О воспитании культуры речи


Дивишься драгоценности нашего языка: что ни звук, то и подарок: все зернисто, крупно, как сам жемчуг, и, право, иное названье еще драгоценней самой вещи. Н.В. Гоголь


О чем писал журнал «Математика в школе» почти 70 лет назад…
Статья «О воспитании культуры речи учащихся» приводится с небольшими сокращениями.

Далее… »

Источник: Математика в школе 1951 № 3
Автор: И. Крылов

В математике каждое слово — «на особом учете»


Учителю математики необходимо добиваться, чтобы учащиеся излагали свои мысли правильным языком и чтобы слова соответствовали выражаемым ими понятиям. Специфическая особенность математики состоит в широком употреблении символики, вследствие чего математические записи требуют меньше слов, чем записи в других предметах. В математике каждое слово — «на особом учете», и поэтому воспитание у учащихся культуры математической речи является чрезвычайно ответственной задачей учителя. Учитель математики должен внимательно следить за своей речью и настойчиво исправлять ошибки в речи учащихся.

Иногда приходится слышать на уроке неправильное произношение слов, например: плоскостя, равноде́лящая, приве́денный. Неправильно употребляются предлоги; например, учащиеся говорят «из 5 отнять 3» или «от 5 вычесть 4». Неправильно строятся фразы, как, например; «рубли, приходимые на первую покупку», «примем кусок материи за 100%», «найдем разницу частей воды третьей трубы» и т. д.

Довольно распространенными являются такие ошибки: «увеличить на 5 раз» или «в 5 единиц», «10:2 будет по 5». Приводя дроби к одному знаменателю, учащиеся иногда говорят «прибавим к одному знаменателю тройку, а к другому пятерку» и т. п.

Есть учителя, которые не оставляют без исправления ни одной ошибки как в устной, так и в письменной речи учащихся, но нередки случаи, когда учитель примиряется с ошибками и не исправляет их.

Приведем такой пример. Ученик VII класса неправильно решил задачу. Учитель перечеркнул всю работу без исправления орфографических ошибок, хотя ученик несколько раз написал манофактура.

культура речи — это культура мысли и уважение к языку — это прежде всего есть уважение к своему народу


Надо не допускать образования у учащихся вредной привычки небрежного отношения к языку. Учитель должен неоднократно напоминать учащимся, что культура речи — это культура мысли и что уважение к языку — это прежде всего есть уважение к своему народу. Совершенно недопустимы такие факты (с которыми нам пришлось встретиться), когда учитель пишет в рецензии «премер» или когда кандидат на получение медали написал в экзаменационной работе еденица. Между тем ни ассистент, ни председатель экзаменационной комиссии, ставя свои подписи, не обратили внимания на допущенную ошибку. Учителя и дирекция школ должны не забывать о необходимости тщательного просмотра письменных работ по математике и исправления всех орфографических и стилистических ошибок.


необходимо вести самую непримиримую борьбу с многословием


Приучая учащихся к предельной краткости математической речи, необходимо вести самую непримиримую борьбу с многословием. Приведем пример. На полугодовой контрольной работе в VII классе одна из учениц, поясняя составление уравнения, написала: «В задаче два неизвестных: число книг на верхней полке и число книг на нижней полке. Через х обозначу число книг на верхней полке, а так как на нижней полке было столько же книг, сколько и на верхней, то число книг на нижней полке обозначу через х. Число книг на верхней полке обозначу через х, число книг на нижней полке обозначу через X». Учительница обратила внимание только на пропущенную запятую. Между тем надо было указать ученице, что, согласно условию, книг на обеих полках было поровну, а следовательно, в задаче только одно неизвестное, а не два. Решение задачи заняло три страницы, и не удивительно, что к концу работы внимание ученицы притупилось, и она допустила ошибку в сложении дробей.

Иногда многословие учащихся достигает совершенно исключительных размеров. В работе по геометрии на экзаменах на аттестат зрелости требовалось определить объем пирамиды. Один из кандидатов на получение медали, приступая к пояснениям, указал, что пирамида является геометрическим телом, и дал определение геометрического тела. Затем перечислил другие тела, дал определения диагонали, ребра, вершины и т. д. Все эти рассуждения не на тему заняли в работе около трех страниц. Следовало в рецензии отметить, что такие, не относящиеся к делу определения являются дефектом в работе. Между тем учитель написал: «Учащийся обнаружил большую эрудицию (?) и глубокие знания».

Правилу следуй упорно:
Чтобы словам было тесно,
Мыслям — просторно. Некрасов


Учитель должен иметь в виду, что важнейшим достоинством всякой речи (не только математической) является краткость. Устная и письменная речь должна строиться по такому принципу, чтобы «словам было тесно, а мыслям просторно». Нагромождение излишних подробностей — большой недостаток, делающий речь бесцветной.

Для воспитания у учащихся культуры матемагической речи полезно предлагать в качестве домашних заданий письменные доказательства и объяснения к задачам. При этом надо приучать учащихся к тщательной обработке черновиков, устранять все лишнее и улучшать изложение.

