Περίληψη
Αυτό το μάθημα ανοίγει την ενότητα που είναι αφιερωμένη στην εκθετική, τη λογαριθμική και τις υπερβολικές συναρτήσεις. Παρουσιάζει τα έξι μαθήματά της και όσα αποδεικνύει το καθένα· διατρέχει την ιστορία αυτών των ιδεών, από την αντιστοιχία ανάμεσα σε προόδους που διέκρινε ο Αρχιμήδης και τακτοποίησε ο Στίφελ έως τους λογαρίθμους του Νάπιερ και του Μπίργκι, τον αριθμό του Γιάκομπ Μπερνούλι και του Όιλερ και τις υπερβολικές συναρτήσεις του Ρικάτι και του Λάμπερτ· διατυπώνει το πρόβλημα από το οποίο γεννήθηκαν, που είναι η μετατροπή γινομένων σε αθροίσματα, και το μεταφράζει σε δύο συναρτησιακές εξισώσεις· και περιγράφει, τέλος, τη θέση που κατέχουν αυτές οι συναρτήσεις στη συνέχεια αυτού του κύκλου μαθημάτων, σε άλλους κύκλους μαθημάτων του ιστότοπου και στην επιστήμη.
Μαθησιακοί στόχοι
- Να περιγράφεται το περιεχόμενο κάθε μαθήματος της ενότητας και η λογική σειρά με την οποία αλληλοσυνδέονται, από τη δύναμη με πραγματικό εκθέτη έως τις υπερβολικές συναρτήσεις.
- Να τοποθετούνται στο ιστορικό τους πλαίσιο η επινόηση των λογαρίθμων, η ανακάλυψη του αριθμού και η εισαγωγή των υπερβολικών συναρτήσεων, με αναγνώριση του πρακτικού προβλήματος που υποκίνησε την καθεμία.
- Να εκφράζεται το πρόβλημα της μετατροπής γινομένων σε αθροίσματα με τις εξισώσεις και , και να εξηγείται με τον πίνακα του Στίφελ γιατί η λύση του απαιτεί πραγματικούς εκθέτες.
- Να αναγνωρίζονται εφαρμογές αυτών των συναρτήσεων στον κύκλο μαθημάτων Άλγεβρα και γεωμετρία II, σε άλλους κύκλους μαθημάτων και στη φυσική, τη χημεία, τη βιολογία, τα χρηματοοικονομικά και την πληροφορική.
Αρχική αξιολόγηση
Πριν διατρέξουμε την ενότητα, αξίζει να μετρήσουμε το σημείο εκκίνησης, χωρίς καμία βαθμολόγηση. Οι δέκα πρώτες ερωτήσεις αφορούν τα έξι μαθήματα περιεχομένου της ενότητας: δύο για καθένα από τα τρία μαθήματα στα οποία στηρίζονται τα υπόλοιπα (η δύναμη με πραγματικό εκθέτη, ο αριθμός και οι εξισώσεις), μία για το μάθημα του λογαρίθμου, μία για εκείνο των υπερβολικών συναρτήσεων και δύο για εκείνο των μοντέλων, η δεύτερη από τις οποίες ζητά να διατυπωθεί ένα μοντέλο από δεδομένα· οι ίδιες δεξιότητες μετρώνται ξανά στο τέλος, στο μάθημα της σύνθεσης. Οι τρεις τελευταίες ελέγχουν όσα η ενότητα θεωρεί γνωστά από τις ενότητες για τα σύνολα αριθμών και για την αναλυτική γεωμετρία του επιπέδου. Κάθε λανθασμένη απάντηση δείχνει το μάθημα στο οποίο αξίζει να σταθούμε.
Πριν ξεκινήσεις την ενότητα, μέτρησε το σημείο εκκίνησής σου. Είναι μια σύντομη αυτοαξιολόγηση: δεν βαθμολογείται και το αποτέλεσμα αποθηκεύεται μόνο στον περιηγητή σου.
Ερώτηση 1Ποιο είναι το σύνολο τιμών της συνάρτησης ;
Μετατοπίστηκε το σύνολο τιμών της χωρίς να ληφθεί υπόψη το πρόσημο μείον, που ανακλά τη γραφική παράσταση ως προς τον άξονα και μετατρέπει τις θετικές τιμές σε αρνητικές.Αυτό προκύπτει αν ληφθεί ως φράγμα η τιμή στο , που είναι · όμως η συνάρτηση είναι φθίνουσα, και για αρνητικό παίρνει τιμές μεγαλύτερες από , όλο και πιο κοντά στο .Η εκθετική δεν παίρνει ούτε αρνητικές τιμές ούτε το μηδέν, οπότε η δεν φτάνει ποτέ την τιμή ούτε την ξεπερνά.Η δύναμη παίρνει όλες τις θετικές τιμές, και μόνο αυτές· με την αλλαγή του προσήμου προκύπτουν όλες οι αρνητικές, και με την πρόσθεση του , όλοι οι πραγματικοί που είναι μικρότεροι από . Η ευθεία είναι οριζόντια ασύμπτωτη, την οποία η γραφική παράσταση δεν φτάνει.Επανάληψη: Η εκθετική συνάρτηση και η δύναμη με πραγματικό εκθέτη
Ερώτηση 2Να υπολογιστεί η .
