{"id":3584,"date":"2016-06-17T13:01:49","date_gmt":"2016-06-17T12:01:49","guid":{"rendered":"http:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/?page_id=3584"},"modified":"2016-06-17T13:45:41","modified_gmt":"2016-06-17T12:45:41","slug":"minuszeichen","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/vom-kopf-auf-die-fuesse\/mathematische-konzepte\/minuszeichen\/","title":{"rendered":"Minuszeichen"},"content":{"rendered":"<p><a href=\"http:\/\/hrkll.ch\/vom_Kopf_auf_die_Fuesse\/Hintergrund\/Minuszeichen_VKAF.pdf\" target=\"_blank\">pdf<\/a><em> Der folgende Text ist ein Versuch. Aus der Fachliteratur ist zwar bekannt, dass die hier angegangenen Probleme existieren. Was ich dazu schreibe, ist aber am Schreibtisch entstanden und noch nicht erprobt. Es ist daher noch unklar, ob die hier gew\u00e4hlte Darstellung f\u00fcr Berufsschullehrpersonen verst\u00e4ndlich und n\u00fctzlich ist. F\u00fcr R\u00fcckmeldungen bin ich dankbar!<\/em><\/p>\n<p><em>\u00a0<\/em>Wie andere beim Rechnen bzw. in der Mathematik verwendeten Zeichen (<a href=\"http:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/vom-kopf-auf-die-fuesse\/mathematische-konzepte\/gleicheitszeichen\/\">Gleichheitszeichen<\/a> und <a href=\"http:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/vom-kopf-auf-die-fuesse\/mathematische-konzepte\/bruchstriche\/\">Bruchstriche<\/a>) wird auch das Minuszeichen in mehreren verschiedenen Bedeutungen bzw. Funktionen eingesetzt. Dass die Lernenden daher manchmal verwirrt sind, ist verst\u00e4ndlich. Man kann ihnen helfen, indem man sie dabei unterst\u00fctzt, geeignete Vorstellungen f\u00fcr die verschiedenen Funktionen aufzubauen.<\/p>\n<h1>1 \u00a0\u00a0\u00a0 Drei Verwendungen des Minuszeichens<\/h1>\n<p>Es lassen sich mindestens die drei folgenden Verwendungen des Minuszeichens unterscheiden (Coutat &amp; Dorier 2016):<\/p>\n<h2>1.1 Operation \u201eWegnehmen\u201c: 5 &#8211; 3<\/h2>\n<p>Dies ist die urspr\u00fcnglichste Verwendung des Minuszeichens und auch diejenige, welche man typischerweise als erste kennenlernt. Solange das Resultat der Operation gr\u00f6sser oder gleich Null ist, d\u00fcrften die wenigsten Lernenden damit Schwierigkeiten haben.<\/p>\n<h2>1.2 Kennzeichen einer negativen Zahl: -3<\/h2>\n<p>\u201eUnter null\u201c ger\u00e4t man bspw. in der Buchhaltung, wenn man 3 Franken besitzt und 5 Franken ausgibt und nun 2 Franken Schulden hat \u2013 was man als \u201e-2\u201c schreiben kann. Zumindest in Europa taten sich aber selbst die Mathematiker lange Zeit schwer, so etwas wie \u201e-2\u201c als Zahl anzuerkennen. So schrieb bspw. D\u2019Alembert (ein bekannter und gesch\u00e4tzter Mathematiker) noch 1784 in einem Artikel: \u201e \u2026 dass man die Gr\u00f6ssen, die man negative nennt \u2026 f\u00e4lschlich als unterhalb der Null gelegen ansieht\u201c (D\u2019Alembert 1784, S. 73; mehr dazu im Anhang).<\/p>\n<p>Und Kant meinte, dass zwar bspw. Schulden das Gegenteil, die Negation eines Guthabens sind, und dass 2 Franken Schulden 2 Franken Guthaben aufheben, so dass man sie auch verrechnen kann. Es sei aber absurd zu sagen, dass 2 Franken Schulden geschrieben als \u201e-2\u201c weniger als 0 bzw. weniger als Nichts sei (Kant 1797). Dass negative Zahlen und positive Zahlen zwei verschiedene Sorten von Zahlen sind, die eigentlich beide \u201epositiv\u201c zu verstehen sind, findet man heute noch, wenn in einer Buchhaltung Schulden durch rote Zahlen und ohne Minuszeichen dargestellt werden.