Περίληψη
Αυτό το μάθημα ανοίγει την ενότητα για τα σύνολα αριθμών. Παρουσιάζει τη διαδρομή της ενότητας, που ξεκινά από τους φυσικούς αριθμούς και φτάνει, με διαδοχικές επεκτάσεις, στους ακέραιους, στους ρητούς, στους πραγματικούς και στους μιγαδικούς· ανασυνθέτει την ιστορία αυτών των επεκτάσεων, από τα αιγυπτιακά κλάσματα και την ελληνική κρίση των ασύμμετρων μεγεθών έως την αυστηρή θεμελίωση του 19ου αιώνα· διατυπώνει με ακρίβεια το πρόβλημα από το οποίο γεννήθηκαν, που είναι πάντα μια εξίσωση χωρίς λύση στο διαθέσιμο σύνολο, και εξετάζει την περίπτωση του Μπομπέλι, όπου μια εξίσωση με πραγματικές λύσεις απαιτεί το πέρασμα από τους μιγαδικούς αριθμούς. Κλείνει δείχνοντας πού χρησιμοποιούνται αυτά τα σύνολα στο υπόλοιπο του κύκλου μαθημάτων, σε άλλους κύκλους μαθημάτων του ιστοτόπου και στην επιστήμη και την τεχνική.
Μαθησιακοί στόχοι
- Να περιγράφεται η διαδρομή της ενότητας και να εξηγείται τι προσφέρει κάθε μάθημα στην αλυσίδα των κατασκευών που οδηγεί από τους φυσικούς στους μιγαδικούς.
- Να διατυπώνεται, για κάθε επέκταση, η εξίσωση που την υπαγορεύει, και να επισημαίνεται ποια ιδιότητα κερδίζεται και ποια χάνεται σε κάθε μετάβαση.
- Να τοποθετούνται στο ιστορικό τους πλαίσιο τα κύρια στάδια της επέκτασης της έννοιας του αριθμού και να αναγνωρίζεται το πρόβλημα μέτρησης, υπολογισμού ή θεμελίωσης που ώθησε το καθένα.
- Να επισημαίνεται πού παρεμβαίνουν τα σύνολα αριθμών στο υπόλοιπο του κύκλου μαθημάτων, σε άλλους κύκλους μαθημάτων και σε επιστημονικές και τεχνικές εφαρμογές.
Αρχική αξιολόγηση
Πριν διατρέξουμε την ενότητα, αξίζει να μετρήσουμε το σημείο εκκίνησης. Αυτή η αυτοαξιολόγηση δεν βαθμολογείται: χρησιμεύει για να ξέρουμε πού να σταθούμε. Οι δέκα πρώτες ερωτήσεις αφορούν τα οκτώ μαθήματα περιεχομένου της ενότητας: η έκτη και η έβδομη αντιστοιχούν και οι δύο στις δυνάμεις με ρητό εκθέτη (η δεύτερη από αυτές, στη ρητοποίηση), και η δέκατη επιστρέφει στη δεκαδική παράσταση για να θέσει ένα πρόβλημα σε πλαίσιο και να διατυπώσει το αποτέλεσμά του σε επιστημονική γραφή, με την κατάλληλη στρογγυλοποίηση. Οι ίδιες δεξιότητες μετρώνται ξανά στο τέλος, στο μάθημα της σύνθεσης, με άλλα δεδομένα· οι τρεις τελευταίες ελέγχουν όσα η ενότητα αυτή θεωρεί γνωστά από την προηγούμενη, για τους φυσικούς αριθμούς: την ευκλείδεια διαίρεση, τον μέγιστο κοινό διαιρέτη και το λήμμα του Ευκλείδη.
Πριν ξεκινήσεις την ενότητα, μέτρησε το σημείο εκκίνησής σου. Είναι μια σύντομη αυτοαξιολόγηση: δεν βαθμολογείται και το αποτέλεσμα αποθηκεύεται μόνο στον περιηγητή σου.
