Следующие
свойства предела функции вытекают из
аналогичных свойств предела
последовательности с применением
теоремы 2.
LIM1.
Константная функция имеет предел,
равный этой же константе
Пусть
существую пределы
.
Тогда
LIM2.
Предел суммы существует и равен сумме
пределов:.
LIM3.
Предел произведения существует и равен
произведению пределов:.
В частности, константу можно выносить
за знак предела.
LIM4.
Предел отношения существует и равен
отношению пределов в том случае, когда
предел знаменателя отличен от 0.
Следующие
свойства LIM5-LIM7 описывают предельный
переход в неравенствах.
LIM5.
Еслипри любом x из некоторой малой окрестности
точки a, то и(при условии существования предела).
Аналогично свойство имеет место для
неравенства «≤ «.
Как
следствие предыдущего свойства получаем
монотонность предела:
LIM6.
Предположим, чтодля любогоблизкого к a. Тогда ипри условии существования этих пределов.
Следующее
свойство называется теоремой о пределе
промежуточной функции
LIM7.(предел промежуточной функции)Предположим, чтодля любогоиз некоторой проколотой окрестности
точки.
Предположим также, что пределыисуществуют и совпадают между собой.
Тогда и предел промежуточной функцииприсуществует и совпадает с пределами
крайних функций.
LIM8.
(предел сложной функции) Предположим,
что
Тогда
существует предел сложной функции
прии он равен A.
Доказательство.
Фиксируем
.
Находимтакое, чтодля любого.
Для этогонаходимтакое, что как только,
то.
Тогда и неравенствотакже будет выполнено для любого,
удовлетворяющего неравенствам.□
Бесконечно малые величины
Функция
,
определенная в некоторой проколотой
окрестности точкиназывается бесконечно малой при,
если.
Свойства
бесконечно малых величин вытекают из
соответствующих свойств предела:
M1. Сумма бесконечно малых величин суть
бесконечно малая величина.
Функция
называется ограниченной в точке,
если найдется такая окрестность этой
точки и такая константа,
чтодля
всехиз этой окрестности.
Предложение.Функция, имеющая предел в точке,
ограничена в этой точке. Более того,
если,
тоограничена в точке a.
Доказательство.
Если
для любых,
то для любыхиз -окрестности точкиимеет место оценка
Докажем
второе утверждение. Полагаем
.
Для𝜺=A/2 найдем
δ такое, что. Тогдаидля всех x из δ-окрестности точки.
Аналогично разбирается случай A<0.□
M2. Произведение бесконечно малой
величины на функцию, ограниченную в
точке,
является бесконечной малой величиной.
В частности, произведение б.м. на функцию,
имеющую предел в точкесуть также б.м., а также произведение
нескольких б.м. есть б.м.
М3. Произведение б.м. на константу есть
б. м.
M4.Отношение б.м. к функции, имеющий
ненулевой предел в точкеявляется б.м.
Действительно,
если
,
тоограничена в точке a по выше доказанному
в предложении. Следовательно, на основании
свойства М2 получаем, чтотакже есть б.м.
М5. Пусть(x) — бесконечно
малая при,
а— функция такая, что выполняется
неравенстводля всех x из достаточно малой проколотой
окрестности точки.
Тогдатакже будет б.м.
Это
свойство верно в силу теоремы о пределе
промежуточной функции.
studfiles.net
Тема 4 Предел и непрерывность.
Предел
числовой последовательности.
Предел монотонной последовательности.
Свойства предела. Предельный переход
в неравенствах. Число e.
Предел
функции. Свойства предела функции.
Замечательные
пределы.
Непрерывность. Свойства непрерывных функций. Устойчивость
знака.
Функции
непрерывные на отрезке.Принцип
непрерывности.
Предел последовательности вещественных чисел
Неравенство
задает интервал,
который называется𝜺-окрестностью точки (числа)Заметим, что любой интервал, содержащий
точку,
включает в себя-окрестность
при достаточно малом
Определение.Числоназывается пределом последовательности(записывается),
если для любого положительного𝜺найдется натуральное N такое, чтодля всех.
Пример.Докажем, что lim 1/n =0. Возьмём𝜺>0. Неравенство |1/n-0| <𝜺выполнено, если n>1/𝜺. В качестве N(𝜺) можно взять [1/𝜺]+1 — наименьшее натуральное число,
превосходящее 1/𝜺. Здесь черезобозначена целая часть числа,
т.е. наибольшее целое число, не превосходящее.
Теорема.Любая монотонно возрастающая ограниченная
сверху последовательностьимеет предел и он равен.
Аналогично, любая монотонно убывающая
и ограниченная снизу последовательность
имеет предел равный точной нижней грани
множества значений этой последовательности.
Доказательство.
Пусть
— монотонно возрастающая и ограниченная
сверху последовательность. Обозначим.
Пусть𝜺>0.
Так как число u-𝜺не является верхней гранью значений
нашей последовательности, то найдется
натуральное N такое, что.
Тогда для любого n≥ N имеем
в
силу монотонности последовательности
и того факта, что u — верхняя грань. Отсюда
для любого натурального
n≥ N следует неравенство<𝜺,
что и требовалось доказать.□
Свойства
предела
А.Если предел существует, то он единственен
Б.Предел суммы равен сумме пределов, если
пределы слагаемых существуют.
Пусть
,.
Фиксируем𝜺>0. Находимтакое, что для любоговыполняется неравенство.
Аналогично, находимтакое, что для любоговыполняется неравенство.
Тогда для любоговыполняется оценка
В.Предел константной последовательности
равен этой константе
Последовательность
называется ограниченной, если найдется
константатакая, чтодля всех.
Для доказательства следующего свойства
нужна
Г. Любая сходящаяся последовательностьограничена.
Д.Предел произведения равен произведению
пределов, при условии, что пределы
сомножителей существуют.
Е.Константу можно выносить за знак предела:
Это
утверждение есть следствие свойств Д
и В.
Ж.Предел отношения равен отношению
пределов, если пределы числителя и
знаменателя существуют и последний не
равен нулю.
На
основе предела
можно вычислять другие пределы, пользуясь
уже не определением, а правилами А-Е.
Например,
Опишем
теперь предельные переходы в неравенствах.
З.Если выполняется неравенствоначиная с некоторого N, и предел
последовательностисуществует, то.
Аналогичное свойство имеет место для
неравенства ≤ .
Действительно,
если
,
то длянайдется N, начиная с которого.
Тогда.
Заметим,
что для строгих неравенств аналогичное
утверждение несправедливо. Например,
1/n>0 для любого n, но lim 1/n=0, как мы доказали
выше.
И. Если выполняется неравенствоначиная с некоторого N, топри условии, что эти пределы существуют.
Действительно,
так как
для всех,
тосогласно свойства Ж. Тогда, применяя
свойства Б и Д, получим
К
(предел промежуточной последовательности).
Еслиначиная с некоторого номера, а пределы
крайних последовательностей существуют
и равны одному и тому же числу A, то пределтакже существует и равен A.
studfiles.net
4.3. Свойства функций, имеющих предел
Теорема 4.2. Если функция в данной точке имеет предел, то она ограничена в
некоторой окрестности точки,
то есть
, ,:.
Доказательство.Обозначим
и рассмотрим.Из определения
4.3. следует существование такого ,
что для всякогоиз
неравенстввытекает неравенство.
Остается положить.Теорема
доказана.
Использование
определения предела функции по Гейне
позволяет перенести утверждения,
доказанные ранее для последовательностей,
на случай произвольных функций.
Теорема
4.3. Пусть функции ,иопределены на множестве,
на котором выполняются неравенства.
Пусть существуют,
тогда.
Доказательство
непосредственно вытекает из определения
предела функции по Гейне и леммы о двух
милиционерах.
Теорема
4.4. Пусть функции иопределены на множестве.
Пустьи.
Тогда
=;
=;
и,
если при любом и,
то
=.
Доказательство.Ограничимся
рассмотрением случая отношения двух
функций. Выберем произвольно
последовательность ,,
для которой,при любоми.
Тогда,и по теореме 3.12.
.
Теорема
доказана.
4.4. Критерий Коши существования предела функции
Пусть :и пусть– предельная точка множества.
Теорема
4.5. Для
того чтобы функция имела конечный предел в точке,
необходимо и достаточно, чтобы выполнялось
условие Коши: для любогосуществовало
такое число,
что для всехиз неравенств,следует неравенство.
Доказательство.Необходимость.Пусть
.
Это означает, что для любогосуществует
такое число,
что для любогоиз неравенстввытекает неравенство.
Пусть,,,
тогда
Выберем
произвольно и
рассмотрим— число, фигурирующее в условии Коши.
Воспользуемся определением предела
последовательностии обозначим черезномер, начиная с которого выполняется
неравенство.
Пусть.
Тогда,и, по условию Коши,.
Это означает, что последовательность,,
фундаментальна и, в силу критерия Коши
для последовательностей, сходится.
Итак, мы показали, что для любой подходящей
последовательности ,,
соответствующая последовательность,,
сходится. Докажем, что пределне зависит от выбора подходящей
последовательности.
Пусть и,,
— две подходящие последовательности.
Образуем из них новую последовательность
Эта
последовательность также сходится к (см. задачу 3.15). Из доказанного выше
следует, чтосходится, и поэтому последовательностииимеют одинаковые пределы.Теорема
доказана.
4.5. Расширение понятия предела. Односторонние пределы
Понятие
предела функции, приведенное в разделе
4.2, может быть расширено в различных
направлениях. Так, можно рассматривать,
к чему стремится функция при условии,
что либо
,
либостремится к некоторому числу,
оставаясь меньше этого числа, то есть
при.
Далее, можно предусмотреть, что функция
стремится кпри том или ином поведении аргумента и
т.д. Возникающие таким образом варианты
предельного перехода можно записать в
общем виде:
стремится
к при,
стремящемся к.
Выбирая
в каждом из двух столбцов по одному
символу, получим тот или иной из двадцати
четырех возможных вариантов. Для каждого
из них можно записать формальное
определение на языке “”,
подобное определению 4.3 или на языке
последовательностей, подобное определению
4.4.
Рассмотрим
несколько случаев.
Пример
4.4.при.
Пусть
функция определена на неограниченном множестве,
и пустьA– некоторое
число. Тогда условие
в
формальной записи имеет вид:
.
Или,
на языке последовательностей,
.
Задача
4.2.Рассуждая аналогично
доказательству теоремы 4.1, докажите
эквивалентность определений, приведенных
в примере 4.4.
Пример
4.5.при.
Пусть
функция определена на множестве,
и пусть точкаявляется предельной точкой множества.
Пусть
.
Тогда
условие
на
языке “”имеет вид:
,
а
на языке последовательностей:
.
В
этом случае число называется левосторонним пределом
функциии обозначается
.
Аналогично
определяется правосторонний предел,
при этом вместо рассматривается.
Теорема
4.6. Пусть функцияопределена на множестве,
и пусть точкаявляется предельной точкой множестви.
Тогда
существует в том
и только в том случае, когда существуют
и равны между собойи.
Задача
4.3.Докажите теорему 4.6.
studfiles.net
Предел функции в точке. Свойства предела. Односторонние пределы. Непрерывные функции и их свойства.
Числовой последовательностьюназывается занумерованное множество чисел, расположенных в порядке возрастания номеров.
В общем виде записывают: , где называется общим членом последовательности.
Последовательность называется возрастающей,( убывающей) если каждый ее член начиная со второго, больше (больше или равен) предыдущего, т.е. если для любого n выполняется неравенство: .( )
Переменная величина называется бесконечно малой, если она изменяется так, что, какое бы малое положительное число ни взять, абсолютная величина становится, и, при дальнейшем изменении величины , остается, меньше .
