{"id":1670,"date":"2015-10-27T09:03:26","date_gmt":"2015-10-27T08:03:26","guid":{"rendered":"http:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/?p=1670"},"modified":"2015-10-27T10:34:18","modified_gmt":"2015-10-27T09:34:18","slug":"das-assoziativgesetz-was-ist-das-und-warum-ist-das-wichtig","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/2015\/10\/27\/das-assoziativgesetz-was-ist-das-und-warum-ist-das-wichtig\/","title":{"rendered":"Das Assoziativgesetz &#8211; was ist das und warum ist das wichtig?"},"content":{"rendered":"<p>Im Mathematikunterricht lernt man <\/p>\n<p>$$(a+b)+c=a+(b+c)$$<\/p>\n<p>Das ist das Assoziativgesetz.<\/p>\n<p>Als Zeichenkette aus Buchstaben und mathematischen Zeichen ist das nicht besonders beeindruckend, und man sieht auch nicht, warum das wichtig ist.<\/p>\n<p>Praktisch verwendet man es oft, ohne dass man es merkt.<\/p>\n<p>Wenn man beispielsweise  $25+27+23$ berechnen soll, dann kann man zuerst $25+27=52$ berechnen und dann $52+23=75$ berechnen, um das Ergebnis zu erhalten. Man kann aber auch \u201esehen\u201c, dass $27+23=50$ ist, und braucht dann nur $25+50=75$ zu berechnen. Die zweite Art der Berechnung ist \u201ehandlicher\u201c, und das Assoziativgesetz ist der Grund, dass wir sicher sein k\u00f6nnen, bei beiden Rechnungen dasselbe Ergebnis zu erhalten.<\/p>\n<p>Man kann das Assoziativgesetz auch sehr anschaulich illustrieren.<br \/>\nWenn man $(a+b)+c$ als grafische Rechenmaschine darstellt sieht das so aus:<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adderleft.png\"><img loading=\"lazy\" src=\"http:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adderleft.png\" alt=\"adderleft\" width=\"275\" height=\"443\" class=\"aligncenter size-full wp-image-1675\" srcset=\"https:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adderleft.png 275w, https:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adderleft-186x300.png 186w\" sizes=\"(max-width: 275px) 100vw, 275px\" \/><\/a><\/p>\n<p>Die grafische Darstellung von $a+(b+c)$ sieht so aus:<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adderright.png\"><img loading=\"lazy\" src=\"http:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adderright.png\" alt=\"adderright\" width=\"275\" height=\"443\" class=\"aligncenter size-full wp-image-1677\" srcset=\"https:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adderright.png 275w, https:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adderright-186x300.png 186w\" sizes=\"(max-width: 275px) 100vw, 275px\" \/><\/a><\/p>\n<p>Wir k\u00f6nnen diese beiden \u201eRechenmaschinen\u201c auch ohne die Variablennamen veranschaulichen. Jede dieser Maschinen hat 3 Inputs und einen ouput. Im Inneren der Maschine gibt es 2 Addierwerke. Die erste Maschine addiert den ersten und den zweiten Input und addiert dann zu dieser Summe den dritten Input.<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adderleftempty.png\"><img loading=\"lazy\" src=\"http:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adderleftempty.png\" alt=\"adderleftempty\" width=\"275\" height=\"347\" class=\"aligncenter size-full wp-image-1679\" srcset=\"https:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adderleftempty.png 275w, https:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adderleftempty-238x300.png 238w\" sizes=\"(max-width: 275px) 100vw, 275px\" \/><\/a><\/p>\n<p>Die zweite Rechenmaschine addiert zuerst den zweiten und den dritten Input und addiert dann zu dieser Summe den ersten Input:<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adderrightempty.png\"><img loading=\"lazy\" src=\"http:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adderrightempty.png\" alt=\"adderrightempty\" width=\"275\" height=\"347\" class=\"aligncenter size-full wp-image-1681\" srcset=\"https:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adderrightempty.png 275w, https:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adderrightempty-238x300.png 238w\" sizes=\"(max-width: 275px) 100vw, 275px\" \/><\/a><\/p>\n<p>Die Rechenwerke in diesen Maschinen sind verschieden verdrahtet, aber wir wissen, dass beide Maschinen bei gleichen Inputs immer dasselbe Ergebnis liefern.