Требуя от учителя простого, понятного, правильного, точного, краткого и выразительного языка, мы должны в еще большей степени предъявить эти требования к учебникам. К сожалению, язык учебников часто страдает недостатками. Правильное математическое мышление невозможно без ясного понимания каждого слова речи. В этом отношении в учебниках имеются дефекты. Например, первая глава учебника алгебры для VI класса называется «Алгебраическое знакоположение». Является вопрос, в состоянии ли учащиеся, только приступающие к изучению алгебры, прочтя этот заголовок, понять, о чем будет идти речь; тем более, что подобного выражения ни один учитель в своей речи никогда не употребляет. Второй параграф первой главы учебника геометрии Киселева, часть I, озаглавлен «Математические предложения». В этом параграфе говорится: «Все истины, которые устанавливаются в геометрии, выражаются в форме предложений». Учащиеся VI класса поймут слово «предложение» как предложение грамматическое и останутся в недоумении, потому что в любой науке все истины и не-истины могут быть выражены только в форме предложений. Учебник не поясняет, что в данном случае слово «предложение» надо понимать в смысле «суждение».

Далее в учебнике говорится, что теоремами называются предложения, истинность которых обнаруживается только после некоторого рассуждения. Отсюда учащиеся заключают, что все теоремы представляют истины. Между тем на следующей странице учебника указывается, что «верность прямой теоремы еще не служит доказательством верности противоположной». Надо было или в определении теоремы после слова «истинность» добавить «или ложность», или же не говорить о верности и неверности теорем, а лишь об их существовании.

Из сказанного видно, что учитель должен очень внимательно изучить язык учебника и в необходимых случаях, как это, например, указано выше, вносить исправления в определения и формулировки.

В некоторых случаях следует разъяснять учащимся происхождение встречающихся в математике терминов. Так, например, полезно указать, что многочлен часто называется «полином» от греческого слова «полис», что обозначает «многий». Это разъяснение полезно в образовательном отношении, так как в языке имеются слова — политехнизация, поликлиника, полиморфизм и другие, смысл которых станет понятен учащимся.

в переводе на русский язык слово «аксиома» значит «признание», а слово «теорема» обозначает «рассмотрение»


С другой стороны, вряд ли имеет смысл указывать учащимся, что в переводе на русский язык слово «аксиома» значит «признание», а слово «теорема» обозначает «рассмотрение», или переводить слова — катет, гипотенуза, призма и другие. Такие сведения не имеют никакого ни образовательного, ни воспитательного значения и только обременяют память учащихся.

История некоторых слов имеет воспитательное значение. Например, учащимся следует рассказать, что вторая часть слова «параллелепипед» происходит от греческого слова «эпипедон», т. е. «плоскость». Дословно «эпипедон» обозначает в переводе «то, поверх чего мы ходим ногами». История этого слова показывает происхождение математических терминов из опыта практической жизни.

Последний вопрос относится к оформлению учащимися письменных работ по математике. Хотя этот вопрос представляет внешнюю сторону культуры письменной речи, все же он не лишен большого значения. Если учащийся в работе по русскому языку напишет стихотворение в строчку, то учитель сочтет это за некоторый дефект. Тем больший дефект имеет работа по математике, в которой и словесный текст и формулы пишутся в одной строчке.

Исходные формулы и результаты следует писать в отдельных строчках, вводя нумерацию формул. При записи логарифмов в столбик рекомендуется придерживаться правила: каждой цифре — отдельную клетку. Нецелесообразно писать: угол А равен углу В; следует пользоваться общепринятым символом для угла.

Необходимо постоянно указывать учащимся, что прогресс математики в значительной степени был облегчен введением символики, намного упрощающей работу. Поэтому и учащиеся должны приучаться к широкому применению символов. Можно привести такой убедительный пример: в работе по алгебре получилось уравнение, состоящее из четырех членов, перед тремя из которых стоял коэффициент 100. У некоторых из учащихся этот коэффициент встречался 160 раз, тогда как можно было с самого начала разделить все уравнение на 100, а получаемый при четвертом члене коэффициент обозначить буквой. Подобных дефектов в оформлении работ по математике легко избежать, если на эти дефекты своевременно обратить внимание учащихся.



Употреблять иностранное слово, когда есть равносильное ему русское слово, — значит оскорблять и здравый смысл, и здравый вкус. В.Г. Белинский

Ученые выяснили, как чистота речи влияет на память

Слова имеют огромную власть над нашей жизнью, власть магическую, мы заколдованы словами и в значительной степени живем в их царстве. Н.Бердяев


Почему информация из одного разговора может запомниться надолго, а другая — совершенно вылететь из головы?

Ученые предположили, что на запоминаемость материала влияет скорость и чистота речи. Для того, чтобы проверить эту гипотезу, исследователи привлекли 60 человек, владеющих английским (половина из них — носители языка). Участникам опыта прочитали 72 предложения (шесть блоков по 12 предложений) двумя способами — «чистой речью» с медленным темпом, четким произношением и «разговорной речью», более быстрой и не столь акцентированной, как в первом случае. После этого предложения нужно было воспроизвести по памяти.