Если — бесконечно большая величина, то обратная ей величина будет бесконечно малой.
Если — бесконечно малая величина, то обратная ей величина будет бесконечно большой.
Постоянная называется пределом переменной х , если х в некотором процессе стремится к конечному пределу и безгранично приближается к . Тогда пишут или .
Число называется пределом последовательности , если для любого положительного числа можно подобрать такой номер N0, что начиная с этого номера ( т.е. для всех n N0), будет выполнено неравенство:
( )
Если последовательность имеет конечный предел, то она называется сходящейся, если не имеет конечного предела, тогда расходящейся.
Свойства пределов:
1. Если последовательность имеет конечный предел, то только один.
2. Предел постоянной величины равен ей самой:
3. Предел суммы (разности) двух сходящихся последовательностей равен сумме (разности) их пределов: .
4. Предел произведения двух сходящихся последовательностей равен произведению их пределов:
5. Постоянный множитель можно выносить за знак предела: ( )
6. Предел частного двух сходящихся последовательностей равен частному их пределов:
( )
7. Предел корня k-ой степени от сходящейся последовате6льности равен корню этой же степени от предела последовательности:
Важно знать некоторые пределы:
1. , где — второй замечательный предел
2.
3.
Определение предела функции по Гейне:
Число А называется пределом функции при стремящимся к , если для любой последовательности , все члены которой принадлежат области определения функции и не равны выполняется условие что последовательность стремится к А.
)
Определение предела функции по Коши:
Число А называется пределом функции при , если для любого числа можно указать такое , что для всех , удовлетворяющего неравенству , выполняется неравенство .
В этом случае пишут .
Если число А1 есть предел функции при х, стремящемся к а, так, что х принимает только значения, меньшие а, то А1 называется левым пределом функции в точке а. При этом пишут .
Если число А2 есть предел функции при х, стремящемся к а, так, что х принимает только значения, большие а, то А2 называется правым пределом функции в точке а. При этом пишут .
Эти пределы называются односторонними пределами функции.
Теорема: Для того, чтобы функция имела предел равный А в точке а, необходимо и
Достаточно, чтобы существовали односторонние пределы функции в этой точке и
были равны между собой.
Теорема 1: Если существуют конечные пределы функций и при , то существует
предел их суммы (разности), равный сумме (разности) пределов функций и :
Теорема 2: Если существуют конечные пределы функций и при , то существует
предел их произведения, равный произведению пределов функций и :
Теорема 3: Если существуют конечные пределы функций и при , то существует
предел отношения , равный отношению пределов функций и :
, где
Следствия:
1. Постоянный множитель можно вынести за знак предела: , .
2. Если — натуральное число, то , при .
3. Предел многочлена при равен значению этого многочлена при т.е. .
4. Предел дробно-рациональной функции при равен значению этой функции при , если принадлежит области определения функции, т.е. и .
Важно знать некоторые пределы наизусть:
Первый замечательный предел—
Следствия:
Второй замечательный предел —
Следствия:
Функция называется непрерывной в точке если бесконечно малому приращению аргумента соответствует бесконечно малое приращение функции.
Функция называется непрерывной в точке , если для любого существует , такое, что для всех из области определения функции, удовлетворяющих условию ,выполняется неравенство .
Функция называется непрерывной в точке , если предел функции в этой точке существует и равен значению функции в этой точке.
Условия непрерывности функции в точке:
1. — определена.
2.
3.
Теорема 1: Если функции и непрерывны в точке , то функция так же
непрерывна в этой точке.
Теорема 2: Если функции и непрерывны в точке , то функция так же
непрерывна в этой точке.
Теорема 3: Если функции и непрерывны в точке и , то функция
так же непрерывна в этой точке.
Свойства функций непрерывных на отрезке.
Теорема1: Больцано- Вейерштрасса об ограниченности непрерывной функции.
Если функция определена и непрерывна на отрезке , то она ограничена на этом отрезке.
Теорема2: Больцано- Вейерштрасса о достижении верхней и нижней граней
Если функция определена и непрерывна на отрезке . Тогда эта функция принимает на отрезке свои наибольшие и наименьшие значения, т.е. существуют такие точки , что для любой точки справедливы равенства .
Теорема3: Больцано- Коши о нулях непрерывной функции
Если функция определена и непрерывна на отрезке и на концах его принимает значения противоположных знаков, то существует точка на этом отрезке в которой значение функции равно нулю .
Теорема4: Больцано- Коши о промежуточных значениях непрерывной функции
Если функция определена и непрерывна на отрезке . Тогда для любого числа С, заключенного между числами и , найдется такая точка , что
Если не является непрерывной в точке , то точка называется точкой разрыва функции.
Условие непрерывности можно переписать следующим образом: (*)
Если хотя бы одно из выражений в равенстве (*) не существует или не выполняется хотя бы одно из равенств, то точка называется точкой разрыва функции.
Точка называется точкой разрыва устранимого режима, если односторонние пределы функции в этой точке существуют и равны между собой, но не равны значению функции в этой точке или функция в этой точке не определена.
У у
0 х0 х 0 х0 х
Точка называется точкой разрыва первого рода (скачок), если односторонние пределы функции в этой точке существуют но не равны между собой.
у
0 х0 х
Точка называется точкой разрыва второго рода, если хотя бы один из односторонних пределов функции в этой точке не существует или равен бесконечности.
у
0 х0 х
Теорема: Если строго монотонна на и произвольная точка этого отрезка, то
верхняя грань совпадает с левым пределом этой функции, не превосходит , не
превосходит правого предела и не превосходит правой грани.
Утверждение1: Всякая строго монотонная на промежутке функция имеет односторонние пределы в
каждой точке этого промежутка.
Утверждение2: Если односторонние пределы строго монотонной функции в точке совпадают, то
функция непрерывна в этой точке.
Утверждение3: Если односторонние пределы строго монотонной функции в точке не совпадают, то
это точка разрыва первого рода (скачок).
Тема 2.2. Лекция 9. Занятие 13
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
zdamsam.ru
Предел функции.Определения. Свойства предела
Материал из
Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Преде́л фу́нкции— одно из основных
понятий математического анализа. Функцияf(x) имеет пределAв точкеx0если для всех значенийx, достаточно
близких кx0, значениеf(x)
близко кA.
Определения
(определение по Коши, ε−δ—определение)
Пусть дана функция
и—
предельная точка множестваM. Числоназывается
пределом функцииfприx,
стремящемся кa,
если
при
Замечания
Все данные выше определения предела
функции в точке эквивалентны.
Если предел функции fприсуществует
и равенA, пишут
Предел
вдоль фильтра
Определение
фильтра
Основная статья:Фильтр (математика)
Пусть дано множество A. Система
множествназывается
фильтром наA, если
Пусть дано топологическое пространство
,
иПустьТогда
система множеств
является фильтром и обозначается
Данное
выше определение предела совпадает с
пределом по фильтру
Односторонние пределы
Основная статья:Односторонние
пределы
является фильтром и обозначается
илиПределназывается
правосторонним пределом функцииfприxстремящемся кa.
является фильтром и обозначается
илиПределназывается
левосторонним пределом функцииfприxстремящемся кa.
Пределы на бесконечности
Основная статья:Пределы функции
на бесконечности
является фильтром и обозначается
илиПределназывается
пределом функцииfприxстремящемся
к бесконечности.
является фильтром и обозначается
Пределназывается
пределом функцииfприxстремящемся
к минус-бесконечности.
Предел последовательности
Основная статья:Предел
последовательности
Система множеств
где
является фильтром и обозначается
Функцияназывается
числовой последовательностью, а пределпределом
этой последовательности.
Интеграл Римана
Основная статья:Интеграл Римана
Пусть
Назовём
размеченным разбиением отрезка [a,b]
коллекцию точекНазовём
диаметром разбиенияTчислоТогда
система множеств
является фильтром в пространстве
всех
размеченных разбиений [a,b].
Определим функциюравенством
Тогда предел
называется
интегралом Римана функцииfна
отрезке [a,b].
Свойства пределов числовых функций
Пусть даны функции
иТогда
где
—
проколотая окрестность точкиa.
В частности, функция, сходящаяся к
положительному (отрицательному) пределу,
остаётся положительной (отрицательной)
в некоторой окрестности предельной
точки:
-Как назвать эти именованные числа одним словом? (величины).
— Что мы называем величиной?
(Величина-это то, что можно измерить и, результат измерения, выразить числом).
-Какие величины выражают данные именованные числа?
(длина, масса, объем, площадь).
а) – Работа, которую вы сейчас выполните, развивает очень важные для вас исследовательские навыки; такие как классификация данных и умение работать в группе.
— Возьмите схему «Величина», заполните её, обозначив единицы измерения данных величин.
ВЕЛИЧИНА
ДЛИНА МАССА ОБЪЕМ ПЛОЩАДЬ
мм см дм м км г кг ц т л □ см² дм² м² км²
— Осталось ли свободное окошко?
— Сегодня на уроке мы узнаем, какие ещё существуют единицы измерения объёма.
б) (на доске рисунки плоских и объемных фигур: прямоугольник, треугольник, квадрат, куб, параллелепипед)
Какие виды фигур перед вами? (плоские, объёмные)
— Как называется каждая фигура?
— Чем они отличаются? (плоские: длина, ширина; объёмные: длина, ширина, высота)
— Какими единицами измерения можно определить величины этих фигур?
2. Для того, чтобы говорить об объёме фигуры, нужно ещё раз вспомнить известную нам единицу измерения объёма (литр).
Для чего она используется? (для измерения объёма жидкости и вместимости сосудов).
-Существуют и другие единицы измерения объёма. Это — см³, дм³, м³.
(показать). Кубик с ребром 1см называется см³, с ребром 1 дм — дм³, с ребром 1м- м³ (показать грань).
(На доске изображены фигуры, составленные из кубов)
-Сколько кубиков в каждой из фигур?
— Что можно сказать об объёме данных фигур?
(их объём равен 4см³, 6см³, 8см³)
-Как вы думаете, почему взяли именно кубик в качестве мерки?
(ребра куба равны между собой)
Расшифровав слово, вы узнаете, о какой фигуре пойдет сейчас речь?
(цифры поставить в порядке возрастания).
П 18:9=2 Л (28+12):4=10
Е (28-23)•6=30 П 90-45:9=85
Р (20-6):2=7 А 100:(32-12)=5
А 32:4=8
И 5•5•3=75 П 56:8•10=70
Е 500:50•10=100 Д 1000-(20•30)=400
Л 3•(18:2)27 Е (24+16):2=20
Л 56:7•2=16
2,5,7,8,10,16,20,27,30,70,75,85,100,400.
(параллелепипед)
3. Для того, чтобы вывести формулу куба и прямоугольного параллелепипеда, мы проведем наше исследование через следующие концепции:
А. Форма и связь:
Что общего между кубом и параллелепипедом?
(в группах рассматривают фигуры, делают выводы)
●Объёмные фигуры с прямыми углами.
● Одинаковое количество граней, вершин, ребер.
● Есть три измерения: длина, ширина, высота.
Б. Изменение, причинность. ( Работа в группах).
— Постройте из кубиков модель куба.
Что можно сказать о его трех измерениях?
(равны)
Внесите изменения так, чтобы из куба получился параллелепипед.
Проведите измерения.
Что можно сказать о трех измерениях параллелепипеда?
(длина, высота, ширина не равны).
В. Размышление:
Сейчас каждая группа проводит исследование, проведя необходимые построения и
выполнив вычисления.
Задание: Используя три измерения: длину, ширину и высоту параллелепипеда, вычислить его объём. Данные и вывод записываются в опорной таблице: (1 кубик считается как 1см³)
● На основании стоит____________ кубиков.
●S основания (дна) параллелепипеда равна ____________ см²
● По высоте параллелепипеда выложили _______________ таких слоя.