<\/p>\n<p>Wir k\u00f6nnen das dazu verwenden, andere Maschinen, in denen diese 3er-Addiermaschine als Teil vorkommt, umzubauen.<\/p>\n<p>Eine einfache Maschine zum Addieren von 4 Zahlen sieht so aus:<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder4recurempty.png\"><img loading=\"lazy\" src=\"http:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder4recurempty.png\" alt=\"adder4recurempty\" width=\"371\" height=\"443\" class=\"aligncenter size-full wp-image-1685\" srcset=\"https:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder4recurempty.png 371w, https:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder4recurempty-251x300.png 251w\" sizes=\"(max-width: 371px) 100vw, 371px\" \/><\/a><\/p>\n<p>Wir markieren in dieser Maschine ein Zwischenergebnis mit einem Oval<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder4recuremptyinter.png\"><img loading=\"lazy\" src=\"http:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder4recuremptyinter.png\" alt=\"adder4recuremptyinter\" width=\"371\" height=\"539\" class=\"aligncenter size-full wp-image-1683\" srcset=\"https:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder4recuremptyinter.png 371w, https:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder4recuremptyinter-206x300.png 206w\" sizes=\"(max-width: 371px) 100vw, 371px\" \/><\/a><\/p>\n<p>und wir verschieben die Bl\u00f6cke in der Maschine ein bisschen<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder4recuremptyinter2.png\"><img loading=\"lazy\" src=\"http:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder4recuremptyinter2.png\" alt=\"adder4recuremptyinter2\" width=\"371\" height=\"347\" class=\"aligncenter size-full wp-image-1686\" srcset=\"https:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder4recuremptyinter2.png 371w, https:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder4recuremptyinter2-300x281.png 300w\" sizes=\"(max-width: 371px) 100vw, 371px\" \/><\/a><\/p>\n<p>Im rechten Teil diese Maschine gibt es einer 3er-Addiermaschine:<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder4recuremptyinter2border.png\"><img loading=\"lazy\" src=\"http:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder4recuremptyinter2border.png\" alt=\"adder4recuremptyinter2border\" width=\"371\" height=\"347\" class=\"aligncenter size-full wp-image-1688\" srcset=\"https:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder4recuremptyinter2border.png 371w, https:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder4recuremptyinter2border-300x281.png 300w\" sizes=\"(max-width: 371px) 100vw, 371px\" \/><\/a><\/p>\n<p>Diese Maschine k\u00f6nnen wir durch eine andere 3er-Addiermaschiene, die immer dasselbe Ergebnis liefert, ersetzen:<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder4recuremptyinter3border1.png\"><img loading=\"lazy\" src=\"http:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder4recuremptyinter3border1.png\" alt=\"adder4recuremptyinter3border\" width=\"371\" height=\"347\" class=\"aligncenter size-full wp-image-1692\" srcset=\"https:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder4recuremptyinter3border1.png 371w, https:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder4recuremptyinter3border1-300x281.png 300w\" sizes=\"(max-width: 371px) 100vw, 371px\" \/><\/a><\/p>\n<p>In dieser Maschine<br \/>\n<a href=\"http:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder4recuremptyinter3.png\"><img loading=\"lazy\" src=\"http:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder4recuremptyinter3.png\" alt=\"adder4recuremptyinter3\" width=\"371\" height=\"347\" class=\"aligncenter