Эксперимент показал, что как иностранцы, так и носители языка лучше запоминали содержание предложений, произнесенных фонетически «чисто» и медленно. Ученые объяснили это так: если человек говорит слишком быстро или недостаточно четко артикулирует свои мысли, слушающему приходится тратить больше «интеллектуальных ресурсов», чтобы «расшифровать» сказанное. Следовательно, чем больше сил мозг тратит на понимание, тем меньше ресурсов остается для запоминания материала.



Слово дня: перетумачить (пере — too much) — лучшее — враг хорошего. Пример: Не, сайт хороший, но с анимацией перетумачили.


Легче сокрушить стену беззащитною рукою, чем на ютубе услышать грамотную речь.

Нетранзитивность

Методическое замечание. Элементы теории вероятностей даются в школьной программе довольно поздно — в девятом классе. А ведь изучение этой увлекательной темы вполне доступно значительно раньше — малыши с удовольствием бросают игральные кубики и считают вероятности, на практике применяя все арифметические действия. Эта тема могла бы заменить скучные раскрытия скобок и вынесения множителей в классах с непрофильной математикой. В то же время в девятом классе гораздо уместнее подумать о выборе будущей профессии, а не о стратегиях игры в покер.

Далее… »

Ниже приводится глава из книги. Материал доступен самым младшим школьникам.

Источник: Эдвард Шейнерман. Путеводитель для влюбленных в математику (2018)

Полезен и практический вывод: не спешите избавляться от таких качеств, как честность, способность к состраданию, трудолюбие, которые окружение считает слабостями. Лучше смените окружение.

Нетранзитивные игральные кости

Мир одержим выстраиванием рейтингов. Мы составляем рейтинги атлетов, спортивных команд, больниц, ресторанов, фильмов, поп-музыки, студентов, коллег, городов, работы, машин, и т. д., и т. д. Нам нравится знать «самое-самое» – то, что входит в «первую десятку».

Это все чепуха, забавная чепуха, но тем не менее. Среди прочего чепуха происходит от того, насколько субъективна методология оценки. Если определенный ресторан в вашем городе признан лучшим, это не обязательно ваш любимый ресторан. Ваши предпочтения могут отличаться от суждений ресторанных критиков, а их взгляды на один и тот же вопрос зачастую прямо противоположны.

Можно выбрать объективную систему оценивания и все равно получать ничтожные результаты: например, оценивать фильмы по сумме выручки от их проката – это объективно и поддается подсчету. Можно аргументировано доказать: чем лучше фильм, тем больше людей жаждут заплатить за то, чтобы увидеть его. Но бывает такое, что фильм, сорвавший кассу, навевает на вас скуку, а малобюджетный инди-фильм западает в душу. Выручка от проката обычно говорит скорее о маркетинге, а не качестве картины.

Но, предположим, мы преодолели субъективность и достигли всеобщего соглашения относительно того, как сравнивать конкурентов. Попробуем выпарить идею ранжирования до ее математической сути. Улетучится ли тогда вся чепуха?

Две игральные кости

Сыграем в простую игру. Каждый бросит кубик, и у кого выпадет больше очков, тот выиграет. Если мы возьмем два обыкновенных кубика, где грани пронумерованы от одного до шести, то нет смысла говорить, что один кубик чем-то лучше другого. Они одинаковые.

Теперь сменим числа на гранях. Назовем наши игральные кости A и B.



Какая из них лучше, A или B? Какую вы предпочтете?

Для того чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрим все вероятности: как могут выпасть игральные кости? Если игральная кость A выпала числом 2 вверх, то для сравнения есть шесть вариантов того, как может выпасть игральная кость B. Если выпало число 3, вариантов для сравнения опять-таки шесть. Таким образом, есть 6 + 6 + 6 + 6 + 6 + 6 = 6 × 6 = 36 возможностей, и все они равновероятны. Иногда побеждает обладатель игральной кости A, иногда – обладатель игральной кости B (все числа на гранях разные, поэтому нет варианта сыграть раунд вничью). Кто выигрывает чаще?

Составим схему, включающую все 36 возможных комбинаций, где отмечено, кто выигрывает в каждом отдельном случае, A или B.



Становится очевидно, что игральная кость B лучше. В борьбе один на один B одолевает A чаще, чем наоборот. На схеме видно, что A побеждает в 15 случаях из 36, в то время как B – в 21 случае из 36.

Профессиональные игроки скажут, что шансы на победу A равны 15 против 21, а шансы на победу B равны 21 против 15. Вероятность того, что выиграет A, равна 15/36 (или 42 %), вероятность того, что выиграет B, равна 21/36 (или 58 %).

Как ни назови это преимущество, но B явно лучше A.

Соперник

Добавим еще одну игральную кость. Внимание, появился новый соперник! Пусть на грани C нанесены числа, указанные на схеме.



C рьяно вызывает на бой B. Кости кидают, и побеждает та, где выпало наибольшее число. Какая из них лучше, B или C? Как и раньше, начертим схему и посмотрим, какая игральная кость имеет больше шансов на победу.



Мы видим, что C выигрывает гораздо чаще, чем B. Вероятность победы C равна 25/36 (около 69 %), в то время как B побеждает с вероятностью 11/36 (около 31 %).

В схватке один на один C лучше B, а B лучше A.