<\/p>\n<p>Erst im 19. Jahrhundert konnte sich die Vorstellung der Zahlengeraden etablieren, auf der man ausgehend von 0 nicht nur nach \u201erechts\u201c in Richtung immer gr\u00f6sserer Zahlen gelangt sondern auch nach \u201elinks\u201c in Richtung immer kleinerer Zahlen. Und erst dadurch wurden bspw. die Voraussetzungen f\u00fcr die Temperaturskala von Celsius geschaffen, bei der \u201e-4 Grad\u201c tats\u00e4chlich weniger als \u201e0 Grad\u201c sind und bei der sich \u201e-4 Grad\u201c und \u201e+4 Grad\u201c nicht in dem Sinn aufheben, wie sich Schulden und Guthaben aufheben. Damit hatte das Minuszeichen eine zweite Funktion erhalten als Kennzeichnung f\u00fcr Zahlen, die mehr oder weniger weit unter 0 liegen.<\/p>\n<h2>1.3 Negation:\u00a0 -(-3) = (+3)<\/h2>\n<p>Hat man 6 Franken in bar aber auch noch 3 Franken Schulden, so besitzt man eigentlich nur 3 Franken. Kurz kann man das schreiben als 6 + (-3) = 3. Werden die 3 Franken Schulden irgendwie bezahlt, dann besitzt man wieder volle 6 Franken. Kurz: 3 -(-3) = 6 d.h. -(-3) hat denselben Effekt wie +3. Oder in den Worten Kants ausgedr\u00fcckt: Die Negation von 3 Franken Schulden ist 3 Franken Guthaben \u2013 und umgekehrt. Beginnt man also mit negativen Zahlen zu rechnen, kann das Minuszeichen drittens als Negation verstanden werden. + (-3) hat den umgekehrten Effekt wie + (+3), -3 hat den umgekehrten Effekt wie +3.<\/p>\n<p>Zusammengefasst lassen sich also folgende drei Verwendungszwecke des Minuszeichens unterschieden, die man auseinanderhalten muss und die oft bunt gemischt auftreten:<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Operation<\/strong> \u201eWegnehmen\u201c: 5 &#8211; 3<\/li>\n<li>Vorzeichen <strong>negativer Zahlen<\/strong>: -3<\/li>\n<li><strong>Negation<\/strong>: -(-3) = (+3)<\/li>\n<\/ul>\n<h1>2 \u00a0\u00a0\u00a0 Ein verbindende Vorstellung<\/h1>\n<p>F\u00fcr viele Lernende ist der Punkt, an dem sie definitiv an die Grenzen ihres Verst\u00e4ndnisses des Minuszeichens gelangen, bei Rechnungen zu \u201eMinus mal Minus\u201c erreicht, also bspw. (-2) \u00d7 (-3) = (+6). Hier kann das Minuszeichen definitiv nicht mehr mit der vertrauten Handlung des \u201eWegnehmens\u201c in Verbindung gebracht werden. Dadurch ist das, was geschieht, nicht fassbar. Und da man sich bei rechnerischen Operationen nur sicher f\u00fchlt, wenn man sie im w\u00f6rtlichen Sinn erfassen, in die Hand nehmen kann, setzt eine grosse Unsicherheit ein (Lakoff &amp; N\u00fa\u00f1ez 200, Coutat &amp; Dorier 2016).<\/p>\n<p>Man kann den Lernenden helfen, alle drei Funktionen des Minuszeichens fassbar zu machen, indem man sie anhand der Zahlengeraden interpretiert.<\/p>\n<h2>2.1 Vorzeichen negativer Zahlen<\/h2>\n<p>Auf der Zahlengeraden ist eine Zahl ein Z\u00e4hlvorgang, der bei 0 beginnt und an einer bestimmten Stelle endet. 3 steht f\u00fcr: \u201eIch starte bei 0 und gehe Schritt um Schritt z\u00e4hlend 1,2,3\u201c. Man kann das durch einen mehr oder weniger langen Pfeil ausgehend von 0 darstellen.<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter size-full wp-image-3588\" src=\"http:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/wp-content\/uploads\/Minus_Vorzeichen.jpg\" alt=\"Minus_Vorzeichen\" width=\"465\" height=\"137\" srcset=\"https:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/wp-content\/uploads\/Minus_Vorzeichen.jpg 465w, https:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/wp-content\/uploads\/Minus_Vorzeichen-300x88.jpg 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 465px) 100vw, 465px\" \/><\/p>\n<p>Das Minuszeichen bei (-4) signalisiert dann, dass ich nach links anstatt nach rechts starten soll.<\/p>\n<h2>2.2 Operation \u201eWegnehmen\u201c<\/h2>\n<p>Im Bild der Zahlengerade ist eine Operation immer eine Anweisung, wie mehrere solche als Pfeile dargestellte Z\u00e4hlvorg\u00e4nge zu verkn\u00fcpfen sind. Das Minuszeichen bedeutet, dass man vom Punkt ausgehend, den man nach dem ersten Z\u00e4hlvorgang erreicht hat einen zweiten solchen Vorgang nach links hin starten soll. 4 &#8211; 3 meint so interpretiert also: Z\u00e4hle zuerst 1,2,3,4 nach rechts und dann von dort aus 1,2,3 nach links.