● Объём равен ( □ • □ ) • □ = □ см³
S осн. • высота
Выведение формулы:
— Если три измерения обозначит буквами a, b, c, а объём буквой V, то как можно
записать этот вывод в виде формулы?
(V=a • b • c).
— А как будет выглядеть формула нахождения объёма куба
(V= a • a • a)
Самооценка.
(лист самооценки). Приложение №2.
Следующий урок мы посвятим составлению и решению задач по формулам, выведенным сегодня на уроке.
Приложение №2.
ЛИСТ САМООЦЕНКИ.
Деятельность: студенты выводят формулу объёма куба и прямоугольного параллелепипеда.
Мои размышления.
1. Больше всего мне на уроке понравилось ______________________________________
2. Мне трудно было ________________________________________________________
3. Теперь я знаю, что для нахождения объёма фигуры нужно знать её _______________
Формула объёма куба________________________________________________________
Формула объёма прямоугольного параллелепипеда ______________________________
В работе я использовал следующие навыки:
Всегда Иногда Редко
Мыслительные
Исследовательские
Коммуникативные
Социальные
Свою работу на уроке я оцениваю так:
1. Отлично
2. Хорошо
3. Мне нужно постараться
infourok.ru
Открытый урок 3 класс «Объем куба и параллелепипеда» — Математика — В помощь учителю — Учительские университеты
Открытый урок-исследование по математике в 3 классе.
Тема: Объем куба и параллелепипеда.
Цель: ●Познакомить с измерением объема и единицами объема:1см³, 1дм³, 1м³. ● Выведение формулы объема прямоугольного параллелепипеда и куба. ● Развитие исследовательских, мыслительных, социальных навыков.
Оборудование: Модели геометрических фигур — куба, параллелепипеда, пирамиды; кубики, схема «Величина», опорная таблица для вычисления объема.
Ход урока. Сообщение темы, целей урока. ( на доске критерии успеха).
Ваша работа будет успешной, если вы: ● покажете знания изученных величин и единиц их измерения. ● будете активно участвовать в исследовании, выражать собственное мнение и давать высказываться другим. ●ваша деятельность на уроке покажет, что вы понимаете, что такое объем и можете его вычислить. ● сможете вывести формулу объема куба и прямоугольного параллелепипеда.
1. Прочитай запись на доске: 34 дм, 12кг, 5л, 7м² -Как назвать эти именованные числа одним словом? (величины). — Что мы называем величиной? (Величина-это то, что можно измерить и, результат измерения, выразить числом). -Какие величины выражают данные именованные числа? (длина, масса, объем, площадь). а) – Работа, которую вы сейчас выполните, развивает очень важные для вас исследовательские навыки; такие как классификация данных и умение работать в группе. — Возьмите схему «Величина», заполните её, обозначив единицы измерения данных величин.
ВЕЛИЧИНА
ДЛИНА МАССА ОБЪЕМ ПЛОЩАДЬ
мм см дм м км г кг ц т л □ см² дм² м² км²
— Осталось ли свободное окошко?
— Сегодня на уроке мы узнаем, какие ещё существуют единицы измерения объёма.
б) (на доске рисунки плоских и объемных фигур: прямоугольник, треугольник, квадрат, куб, параллелепипед)
Какие виды фигур перед вами? (плоские, объёмные) — Как называется каждая фигура? — Чем они отличаются? (плоские: длина, ширина; объёмные: длина, ширина, высота) — Какими единицами измерения можно определить величины этих фигур?
2. Для того, чтобы говорить об объёме фигуры, нужно ещё раз вспомнить известную нам единицу измерения объёма (литр). Для чего она используется? (для измерения объёма жидкости и вместимости сосудов). -Существуют и другие единицы измерения объёма. Это — см³, дм³, м³. (показать). Кубик с ребром 1см называется см³, с ребром 1 дм — дм³, с ребром 1м- м³ (показать грань).
(На доске изображены фигуры, составленные из кубов)
-Сколько кубиков в каждой из фигур? — Что можно сказать об объёме данных фигур? (их объём равен 4см³, 6см³, 8см³)
-Как вы думаете, почему взяли именно кубик в качестве мерки? (ребра куба равны между собой)
Расшифровав слово, вы узнаете, о какой фигуре пойдет сейчас речь? (цифры поставить в порядке возрастания).
П 18:9=2 Л (28+12):4=10 Е (28-23)•6=30 П 90-45:9=85 Р (20-6):2=7 А 100:(32-12)=5 А 32:4=8
И 5•5•3=75 П 56:8•10=70 Е 500:50•10=100 Д 1000-(20•30)=400 Л 3•(18:2)27 Е (24+16):2=20 Л 56:7•2=16 2,5,7,8,10,16,20,27,30,70,75,85,100,400. (параллелепипед)
3. Для того, чтобы вывести формулу куба и прямоугольного параллелепипеда, мы проведем наше исследование через следующие концепции:
А. Форма и связь:
Что общего между кубом и параллелепипедом? (в группах рассматривают фигуры, делают выводы)
●Объёмные фигуры с прямыми углами. ● Одинаковое количество граней, вершин, ребер. ● Есть три измерения: длина, ширина, высота.
Б. Изменение, причинность. ( Работа в группах).
— Постройте из кубиков модель куба. Что можно сказать о его трех измерениях? (равны) Внесите изменения так, чтобы из куба получился параллелепипед. Проведите измерения. Что можно сказать о трех измерениях параллелепипеда? (длина, высота, ширина не равны).
В. Размышление:
Сейчас каждая группа проводит исследование, проведя необходимые построения и выполнив вычисления. Задание: Используя три измерения: длину, ширину и высоту параллелепипеда, вычислить его объём. Данные и вывод записываются в опорной таблице: (1 кубик считается как 1см³)
● На основании стоит____________ кубиков. ●S основания (дна) параллелепипеда равна ____________ см² ● По высоте параллелепипеда выложили _______________ таких слоя. ● Объём равен ( □ • □ ) • □ = □ см³ S осн. • высота
Выведение формулы:
— Если три измерения обозначит буквами a, b, c, а объём буквой V, то как можно записать этот вывод в виде формулы?
(V=a • b • c).
— А как будет выглядеть формула нахождения объёма куба
(V= a • a • a)
Самооценка. (лист самооценки). Приложение №2.
Следующий урок мы посвятим составлению и решению задач по формулам, выведенным сегодня на уроке.
Приложение №2.
ЛИСТ САМООЦЕНКИ.
Деятельность: студенты выводят формулу объёма куба и прямоугольного параллелепипеда.
Мои размышления.
1. Больше всего мне на уроке понравилось ______________________________________
2. Мне трудно было ________________________________________________________ __________________________________________________________________________
3. Теперь я знаю, что для нахождения объёма фигуры нужно знать её _______________
Формула объёма куба________________________________________________________
Формула объёма прямоугольного параллелепипеда ______________________________
В работе я использовал следующие навыки:
Всегда Иногда Редко Мыслительные Исследовательские Коммуникативные Социальные
Свою работу на уроке я оцениваю так:
1. Отлично 2. Хорошо 3. Мне нужно постараться
collegy.ucoz.ru
Расчет объема куба
Куб это геометрическое тело, ограниченное шестью квадратами, которое ещё можно назвать правильный шестигранник, а так же правильный многогранник. Слово «куб» образовано от греческого слова «kybos».
Определение объема куба
Расчет объема куба можно произвести с помощью следующей формулы:
V = a3
a – сторона куба
V – объем куба
Куб представляет собой правильный многогранник, каждая из граней которого является квадратом. Это геометрическое тело является частным случаем других (а именно – параллелепипеда и призмы) и в повседневной жизни встречается достаточно часто. Инженерам и архитекторам при разработке проектов различных машин и зданий нередко приходится производить расчет объема куба, причем ввиду относительной его простоты решение этой задачи обычно не представляет большой сложности.
На практике с кубами и параллелепипедами чаще всего приходится встречаться в архитектуре. Их форму имеют многие современные здания и сооружения, причем она считается одной из наиболее практичных: такие сооружения проще и быстрее как проектировать, так и возводить. При этом формула объема куба используется преимущественно для точного определения размеров внутренних пространств, что особенно важно для таких зданий, как склады, цеха промышленных предприятий, объекты социально-культурного назначения.
Форму куба нередко имеют различные предметы корпусной мебели, и при их разработке конструкторам требуется определять, в том числе, и такую величину, как объем, для того, чтобы достичь наиболее рациональной компоновки этих элементов. Вычислить объем куба часто бывает необходимо и тем инженерам, которые занимаются созданием проектов контейнеров, железнодорожных вагонов, а также стеллажных систем, использующихся в складском хозяйстве.
Одним из наиболее ярких примеров кубов является знаменитый «магический куб» – оригинальная головоломка, созданная талантливым венгерским преподавателем архитектуры и скульптором Эрне Рубиком и впоследствии названная в его честь. Каждая из граней этого кубика состоит из нескольких квадратов, окрашенных в один цвет. С помощью поворотов их можно комбинировать в различных вариантах, а задача игрока состоит в том, чтобы «разобранную» конструкцию (то есть такую, грани которой содержат квадратики разных цветов) привести в изначальное состояние. Согласно статистике, «Кубик Рубика» за все время своего существования (с 1974 года) был продан в количестве около 350 000 000 экземпляров, и на сегодняшний день является одной из признанных в мире головоломок. Изначально каждая из его граней состояла из девяти квадратов, но впоследствии появились и более сложные варианты (например, содержащие по двадцать пять элементов). В различных странах проводятся соревнования по сборке этой головоломки на время, а также чемпионаты Европы и мира, организатором которого является организация «World Cube Association» («Всемирная ассоциация кубика»).
Форму куба имеют не только рукотворные, но и некоторые природные сущности, например, кристаллические решетки такого минерала, как флюорит, а также обычной поваренной соли. Наконец, следует заметить, что с этими геометрическими телами все мы знакомы еще с детства, поскольку одними из самых любимых игрушек для многих из нас были именно кубики.
Тип урока: урок закрепления, первичной проверки и коррекции знаний и умений.
Цели урока:
Личностные: создание педагогических условий для формирования у обучащихся положительной мотивацию к учению, умения преодолевать посильные трудности, чувства коллективизма, взаимовыручки и уважения друг к другу, умения вести диалог, аккуратности.
Метапредметные:формирование умения ставить цели и задачи, планировать и контролировать деятельность, умения классифицировать объекты, создавать, применять и преобразовывать модели, повышать алгоритмическую культуру обучающихся, развивать логическое мышление, познавательную активность и навыки научной речи.
Предметные: формирование умения построения математической модели, решения уравнений, содержащих одно или более одного арифметического действия и задач с помощью уравнений.
Методы обучения: наглядный, словесный, практический, частично-поисковый, репродуктивный.
Рада видеть вас, друзья. Поприветствуем гостей и за дело веселей. Математика нас ждёт, Начинаем наш урок.
I. Aктуализация знаний
-В нашей стране сейчас проходит грандиозное мировое событие. А какое, вы узнаете, если расшифруете слово.
1.Расшифруйте слово.
Задание: прочитать выражения разными способами.
13х3 – Л 15х6 – Д 49 : 7 – А
24 : 12 – П 9х4 – И 7х12 – М
56 : 8 – А 42 : 7 – О 6х6 – И
Ключ:
6
39
36
84
2
36
7
90
7
О
Л
И
М
П
И
А
Д
А
2.Математический диктант
1. Найдите частное чисел 36 и 6.
2.Один множитель 9, другой 7. Найдите произведение.
3. Делимое 35, делитель 5. Найдите частное.
4. Во сколько раз 7 меньше 21?
5.Во сколько раз 16 больше 4?
6. На сколько 36 больше 9?