Значит, C лучше всех, верно?

Триумф неудачника

Казалось бы, среди трех игральных костей A слабее всех, а C сильнее всех. Что будет, если C сразится с A? Разумеется, C победит?

Начертим снова схему всех возможностей:


Посмотрите! A лучше C. Игральная кость A выигрывает с вероятностью 21/36 (около 58 %), а C – с вероятностью 15/36 (около 42 %).

Мы пришли к трем ошарашивающим выводам:

– B лучше A;

– C лучше B;

– A лучше C.

Ни одну из игральных костей нельзя назвать «лучшей», и ранжировать их бессмысленно.

Сколько еще рейтингов в нашей жизни лишены смысла?




Итак, бинарное отношение R на множестве X называется транзитивным, если для любых трёх элементов a,b,c из выполнения отношений a R b и b R c следует выполнение отношения a R c.

Пример транзитивных отношений: 5<10, 10<15, значит, 5<15. Прямая a параллельна прямой b, прямая b параллельна прямой с, значит, прямая a параллельна прямой с.
Пример нетранзитивных отношений: волк ест козу, коза ест капусту, но волк не ест капусту.
Пример антитранзитивных отношений: игра в камень, ножницы, бумагу: бумага побеждает (накрывает) камень, камень побеждает (затупляет) ножницы, ножницы побеждают (разрезают) бумагу.

Центроискатель

Приспособление для поиска центра окружности, середины отрезка, биссектрисы угла.
Статья приводится без изменений.

Источник: Математика в школе, 1963, №3
Автор: М. Н. Трубецкой (Красноярск)

Конструкция описываемого в статье центроискателя основана на свойстве средней линии в прямоугольном треугольнике.

Чертеж 1

Черт. 1

Если в окружность вписать прямоугольный треугольник ABC (черт. 1) и провести в нем среднюю линию параллельно одному из катетов, то она пересечет гипотенузу в центре окружности. При этом отрезок MO будет всегда вдвое меньше катета BC.

Далее… »

Это свойство и дает обоснование конструкции рассматриваемого центроискателя.
Центроискатель представляет собой угольник, длина одного из сторон которого вдвое больше ширины другой стороны (AB = 2h, см. черт. 2).

Чертеж 2

Черт. 2

Около кромки BC расположена равномерная шкала, масштаб которой вдвое больше масштаба шкалы, расположенной около кромки MN (B и M — соответственно начала шкал).

Чертеж 3

Черт. 3

Чтобы отыскать центр заданной окружности, надо приложить центроискатель так, чтобы вершины А и В оказались на дуге окружности (черт. 3). Тогда центр окружности находится против деления шкалы MN, имеющего то же числовое значение, что и точка, в которой окружность пересекает шкалу BC.

Использование в учебном процессе данного центроискателя позволяет показать применение свойства средней линии прямоугольного треугольника в практических целях.

Рассматриваемый центроискатель можно использовать и как прибор для деления пополам отрезков и углов.

Например, чтобы разделить пополам данный отрезок KT (черт. 4), нужно наложить прибор так, чтобы вершина А оказалась против одного конца отрезка, а кромка BC прошла через другой конец отрезка. Тогда MN, являясь средней линией в образовавшемся треугольнике KBT, разделит KT пополам.

Чертеж 4

Черт. 4

Для деления пополам данного угла EFD (черт. 5) прибор прикладывается так, чтобы А и В оказались на сторонах данного угла, a MN проходила через его вершину F. Тогда MN займет положение биссектрисы угла.

Чертеж 5

Черт. 5


Еще один центроискатель для самодельщиков:


Помещаем заготовку в угол напротив оргстекла и проводим линию вдоль 45 градусов по краю плексигласа. Поворачиваем заготовку и отмечаем еще одну линию, которая и даст вам центр. Можно сделать и третью линию, но она, как правило, необходима при использовании инструмента в первый раз, чтобы убедиться, что ваш измерительный инструмент является точным.
Подробнее здесь.

GeoGebra — построение графиков, инструменты

GeoGebra (Геогебра) — это бесплатная математическая программа, которая объединяет геометрию, алгебру и анализ. Она разработана для изучения математики в школах.

Официальный сайт GeoGebra

Далее… »

Можно работать с программой прямо в браузере, а можно скачать и установить на свой компьютер или телефон отдельные приложения.

Самая замечательная особенность в GeoGebra — это двойное представление объектов: каждому выражению в алгебраическом окне соответствует объект в геометрическом окне и наоборот.
Команды можно вводить как на английском, так и на русском языках.

Основные возможности

  • Построение графиков функций
  • Построение кривых, заданных параметрически в декартовой системе координат
  • Построение конических сечений
  • Построение геометрического места точек, зависящих от положения некоторой другой точки, принадлежащей какой-либо кривой или многоугольнику (инструмент Локус).
  • Действия с матрицами, вычисление определителя
  • Аппроксимация множества точек кривой заданного вида
  • Работа с таблицами
  • Анимация

Графический калькулятор

В этой заметке рассмотрим Графический калькулятор

Экран разбит на несколько областей, аналогично тому как это сделано в Desmos. Слева расположена панель для ввода уравнений (панель объектов), в центре отображаются графики и объекты (полотно), внизу всплывающая панель виртуальной клавиатуры, вверху — панель инструментов, справа — свойства выбранной фигуры. Есть и другие панели, отображение которых пока не будем включать.