<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter size-full wp-image-3590\" src=\"http:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/wp-content\/uploads\/Minus_Operation.jpg\" alt=\"Minus_Operation\" width=\"460\" height=\"166\" srcset=\"https:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/wp-content\/uploads\/Minus_Operation.jpg 460w, https:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/wp-content\/uploads\/Minus_Operation-300x108.jpg 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 460px) 100vw, 460px\" \/><\/p>\n<p>Umgekehrt steht das Pluszeichen bei 4+3 daf\u00fcr, dass man nach rechts weiterz\u00e4hlt. Das Minuszeichen signalisiert also in dieser Funktion, dass man nach links weitermachen soll. So gesehen wird auch deutlich, warum sich die beiden Funktionen <em>Vorzeichen<\/em> und <em>Operator<\/em> vertragen, denn man kann das Vorzeichen auch einfach als Abk\u00fcrzung f\u00fcr die Operation \u201eZ\u00e4hle zuerst nichts und z\u00e4hle dann nach links\u201c verstehen.<\/p>\n<h2>2.3 Negation<\/h2>\n<p>Die durch das Minuszeichen dargestellte Negation ist auf der Zahlengeraden auch eine Operation. Sie ist aber nicht eine Anweisung, wie man weiterz\u00e4hlen soll, sondern wie man den beim ersten Z\u00e4hvorgang entstandenen \u201ePfeil\u201c ver\u00e4ndern soll. -(-3) kann man verstehen als: Z\u00e4hle zuerst 1,2,3 nach links und drehe dann den Pfeil 180 Grad um den Nullpunkt.<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter size-full wp-image-3592\" src=\"http:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/wp-content\/uploads\/Minus_Negation.jpg\" alt=\"Minus_Negation\" width=\"460\" height=\"180\" srcset=\"https:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/wp-content\/uploads\/Minus_Negation.jpg 460w, https:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/wp-content\/uploads\/Minus_Negation-300x117.jpg 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 460px) 100vw, 460px\" \/><\/p>\n<p>Ein Gegenst\u00fcck zu dieser Drehung symbolisiert durch das Pluszeichen gibt es nicht. Auch wenn man einen Pfeil von rechts nach links drehen will, schreibt sich das mit Hilfe des Minuszeichens: -(+4) = (-4).<\/p>\n<h2>2.4 Warum gibt (-2) \u00d7 (-3) sechs?<\/h2>\n<p>Damit sind alle drei Funktionen des Minuszeichens handgreiflich im Z\u00e4hlen und manipulieren auf der Zahlengerade verankert. Um die Multiplikation mit negativen Zahlen greifbar zu machen, muss allerdings zuerst auch noch die Multiplikation im Bild der Zahlengerade interpretiert werden.<\/p>\n<p>Die Multiplikation ist hier eine Operation im gleichen Sinn wie die Negation. Sie gibt eine Anweisung, wie man den beim ersten Z\u00e4hlvorgang entstandenen \u201ePfeil\u201c ver\u00e4ndern soll. (-2) \u00d7 3 kann man verstehen als: Z\u00e4hle zuerst nach links 1,2 und strecke dann den Pfeil auf das Dreifache, also (-2) \u00d7 3 = (-6).<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter size-full wp-image-3594\" src=\"http:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/wp-content\/uploads\/Minus_mal_Plus.jpg\" alt=\"Minus_mal_Plus\" width=\"460\" height=\"141\" srcset=\"https:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/wp-content\/uploads\/Minus_mal_Plus.jpg 460w, https:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/wp-content\/uploads\/Minus_mal_Plus-300x92.jpg 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 460px) 100vw, 460px\" \/><\/p>\n<p>Die beiden Zahlen (-2) und 3 haben hier zwei verschiedene Funktionen. Die erste Zahl ist eine \u201eabgez\u00e4hlte\u201c Zahl (dargestellt als Pfeil), die zweite ist als Streckungsfaktor Teil des Operators.<\/p>\n<p>Und so wird deutlich wie man (-2) \u00d7 -3 interpretieren muss: \u201emal -3\u201c ist ein komplexer Operator, zusammengesetzt aus einer Streckung (mal) und einer Drehung (minus in der Bedeutung <em>Negation<\/em>), also (-2) \u00d7 -3 = (+6).