7. От пристани отплыли 6 лодок. В каждой лодке было по 4 весла. Сколько вёсел было в этих лодках?
8. В течение недели Витя читал книгу по 9 страниц в день. За это же время Коля прочитал на 15 страниц больше Вити. Сколько страниц прочитал Коля за неделю?
9. В классе 30 учеников, 2 ученика больны. Остальные дети разделились на группы по 4 человека для работы на уроке. Сколько групп получилось?
Ответы: 6, 63, 7, 3, 4, 27, 24, 78,7.
Итак, долгожданные XXII зимние Олимпийские Игры в г. Сочи 2014 уже в самом разгаре. Олимпийские игры – важнейшее событие в международной спортивной жизни. Они привлекают к себе пристальное внимание миллионов людей нашей планеты. Под олимпийскими знаменами собираются спортсмены всех континентов, потому что спорт сближает людей, помогает народам лучше понять и познать друг друга. Наверное, нет человека на земле, который был бы равнодушен к Олимпийским играм.
Олимпийский флаг — это пять переплетенных колец на белом фоне. Эти кольца окрашены в синий, желтый, черный, зеленый и красный цвет, и переплетены друг с другом. Пять колец представляют пять частей света. Назовите 5 частей света. (Америка, Европа, Азия, Африка и Океания).
Сегодня вместе с нами на уроке Белый медведь, Леопард и Зайка – талисманы зимних Олимпийских Игр в Сочи. Талисман – это символ игр, приносящий удачу. Хочется верить, что эти герои тоже нам принесут сегодня удачу.
1.Верно ли утверждение?
Пятнадцать зимних спортивных дисциплин, объединённые в семь олимпийских видов спорта, включены в программу зимних Олимпийских игр 2014. Сегодня мы посетим некоторые спортивные площадки. Приближаемся на стадион, где будут проходить соревнования по конькобежному спорту. Все ли готово к соревнованиям?
Зайка приглашает нас на каток. Сейчас ученики 3 группы расскажут о соревнованиях на коньках. (Приложение 1)
Задание Зайки. Если вы согласны с утверждением, ставим «+» в тетради. Если вы не согласны с утверждением, ставим «-».
Проверка.
Слагаемое + множитель = сумма
Уменьшаемое – вычитаемое = разность
Делимое : делитель = частное
Делимое – вычитаемое = разность
Множитель х делитель = произведение
Слагаемое + слагаемое = сумма
Уменьшаемое – слагаемое = разность
Множитель х множитель = произведение
Проверка. Один человек у доски. (- + + — — + — +)
Одну победу мы с вами одержали, правильно выполнив задание Зайки. Отметьте свою победу, нарисовав на полях тетради жёлтое кольцо — все ответы верны, ошибок нет; зелёное кольцо — 1-2 ошибки ; красное кольцо — 3-4 и более ошибок или затруднился выполнить заданеие.
( Дети оценивают себя сами: на партах у детей лежат фишки красного – «5», зеленого –«4», желтого –«3» цветов)
Учащиеся 4 группы расскажут нам о видах спорта на лыжах.(Приложение 1)
2. Дидактическая игра «Биатлон»(Приложение 2)
II.Постановка учебной задачи
Красная Поляна — популярный центр горнолыжного спорта. На склонах гор появились следы от лыж известных горнолыжников и сноубордистов. Задание Леопарда. Найди среди записей уравнение.
48 – 25 = 23
30 + х ? 40
36 : х = 9
Х х 5
Прочитайте. Докажите, что это уравнение.
Вставить пропущенное слово.
Уравнение – это ___________, в котором есть ______________ число.
Что такое уравнение? (Уравнение – это равенство, в котором есть неизвестное число).
Сформулируйте тему урока.
Какие задачи ставим перед собой? (знать способы решений уравнений на нахождение неизвестного делимого, делителя, множителя; уметь пользоваться математической терминологией, решать уравнения).
Для чего надо научиться решать уравнения?
III. Повторение изученного ранее
Подняться на вершину горы мы сможем по канатной дороге. Учащиеся 1 группы расскажут нам о новых видах зимних игр.
Работа в группах. Задание: восстановить последовательность этапов решения уравнений.
Каждая группа будет работать по заданному алгоритму. Не забывайте помогать друг другу: работа в группах – серьезный и ответственный труд.
Алгоритм
Запишите уравнения.
Найдите переменную.
Решите уравнение – найдите его корень.
Обсудите в группе, сделайте вывод.
1 группа:
Х + 28 = 53 28+х=53
Вывод: Чтобы найти неизвестное слагаемое, надо из ____________________________________________________________________
2 группа:
У-24=36
60-у=24
Вывод: Чтобы найти неизвестное уменьшаемое, надо к ____________________________________________________________________
Вывод: Чтобы найти неизвестное вычитаемое, надо из ____________________________________________________________________
3 группа:
Делимое делитель частное
b : 23 = 4
Делимое делитель частное
90 : c = 5
Вывод: Чтобы найти неизвестное делимое, надо ____________________________________________________________________
Вывод: Чтобы найти неизвестный делитель, надо ____________________________________________________________________
4 группа:
Множитель множитель произведение
7 * a = 56;
Множитель множитель произведение
a * 8 = 56
Вывод: Чтобы найти неизвестный множитель, надо ____________________________________________________________________
Защита работы групп. Взаимопроверка.
VII. Самостоятельная работа с взаимопроверкой по эталону
Перед каждым ребенком лежит набор из 4-х карточек разного цвета. Задание: выберите карточку того цвета, который вам нравится, подпишите листочек и выполните задание. Передайте карточку соседу, сидящему справа. Сверьте ответ с эталоном: поставьте на листочке знак «+» или «-».
(Синяя карточка: 185 – m = 93; на синем ответ: m = 92;
Красный: 17 + x = 304; x = 287;
Зеленая: 90 * k = 270; y = 3;
Желтая: b : 40 = 900; b = 36000)
— Сколько «+» в вашей группе? (Мне понравилась работа этой группы… Отметка каждому — …)
I. Закрепление.
Работа в парах.
Составить из данных чисел уравнение и решить их, объясняя друг другу в парах.
36, 12, 3, Х
12 х Х = 36
3 х Х = 36
Х х 12 = 36
Х х 3 = 36
36 : х = 12
36 : х = 3
IV.ФИЗКУЛЬТМИНУТКА для глаз
Зайка – самая активная жительница зимнего леса. Ее друзья всегда удивляются – и как она все успевает!? Ведь Зайка не только успевает учиться в Лесной Академии на “отлично”, помогать маме в семейном ресторанчике “Лесная запруда”, но и участвовать в различных спортивных соревнованиях. Зайка уверяет своих друзей, что у нее нет никакого секрета: просто она очень любит спорт. А еще она любит петь и танцевать
Всем полезно без сомненья Всё, что связано с движеньем. Вот, поэтому ребятки Будем делать мы зарядку.
Скачут, скачут во лесочке (прыжки на месте) Зайцы — серые клубочки.(руки возле груди, как лапки у зайцев, прыжки) Прыг — скок, прыг – скок – (прыжки вперед-назад, вперед-назад) Стал зайчонок на пенёк.(встать прямо, руки на пояс) Всех построил по порядку, (повернули туловище вправо, правую руку в сторону, затем влево и левую руку в сторону) Стал показывать зарядку. Раз! Шагают все на месте.(шаги на месте) Два! Руками машут вместе, (руки перед собой, выполняем движение “ножницы”) Три! Присели, дружно встали.(присесть, встать) Все за ушком почесали.(почесать за ухом) На “четыре” потянулись.(руки вверх, затем на пояс) Пять! Прогнулись и нагнулись.(прогнуться, наклониться вперед) Шесть! Все встали снова в ряд, (встать прямо, руки опустить) Зашагали как отряд.(шаги на месте)
V. Работа над изученным материалом.
Решение задач
1. Первые Олимпийские игры прошли в Древней Греции более 1000 лет назад. Жители Древней Греции устраивали игры 1 раз в 4 года. Сколько месяцев проходило между двумя Олимпийскими играми?
2. В соревнованиях по биатлону приняли участие 51 спортсмен, а фигурном катании в 3 раза меньше. В кёрлинге приняли участие на 15 спортсменов больше, чем в фигурном катании, а в лыжных гонках в 3 раза больше, чем в кёрлинге. Сколько спортсменов приняли участие в лыжных гонках?
3. Конькобежец пробежал 1000 м за 4 мин. Сколько метров он пробежит за 9 мин?
4.Какая по счету Зимняя олимпиада будет в Сочи в XXI веке (после 2000 года)? В какие годы проводились зимние олимпиады, если они проводятся через 4 года, начиная c 2002, а Сочинская олимпиада будет в 2014 году?
Решение. пусть перед сочинской было х олимпиад.
Уравнение 2002+4х=2014
4х=2014-2002
4х= 12 х=3
Перед сочинской было 3 олимпиады, значит эта четвертая.
VIII. Итог урока.
Сегодня на уроке мы погрузились в неповторимую атмосферу Олимпийских игр, преодолели много трудностей и препятствий. Подошел к завершению наш урок. Посмотрите на свою шкалу, оцените свою работу на уроке. IX. Домашнее задание.Каждый участник соревнований, одержав победу, поднимается на пьедестал почета, чтобы получить заслуженную медаль. Сегодня вы тоже одержали победу, победу над собой. И тоже получаете медали за работу на уроке. На обратной стороне медали записаны 3 вида домашнего задания. 1задание необходимо выполнить всем, остальные задания выполнить по желанию.
Методика «Незаконченное предложение»
Сегодня я узнал…
Было интересно…
Было трудно…
Я выполнял задания…
Я понял, что…
Теперь я могу…
Я почувствовал, что…
Я приобрёл…
Я научился…
У меня получилось…
Я смог…
Я попробую…
Меня удивило…
Урок дал мне для жизни…
Мне захотелось…
X. Рефлексия.
Выберите смайл с подходящим для вас состоянием. Поместите смайл на ту ступеньку пьедестала, на которой вы находитесь. Закончите предложение своими словами.
Отлично! Я многому научился
Хорошо, но могу лучше!
Хочу знать больше!Пока испытываю трудности
Давайте завершим наш урок девизом (учащиеся встают, взявшись за руки, и хором произносят заключительный слайд презентации): «Встанем, за руки взявшись, ладонь в ладонь – в каждом сердце зажжется Олимпийский огонь!».
— Я благодарю вас, дети, за работу на уроке, за помощь друг другу, мне!
Список используемой литературы:
1. Агеева И.Д. Занимательные материалы по информатике и математике. М.:ТЦ «Сфера»,2006.
2. Максимова Т.Н. Поурочные разработки по математике.3 класс. — М.: ВАКО,2013.-448 с.
3. Петерсон Л.Г. Технология деятельностного метода как средство реализации современных целей образования. М.,2003
Вход на портал
Вход на портал
Регистрация
Начало
Поиск по сайту
ТОПы
Учебные заведения
Предметы
Проверочные работы
Обновления
Подписка Я+
Новости
Переменка
Отправить отзыв
Тип урока: урок закрепления, первичной проверки и коррекции знаний и умений.
Цели урока:
Личностные: создание педагогических условий для формирования у обучащихся положительной мотивацию к учению, умения преодолевать посильные трудности, чувства коллективизма, взаимовыручки и уважения друг к другу, умения вести диалог, аккуратности.
Метапредметные:формирование умения ставить цели и задачи, планировать и контролировать деятельность, умения классифицировать объекты, создавать, применять и преобразовывать модели, повышать алгоритмическую культуру обучающихся, развивать логическое мышление, познавательную активность и навыки научной речи.
Предметные: формирование умения построения математической модели, решения уравнений, содержащих одно или более одного арифметического действия и задач с помощью уравнений.