Ερώτηση 1Ποια από αυτές τις εξισώσεις έχει λύση στο αλλά όχι στο ;
Η λύση της, , είναι ήδη ρητή: αυτή η εξίσωση είναι εκείνη που αναγκάζει να περάσουμε από τους ακέραιους στους ρητούς, όχι από τους ρητούς στους πραγματικούς.Η λύση της, , είναι ακέραια: αυτή η εξίσωση υπαγορεύει το πέρασμα από τους φυσικούς στους ακέραιους.Δεν έχει πραγματική λύση, επειδή το τετράγωνο ενός πραγματικού δεν είναι ποτέ αρνητικό· οι λύσεις της, και , είναι μιγαδικές.Οι λύσεις της είναι οι και , που είναι πραγματικοί· και ο δεν είναι ρητός, επειδή το δεν είναι τετράγωνο φυσικού. Είναι το ίδιο επιχείρημα που αποδεικνύει την αρρητότητα του .Επανάληψη: Σύνολα αριθμών: από τους φυσικούς στους μιγαδικούς
Ερώτηση 2Στην κατασκευή των ακεραίων, ποιο από αυτά τα ζεύγη φυσικών παριστάνει τον ίδιο ακέραιο με το ζεύγος ;
Παριστάνει τον αντίθετο, : η εναλλαγή των συντεταγμένων ανακλά το ζεύγος ως προς τη διαγώνιο. Η συνθήκη δεν ισχύει.Πολλαπλασιάστηκαν και οι δύο συντεταγμένες επί , όπως όταν επεκτείνεται ένα κλάσμα. Τα ζεύγη φυσικών ταυτίζονται με βάση τη διαφορά, όχι το πηλίκο: .Προστέθηκε σε μία μόνο συντεταγμένη, και αυτό αλλάζει τη διαφορά: το παριστάνει τον , επειδή . Για να περάσουμε σε άλλον αντιπρόσωπο, πρέπει να προσθέσουμε το ίδιο και στις δύο συντεταγμένες.Δύο ζεύγη και είναι ισοδύναμα όταν · εδώ . Και τα δύο παριστάνουν τον ακέραιο .Επανάληψη: Οι ακέραιοι αριθμοί: κατασκευή, πρόσημα και διάταξη
Ερώτηση 3Να υπολογιστεί η διαφορά και να δοθεί το αποτέλεσμα ως ανάγωγο κλάσμα.
Σωστή απάντηση:
Το ελάχιστο κοινό πολλαπλάσιο των και είναι το , και . Με παρονομαστή προκύπτει , που απλοποιείται στο ίδιο. Όποιος βρίσκει αφαίρεσε χωριστά τους αριθμητές και τους παρονομαστές.Ερώτηση 4Ποιο από αυτά τα κλάσματα έχει πεπερασμένη δεκαδική παράσταση;
Ο παρονομαστής του ανάγωγου κλάσματος έχει τον πρώτο παράγοντα , και τότε η παράσταση είναι περιοδική: Δεν αρκεί ο παρονομαστής να είναι πολλαπλάσιο του .Δεν αρκεί ο παρονομαστής να λήγει σε : ο έχει τον παράγοντα , και η παράσταση είναι περιοδική.Δεν αρκεί ο παρονομαστής να είναι άρτιος: ο έχει τον παράγοντα , και η παράσταση είναι περιοδική.Είναι ανάγωγο και ο παρονομαστής του είναι , χωρίς άλλους πρώτους παράγοντες: η παράσταση είναι πεπερασμένη, .Επανάληψη: Η δεκαδική παράσταση των ρητών αριθμών
Ερώτηση 5Ποιο είναι το σύνολο των πραγματικών που ικανοποιούν την ;
Άλλαξε το πρόσημο του : από την έπεται η , όχι η .Τα άκρα δεν ανήκουν στο σύνολο, επειδή η ανισότητα είναι αυστηρή: για έχουμε , που δεν είναι μικρότερο από .Λύθηκε μόνο η . Η απόλυτη τιμή απαιτεί επίσης , και για παράδειγμα το δίνει .Η συνθήκη ισοδυναμεί με · με , προσθέτοντας και διαιρώντας με προκύπτει .Επανάληψη: Η πραγματική ευθεία: διάταξη, διαστήματα και απόλυτη τιμή
Ερώτηση 6Να υπολογιστεί η δύναμη .
