Interaktive Mathe- und Wissenschafts-Lektionen
Legt man ein paar Regeln fest, liegen die Folgen nicht mehr bei einem. Was daraus folgt, ist selten das, was man erwartet hätte, und die Werkzeuge hier zeigen, mit welcher Folge man es zu tun hat.
Kurze Sequenzen statt einzelner Werkzeuge. Jeder Schritt gibt dem nächsten etwas Bestimmtes mit — deshalb lohnt sich die Reihenfolge.
L1: Grundlagen
MATHDrei Werkzeuge für eine Lektion: Eine Maßzahl ist eine verlustbehaftete Kompression, und wie du komprimierst, bestimmt, worüber dieser Wert ehrliche Auskunft gibt. Jeder Schritt reicht dem nächsten eine spezifische Grenze einzelner Maßzahlen weiter.
L1: Grundlagen
MATHSechs Werkzeuge, die die grundlegenden Sätze zu Dreieck und Kreis in genau der Reihenfolge herleiten, in der sie aufeinander aufbauen. Hier wird nichts einfach behauptet: Jede Regel ergibt sich direkt aus der vorangegangenen. Am Ende dieses Weges überträgst du die erste Regel wieder in ein Koordinatensystem, wo sie zur Abstandsformel wird.
L1: Grundlagen
MATHDrei Werkzeuge und ein Argument: Manche Zahlen lassen sich nicht zu Ende schreiben. Die beste kurze Fassung einer solchen Zahl kann man suchen statt raten, und das Abschneiden kostet etwas, das du messen kannst.
L1: Grundlagen
MATHSechs Werkzeuge, die das Lösen von Gleichungen in genau der Reihenfolge aufbauen, in der die Konzepte tatsächlich voneinander abhängen. Du beginnst damit, was ein Minuszeichen bewirkt, und gelangst schließlich zu einem systematischen Verfahren für drei Unbekannte gleichzeitig. Jeder Schritt gibt dem nächsten etwas Konkretes an die Hand: eine Umformung, eine Einschränkung für eine Umformung oder einen Test, ob eine Umformung zulässig war.
L2: Schule
MATHVier Werkzeuge für eine zentrale Idee: Geld ist zu verschiedenen Zeiten unterschiedlich viel wert, und eine wiederkehrende Zahlung lässt sich in einer einzigen Formel zusammenfassen. Jeder Schritt gibt hier etwas ganz Bestimmtes an den nächsten weiter.
L2: Schule
MATHDrei Werkzeuge, eine Gewohnheit: Wenn sich Größen um Faktoren statt um Differenzen unterscheiden, hör auf zu zählen. Zähle stattdessen Exponenten. Das erste baut den Maßstab, das zweite schreitet ihn ab und das dritte liefert dir eine Zahl, ganz ohne Daten.
L2: Schule
MATHDas Geburtstagsproblem wirkt wie ein Partytrick, ist aber in Wahrheit das Standardwerkzeug zur Analyse von Kollisionen. Im zweiten Schritt begegnen Informatiker ihm erneut, unter einem anderen Namen.
L2: Schule
MATHVier Werkzeuge, und jedes davon existiert, weil das vorherige an seine Grenzen stößt. Faktorisieren klappt bei glatten Nullstellen, die Formel hilft, wenn sie es nicht sind, Polynomdivision funktioniert jenseits des zweiten Grades, und eine gebrochenrationale Funktion ist das, was zwei Polynome tun, wenn eines über dem anderen steht.
L2: Schule
MATHDrei Werkzeuge. Der entscheidende Punkt dieser Abfolge ist, dass es sich nicht um drei Themen handelt. Eine Sinuskurve ist das, was du siehst, wenn du eine gleichförmige Kreisbewegung von der Seite betrachtest, und ein schwingendes Pendel zeigt dir dasselbe Bild, wenn die Schwerkraft für die Drehung sorgt.
