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Datenanlyse mit dem TI-nspire

von Texas Instruments

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Beim TI-nspire werden Probleme oder Aufgaben im Rahmen von Dokumenten bearbeitet. Jedes Dokument kann aus mehreren Anwendungen unterschiedlichen oder gleichen Typs bestehen. Die definierten Variablen, Listen oder Funktionen gelten dann  für das ganze Dokument.

Zu schnellen Berechnung oder grafischen Darstellung eignet sich das Scratchpad, welches über die Tasten [A] oder [B] aus dem Hauptmenü heraus aufgerufen werden kann. Auf der rechten Seite dieses Bildschirms befinden sich die Menüpunkte, die sich auf die Dokumentenverwaltung beziehen. Hier kann man - etwa über den Punkt '[2] eigene Dateien' - Dokumente öffnen, löschen oder per USB-Kabel versenden. Um ein neues Dokument zu öffnen, wählt man die mit dem Dokument verbundene erste Anwendung (etwa in der unteren Symbolleiste).  Zu jedem Dokument gibt es über die Taste [doc] verschiedene Optionen zur Dateiverwaltung.  Die Funktionen 'ausschneiden', 'kopieren', 'einfügen' funktionieren so, wie sie vom Umgang mit einem Computer bekannt sind. Über die Taste [menu] gelangt man ins Werkzeugmenü, dessen Beschaffenheit von der jeweiligen Anwendung abhängt.  Über die Tastenkombination [ctrl]-[menu] gelangt man in ein Kontextmenü, welches sich auf die aktuelle Cursor- oder Mauszeigerposition bezieht und einem rechten Mausklick auf einem Computer entspricht.

     
Zur Verdeutlichung der einzelnen Arbeitsschritte ziehen wir ein einfaches Beispiel heran. In der Zeit zwischen 2011 und 2016 ist die Anzahl der politisch motivierten Gewalttaten mit rechtsextremistisch motiviertem Hintergrund in Deutschland stark gestiegen. (Quelle: Statista 2017). Die aktuellen Daten hierzu könnt ihr Euch über den folgenden Link anschauen:

https://de.statista.com/statistik/daten/studie/445018/umfrage/gewalttaten-mit-rechtsextremistisch-motiviertem-hintergrund-in-deutschland/

Wir wollen den TI-nspire verwenden, um eine Prognose für die weitere Entwicklung dieser Zahlen zu erhalten.
         

Lists & Spreadsheets

Wir schalten den Rechner ein und öffnen ein neues Dokument (1). Aus der Liste der Anwendungen wählen wir Lists and Spreadsheets und geben die Daten - etwa nach dem nebenstehenden Muster - ein.

 

Data & Statistics

Über die Tastenkombination ctrl/+page erweitern wir unser Dokument um eine neue Anwendung. Wir wählen Data & Statistics und wandern mit dem Zeiger zur Rechtsachse. Dort drücken wir enter und wählen aus dem Menü die Variable 'zeit'. Ebenso verfahren wir mit der Hochachse und wählen die Variable Anzahl. So erhalten wir ein erstes Streudiagramm.

 

         

Mit der Tastenkombination menu / 4 / 6 erhalten wir eine Liste aller möglichen Modellfunktionen, die der Rechner zu unserer Datenmenge bereitstellen kann.

Beispielhaft seien hier vier Varianten vorgestellt.

 
 
   
lineares Modell
 
ganzrationale Funkt. vom Grad 4
   
 
   
Sinus-Funktion
 
logistische Regression (d<>0)
         

Wir haben nun zu entscheiden, mit welchem Modell wir weiterarbeiten möchten. Das lineare Modell eignet sich für eine Prognose der nächsten zwei Jahre, erweist sich dann aber mit seiner konstanten Steigungsrate als sehr unflexibel. Die ganzrationale Funktion scheidet aus, da in diesem Modell die Zahl der politisch motivierten Gewalttaten mit rechtsextremistisch motiviertem Hintergrund nach etwa zwei bis drei Jahren auf 0 gesunken sein wird. Dies ist leider sehr unwahrscheinlich. Die Sinusfunktion geht von einem periodischen Auf ud Ab dieser Zahl aus. Die logistische Funktion geht davon aus, dass die Anzahl der politisch motivierten Gewalttaten mit rechtsextremistisch motiviertem Hintergrund einen 'Sättigungswert' erreicht und dann konstant auf diesem Wert bleibt. 

Wir entscheiden uns für die Sinus-Funktion. Begründungsversuch: Die sehr hohe Anzahl politisch motivierter Gewalttaten mit rechtsextremistisch motiviertem Hintergrund wird gesellschaftspolitisch von der Mehrheit nicht hingenommen. Es werden geeignete Maßnahmen (strafrechtlich, präventiv, bildungspolitisch, etc.) beschlossen werden, die zur Folge haben werden, dass diese Zahl wieder sinken wird.

Wichtig: Dies ist eine mögliche Beründung für diese Modellwahl. Für das erste und vierte Modell sind sicherlich auch plausible Begründungen denkbar.

         

Prognosewerte berechnen

Mit ctrl-Rechtspfeilwechseln wir wieder in die Anwendung lists&spreadsheets (1.1). Mit menu / 4 / 1 / C wählen wir die sinusförmige Regression (Modellfunktion) aus. Hier die vorzunehmenden Einstellungen:

Drücken wir aus 'OK' wird die berechnete Funktion unter f3 gespeichert.

 

 

Gleichzeitig werden die Funktionsparameter auf unserem Tabellenblatt angezeigt.

 

Funktionstyp

 

 

 

 

Residuenliste

d. h. Liste der jeweiligen Abweichungen vom real vorgegebenen Wert.

 

Da unsere Modellfunktion unter f3 gespeichert ist, können wir sie verwenden, um Prognosewerte zu berechnen. Dazu öffnen wir mit ctrl / +page eine Calculator-Anwendung.

und geben etwa f3(6) ein, so erhalten wir einen prognostischen Wert für die Anzahl politisch motivierter Gewalttaten mit rechtsextremistisch motiviertem Hintergrund im Jahr 2017.

     
 
         

Interessant ist in diesem Zusammenhang die Frage nach dem Zeitpunkt, an dem die Funktion ihr Maximum erreicht. Diese lässt sich leicht im Rahmen einer Grafikanwendung lösen:

Mit ctrl / +page öffnen wir eine solche Anwendung. Mit tab / Abwärtspfeil navigieren wir zu f3 (oder f1, f2, ... je nachdem wo unsere Funktion abgespeichert wurde) und betätigen enter.

 

   

Mit menu / 4 / 1 wählen wir eine passende Fenstereinstellung. Mit menu / 6 / 3 ermitteln wir dann das Maximum der Funktion. Wir markieren zunächst eine untere Schranke für das Intervall, in dem das Maximum liegt, und anschließend eine obere Schranke. Der Rechner zeigt uns dann die (numerisch ermittelten) Koordinaten dieses lokalen Maximums. In unserem Modell liegt der Wert bei 6,93. Also ist mit einem Maximum der Anzahl der politisch motivierten Gewalttaten mit rechtsextremistisch motiviertem Hintergrund gegen Ende von 2018 zu rechnen.

         
nützliche Links
   
     
Materialdatenbank   http://www.ti-unterrichtsmaterialien.net/nc/materialien/
Glossar mit allem Wichtigen  

http://www.mathebaustelle.de/glossar/nspire.pdf

(leider sind nicht alle Links aktuell)

Online-Kompendium   https://home.ph-freiburg.de/sturmfr/tinspire/inhalt/glossar/beschreibung/
     
     
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