Μετάβαση στο περιεχόμενο
Topos Uranos

Εκθετική, λογαριθμική και υπερβολικές συναρτήσεις: εισαγωγή

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 ee 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

  1. 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.
  2. Να τοποθετούνται στο ιστορικό τους πλαίσιο η επινόηση των λογαρίθμων, η ανακάλυψη του αριθμού ee και η εισαγωγή των υπερβολικών συναρτήσεων, με αναγνώριση του πρακτικού προβλήματος που υποκίνησε την καθεμία.
  3. Να εκφράζεται το πρόβλημα της μετατροπής γινομένων σε αθροίσματα με τις εξισώσεις L(xy)=L(x)+L(y)L(xy) = L(x) + L(y) και f(x+y)=f(x)f(y)f(x + y) = f(x) f(y), και να εξηγείται με τον πίνακα του Στίφελ γιατί η λύση του απαιτεί πραγματικούς εκθέτες.
  4. 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 ee 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.

Αρχική αξιολόγηση

Πριν ξεκινήσεις την ενότητα, μέτρησε το σημείο εκκίνησής σου. Είναι μια σύντομη αυτοαξιολόγηση: δεν βαθμολογείται και το αποτέλεσμα αποθηκεύεται μόνο στον περιηγητή σου.

  1. Ερώτηση 1Ποιο είναι το σύνολο τιμών της συνάρτησης f(x)=2−3x+1f(x) = 2 - 3^{x + 1};

  2. Ερώτηση 2Να υπολογιστεί η (22)8\left( 2^{\sqrt{2}} \right)^{\sqrt{8}}.

  3. Ερώτηση 3Ένα κεφάλαιο 11 επενδύεται με ετήσιο επιτόκιο 200200 τοις εκατό, δηλαδή r=2r = 2, με κεφαλαιοποίηση nn φορές τον χρόνο. Ποιο είναι το supremum των κεφαλαίων (1+2n)n\left( 1 + \frac{2}{n} \right)^n στο τέλος ενός έτους;

  4. Ερώτηση 4Με s3=1+1+12+16s_3 = 1 + 1 + \frac{1}{2} + \frac{1}{6}, ποιο άνω φράγμα του σφάλματος e−s3e - s_3 δίνει το θεώρημα του σφάλματος της σειράς;

  5. Ερώτηση 5Να υπολογιστεί ο log⁡832\log_8 32.

  6. Ερώτηση 6Ποιες είναι οι πραγματικές λύσεις της εξίσωσης 9x−2⋅3x−3=09^x - 2 \cdot 3^x - 3 = 0;

  7. Ερώτηση 7Να λυθεί η εξίσωση log⁡3x+log⁡3(x−8)=2\log_3 x + \log_3 (x - 8) = 2.

  8. Ερώτηση 8Ένα ραδιενεργό ισότοπο έχει χρόνο ημιζωής 88 ημέρες. Ποιο κλάσμα της αρχικής μάζας απομένει στο τέλος 2424 ημερών;

  9. 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 300300 βακτήρια στις 22 ώρες και σε 24002400 βακτήρια στις 88 ώρες. Πόσα βακτήρια υπήρχαν, σύμφωνα με το μοντέλο, στην αρχή της καλλιέργειας;

  10. Ερώτηση 10Αν x>0x > 0 και cosh⁡x=53\cosh x = \frac{5}{3}, πόσο είναι το sinh⁡x\sinh x;

  11. Ερώτηση 11Από προηγούμενες ενότητεςΝα υπολογιστεί η 27−2327^{-\frac{2}{3}}.

  12. Ερώτηση 12Από προηγούμενες ενότητεςΠοιο είναι το supremum του συνόλου των αριθμών 1−1n1 - \frac{1}{n}, με nn φυσικό;

  13. Ερώτηση 13Από προηγούμενες ενότητεςΠοιες είναι οι ασύμπτωτες της υπερβολής x29−y24=1\frac{x^2}{9} - \frac{y^2}{4} = 1;