Панель инструментов

Геогебра предоставляет широкий спектр инструментов для графического представления объектов. Перечислим их в том же порядке, в котором расположены иконки.

Перемещение, фигура от руки


Режим перемещения позволяет выбирать и передвигать объекты мышкой и клавишами со стрелками. Клавиша Delete позволяет удалить выделенный объект или группу объектов. Перейти в режим перемещения можно нажатием клавиши Esc. Также в любом режиме можно перетаскивать фигуры правой кнопкой мыши

Пример. Введем функцию f(x) = x³ - 2x² в поле ввода текста; сразу же будет отображен график функции. Введем команду производная[f]. Снимем галочку «Закрепить объект» в свойствах этой кривой. Выберем режим «Перемещение». Будем перемещать график с помощью мыши и наблюдать за изменением уравнения функции и ее производной.

Фигура от руки и карандаш:

Инструмент Карандаш — можно писать на чертеже как ручкой.
В режиме «фигура от руки» каракули, нарисованные мышкой, волшебным образом превращаются в геометрические фигуры. Программа пытается угадать что нарисовано и преобразовать, угадывает даже некоторые функции.

Точка, пересечение, середина отрезка

Группа инструментов под названием Точка:

Точка на объекте отличается от обычной точки тем, что при перемещении она ограничена контуром объекта-владельца.
Команда: Point
Команда для задания точки зависит от настроек, по умолчанию T = (x,y).
Здесь вместо координат x, y могут быть числовые константы или другие переменные:
T = (3, f(a)).
Пересечение — позволяет создать точку пересечения двух выбранных объектов.
Команда: Intersect

Примеры:
Point[{1, 2}] — нарисовать точку с координатами (1,2).
или просто S=(1,2) — нарисовать точку S с координатами (1,2)

Intersect[y = x + 3, y=-2x+5] — построить точку пересечения двух прямых, сами прямые нужно строить отдельными командами.

Более сложный пример. Зададим функцию параметрически, введем выражения
a = Curve[cos(t), sin(t), t, 0, π]
b = Curve[cos(t) + 1, sin(t), t, 0, π]

и попробуем найти точку пересечения этих кривых a и b на отрезке от 0 до 2:
Intersect[a, b, 0, 2].
Результат:

Символы x, y, z не нужно использовать для именования объектов. Эти имена зарезервированы для получения координат точки. Например:
B = (x(T), s) — построить точку B с абсциссой, совпадающей с абсциссой точки T
С = (5, y(T)) — построить точку С с абсциссой 5 и ординатой, совпадающей с ординатой точки T.

Команда для получения длины отрезка:
Расстояние[M, C]

Команда для нахождения середины отрезка или центра коники:
C=Середина(A,B)
Команды: Midpoint, Length, Distance

Последние два инструмента для нахождения корней и точек экстремума выбранной функции:


Команды: Корень, Экстремум, НулиФункции, Min

Прямая, отрезок, луч, вектор


Набор инструментов для построения прямой, проходящей через две точки, отрезка по двум точкам, отрезка с заданной длиной, луча, вектора, ломаной линии.
Команды: Прямая / Line, Отрезок / Segment, Луч / Ray, Вектор, Ломаная, Перенести

Перпендикулярная прямая, биссектриса, касательная


Набор инструментов позволяет построить:
- перпендикулярную прямую, проходящую через заданную точку, к указанной прямой
- параллельную прямую, проходящую через заданную точку, к указанной прямой
- срединный перпендикуляр по двум точкам или к отрезку
- биссектрису угла по трем точкам или двум прямым
- касательную к окружности, конике или функции через точку
- поляру или диаметр по точке или прямой, и конике.

Инструмент Аппроксимация позволяет построить линейную регрессию по набору точек. Пример:
FitLine[{(-2, 1), (1, 2), (2, 4), (4, 3), (5, 4)}]
результатом будет прямая y=0.4x+2
Синонимы ЛинейнаяАппроксимацияПоX, ЛинейнаяАппроксимацияПоY

Инструмент Локус.

Многоугольник


Набор инструментов позволяет построить:
- многоугольник по заданным вершинам
- правильный многоугольник по вершине, стороне и числу сторон
- жесткий многоугольник — можно указать последовательно вершины, а можно кликнуть по существующему многоугольнику, чтобы сделать с него копию.
- векторный многоугольник.

Команды: Многоугольник

Окружность, сектор, дуга


Набор инструментов для построения окружностей, заданных разными способами, дуг, секторов.
Команды: Окружность, Полуокружность, СекторКруга, ОписаннаяДуга

Эллипс, парабола, коника


Набор инструментов для построения эллипса, гиперболы, параболы, коники по пяти точкам

Команды: Эллипс, Гипербола, Парабола, Коника

Угол, наклон прямой, периметр, площадь

- Построение угла по трем точкам или двум прямым (указывать в порядке против часовой стрелки), угла заданной величины.
- Расстояние между двумя точками, длина отрезка, периметр многоугольника, длина окружности или замкнутой кривой.
- Площадь многоугольника, окружности или коники.
- Наклон прямой (угловой коэффициент)
- Создать список — щелкнуть по элементам, затем снова щелкнуть по иконке инструмента

Отношение объектов
Инструмент позволяет выбрать два объекта и получить сообщение о равенстве некоторых величин этих объектов.
* две прямые перпендикулярны?
* две прямые параллельны?
* два объекта равны?
* прямая является касательной или секущей к конике?
* точка лежит на прямой или конике?