Σωστή απάντηση:
Η δύναμη είναι η κυβική ρίζα του , και επειδή , έχουμε . Όποιος βρίσκει ξέχασε ότι ο αρνητικός εκθέτης δίνει τον αντίστροφο· όποιος βρίσκει μπέρδεψε τον αρνητικό εκθέτη με ένα πρόσημο του αποτελέσματος.Επανάληψη: Δυνάμεις με ρητό εκθέτη και ριζικά
Ερώτηση 7Ποιο είναι το αποτέλεσμα της ρητοποίησης του παρονομαστή της παράστασης ;
Προστέθηκαν τα τετράγωνα, : το γινόμενο του αθροίσματος επί τη διαφορά δύο αριθμών είναι η διαφορά των τετραγώνων τους, όχι το άθροισμά τους.Κρατήθηκε το διώνυμο του παρονομαστή αντί για τη συζυγή του. Αν αυτό ήταν το αποτέλεσμα, το θα ήταν ίσο με , όμως είναι ίσο με .Γράφτηκε : η ρίζα μιας διαφοράς δεν είναι η διαφορά των ριζών.Πολλαπλασιάζονται ο αριθμητής και ο παρονομαστής με τη συζυγή παράσταση του παρονομαστή, · ο παρονομαστής γίνεται η διαφορά των τετραγώνων, , που απλοποιείται με τον αριθμητή.Επανάληψη: Δυνάμεις με ρητό εκθέτη και ριζικά
Ερώτηση 8Για ποια τιμή του έχει άπειρες λύσεις το σύστημα , ;
Σωστή απάντηση:
Η ορίζουσα του συστήματος είναι , και η δεύτερη εξίσωση έχει τους συντελεστές της πρώτης πολλαπλασιασμένους επί . Αν , οι δύο εξισώσεις είναι η ίδια και υπάρχουν άπειρες λύσεις· αν , είναι αδύνατες μαζί και δεν υπάρχει καμία. Δεν αρκεί να είναι μηδενική η ορίζουσα για να υπάρχουν άπειρες λύσεις.Επανάληψη: Εξισώσεις και ανισώσεις πρώτου βαθμού και γραμμικά συστήματα
Ερώτηση 9Ποιες είναι οι λύσεις στο της εξίσωσης ;
Πάρθηκε το αντί για το στον τύπο: το άθροισμα των λύσεων πρέπει να είναι , όχι .Λείπει η διαίρεση με . Αν αντικαταστήσουμε το στην εξίσωση, δεν προκύπτει .Πάρθηκε η ρίζα του αντί για εκείνη του . Αυτοί οι αριθμοί δεν είναι λύσεις: το γινόμενό τους είναι , όχι .Η διακρίνουσα είναι , και η τετραγωνική της ρίζα στο είναι · οι λύσεις είναι , συζυγείς, όπως αρμόζει σε εξίσωση με πραγματικούς συντελεστές.Επανάληψη: Οι μιγαδικοί αριθμοί: πράξεις και εξισώσεις
Ερώτηση 10Μια βρύση που δεν έχει κλείσει καλά αφήνει να πέσει μία σταγόνα κάθε δευτερόλεπτα, και κάθε σταγόνα έχει όγκο χιλιοστόλιτρα. Πόσα λίτρα νερού χάνει σε ένα έτος ημερών; Το αποτέλεσμα να δοθεί σε επιστημονική γραφή, στρογγυλοποιημένο σε δύο σημαντικά ψηφία.