L2: Schule
MATHFünf Werkzeuge, ein Gedanke: Vergrößerst du eine glatte Kurve stark genug, ist sie von einer Geraden nicht zu unterscheiden. Genau diese Tatsache misst die Ableitung. Die Taylorreihe denkt sie weiter. Der Gradient wendet sie in mehr als einer Richtung an. Der Weg beginnt mit dem Winkelmaß, das die Rechnungen glatt aufgehen lässt, und endet an einem Hang, an dem der steilste Anstieg jede Richtung übertrifft, die du tatsächlich gemessen hast.
L3: Grundstudium
MATHDrei Werkzeuge, die ein Bild verstreuter Punkte in eine Zahl verwandeln, die du verteidigen kannst. Der Weg führt über Geometrie statt Statistik, denn erst die Geometrie macht die Statistik ehrlich.
L3: Grundstudium
MATHEine Frage, viermal mit immer weniger Anhaltspunkten gestellt: Was macht diese Matrix eigentlich mit dem Raum? Die Spalten verraten es dir unmittelbar. Die Eigenvektoren beantworten sie für die Richtungen, die erhalten bleiben. Gibt es keine, liefert die SVD die Antwort. Die PCA wendet dieselbe Maschinerie auf eine Wolke von Messwerten an.
L3: Grundstudium
MATHDas Newton-Verfahren, die Simpsonregel und das Euler-Verfahren werden alle vom selben Motor angetrieben: In einem hinreichend kleinen Intervall betrachtest du die Kurve als Gerade. Jedes besitzt folglich ein Versagen, das kein Programmfehler ist. Welches Versagen gehört zu welcher Methode? Genau das ist das nützliche Wissen. Hier übergibt jeder Schritt dem nächsten einen benannten Fehler und die Rate, mit der dieser schrumpft.
Every rule you memorised in algebra is about the same one move
There are two moves in school algebra: add something to both sides, or multiply both sides by something. Adding has never needed a warning, and every rule you had to memorise is about the other one.
The fraction for π that nothing smaller has beaten in 1,500 years
Zu Chongzhi wrote down 355/113 in the fifth century. It is still the best fraction for π that anyone can reach with three digits over three, and the reason is a single large number sitting in π’s continued fraction.
Two countries measured the same border and disagreed by 227 kilometres
Spain put its border with Portugal at 1,214 km. Portugal put the same border at 987 km. Both had measured carefully; they had used different rulers, and a shorter ruler always finds more coast.
π is in the bell curve, and there is no circle anywhere in it
Drop needles on floorboards and you can measure π. Collide two blocks and you can count it. Neither has a circle anywhere in it. π is really about rotation and the sum of two squares; circles are just where most of us meet it first.
You typed one digit. The answer came back with six.
A calculator cannot be more precise than what you fed it, and none of them say so. Here is what the extra digits actually mean, why a reciprocal is the worst place to forget it, and why this site prints them anyway.
Halving the step size should halve the error. The tool says 1.73.
"First order" is a promise about the limit, not about the step size you are running. The gap between the promise and the measurement is itself first order, which is why an error estimate built on the promise is wrong in a predictable direction.
Newton's method can double its mistake every step, and the answer was 0.01 away
The standard way to solve an equation numerically converges so fast it feels like cheating. Give it the cube root and it walks away from the answer, doubling the distance every step, forever.
Primes thin out at a rate you can name
The density of primes near a number n is about one in ln n. That one fact tells you how many primes lie below any bound, why they never run out, and how long a computer must search to find a 1024-bit one.
Twice as tall is four times the paint, and eight times the concrete
Lengths scale as k, areas as k² and volumes as k³. Getting this wrong is probably the most expensive arithmetic mistake ordinary people make.
The rule that was the ceiling of arithmetic for a thousand years
Cross-multiplication is usually dismissed as a procedural trick. It was written down in 628 CE, carried across three continents, and was the end of the mathematics syllabus for most people who ever received one.
Every football has twelve pentagons, and it could not have any other number
Any closed cage of pentagons and hexagons with three faces at each corner has exactly twelve pentagons. Always twelve, whatever size the ball, and the proof never counts a single one.
Pythagoras is not a fact about triangles
a² + b² = c² fails on a sphere and fails the other way in hyperbolic space. What the theorem actually asserts is that the surface you are standing on is flat.