<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter size-full wp-image-3593\" src=\"http:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/wp-content\/uploads\/Minus_mal_Minus.jpg\" alt=\"Minus_mal_Minus\" width=\"460\" height=\"170\" srcset=\"https:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/wp-content\/uploads\/Minus_mal_Minus.jpg 460w, https:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/wp-content\/uploads\/Minus_mal_Minus-300x111.jpg 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 460px) 100vw, 460px\" \/><\/p>\n<p>Deutlicher sichtbar w\u00fcrde das, wenn man -((-2) \u00d7 3) schreiben w\u00fcrde. Die \u00fcbliche Notation (-2) \u00d7 (-3) wird gew\u00e4hlt, da man die Rollen von (-2) und (-3) tauschen kann. Wenn wir (-3) als abgez\u00e4hlte Zahl interpretieren, diese dann auf das Doppelte strecken (\u00d72) und anschliessend drehen (-), dann erhalten wir auch (+6). Das ist sehr elegant, f\u00fchrt aber dazu, dass in der schriftlichen Darstellung beim Operator \u201e\u00d7 (-3)\u201c die zusammengeh\u00f6renden Teile der Multiplikation (\u00d73) durch das Minuszeichen auseinander gerissen werden \u2013 was Verwirrungen eher f\u00f6rdert als mindert.<\/p>\n<h1>3\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Erw\u00e4hnte Literatur<\/h1>\n<ul>\n<li>D\u2019Alembert, Jean-Baptiste le Rond (1784). N\u00e9gatif. In: Diderot &amp; d&#8217;Alembert. <em>Encyclop\u00e9die m\u00e9thodique \/ Math\u00e9matiques<\/em>. Tome 11, 72-74.<br \/>\n[<a href=\"https:\/\/fr.wikisource.org\/wiki\/L%E2%80%99Encyclop%C3%A9die\/1re_%C3%A9dition\/N%C3%89GATIF\" target=\"_blank\">franz\u00f6sisch<\/a>, <a href=\"https:\/\/www.uni-due.de\/didmath\/ag_jahnke\/historisch_dalambert1\" target=\"_blank\">deutsche \u00dcbersetzung<\/a>].<\/li>\n<li>Coutat, S., &amp; Dorier, J.-L. (2016). Comment la corpor\u00e9it\u00e9 peut-elle intervenir dans l&#8217;apprentissage des math\u00e9matiques? Quelques r\u00e9f\u00e9rences et deux exemples. <em>Schweiz. Zeitschrift f\u00fcr Bildungswissenschaften<\/em>, 38(1), 23-37.<\/li>\n<li>Kant, I. (1797) Versuch den Begriff der negativen Gr\u00f6ssen in die Weltweisheit einzuf\u00fchren [Aus Immanuel Kant (1977). Werke in zw\u00f6lf B\u00e4nden. Band 2, Frankfurt am Main, 783-791.]<\/li>\n<li>Lakoff, G., &amp; N\u00fa\u00f1ez, R. (2000). <em>Where Mathematics Comes From: How the Embodied Mind Brings Mathematics into Being<\/em>. New York: Basic Books.<\/li>\n<\/ul>\n<h1>4\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Anhang: D\u2019Alemberts \u00dcberlegung<\/h1>\n<p><em>Stellen wir uns beispielsweise vor, gesucht sei der Wert einer Zahl x, die zu 100 hinzugef\u00fcgt wird, so dass es 50 macht, dann hat man nach den Regeln der Algebra x +100 = 50 und x = -50 , was zeigt, dass die Gr\u00f6\u00dfe x gleich 50 ist, und dass sie, statt zu 100 hinzugef\u00fcgt zu werden, abgezogen werden muss, so dass man das Problem so h\u00e4tte formulieren m\u00fcssen: zu finden ist eine Gr\u00f6\u00dfe x, bei deren Abzug von 100 ein Rest von 50 bleibt; und wenn man das Problem so formulierte, h\u00e4tte man 100 &#8211; x = 50 und x = 50 und die negative Form von x best\u00fcnde nicht mehr. So deuten die negativen Gr\u00f6\u00dfen in der Rechnung in Wirklichkeit positive Gr\u00f6\u00dfen an, aber solche, die man in einer falschen Position vermutet hat. (<\/em><em>D\u2019Alembert 1783, S. 73)<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>pdf Der folgende Text ist ein Versuch. Aus der Fachliteratur ist zwar bekannt, dass die hier angegangenen Probleme existieren. Was ich dazu schreibe, ist aber am Schreibtisch entstanden und noch nicht erprobt. 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