Παραλείφθηκαν τα περιττά ψηφία αντί για στρογγυλοποίηση: το είναι πιο κοντά στο παρά στο . Η αποκοπή μπορεί σχεδόν να διπλασιάσει το σφάλμα της στρογγυλοποίησης.Αυτός ο αριθμός μετρά χιλιοστόλιτρα, όχι λίτρα: λείπει η διαίρεση με .Υποτέθηκε μία σταγόνα ανά δευτερόλεπτο· πέφτουν οι μισές, μία κάθε δύο δευτερόλεπτα.Ένα έτος έχει δευτερόλεπτα· πέφτει το μισό αυτού του αριθμού σταγόνων, , που αθροίζονται σε χιλιοστόλιτρα, δηλαδή λίτρα. Με στρογγυλοποίηση σε δύο σημαντικά ψηφία, , με σχετικό σφάλμα μικρότερο από .Επανάληψη: Η δεκαδική παράσταση των ρητών αριθμών
Ερώτηση 11Από προηγούμενες ενότητεςΠοιο είναι το πηλίκο και ποιο το υπόλοιπο της ευκλείδειας διαίρεσης του με το ;
Η ισότητα είναι αληθής, αλλά το υπόλοιπο πρέπει να ικανοποιεί . Είναι το πηλίκο που αποκόπτεται προς το μηδέν, το οποίο συμπίπτει με το πηλίκο της ευκλείδειας διαίρεσης μόνο όταν η διαίρεση είναι τέλεια ή ο διαιρετέος δεν είναι αρνητικός.Διαιρέθηκε το με το και άλλαξε μόνο το πρόσημο του πηλίκου: , όχι .Ισχύει με , και το πηλίκο και το υπόλοιπο με αυτές τις συνθήκες είναι μοναδικά.Επανάληψη: Διαιρετότητα και διαίρεση με υπόλοιπο
Ερώτηση 12Από προηγούμενες ενότητεςΝα υπολογιστεί ο μέγιστος κοινός διαιρέτης των και .
Σωστή απάντηση:
Με τον αλγόριθμο του Ευκλείδη, , και · το τελευταίο μη μηδενικό υπόλοιπο είναι . Επίσης, οι και έχουν κοινό το . Όποιος βρίσκει υπολόγισε το ελάχιστο κοινό πολλαπλάσιο, και όποιος βρίσκει ξέχασε τον κοινό παράγοντα .Επανάληψη: Μέγιστος κοινός διαιρέτης και ελάχιστο κοινό πολλαπλάσιο
Ερώτηση 13Από προηγούμενες ενότητεςΑν ένας πρώτος διαιρεί τον , με φυσικό, τι μπορεί να βεβαιωθεί;
Το λήμμα του Ευκλείδη ισχύει για οποιοδήποτε γινόμενο φυσικών· εκείνο που απαιτείται είναι να είναι πρώτος ο διαιρέτης, όχι οι παράγοντες.Είναι το αντίστροφο: επειδή ο διαιρεί τον , το τετράγωνο διαιρεί τον .Το επιχείρημα δεν εξαρτάται από την αρτιότητα: το λήμμα του Ευκλείδη ισχύει για κάθε πρώτο.Κατά το λήμμα του Ευκλείδη, ένας πρώτος που διαιρεί ένα γινόμενο διαιρεί κάποιον από τους παράγοντες· εδώ και οι δύο παράγοντες είναι . Είναι το καίριο σημείο της απόδειξης ότι ο δεν είναι ρητός.Επανάληψη: Πρώτοι αριθμοί και το θεμελιώδες θεώρημα της αριθμητικής
Φόρτωση του περιεχομένου…
Ολοκληρώθηκε
Συνδεθείτε για να αποθηκεύσετε την πρόοδό σας