Исследователь функции


Выбрать функцию, указать интервал, будет сформирована таблица с данными — точки экстремума, интеграл, площадь, корни, длина.

Команды: Угол, Повернуть, Расстояние, Периметр, Периферия, Наклон. Список обозначается фигурными скобками

Отражение, поворот, гомотетия


Отражение относительно прямой: выбрать исходный объект и прямую (отрезок)
Отражение относительно точки: выбрать исходный объект и точку

Отражение относительно окружности:

Поворот вокруг точки: указать объект, центр вращения и угол поворота.
Параллельный перенос по вектору: указать исходный объект и вектор переноса.

Гомотетия относительно точки: указать проектируемый объект, центр и коэффициент гомотетии.

Команды: Отразить, Повернуть, Перенести, Гомотетия

Ползунок, текст и другие элементы


Ползунок (слайдер) можно создать как с клавиатуры в панели объектов: ввести, например, a=2 и затем выбрать «Показывать объект», так и с помощью инструмента Ползунок. Вы можете изменять значение ползунка, передвигая его мышью или нажимая клавиши со стрелками.

Пример. Ввести команды:
A=(1,1)
r=3
окружность(A,r)

Будет создана точка A, ползунок r и окружность с центром в точке A и радиусом r, который можно менять вручную или включить анимацию.

Ползунок скрыт на чертеже, при желании показать его щелкните по кружку слева от объекта.
Ползунок может быть горизонтальным или вертикальным, регулируется скорость анимации, длина ползунка.

Изображение

Добавить на чертеж картинку из файла. Можно регулировать прозрачность. Можно сделать фоновым — тогда сетка просвечивает через рисунок.

Текст — создание надписи, пояснительного текста. Поддерживается latex. Надпись можно привязать к определенной точке на чертеже или к месту на листе, абсолютно или относительно — см. свойства.
Для создания динамического текста, который будет отображать изменение параметров объекта, выберите объект из списка объектов. Имя объекта в поле ввода заключается в рамку, на чертеже будет показано значение объекта (например, для отрезка будет показана его длина). Правый клик по рамке позволяет переключаться между определением и значением объекта. Если перетащить объект из панели объектов на полотно, надпись будет создана автоматически.

Можно выполнять алгебраические операции или применять команды к объектам, просто вписывая команды в текст. Результат операций будет динамически показан на чертеже.
Пример. Ввести команды:

a=10
b=30
c=a+b

Объекты a и b будут преобразованы в ползунки. Перетащите последний объект на чертеж — будет создана надпись. По мере изменения параметров a и b с помощью ползунков сумма этих объектов будет автоматически отображаться на чертеже.

Команды: LaTeX, двойные кавычки

Доступны также такие элементы, как кнопка, флажок, окно ввода.

Флажок можно использовать, например, для управления видимостью других объектов. С окном ввода связан другой объект, например, отрезок, и поле ввода будет управлять длиной этого отрезка.

Масштаб, перемещение полотна, скрытие объекта

Копировать стиль — выбрать объект-источник стиля и объект, к которому следует применить стиль.

Ссылки по теме

* Графический калькулятор Geogebra
* Форум GeoGebra
* Список всех команд GeoGebra

Длина окружности и предельный переход


В заметке про свободу облегания мы использовали формулу длины окружности

l= 2\pi R = \pi D

где R — радиус окружности, D — диаметр окружности, пи — важнейшая константа этой вселенной, которую вы всегда носите с собой, если у вас есть телефон, в телефоне — калькулятор, а у калькулятора — кнопка с надписью π.

Далее… »

Рассмотрим доказательство этой формулы из обычного учебника по геометрии за 9 класс.

Мерзляк, 2009

В двух словах план доказательства таков: вписываем в окружность правильные многоугольники (или описываем их вокруг окружности — на результат это не повлияет). При увеличении количества сторон периметр многоугольника будет все меньше отличаться от длины окружности.

Доказываем, что длина окружности пропорциональна радиусу. Осталось найти коэффициент пропорциональности, современное обозначение для которого ввел Эйлер: π — это первая буква в греческом слове περιφερεια — периферия, что означает “окружность”.