Методы обучения: наглядный, словесный, практический, частично-поисковый, репродуктивный.
Рада видеть вас, друзья. Поприветствуем гостей и за дело веселей. Математика нас ждёт, Начинаем наш урок.
I. Aктуализация знаний
-Ребята, а какое главное событие проходит сейчас в нашем крае?
1.Расшифруйте слово.
Задание: прочитать выражения разными способами.
13х3 – Л 15х6 – Д 49 : 7 – А
24 : 12 – П 9х4 – И 7х12 – М
56 : 8 – А 42 : 7 – О 6х6 – И
Ключ:
6
39
36
84
2
36
7
90
7
О
Л
И
М
П
И
А
Д
А
2.Математический диктант
1. Найдите частное чисел 36 и 6.
2.Один множитель 9, другой 7. Найдите произведение.
3. Делимое 35, делитель 5. Найдите частное.
4. Во сколько раз 7 меньше 21?
5.Во сколько раз 16 больше 4?
6. На сколько 36 больше 9?
7. От пристани отплыли 6 лодок. В каждой лодке было по 4 весла. Сколько вёсел было в этих лодках?
8. В течение недели Витя читал книгу по 9 страниц в день. За это же время Коля прочитал на 15 страниц больше Вити. Сколько страниц прочитал Коля за неделю?
9. В классе 30 учеников, 2 ученика больны. Остальные дети разделились на группы по 4 человека для работы на уроке. Сколько групп получилось?
Ответы: 6, 63, 7, 3, 4, 27, 24, 78,7.
Итак, долгожданные XXII зимние Олимпийские Игры в г. Сочи 2014 уже в самом разгаре. Олимпийские игры – важнейшее событие в международной спортивной жизни. Они привлекают к себе пристальное внимание миллионов людей нашей планеты. Под олимпийскими знаменами собираются спортсмены всех континентов, потому что спорт сближает людей, помогает народам лучше понять и познать друг друга. Наверное, нет человека на земле, который был бы равнодушен к Олимпийским играм.
Олимпийский флаг — это пять переплетенных колец на белом фоне. Эти кольца окрашены в синий, желтый, черный, зеленый и красный цвет, и переплетены друг с другом. Пять колец представляют пять частей света. Назовите 5 частей света. (Америка, Европа, Азия, Африка и Океания).
Сегодня вместе с нами на уроке Белый медведь, Леопард и Зайка – талисманы зимних Олимпийских Игр в Сочи. Талисман – это символ игр, приносящий удачу. Хочется верить, что эти герои тоже нам принесут сегодня удачу.
1.Верно ли утверждение?
Пятнадцать зимних спортивных дисциплин, объединённые в семь олимпийских видов спорта, включены в программу зимних Олимпийских игр 2014. Сегодня мы посетим некоторые спортивные площадки. Приближаемся на стадион, где будут проходить соревнования по конькобежному спорту. Все ли готово к соревнованиям?
Зайка приглашает нас на каток. Сейчас ученики 3 группы расскажут о соревнованиях на коньках. (Приложение 1)
Задание Зайки. Если вы согласны с утверждением, ставим «+» в тетради. Если вы не согласны с утверждением, ставим «-».
Проверка.
Слагаемое + множитель = сумма
Уменьшаемое – вычитаемое = разность
Делимое : делитель = частное
Делимое – вычитаемое = разность
Множитель х делитель = произведение
Слагаемое + слагаемое = сумма
Уменьшаемое – слагаемое = разность
Множитель х множитель = произведение
Проверка. Один человек у доски. (- + + — — + — +)
Одну победу мы с вами одержали, правильно выполнив задание Зайки. Отметьте свою победу, нарисовав на полях тетради жёлтое кольцо — все ответы верны, ошибок нет; зелёное кольцо — 1-2 ошибки ; красное кольцо — 3-4 и более ошибок или затруднился выполнить заданеие.
( Дети оценивают себя сами: на партах у детей лежат фишки красного – «5», зеленого –«4», желтого –«3» цветов)
Учащиеся 4 группы расскажут нам о видах спорта на лыжах.(Приложение 1)
2. Дидактическая игра «Биатлон»(Приложение 2)
II.Постановка учебной задачи
Красная Поляна — популярный центр горнолыжного спорта. На склонах гор появились следы от лыж известных горнолыжников и сноубордистов. Задание Леопарда. Найди среди записей уравнение.
48 – 25 = 23
30 + х ? 40
36 : х = 9
Х х 5
Прочитайте. Докажите, что это уравнение.
Вставить пропущенное слово.
Уравнение – это ___________, в котором есть ______________ число.
Что такое уравнение? (Уравнение – это равенство, в котором есть неизвестное число).
Сформулируйте тему урока.
Какие задачи ставим перед собой? (знать способы решений уравнений на нахождение неизвестного делимого, делителя, множителя; уметь пользоваться математической терминологией, решать уравнения).
Для чего надо научиться решать уравнения?
III. Повторение изученного ранее
Подняться на вершину горы мы сможем по канатной дороге. Учащиеся 1 группы расскажут нам о новых видах зимних игр.
Работа в группах. Задание: восстановить последовательность этапов решения уравнений.
Каждая группа будет работать по заданному алгоритму. Не забывайте помогать друг другу: работа в группах – серьезный и ответственный труд.
Алгоритм
Запишите уравнения.
Найдите переменную.
Решите уравнение – найдите его корень.
Обсудите в группе, сделайте вывод.
1 группа:
Х + 28 = 53 28+х=53
Вывод: Чтобы найти неизвестное слагаемое, надо из ____________________________________________________________________
2 группа:
У-24=36
60-у=24
Вывод: Чтобы найти неизвестное уменьшаемое, надо к ____________________________________________________________________
Вывод: Чтобы найти неизвестное вычитаемое, надо из ____________________________________________________________________
3 группа:
Делимое делитель частное
b : 23 = 4
Делимое делитель частное
90 : c = 5
Вывод: Чтобы найти неизвестное делимое, надо ____________________________________________________________________
Вывод: Чтобы найти неизвестный делитель, надо ____________________________________________________________________
4 группа:
Множитель множитель произведение
7 * a = 56;
Множитель множитель произведение
a * 8 = 56
Вывод: Чтобы найти неизвестный множитель, надо ____________________________________________________________________
Защита работы групп. Взаимопроверка.
I. Закрепление.
Работа в парах.
Составить из данных чисел уравнение и решить их, объясняя друг другу в парах.
36, 12, 3, Х
12 х Х = 36
3 х Х = 36
Х х 12 = 36
Х х 3 = 36
36 : х = 12
36 : х = 3
IV.ФИЗКУЛЬТМИНУТКА для глаз
Зайка – самая активная жительница зимнего леса. Ее друзья всегда удивляются – и как она все успевает!? Ведь Зайка не только успевает учиться в Лесной Академии на “отлично”, помогать маме в семейном ресторанчике “Лесная запруда”, но и участвовать в различных спортивных соревнованиях. Зайка уверяет своих друзей, что у нее нет никакого секрета: просто она очень любит спорт. А еще она любит петь и танцевать
Всем полезно без сомненья Всё, что связано с движеньем. Вот, поэтому ребятки Будем делать мы зарядку.
Скачут, скачут во лесочке (прыжки на месте) Зайцы — серые клубочки.(руки возле груди, как лапки у зайцев, прыжки) Прыг — скок, прыг – скок – (прыжки вперед-назад, вперед-назад) Стал зайчонок на пенёк.(встать прямо, руки на пояс) Всех построил по порядку, (повернули туловище вправо, правую руку в сторону, затем влево и левую руку в сторону) Стал показывать зарядку. Раз! Шагают все на месте.(шаги на месте) Два! Руками машут вместе, (руки перед собой, выполняем движение “ножницы”) Три! Присели, дружно встали.(присесть, встать) Все за ушком почесали.(почесать за ухом) На “четыре” потянулись.(руки вверх, затем на пояс) Пять! Прогнулись и нагнулись.(прогнуться, наклониться вперед) Шесть! Все встали снова в ряд, (встать прямо, руки опустить) Зашагали как отряд.(шаги на месте)
V. Работа над изученным материалом.
Решение задач
1. Первые Олимпийские игры прошли в Древней Греции более 1000 лет назад. Жители Древней Греции устраивали игры 1 раз в 4 года. Сколько месяцев проходило между двумя Олимпийскими играми?
2. В соревнованиях по биатлону приняли участие 51 спортсмен, а фигурном катании в 3 раза меньше. В кёрлинге приняли участие на 15 спортсменов больше, чем в фигурном катании, а в лыжных гонках в 3 раза больше, чем в кёрлинге. Сколько спортсменов приняли участие в лыжных гонках?
3. Конькобежец пробежал 1000 м за 4 мин. Сколько метров он пробежит за 9 мин?
4.Какая по счету Зимняя олимпиада будет в Сочи в XXI веке (после 2000 года)? В какие годы проводились зимние олимпиады, если они проводятся через 4 года, начиная c 2002, а Сочинская олимпиада будет в 2014 году?
Решение. пусть перед сочинской было х олимпиад.
Уравнение 2002+4х=2014
4х=2014-2002
4х= 12 х=3
Перед сочинской было 3 олимпиады, значит эта четвертая.
VIII. Итог урока.
Сегодня на уроке мы погрузились в неповторимую атмосферу Олимпийских игр, преодолели много трудностей и препятствий. Подошел к завершению наш урок. Посмотрите на свою шкалу, оцените свою работу на уроке.
IX. Домашнее задание.
Каждый участник соревнований, одержав победу, поднимается на пьедестал почета, чтобы получить заслуженную медаль. Сегодня вы тоже одержали победу, победу над собой. И тоже получаете медали за работу на уроке. На обратной стороне медали записаны 3 вида домашнего задания. 1задание необходимо выполнить всем, остальные задания выполнить по желанию.
Методика «Незаконченное предложение»
kopilkaurokov.ru
«Решение уравнений» (3 класс)
Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение
«Верх – Иньвенская средняя общеобразовательная школа»
Урок математики
Класс: 3
Тип урока:
Вид урока: урок закрепление, второй урок по теме «Решение уравнений»
Автор учебника: М.И. Моро, М.А. Бантова, Г.В. Бельтюкова и др. УМК «Школа России»
Тема: «Решение уравнений на нахождение неизвестного делимого, делителя, множителя».
Учитель: Четина Нина Анатольевна
2015
Цели урока:
образовательная:
читать и сравнивать уравнения, используя математическую терминологию;
развивать умение решать уравнения, выполнять проверку, используя связь умножения и деления;
совершенствовать вычислительные навыки, умение решать задачи изученных видов;
развивающая:
регулятивные:
управление своей деятельностью;
развитие общеучебных умений, в том числе умения самостоятельно оценивать результат своих действий, контролировать самого себя,
находить и исправлять собственные ошибки.
коммуникативные:
речевая деятельность; навыки сотрудничества.
познавательные:
работа с информацией о герое Коми-Пермяцкого округа в ВОВ (Сысолетин М.И.)
воспитательная:
воспитание гордости за свою родину, героев Коми-Пермяцкого округа; воспитывать целеустремленность и настойчивость в достижении цели, любовь к своей малой родине.
Оборудование: таблица – алфавит для устного счёта, карточки с уравнениями на обратной стороне имя героя, листы самооценки.
Ход урока.
Организационное начало.
— Доброе утро, мои маленькие друзья, доброе утро, уважаемые коллеги! Я рада видеть ваши лица, ваши глаза.
«Вы талантливые, дети! Когда-нибудь вы сами приятно поразитесь, какие вы умные, как много и хорошо умеете, если будете постоянно работать над собой, ставить новые цели стремиться к их достижению…» (Ж.Ж.Руссо)
И думаю, что урок принесёт нам всем радость общения друг с другом.
