Die Entstehung von Quadratfünflingen aus den entsprechenden Vierlingen (ePub)

Unterrichtsentwurf aus dem Jahr 2006 im Fachbereich Didaktik - Mathematik, Note: keine, , Veranstaltung: Unterrichtsentwurf: für den 1. Unterrichtsbesuch im Fach Mathematik, Sprache: Deutsch, Abstract: Polyominos sind geometrische Formen, die aus 2,3,4,5 oder 6 Quadraten bestehen. Jedes Quadrat muss mit mindestens einer Kante an der eines anderen liegen. Figuren, die durch Kongruenzabbildungen, also Spiegelung oder Drehung, aufeinander abgebildet werden können, gelten als identisch. Es gibt demnach ein Monomino (Einling), ein Domino (Zwilling), zwei Triominos (Drillinge), fünf Tetrominos (Vierlinge), zwölf Pentominos (Fünflinge) und 35 Hexominos (Sechslinge). Die einzelnen Anordnungen der Quadrate zu einem Polyomino können durch Probieren und Variieren oder "aus den Anordnungen mit
n-1 Quadraten durch systematischen Anbau eines Quadrats entwickelt werden." Aus jedem n-1 Polyomino resultieren unterschiedlich viele Möglichkeiten, einen n- Polyomino zu konstruieren. Aus jedem Vierling entstehen demnach unterschiedlich viele Pentominos, abhängig von den Möglichkeiten, ein weiteres Quadrat anzufügen und keinen bereits vorhandenen kongruenten Pentomino zu erhalten. Die Anlegemöglichkeiten sind abhängig von der Symmetrie der Vierlinge in sich. Der Vierling mit vier Symmetrieachsen (das Quadrat) bietet die wenigsten Anlegemöglichkeiten, aus ihm entsteht ein Pentomino. Aus dem "I", welches zwei Symmetrieachsen beinhaltet, können drei Pentominos entstehen. Der Vierling in Form eines "Ls", weist in sich keine Symmetrie auf und bietet somit die meisten, nämlich genau neun, Möglichkeiten ein Quadrat anzulegen, ohne einen bereits vorhandenen Pentomino zu erhalten. Aus den beiden übrigen Vierlingen mit einer Symmetrieachse können vier bzw. fünf Pentominos entstehen.
Um der Zielsetzung der Stunde entgegenzukommen und den Schülern den Zusammenhang zwischen Vierlingen und Fünflingen zu verdeutlichen habe ich das Spiel PenDok abgewandelt. Der ursprüngliche Spielverlauf ist folgender: Jeder Spieler bekommt fünf Karten mit Abbildungen von Pentominos. Eine weitere Karte wird als Ausgangskarte offen auf den Tisch gelegt. Mit fünf Quadraten wird der entsprechende Pentomino daneben gelegt. Wer am Zug ist prüft, ob bei seinen Karten ein Pentomino dabei ist, den er erzeugen kann, indem bei der Ausgangsfigur genau ein Quadrat umgelegt wird. Ist dies der Fall, wird durch Umlegen des Quadrats der neue Pentomino erzeugt und die entsprechende Karte abgelegt. Anschließend ist der nächste Spieler am Zug, unabhängig davon, ob der Vorgänger ablegen konnte oder nicht. Gewonnen hat, wer als erster keine Karten mehr hat.