В давние времена, более двух тысяч лет назад, Архимед посчитал периметр 96-угольника, поделил на диаметр вписанной окружности и получил известное приближение
pi approx frac {22} 7 approx 3.14, которым мы с успехом пользуемся в бытовых вычислениях и по сей день. Впрочем, в Древнем Египте за 1500 лет до Архимеда использовали хорошее приближение для числа пи:

pi approx left(frac {16}9right)^2 = frac {256}{81} approx 3.16

Математический папирус Ахмеса (также известен как папирус Ринда по имени его первого владельца):


Это древнеегипетское учебное руководство по арифметике и геометрии (1985—1795 гг. до н. э.), переписанное писцом по имени Ахмес на свиток папируса высотой 32 см и шириной более 5 метров. Папирус Ахмеса включает условия и решения 84 задач и является наиболее полным египетским задачником, дошедшим до наших дней. Папирус Ахмеса показывает, что древние египтяне с лёгкостью справлялись с измерением площади треугольника и относительно точно определяли приближение числа пи, тогда как на всём Древнем Ближнем Востоке оно считалось равным трём. При этом древние египтяне ещё не знали таблицу умножения и все вычисления были крайне громоздкими.

А почему, собственно, не измерить π с помощью веревочки, линейки или прибора поточнее? Древний грек нам гордо ответил бы: «Возиться с приборами — это дело раба, привычного к ручному труду, а свободному человеку приличествует полагаться лишь на силу ума». Вот как, оказывается, рабовладельческий образ мысли проявляется даже в такой отвлеченной науке, как математика.

Школьный учебник — не научная монография, поэтому доказательство не очень строгое. Пропущен важный шаг. Для того, чтобы показать это, сохраним общую идею, но немного изменим процедуру — опишем квадрат вокруг окружности. Для определенности возьмем окружность диаметра 1, тогда периметр квадрата 4. Теперь удалим “лишние” уголки квадрата, сделав тем самым линию ближе к окружности:

Периметр полученной фигуры по прежнему равен 4.

Продолжая убирать уголки, получим зубчатую линию, длина которой равна 4, и которая с каждым шагом приближается к окружности, а значит, π равно 4:1 = 4. Архимед ошибался?

Кажется, что фигура, которая получается из квадрата, будет в точности повторять круг: ведь все отрезки, из которых состоит фигура, будут находиться сколь угодно близко к окружности. Несмотря на это, фигура кругом никогда не станет, потому что сколь малыми бы ни были её элементы, они представляют собой «угловатую» ломаную линию, периметр которой не меняется.

Данное «доказательство» представляет собой софизм, который заставляет внимательнее отнестись и к доказательству из учебника.

Еще один пример. Длина кривой не обязана иметь предел: увеличивая частоту колебаний, можно получить кривую сколь угодно большой длины.

r=1+1/10 sin (10 theta)

Итак, предельный переход в доказательстве должен быть обоснован, так как далеко не всегда геометрическая “близость” двух кривых в пределе означает равенство их длин.

Обратимся к учебникам 60-х годов прошлого века, по которым учились нынешние академики и профессора.

Легендарный учебник по геометрии А.П.Киселева, 8 — 9 класс, Киев, 1966 год:

Раздел о вычислении длины окружности начинается с введения нового понятия — понятия о пределе, “имеющего исключительно большое значение во всей математике”.

Как получилось, что этот параграф убрали из программы школьного курса? уму не постижимо. Сумма бесконечной геометрической прогрессии — есть, начала анализа и понятие производной — есть, а операции предельного перехода нет: сократили. Товарищи-составители школьной программы, верните, пожалуйста, эту тему в наши учебники: предельный переход — одна из основных математических операций, такая же как сложение, умножение, вычитание, деление и возведение в степень.

Всего пять страниц в учебнике Киселева занимает параграф о том, что такое предел, почему не всегда этот предел существует и доказательство теоремы о том, что монотонно возрастающая и ограниченная сверху последовательность имеет определенный предел… и разрозненные главы обретают целостность, вывод формулы длины окружности из карточного домика, готового в любую секунду рухнуть под пытливым взглядом ученика, превращается в строгое доказательство.

Следует отметить, что сейчас учебники в старших классах многоуровневые, и включают материал для обычных детей и для тех, кто занимается предметом углубленно. Упомяните о теореме Вейерштрасса хотя бы в профильном учебнике, чтобы не выдавать за доказательство то, что доказательством не является.

Ломанный стиль этой заметки создает рифму к понятию ломанной линии.

Ссылки по теме:

Коварство графического метода

Решим графически уравнение, используя Desmos:


Слева от знака равенства — показательная функция с основанием, меньшим 1, значит, функция убывающая (зеленый график). Справа от знака равенства — логарифмическая функция, также убывающая (синий график).

Далее… »

На первый взгляд, графики имеют одну точку пересечения, и из соображений симметрии она лежит на прямой y=x.

Не будем спешить с выводами. Увеличим область в районе точки пересечения:

Desmos почему-то выделил три точки. Сделаем еще крупнее:

Оказывается, синий график, прежде чем уйти ниже зеленого графика, делает почти незаметный финт ушами, тем самым добавляя еще две точки перечения — x=0,5 и x=0,25. Подстановкой можно убедиться, что это точные корни нашего уравнения.

Заменим в уравнении 1/16 на 1/256 — разрыв между кривыми увеличился, три точки пересечения хорошо видны:

Для сравнения уравнение с 1/2 вместо 1/16:


Как мы и предполагали вначале, только одна точка пересения. Качественный скачок во взаимном расположении кривых происходит, по всей видимости, где-то между 1/2 и 1/16 (примерно 0.0659855).