Актуализация знаний.
А
Б
В
Г
Д
Е
Ё
Ж
З
И
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Й
К
Л
М
Н
О
П
Р
С
Т
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
У
Ф
Х
Ц
Ч
Ш
Щ
Ь
Ъ
Ы
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Э
Ю
Я
31
32
33
Ваша задача ответ на вопрос найти в таблице, а ответ будет соответствовать букве.
— Героями ВОВ были и наши коми – пермяки. В этом году со дня победы ВОВ – 70 лет.
Самоопределение к деятельности.
— Наши герои находили выход из сложной, а порой неизвестной им ситуации, и сегодня мы с вами узнаем имена наших героев. Есть еще и неизвестные герои. Исследователи до сих пор ищут неизвестных героев. Мы тоже будем в роли исследователей, только искать не героев, а неизвестные числа.
— Где в математике встречаются неизвестные числа? (в уравнениях, в примерах с окошками)
— На карточках вы видите записи. Посмотрите внимательно и скажите какая запись лишняя. Почему? (21 : Х > 3, это не уравнение, а все остальные уравнения)
Х : 18 = 5
Сысолетин
Х · 11 = 55
21 : Х > 3
Михаил
52 : Х = 13
Х : 15 = 6
Иванович
15 · Х = 75
Что такое уравнение? (Уравнение — это равенство с неизвестным числом, значение которого нужно найти.)
Кто уже догадался о теме нашего урока? (Решение уравнений)
У вас на партах лежат листочки с лестницей. Отметьте на ступеньках, как вы ориентируйтесь, зная тему урока.
1. читать и сравнивать уравнения.
2. решать уравнения, выполнять проверку.
3. решать примеры и задачи.
4. познакомимся с героями коми-пермяками вов
Работа по теме урока.
Решение уравнений.
Какие компоненты находят делением?
Найдите среди уравнений те, которые решаются делением. Решим только их.
Выберите, какое решим первым. ( У доски 1 ученик с подробным объяснением)
(читаем на обороте имя героя)
У доски с объяснением решим ещё уравнение. (Выбирает и решает второй ученик).
Что можете сказать, про оставшееся уравнение? (решает третий ученик)
Сделаем вывод:
Чтобы найти неизвестный множитель, надо….(произведение разделить на известный множитель)
Чтобы найти неизвестное делимое, надо…(частное умножить на делитель)
Чтобы найти неизвестный делитель, надо…(делимое разделить на частное)
Рассказ учителя о Сысолетине М.И.
Родился в д.Аникина Кудымкарского района в крестьянской семье. В 1931 году окончил 7 классов сельской школы в с.Дёмино. С 12 лет работал в колхозе, в леспромхозе, пожарной охране. После пошёл в армию и трижды поощрялся командиром. Солдат стал командиром пулемётного расчета, младшим сержантом. 13 декабря 1941г. его направили в 337-й танко — пулемётный батальон. Его тяжело ранили и после излечения направили в школу танкистов в Нижний Тагил. Он был водителем легендарной «тридцатьчетвёки». 15 октября 1943г. танк Сысолетина устремился к мосту через один из притоков Днепра, для того чтобы не пропустить врага. Снаряд противника пробивает танк Сысолетина и он загорается. Но он дальше шел на врага, пока не погиб. После боя насчитали 15 машин врага, танк, 146 немецких трупов.
10 марта 1944 года сержанту Сысолетину присвоено звание Героя Советского Союза (посмертно)
Его именем названы улица в г. Кудымкар, Деминская школа Кудымкарского района.
Решение задачи.
После боя наши солдаты насчитали 5 советских машин и танк. А немецких — в 2 раза больше, чем советских машин. Сколько всего машин было на поле боя?
Запишите решение задачи в тетрадь.
Всего героев ВОВ в Коми — Пермяцком округе 15. А сейчас встанем и почтим память наших героев.
Сегодня на уроке мы познакомились с героями ВОВ нашего округа, преодолели много трудностей и препятствий. Подошел к завершению наш урок.
Домашнее задание.
Каждый герой ВОВ получил заслуженную медаль или орден. Сегодня вы тоже одержали победу, победу над собой. И тоже получаете ордена за работу на уроке. На обратной стороне ордена записаны 3 вида домашнего задания. 1задание необходимо выполнить всем, остальные задания выполнить по желанию.
Методика «Незаконченное предложение»
Сегодня я узнал…
Было интересно…
Было трудно…
Я выполнял задания…
Я понял, что…
Теперь я могу…
Я почувствовал, что…
Я приобрёл…
Я научился…
У меня получилось…
Я смог…
Я попробую…
Меня удивило…
Урок дал мне для жизни…
Мне захотелось…
Рефлексия.
— Вернемся к нашей лестнице, на какой ступеньке вы оказались в конце урока.
— Я благодарю вас, дети, за работу на уроке, за помощь друг другу, мне!
infourok.ru
Решение уравнений. 3 класс
Урок математики по теме «Решение уравнений» (3-й класс)
Цели.
Образовательные:
закрепление умений решать уравнения.
совершенствование вычислительных умений и навыков;
развитие у учащихся умения выделять главное, существенное в изучаемом материале;
формирование умения сравнивать, обобщать изучаемые факты и понятия;
развитие самостоятельности мышления;
развитие познавательного интереса, творческих способностей, воли, эмоций.
Воспитательные:
воспитание культуры поведения;
осуществление нравственного воспитания;
профилактика утомления (здоровьесбережение).
Организационный момент.
Ход урока
Цель: внешняя и внутренняя подготовка к уроку.
В древности говорили: «День, когда ты ничему не научился, прошел даром»
– Учебная задача: Сегодня будем повторять ранее изученный материал, учиться проверять и оценивать себя, быть наблюдательными и внимательными.
Урок пройдет в форме конкурсов между командами. За правильные ответы на вопросы команды будут получать баллы. Команда, набравшая большее количество баллов, станет победительницей.
Ученики делятся на 3 команды. Команды придумывают название, выбирают капитана.
Запишите сегодняшнее число в тетради Дайте характеристику этому числу.. (двузначное, чётное,
2) Запишите произведение чисел равные 14.
— Найдите шестую часть чисел.
12 24 6 54 60 18 30 42 48
2 4 1 9 10 3 5 7 8
Подготовка учащихся к активному усвоению знаний:
– Начнём урок с математической разминки:
Устный счёт – разминка: Запишите ответы в строчку.
1. Найдите частное чисел 36 и 6. 6
2.Один множитель 9, другой 7. Найдите произведение. 63
3. Делимое 40, делитель 5. Найдите частное. 8
4. Во сколько раз 7 меньше 21? 3
5.Во сколько раз 16 больше 4? 4
6. На сколько 36 больше 9? 27
7. От пристани отплыли 6 лодок. В каждой лодке было по 4 весла. Сколько вёсел было в этих лодках? 24
8. В течение недели Витя читал книгу по 9 страниц в день. За это же время Коля прочитал на 15 страниц больше Вити. Сколько страниц прочитал Коля за неделю? 9•7+15=78
9. В классе 30 учеников, 2 ученика больны. Остальные дети разделились на группы по 4 человека для работы на уроке. Сколько групп получилось? 7
В классе 28 учеников, дети разделились на группы по 4 человека для работы на уроке. Сколько групп получилось? ((28:4=7)
б) От пристани отплыли 6 лодок. В каждой лодке было по 4 весла. Сколько вёсел было в этих лодках? (6х4=24)
Ответы:6, 63, 8, 3, 4, 27, 24, 78,7 ,7, 24
1 конкурс «Реши примеры на порядок действия»
Работа у доски: решение примеров на порядок действия :
42:6+(19+6):5-6 •2= 0
60-(13+22):5-6 •4+25= 54
9 •5-36:6:2-(38-23):5=39
90-(40-24:3):4 •6+3 •5= 57
Чем вам больше всего нравится заниматься на уроках математики?
Уравнение-это равенство, в котором есть неизвестное число, которое надо найти.
— А хотите узнать, кто впервые ввёл понятие уравнения в математику. Тогда внимание на экран.
Исторический экскурс в мир Древней Азии (историческая справка)
— Мы отправляемся с вами в Среднюю Азию, в древний город Хорезм. Приблизительно в 850 году н.э. арабский ученый математик Мухаммед бен Муса ал-Хорезм написал книгу об общих правилах решения арифметических задач при помощи уравнений. Эта книга дала имя науке алгебре. Очень большую роль сыграла еще одна книга, в которой он подробно описал индийскую арифметику. Триста лет спустя (в 1120 году) эту книгу перевели на латинский язык, и она стала первым учебником «индийской» (то есть нашей современной) арифметики для всех европейсих стран.
— Прежде, чем перейти к соревнованию решения уравнений, вспомним:
— Как называются компоненты при умножении, делении, сложении, вычитании.?
2 конкурс «Кто быстрее решит уравнения?»
k + 34 = 75 37 + b = 56 c + 45 = 45 16 + c = 98
d • 9 = 81 6 • t = 24 n • 9 = 45 6 • c = 36
х – 25 = 26 у – 18 = 19 х – 29 = 65 k – 7 = 14
х : 9 = 3 х : 4 = 7 с : 6 = 2 у : 3 = 2
Итак, 3-й конкурс: «Математический словарь»
— В этом конкурсе я буду сразу задавать все вопросы сначала одной команде, затем другой. Я буду зачитывать вам начало, а вы должны закончить его одним словом.
1. Результат сложения. (Сумма.)
2. На него нельзя делить. (Нуль.)
3. Длину умножить на ширину … (площадь).
4. При счете используем … (цифры).
5. Цена, количество. (Стоимость.)
6. Линия, состоящая из нескольких звеньев — это (ломаная).
7. Если 8 х 8, то получится … (64).
8. Инструмент для построения отрезков. (Линейка.)
9. Часть суток от утра до вечера. (День.)
10. В математике их четыре. (Действия.)
11. Ученическая тетрадь для записи заданных уроков и для отметок об успехах. (Дневник.)
10. Прямая, проведенная через центр окружности. (Диаметр.)
11. Если 9 х 9, то получится… (81).
12. Ее никто не любит. (Двойка.)
Конкурс : «Что означают эти выражения?
Одна нога тут, другая там. (Быстро)
От горшка два вершка. (Маленький)
На все четыре стороны. (Куда угодно)
Как свои пять пальцев. (Знать очень хорошо)
Собери пословицу.
Семь раз отмерь – один отрежь. Начиная какое-либо дело, не следует торопиться. Надо всё обдумать и взвесить. Выражение пошло от портных, в работе которых ошибку при раскрое материи невозможно исправить.
Одна голова хорошо, а две лучше. Двое быстрее найдут решение проблемы, чем один человек.
Лучше один раз увидеть, чем 100 раз услышать. увиденное воспринимается лучше, чем услышанное
В одно ухо влетело, в другое – вылетело. Что у человека не отложилось в голове то, что ему было сказано
Применение знаний и умений в новой ситуации
-А вы любите ходить в поход?
-Что вы берете с собой?
—А как называют людей, которые любят отдыхать на природе?
Давайте посмотрим, что ещё может предложить нам учебник. Предлагаю решить задачу.
– Прочитайте задачу, представляя себе то, о чём говорится в задаче.
Задача 20 — №4
В туристский поход пошли 19 человек. На каждого взяли по 2 банки мясных консервов и по 3 банки овощных. Сколько всего банок с консервами взяли?
— Что такое 19 человек? (количество туристов)
— Что такое 2 банки, 3 банки? (количество банок на человека)
— Что надо узнать в задаче? (сколько всего банок взяли)
– Подумайте, какой способ краткой записи здесь больше всего подойдёт?
(Таблица)
– Кто догадался, какие графы таблицы нам необходимо записать, чтобы решить задачу?