Σωστή απάντηση:
Από το θεώρημα της δύναμης δύναμης, που ισχύει για πραγματικούς εκθέτες, το αποτέλεσμα είναι . Το προκύπτει αν οι εκθέτες προστεθούν αντί να πολλαπλασιαστούν, επειδή · το προκύπτει αν γίνει επιπλέον και ένα δεύτερο λάθος, η πρόσθεση των υπορρίζων, σαν να ήταν η ίση με .Επανάληψη: Η εκθετική συνάρτηση και η δύναμη με πραγματικό εκθέτη
Ερώτηση 3Ένα κεφάλαιο επενδύεται με ετήσιο επιτόκιο τοις εκατό, δηλαδή , με κεφαλαιοποίηση φορές τον χρόνο. Ποιο είναι το supremum των κεφαλαίων στο τέλος ενός έτους;
Είναι το supremum για . Όταν διπλασιάζεται το επιτόκιο, το supremum δεν μένει το ίδιο: περνά από το στο .Το επιτόκιο δεν πολλαπλασιάζει το supremum, αλλά είναι ο εκθέτης του: , και όχι . Για παράδειγμα, για το κεφάλαιο είναι ήδη , περισσότερο από , και ξεπερνά το , που είναι μικρότερο από .Η ακολουθία αυξάνεται, αλλά είναι φραγμένη: από την ανισότητα , κάθε όρος είναι μικρότερος από . Μια αύξουσα και φραγμένη ακολουθία έχει supremum λόγω της πληρότητας.Από το θεώρημα του συνεχούς ανατοκισμού, το supremum των όρων είναι , και κανένας δεν το φτάνει· για , είναι .Επανάληψη: Ο αριθμός e και η φυσική εκθετική συνάρτηση
Ερώτηση 4Με , ποιο άνω φράγμα του σφάλματος δίνει το θεώρημα του σφάλματος της σειράς;
Σωστή απάντηση:
Το θεώρημα δίνει , και για το φράγμα είναι . Το προκύπτει αν ληφθεί ο πρώτος όρος που παραλείπεται, , που είναι μικρότερος από το σφάλμα· το προκύπτει αν ξεχαστεί ο παράγοντας .Επανάληψη: Ο αριθμός e και η φυσική εκθετική συνάρτηση
Ερώτηση 5Να υπολογιστεί ο .
Σωστή απάντηση:
Επειδή και , με την αλλαγή βάσης · πράγματι, . Το προκύπτει αν αντιστραφεί το πηλίκο, και το αν διαιρεθεί το με το .Επανάληψη: Η λογαριθμική συνάρτηση και οι ιδιότητές της
Ερώτηση 6Ποιες είναι οι πραγματικές λύσεις της εξίσωσης ;
Η ρίζα του τριωνύμου δεν δίνει : θα έδινε , που δεν έχει λύση. Η τιμή δεν μηδενίζει το πρώτο μέλος.Είναι οι ρίζες του τριωνύμου ως προς , όχι οι τιμές του . Λείπει η αναίρεση της αλλαγής μεταβλητής και η απόρριψη της αρνητικής ρίζας.Το τριώνυμο έχει μία θετική ρίζα, , που αντιστοιχεί στη · πράγματι, .Με , η εξίσωση γίνεται . Η ρίζα απορρίπτεται, επειδή μια δύναμη με θετική βάση δεν είναι αρνητική, και η δίνει .Επανάληψη: Εκθετικές και λογαριθμικές εξισώσεις και ανισώσεις
Ερώτηση 7Να λυθεί η εξίσωση .
