprozesse zuzuweisen.

 
Bilder zum Programm SimPlot 1.0 - Zweidimensionale Grafiken, Simulationen und Animationen für unterschiedlichste Anwendungsbereiche

 
SimPlot kann sowohl zur Erstellung von Infografiken, zur dynamischen Datenvisualisierung, zur Auswertung technisch-wissenschaftlicher Zusammenhänge sowie zur Erzeugung bewegter Bilder für verschiedenste Anwendungsbereiche eingesetzt werden. Neben der Bereitstellung vieler mathematischer Hilfsmittel und zusätzlicher Unterprogramme erlaubt es auch die Einblendung von Hilfslinien zur Echtzeit, welche dienlich sind, um sich relevante Sachverhalte und Zusammenhänge unmittelbar begreiflich zu machen.

Dieses Programm verfügt über eine umfangreiche Programmhilfe mit ca. 900 Seiten.
 
Eine Inhaltsübersicht dessen finden Sie unter SimPlot - Inhaltsverzeichnis, oder durch einen Klick auf die nachfolgend dargestellte Schaltfläche.

Zum Inhaltsverzeichnis von SimPlot 1.0
 
Beispiele einiger mit Simplot 1.0 erzeugter Grafiken finden Sie unter Beispiele, oder durch einen Klick auf die nachfolgend dargestellte Schaltfläche.

Zu Beispielen von SimPlot 1.0
 
Videos zu einigen mit diesem Programm erzeugten Animationen finden Sie unter Videos, oder einen Klick auf die nachfolgend dargestellte Schaltfläche ausführen.
 
Zu den Videos zu SimPlot 1.0

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