Количество банок на человека
Количество туристов
Общее количество банок
Мясные консервы
2 шт.
19 чел.
? б.
? б.
Овощные консервы
3 шт.
? б.
1) 3+2=5 (б.) – банок консервов на одного человека.
2). 19 ∙ 5=95 (б.) – всего
Ответ: 95 банок с консервами взяли туристы.
Запишите решение.
(2 ученика записывают разными способами на доске
Iспособ.
(3+2)х19=95(шт.)-консервов купили туристы
Ответ: 95 консервов всего
II способ.
1) 19∙2=38 (шт.) мясных консервов у всех туристов
2) 19∙3=57 (шт.) овощных консервов у всех туристов
3) 57+38= 95 (шт.) консервов всего
Ответ: 95 консервов всего
IV. Физкультминутка.
— Перед вами 4 уравнения на листочках.
— Используя цветные карандаши вы закрашиваете ответ, который соответствует правильному ответу данного уравнения.
Х ∙ 7 = 49
А) 7
Б) 8
в) 12
а + 36 = 80
А) 4
б) 20
в) 44
Х — 25 = 11
А) 60
б) 36
в) 29
84 : у = 14
А) 6
б) 3
в) 15
III. Подводящий диалог к формулированию новой темы.
Работа с рисунками.
По этому рисунку давайте составим задачу и решим её.
Ребята, перечислите предметы, которые здесь изображены художником? (Весы, гири, тыква).
Что за цифры на гирях. Зачем они? (Указывают массу гирь)
Скажите, в каком положении находятся весы (Весы находятся в равновесии)
Запишем то, что видите на картинке с помощью цифр, математических знаков
Что лежит сначала на левой чаше весов? (Тыква)
Какова её масса? (Неизвестна)
Как её можно обозначить? ( Давайте обозначим массу тыкву буквой Х)
Что ещё находится на этой же чаше? (Гиря массой в 2 кг)
Если это вместе на одной чаше весов, какой знак между числами поставим? ( х+2)
(Аналогично с правой чашей весов) Перечисляют и появляется запись: 5 5 5
Весы в равновесии, какой знак поставим между записями ? (Равенства)
Интересная запись!Х + 2 = 5 • 3
Давайте это запишем в тетрадь.
А я догадалась, как правую часть проще записать, а вы?
(5 • 3 сумма одинаковых слагаемых) Х + 2 = 5 •3
Что вы заметили? Что напоминает вам эта запись? (Похоже на уравнение)
А решали такие сложные уравнения? (Нет)
V. Совместное «открытие» нового знания.
Работа в группах.
Проведём свои наблюдения, исследовательскую работу. Помогайте друг другу.
С чего бы вы начали решение этого уравнения?
Сделайте его проще! (Можно найти произведение 5 и 3. Мы получили уравнение, которое уже умеем решать: Х +2 = 15)
Неизвестно 1 слагаемое. Чтобы его найти, необходимо из суммы вычесть известное слагаемое.
Корень — 13
Молодцы! Вы сделали открытие!
Смогли сами справиться с таким сложным заданием.
А теперь попробуйте решить эти уравнения и задачи. (работа в группах)
1 команда: (х — 35) -18 = 17; -Мама испекла 21 блинчик с мясом, а с творогом в 3 раза меньше. Сколько всего блинчиков испекла мама?
2 команда: 12 + (х + 34) = 83; -За день в столовой израсходовали 28 кг картофеля и 7 кг помидоров. Во сколько раз больше израсходовали картофеля, чем помидоров?
3 команда: 93 — (х + 56) = 8. -Школьники посадили 2 ряда яблонь по 15 деревьев в каждом ряду и 3 ряда слив по 10 деревьев в каждом ряду. На сколько больше посадили яблонь, чем слив?
«Конкурс капитанов»
— Капитаны! Настал ваш час показать свои математические способности.
Даю вам карточки с текстом одной и той же задачи. Победит тот, кто быстрее ее решит. Максимальная оценка — 4 балла.
У Пончика на комбинезоне 17 карманов.
10 карманов спереди, остальные сзади.
В каждом кармане спереди по 2 пончика, а сзади по 3 пончика. Сколько всего пончиков у Пончика?
Ответ: всего 41 пончик.
17-10 = 7 (к.) — сзади;
2 х 10 = 20 (п.) — спереди;
3×7 = 21 (п.) — сзади;
20 + 21 =41(п.) — всего
Задание: Греческий крест (около 500 г. до н.э.). Название этой фигуры связано с тем, что древние греки чертили такой крест на хлебах, считая его символом жизни.
Разрежьте крест как показано пунктиром и соберите из него квадрат.
— Давайте подведём итог нашего урока. Выберите начало предложения и закончите его.
Я научился…
Было интересно…
Было трудно…
Теперь я могу…
У меня получилось…
Мне захотелось…
11. Подведение итогов урока.
— Какие умения мы совершенствовали на уроке?
— Что такое уравнение?
— Какое задание было самым интересным?
— Давайте подведём итоги ваших ответов. Каждый из вас посчитает количество фишек, полученных за правильные ответы. Посчитаем общее количество фишек в каждом ряду и подведём итог работы. Какая команда заняла :
1 место; 2 место; 3 место.
— На доске вы видите пьедестал почёта. Прикрепим магнит на ту ступеньку, на которую вы сегодня поднялись во время работы на уроке.
5. Спасибо ребята, все молодцы теперь подсчитаем количество баллов за урок и поставим себе оценку. Будьте внимательны и объективны к друг другу.
алгоритм.
Вспомнить компоненты действия данного уравнения.
Определить неизвестный компонент.
Вспомнить правило нахождения неизвестного компонента.
Применить правило и найти неизвестный компонент.
Записать ответ.
videouroki.net
Конспект урока по математике «Решение уравнений» (3 класс)
Урок математики в 3-м классе «Решение уравнений»
Кохацкая Светлана Валериевна
учитель начальных классов
Тип урока: урок введения новых знаний.
Цель: познакомить с уравнениями нового вида.
Задачи:
Учить решать уравнения нового вида, которые будут вводиться через текстовую задачу.
Развивать умение переносить ранее изученные знания на новый материал.
Развивать интеллектуальные и коммуникативные умения, умения самостоятельно оценивать результат своих действий.
Оборудование:
компьютер, телевизор, презентация.
Лист самооценки учащихся представлен в Приложение 1
Листики для работы в группах
Карточки с домашним заданием ( разноуровневые задания).
Ход урока
I. Организация класса.
Положительный настрой на работу.
II. Актуализация знаний.
Ребята, вы согласны, что сейчас период повышенного распространения вирусных заболеваний. И что важно заботиться о здоровье? На что, нужно обратить внимание?
(Здоровый образ жизни. Гигиена . Здоровое питание.)
Знать о пользе разных продуктов?
Вы любите ягоды? Не случайно вас спрашиваю. Вы сейчас потренируетесь в счёте и заодно узнаете о пользе и лечебных свойствах некоторых ягод и фруктов.
Работа в тетрадях.
Математическая разминка + тема здоровья
(лечебные свойства ягод, фруктов)
Послушайте задачи и запишите выражения в тетрадях:
а) Семья собрала летом с одного куста 2 кг черной смородины. Сколько всего кг смородины собрала семья с 11 таких кустов?
В плодах черной смородины много витамина Е, С в 20 раз больше, чем в яблоках и апельсинах. Витамины — необходимы для растущего организма.
б) Юля разделила поровну 30 мандаринов среди пяти своих подруг. Сколько мандаринов получила каждая из них?
При простуде и кашле — рекомендуется каждое утро выпивать по стакану мандаринового сока. Эфирное масло мандарина поднимает настроение.
в) На зиму заготовили 4 баночки малины, а клюквы в 6 раз больше. Сколько банок с клюквой заготовили на зиму?
Раны и ожоги, промытые клюквенным соком, моментально заживают. Брусника повышает остроту зрения и рекомендуются пилотам, морякам, водителям, работающим с напряжением зрения и ученикам.
г) Масса арбуза 12 кг, Сколько кг в 2,…3… арбузах?
Арбузы прекрасно утоляют жажду и выводят из организма ядовитые вещества.
Проверьте. (Слайд № 2 по щелчку)
Дети выполняют отметку в листе самооценки. Приложение 1.)
Какие знания понадобились для решения задач? (Знания таблицы умножения и деления)
Отлично справились с заданием.
Продолжаем математическую разминку:
2. Игра.
На какие 2 группы можно разбить записи? (Слайд № 3 по щелчку)
505 — 5
Х+ 20= 70
Х- 40 =30
808 — 8
(Уравнения и числовые выражения)
(Равенство с неизвестным)
III. Подводящий диалог к формулированию новой темы.
Сообщение темы урока.
Составление целей урока:
Обучающие: учиться решать уравнение нового типа;
Развивающие: развивать речевой аппарат, внимание, память, логическое мышление, применять знания в повседневной жизни;
Воспитывающие: выполнять правила для учащихся, уметь слышать, слушать, комментировать;
Что такое уравнение?Уравнение – это математическое равенство, которое содержит неизвестное число. Неизвестное число обозначают буквами латинского алфавита.
Что значит «решить уравнение»?
Решить уравнение – значит найти такое числовое значение неизвестного, при котором равенство будет верным.
В математике говорят: решить уравнение – это значит найти корень уравнения.
Работа с компонентами ( сложение, вычитание, умножение, деление)
Решение уравнений по вариантам. (1 –В Х+ 20= 70; 2 –В Х- 40 =30)
Проверка решения уравнений по рядам. (Слайд № 4).
Оцените своё решение (Дети делают отметку в листе самооценки.Приложение 1.)
III. Подводящий диалог к формулированию новой темы.
Работа с рисунками.
По этому рисунку давайте составим задачу и решим её. (слайд № 5 )
Ребята, перечислите предметы, которые здесь изображены художником? (Весы, гири, тыква).
Что за цифры на гирях. Зачем они? (Указывают массу гирь)
Скажите, в каком положении находятся весы (Весы находятся в равновесии)
Запишем то, что видите на картинке с помощью цифр, математических знаков(слайд № 6 по щелчку)
Что лежит сначала на левой чаше весов? (Тыква)
Какова её масса? (Неизвестна)
Как её можно обозначить?( Давайте обозначим массу тыкву буквой Х)
Что ещё находиться на этой же чаше? (Гиря массой в 2 кг)
Если это вместе на одной чаше весов, какой знак между числами поставим?
( х+2)
(Аналогично с правой чашей весов) Перечисляют и появляется запись: 5 5 5
Весы в равновесии, какой знак поставим между записями ? (Равенства)
Интересная запись!Х + 2 = 5 x 3
Давайте это запишем в тетрадь.
А я догадалась, как правую часть проще записать, а вы?
(5 x 3 сумма одинаковых слагаемых)
Х + 2 = 5 x3
Что вы заметили? Что напоминает вам эта запись? (Похоже на уравнение)
А решали такие сложные уравнения? (Нет)
IV. Оздоровительная минутка.
Видеоролик «Фрукты»
V. Совместное «открытие» нового знания.
Работа в группах.
Проведём свои наблюдения, исследовательскую работу. Помогайте друг другу.
С чего бы вы начали решение этого уравнения?
Сделайте его проще!(Можно найти произведение 5 и 3. Мы получили уравнение, которое уже умеем решать: Х +2 = 15)
Неизвестно 1 слагаемое. Чтобы его найти, необходимо из суммы вычесть известное слагаемое.
Корень — 13 (слайд № 8 по щелчку)
Молодцы! Вы сделали открытие!
Смогли сами справиться с таким сложным заданием.
Сделайте отметку в листе самооценки. Делают отметку в листе самооценки.