Σωστή απάντηση:
Στο πεδίο ορισμού, , η ιδιότητα του γινομένου δίνει , δηλαδή . Η υποψήφια λύση είναι ξένη λύση, εκτός του πεδίου ορισμού· η μόνη λύση είναι το , και πράγματι .Επανάληψη: Εκθετικές και λογαριθμικές εξισώσεις και ανισώσεις
Ερώτηση 8Ένα ραδιενεργό ισότοπο έχει χρόνο ημιζωής ημέρες. Ποιο κλάσμα της αρχικής μάζας απομένει στο τέλος ημερών;
Σωστή απάντηση:
Από το θεώρημα του χρόνου ημιζωής, η μάζα είναι · στο τέλος ημερών έχουν περάσει τρεις χρόνοι ημιζωής, και απομένει . Το προκύπτει αν γίνει διαίρεση με το πλήθος των χρόνων ημιζωής αντί για διαίρεση με τόσες φορές.Επανάληψη: Μοντέλα εκθετικής αύξησης και απόσβεσης
Ερώτηση 9Οι μετρήσεις μιας καλλιέργειας βακτηρίων, σημειωμένες σε ημιλογαριθμική γραφική παράσταση, βρίσκονται στην ίδια ευθεία, και η ευθεία διέρχεται από τα σημεία που αντιστοιχούν σε βακτήρια στις ώρες και σε βακτήρια στις ώρες. Πόσα βακτήρια υπήρχαν, σύμφωνα με το μοντέλο, στην αρχή της καλλιέργειας;
Σωστή απάντηση:
Τα δεδομένα που βρίσκονται στην ίδια ευθεία στην ημιλογαριθμική γραφική παράσταση ακολουθούν ένα μοντέλο , από το θεώρημα της γραμμικοποίησης. Σε ώρες η μέτρηση πολλαπλασιάζεται επί , οπότε διπλασιάζεται κάθε ώρες· η επιστροφή κατά ώρες από τις διαιρεί τη μέτρηση με : . Αρνητικός αριθμός προκύπτει αν προεκταθεί η ευθεία που ενώνει τα δεδομένα στη συνηθισμένη κλίμακα, σαν να ήταν γραμμική η αύξηση· το προκύπτει αν γίνει επιστροφή κατά ώρες αντί για .Επανάληψη: Μοντέλα εκθετικής αύξησης και απόσβεσης
Ερώτηση 10Αν και , πόσο είναι το ;
Σωστή απάντηση:
Από τη θεμελιώδη ταυτότητα, , και επειδή το υπερβολικό ημίτονο είναι θετικό: . Το προκύπτει αν αφαιρεθεί το χωρίς ύψωση στο τετράγωνο· το προκύπτει αν ξεχαστεί το πρόσημο του υπερβολικού ημιτόνου για .Επανάληψη: Οι υπερβολικές συναρτήσεις
Ερώτηση 11Από προηγούμενες ενότητεςΝα υπολογιστεί η .
Σωστή απάντηση:
Από τον ορισμό της δύναμης με ρητό εκθέτη, , και ο αρνητικός εκθέτης δίνει τον αντίστροφο: . Το προκύπτει αν πολλαπλασιαστεί η βάση επί τον εκθέτη, και το αν ξεχαστεί το πρόσημο του εκθέτη.Επανάληψη: Δυνάμεις με ρητό εκθέτη και ριζικά
Ερώτηση 12Από προηγούμενες ενότητεςΠοιο είναι το supremum του συνόλου των αριθμών , με φυσικό;
Συγχέεται το supremum με το μέγιστο. Το supremum είναι το μικρότερο από τα άνω φράγματα, και μπορεί να μην ανήκει στο σύνολο· η πληρότητα εγγυάται ότι υπάρχει για κάθε μη κενό σύνολο που είναι άνω φραγμένο.Είναι το μικρότερο στοιχείο, που προκύπτει για : το ελάχιστο του συνόλου, όχι το supremum του.Είναι το στοιχείο που αντιστοιχεί σε , αλλά δεν είναι άνω φράγμα: για προκύπτει , που το ξεπερνά.Κάθε στοιχείο είναι μικρότερο από , οπότε το είναι άνω φράγμα· και κανένας αριθμός δεν είναι, επειδή μόλις . Το ελάχιστο άνω φράγμα είναι το , μολονότι δεν ανήκει στο σύνολο.Επανάληψη: Σύνολα αριθμών: από τους φυσικούς στους μιγαδικούς
Ερώτηση 13Από προηγούμενες ενότητεςΠοιες είναι οι ασύμπτωτες της υπερβολής ;
Αντιστράφηκε το πηλίκο: η κλίση είναι , όπου ο ημιάξονας που αντιστοιχεί στο . Είναι οι ασύμπτωτες της .Ελήφθησαν τα τετράγωνα των ημιαξόνων αντί για τους ημιάξονες: από την προκύπτει , με εξαγωγή ριζών.Είναι οι κατακόρυφες ευθείες που διέρχονται από τις κορυφές· η υπερβολή τις αγγίζει σε αυτές, και δεν τις πλησιάζει απεριόριστα.Με και , οι ασύμπτωτες της είναι οι ευθείες , που προκύπτουν αν εξισωθεί με μηδέν το πρώτο μέλος.Επανάληψη: Η εξίσωση της υπερβολής και η εξαγωγή της
Φόρτωση του περιεχομένου…
Ολοκληρώθηκε
Συνδεθείτε για να αποθηκεύσετε την πρόοδό σας