size-full wp-image-1695\" srcset=\"https:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder4recuremptyinter3.png 371w, https:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder4recuremptyinter3-300x281.png 300w\" sizes=\"(max-width: 371px) 100vw, 371px\" \/><\/a><\/p>\n<p>k\u00f6nnen wir den Block f\u00fcr das Zwischenergebnis wieder entfernen und die Bl\u00f6cke noch etwas verschieben und erhalten dann folgende Maschine:<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder4recuremptypara.png\"><img loading=\"lazy\" src=\"http:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder4recuremptypara.png\" alt=\"adder4recuremptypara\" width=\"371\" height=\"347\" class=\"aligncenter size-full wp-image-1697\" srcset=\"https:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder4recuremptypara.png 371w, https:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder4recuremptypara-300x281.png 300w\" sizes=\"(max-width: 371px) 100vw, 371px\" \/><\/a><\/p>\n<p>Und wozu das ganze?<\/p>\n<p>In der uspr\u00fcnglichen 4er-Addiermaschine mussten 2 der 3 Rechenwerke auf das Ergebnis des vorgeschalteten Rechenwerks warten. In der neuen 4er-Addiermaschine k\u00f6nnen 2 Rechenoperationen gleichzeitig durchgef\u00fchrt werden. Die erste Maschine braucht also 3 Zeiteinheiten f\u00fcr das Addieren von 4 Zahlen, die zweite Maschine braucht nur 2 Zeitschritte, sie kann also schneller rechnen.<\/p>\n<p>Eine 8er-Addiermaschine die immer eine Zahl zur vorherigen Summe addiert, sieht so aus:<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder8recurempty.png\"><img loading=\"lazy\" src=\"http:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder8recurempty.png\" alt=\"adder8recurempty\" width=\"600\" height=\"700\" class=\"aligncenter size-full wp-image-1700\" \/><\/a><\/p>\n<p>Wenn man in dieser Maschine merhmals 3er-Maschinen durch funktionsgleiche 3er-Maschinen ersetzt, dann erh\u00e4lt man folgende Maschine:<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder8recuremptypara.png\"><img loading=\"lazy\" src=\"http:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder8recuremptypara.png\" alt=\"adder8recuremptypara\" width=\"755\" height=\"443\" class=\"aligncenter size-full wp-image-1702\" srcset=\"https:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder8recuremptypara.png 755w, https:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/files\/2015\/10\/adder8recuremptypara-300x176.png 300w\" sizes=\"(max-width: 755px) 100vw, 755px\" \/><\/a><\/p>\n<p>Die urspr\u00fcngliche 8er-Maschine brauch 7 Zeitschritte, die umgebaute Maschine nur 3.<\/p>\n<p>Das Umbauen der Maschine funktioniert nur, weil das Assoziativgesetz gilt.<\/p>\n<p>Geschicktes Anwenden dieses Gesetzes f\u00fchr also dazu, dass man bei bestimmten Aufgaben wesentlich schneller Rechnen kann.<\/p>\n<p>Parallele Computerarchitektur ist eine der neuen Entwicklungen der Computertechnik. Was wir hier beschrieben haben ist eines der Prinzipien, nach denen parallele Programme arbeiten.<\/p>\n<div class=\"tweet_button121\" style=\"float: right; margin-left: 10px;\"><a href=\"http:\/\/twitter.com\/share\" rel=\"nofollow\" class=\"twitter-share-button\" data-url=\"https:\/\/blogs.neuwirth.priv.at\/bildungundstatistik\/2015\/10\/27\/das-assoziativgesetz-was-ist-das-und-warum-ist-das-wichtig\/\" data-text=\"Das Assoziativgesetz - was ist das und warum ist das wichtig? - Bildung und Statistik\" data-count=\"vertical\" data-lang=\"de\" data-via=\"neuwirthe\"  data-related=\"\"><\/a><\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Im Mathematikunterricht lernt man $$(a+b)+c=a+(b+c)$$ Das ist das Assoziativgesetz. Als Zeichenkette aus Buchstaben und mathematischen Zeichen ist das nicht besonders beeindruckend, und man sieht auch nicht, warum das wichtig ist. Praktisch verwendet man es oft, ohne dass man es merkt. 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