Вот как это уравнение решила WolframAlpha:


Точки пересечения любезно выделены.

Вывод: графический метод решения уравнений имеет ограничения, связанные с тем, что линии графиков не идеально тонкие и могут сливаться на определенном участке, и тем не менее, компьютерные построители графиков (а кто сейчас строит графики вручную) обладают достаточным интеллектом, чтобы выделить точки пересечения и не дать пользователю потерять существенные детали.

Более подробно это уравнение проанализировано в статье:
Сидоров Ю. Об одном замечательном уравнении. Журнал «Квант», 1990-05

Сплетенье цифр

Трапеция Гарфилда и числа Фибоначчи

Выберем произвольные положительные числа p и q, и положив один из катетов равным 1, построим следующую трапецию Гарфилда:

Далее… »

Очевидно, что

И поскольку , получаем тождество Эйлера для арктангенсов:


Когда p=q=1, получаем частный случай, который мы уже рассматривали в заметке про число пи:

Когда p=2, q=1, получаем

Подставляем в предыдущее тождество, получаем формулу Хаттона:

С помощью формулы Хаттона, в сочетании с разложением арктангенса в ряд, в 1847 году датский математик Томас Клаузен (Clausen) вычислил 248 знаков числа π (напомню, компьютеров тогда не было).

Обозначим Fn последовательность чисел Фибоначчи, F1=F2=1, Fn+1=Fn+Fn-1. Получим тождество:

Для доказательства принять p=F2n, q=F2n-1 в тождестве Эйлера и использовать тождество Кассини

Литература

Трапеция Гарфилда и неравенства о среднем

Задача. Пусть c — длина гипотенузы прямоугольного треугольника, длины двух других сторон треугольника равны a и b.
Доказать, что

Когда выполняется равенство?
(Канадская математическая олимпиада, 1969, задача 3)

Далее… »

Рассмотрим трапецию Гарфилда такого вида:


Неравенство мгновенно доказано: верхняя сторона трапеции по теореме Пифагора равна и она не может быть меньше нижней стороны трапеции a+b. Равенство достигается, только если нижняя и верхняя стороны параллельны, то есть a=b.

Отсюда, кстати, следует, что для любого угла

Разделим обе части доказанного неравенства на 2 и вспомним, что , получим частный случай неравенства о средних:


Слева — среднее арифметическое, справа — среднее квадратичное двух чисел. Равенство достигается в случае равенства a и b.

Точно также без слов, опираясь только на теорему Пифагора, докажем неравенство о среднем арифметическом и среднем геометрическом:


Если положить a=x, b=1/x, получим


Используя еще одну трапецию Гарфилда, это неравенство можно улучшить:

Продолжение следует…

Трапеция Гарфилда и число пи

Возьмем конструкцию из второй части заметки про формулы двойного угла и получим с ее помощью несколько красивых формул для числа пи.
Разобьем прямоугольник на клеточки 2 х 3 и впишем треугольник следующим образом:

Далее… »

Все четыре треугольника — прямоугольные.
Гипотенуза желтого треугольника по теореме Пифагора равна корню из 5.
Гипотенуза зеленого треугольника тоже равна корню из 5 (это потому что зеленый и желтый треугольники равны).
Гипотенуза синего треугольника равна корню из 10.
Проверяем выполняется ли теорема Пифагора для белого треугольника: 5+5=10, значит, белый треугольник тоже прямоугольный и заодно равнобедренный.
Такая конструкция из трех прямоугольных треугольников ABCF называется трапецией Гарфилда. Джеймс Гарфилд (1831–1881):


Джеймс Гарфилд был одним из самых незаурядных президентов США.
В юности он успел побывать боцманом и плотником, позже работал адвокатом, учителем, директором одного из высших учебных заведений. Он придумал и опубликовал своё доказательство теоремы Пифагора.

Вспоминаем, что тангенс — это отношение противолежащего катета к прилежащему. Значит,
tg ∠EFC = 1
tg ∠AFE = 2
tg ∠DFC = 3
В сумме эти углы составляют развернутый угол, отсюда:

Сравните с доказательством этой формулы, опубликованным на math.stackexchange.com.
 

Представим аналогичным образом угол C как сумму трех углов и получим:

И теперь представим угол EFC как сумму двух углов:

Трапецию Гарфилда можно применить для вывода формулы синуса и косинуса суммы углов.


Примем гипотенузу серого треугольника равной 1. Распишем катеты используя определения синуса и косинуса.

Вот и все, осталось списать формулы с рисунка:

И еще две формулы получим элементарной заменой угла β на -β:

Добавим в копилку еще четыре тригонометрические формулы, которые учить не надо — в любой момент вы их восстановите за одну минуту с помощью трапеции Гарфилда.

Домашнее задание. Получить с помощью трапеции Гарфилда формулы для тангенса суммы и разности двух углов.

 


 

Доказательство Гарфилда теоремы Пифагора на с. 161 журнала New-England Journal of Education, апрель 1876:


Обратите внимание на нотацию: вместо скобок черта над выражением.

Продолжение следует…

Copyright © All Rights Reserved · Green Hope Theme by Sivan & schiy · Proudly powered by WordPress