(работа в группах)
Если уч-ся не смогут самостоятельно решить данное уравнение, то предложить готовое решение .( № 1 стр. 88 учебника)
Откуда появляется число 15 в уравнении? (Произведение 5 и 3)
Витя решил уравнение так:
Х + 2 = 5 x 3
Х + 2 = 15
Х = 15 — 2
Х = 13
Ответ 13 килограммов масса камбалы.
Чему же равна масса рыбы?(Масса рыбы — 13 кг)
VI. Первичное закрепление.
Попытайтесь сами решить уравнение
Самостоятельная работа по вариантам (разно уровневая)(слайд № 11)
R + 10 = 43
2 х С = 24
х + 3 = 14 : 2
9 — у = 13 — 6
Проверка самостоятельной работы. (слайд № 12, 13)
VIII. Рефлексия.
IX. Итог урока.
Чему учились на уроке? (Учились решать сложные уравнения)
Проанализируйте свою деятельность.(лист самооценки) Вложите в свои тетради. (Заполненный лист самооценки вкладывают в тетради, тетради сдают).
Как работалось в команде?( Ответы детей)
О пользе каких ягод и фруктов вы узнали?(клюквы, черной смородины, арбуза, мандаринов, тыквы)
X. Домашнее задание. (дифференцированное)
Чтобы научиться решать задачи с уравнениями, вы потренируйтесь в решении уравнений дома. Здесь и пригодятся полученные знания новой темы урока.
(Учащимся предлагаются разно уровневые карточки с уравнениями. Дети, оценивая степень усвоения, выбирают себе карточку легче по уровню или труднее)
Система линейных уравнений. Абсолютная погрешность и невязка решения системы линейных уравнений
Система уравнений вида:
(2.1)
или в сокращенной записи:
называется линейной алгебраической системой из n уравнений с n-неизвестными xi (i=1,…,n). В матричной форме она записывается следующим образом:
(2.2)
где A — квадратная матрица, и — векторы столбцы вида:
Методы Рунге — Кутты второго порядка точности для решения задачи Коши
расчетам формулы метода Рунге-Кутты второго порядка точности имеют следующий вид:
(2.12)
Данный метод является двух этапным. Вначале вычисляется значение k(1), а затем значения k(2).
При a=1 формулы (2.12) дают метод Эйлера-Коши, при a=1/2 — усовершенствованный метод Эйлера.
Экзаменационный билет № 12
Приближение функций. Среднеквадратичное и равномерное приближение
Версия
Аппроксимация состоит в том, что данную функцию f(x) приближенно заменяют (аппроксимируют) некоторой другой функцией, так, чтобы отклонение (x) от f(x) в заданной области [a,b] было минимально возможным, при этом функцию f(x) называют аппроксимируемой, а функцию (x) аппроксимирующей.
При приближении на непрерывном множестве точек отрезка [a,b] аппроксимацию называют непрерывной (или интегральной). Если приближение строится на заданном дискретном множестве точек {xi} i=0,1,… отрезка [a,b], то аппроксимацию называют точечной.
Если аппроксимирующая функция (x) строится для всего отрезка [a,b] на котором задана функция f(x), то говорят о глобальной аппроксимации, если же весь отрезок [a,b] разбит на частичные отрезки и на каждом используется своя аппроксимирующая функция, то говорят о локальной аппроксимации.
Равномерное и среднеквадратичное приближения. Если приближение строится таким образом, что величина отклонения (модуль разности двух функций f(x) и (x)) удовлетворяет условию
(2.2)
то такое приближение (2.2) называют равномерным приближением.
Часто используется среднеквадратичное приближение функции f(x) функцией (x). Здесь стараются получить минимальную величину среднеквадратичного значения модуля разности аппроксимируемой и аппроксимирующей функций на всем отрезке [a,b]:
(2.3)
Первая формула используется при непрерывной аппроксимации, а вторая при дискретной аппроксимации.
Версия
Норма вектора в линейном вещественном пространстве. Норма матрицы в линейном вещественном пространстве
Методы Рунге-Кутты четвертого порядка точности для системы дифференциальных уравнений
метод Рунге-Кутты четвертого порядка точности.Наиболее известным из методов Рунге-Кутты является классический 4-этапный метод четвертого порядка точности:
(2.13)
Этот метод прост и эффективен, когда отрезок [x0,xn] не очень велик.
метод Рунге-Кутты четвертого порядка точности для системы из 2-х уравнений.Имеется система из двух дифференциальных уравнений:
Расчетные формулы для вычисления значений функции y(x) и z(x) имеют следующий вид:
(2.15)
где
Экзаменационный билет № 13
cyberpedia.su
2. Численные методы решения системы линейных уравнений
2.1. Постановка задачи
Рассмотрим систему
линейных алгебраических уравнений:
,
где
матрица m×m, — искомый вектор, — заданный вектор. Будем
предполагать, что определитель матрицы отличен от нуля, т.е. решение
системы существует.
Методы численного
решения системы делятся на две группы:
прямые методы («точные») и итерационные
методы.
Прямыми методами
называются методы, позволяющие
получить решение системы за конечное
число арифметических операций. К этим
методам относятся метод Крамера,
метод Гаусса,
LU-метод
и т.д.
Итерационные методы
(методы последовательных
приближений) состоят в том, что решение
системы находится как предел
последовательных приближений при
,
где
— номер итерации. При использовании
методов итерации обычно задается
некоторое малое число и вычисления проводятся до тех
пор, пока не будет выполнена оценка
.
К этим методам относятся
метод Зейделя,
Якоби,
метод верхних релаксаций
и т.д.
Следует заметить, что
реализация прямых методов на компьютере
приводит к решению с погрешностью, т.к.
все арифметические операции над
переменными с плавающей точкой выполняются
с округлением. В зависимости от свойств
матрицы исходной системы эти погрешности
могут достигать значительных величин.
В нашем случае необходимо
решить следующую систему линейных
алгебраических уравнений.
2.2. Метод Гаусса
Запишем систему в
развернутом виде:
Метод Гаусса состоит
в последовательном исключении неизвестных
из этой системы. Предположим, что
.
Последовательно умножая первое уравнение
на
и складывая сi-м уравнением,
исключим из всех уравнений кроме первого.
Получим систему:
где
,
,
.
Аналогичным образом
из полученной системы исключим
.
Последовательно, исключая все неизвестные,
получим систему треугольного вида:
Описанная процедура
называется
прямым ходом метода Гаусса.
Заметим, что ее выполнение было возможно
при условии, что все
,
не равны нулю.
Выполняя последовательные
подстановки в последней системе, (начиная
с последнего уравнения) можно получить
все значения неизвестных.
,
Эта процедура получила
название
обратный ход метода Гаусса.
Метод Гаусса может
быть легко реализован на компьютере.
При выполнении вычислений, как правило,
не интересуют промежуточные значения
матрицы
.
Поэтому численная реализация метода
сводится к преобразованию элементов
массива размерности (×()),
где
столбец
содержит элементы правой части системы.
Для контроля ошибки
реализации метода используются так
называемые контрольные суммы. Схема
контроля основывается на следующем
очевидном положении. Увеличение значения
всех неизвестных на единицу равносильно
замене данной системы контрольной
системой, в которой свободные члены
равны суммам всех коэффициентов
соответствующей строки. Создадим
дополнительный столбец, хранящий сумму
элементов матрицы по строкам. На каждом
шаге реализации прямого хода метода
Гаусса будем выполнять преобразования
и над элементами этого столбца, и
сравнивать их значение с суммой по
строке преобразованной матрицы. В случае
не совпадения значений счет прерывается.
Один из основных
недостатков метода Гаусса связан с тем,
что при его реализации накапливается
вычислительная погрешность. Для больших
систем порядка число действий умножений и
делений близко к
.
Для того, чтобы уменьшить
рост вычислительной погрешности
применяются различные модификации
метода Гаусса. Например, метод Гаусса
с выбором главного элемента по столбцам,
в этом случае на каждом этапе прямого
хода строки матрицы переставляются
таким образом, чтобы диагональный
угловой элемент был максимальным. При
исключении соответствующего неизвестного
из других строк деление будет производиться
на наибольший из возможных коэффициентов
и следовательно относительная погрешность
будет наименьшей.
Существует метод
Гаусса с выбором главного элемента по
всей матрице. В этом случае переставляются
не только строки, но и столбцы .
Использование модификаций метода Гаусса
приводит к усложнению алгоритма
увеличению числа операций и соответственно
к росту времени счета.
Алгоритм Гауссовских
преобразований с выбором главного
элемента по всей матрице:
Выберем ведущий
элемент в какой-либо строке (для простоты
расчетов лучше, если он будет равен 1).
Разделим ведущую
строчку на ведущий элемент.
Обнулим элементы
ведущего столбца
Остальные элементы
пересчитаем по правилу прямоугольника
Столбец-контроль
используется для контроля правильности
вычислений. В первой таблице в нем
собираются суммы по строкам. Пересчитывается,
он также как и все остальные элементы.
Если после пересчета в нем все равно
остались суммы по строкам, значит,
вычисления были проведены верно.
Рисунок 13 – Реализация алгоритма методом
Жордана-Гаусса
Опишем механизм
создания листа Excel с реализацией метода
Гаусса.
На лист Excel занесем
значения на начальной итерации. При
столбцах х1, х2, х3 запишем основную
матрицу системы. В столбце bзапишем столбец свободных коэффициентов.
В столбцах «пересчитанная сумма» и
«сумма» (они пока не отличаются способом
расчета) автосуммируем все значения по
строкам исходной матрицы.
На следующих итерациях
«пересчитанная сумма» будет пересчитываться
так же, как и все остальные элементы, а
в «сумме» по-прежнему будут автосуммы
по строкам. Если значения в 2 этих столбцах
будут равны, значит, вычисления проведены
верно.
Приведем пример
пересчета элемента 1 (ячейка B3)
В ячейку D3
будет записано значение 43.
Чтобы эффективно
использовать формулы Excel, создавая их
только один раз, и затем копируя их,
будем использовать абсолютные и
относительные адреса ячеек. Если в
адресе ячейки проставить знаки $ перед
строкой или перед столбцом, то имя
столбца или номер строки не будут
смещаться в направлении копирования
при копировании. Используем это свойство
для создания рабочих формул Excel. Для
перехода между относительными и
абсолютными адресами ячеек используем
клавишу F4.
Рисунок 14 – Рабочие формулы реализации
метода Жордана-Гаусса
Если ведущий элемент
не равен 1, то при пересчете возникают
дробные значения, поэтому выделим
ячейки, содержащие дробные значения и
в меню Формат, команда Ячейки выберем
вкладку Число и применим Дробный форма.
Выберем тип «Дробями до двух цифр»
поскольку именно столько цифр было в
ведущем элементе, на который делились
элементы (в нашем случае ведущий элемент
на первой итерации был равен 43).
Рисунок 15
–установка дробного формата.
Продолжаем итерации
пока не получим матрицу с единичными
столбцами. Снова выпишем преобразованную
систему линейных алгебраических
уравнений.
Фактически, на последней
итерации получаем точное решение.
Жордано-Гауссовские
преобразования избавляют от необходимости
ведения обратного хода Гаусса.
studfiles.net
Методы решения систем линейных уравнений
Методы решения систем линейных уравнений
1. Решение системы линейных уравнений методом Гаусса
Задачи аппроксимации функции, а также множество других задач прикладной математики м вычислительной физики сводятся к задачам о решении систем линейных уравнений. Самым универсальным методом решения системы линейных уравнений является метод последовательного исключения неизвестных, называемый методом Гаусса.
Для иллюстрации смысла метода Гаусса рассмотрим систему линейных уравнений:
(1)
Эту систему запишем в матричном виде:
(2)
Как известно, обе части уравнения можно умножить на ненулевое число, а также можно из одного уравнения вычесть другое. Используя эти свойства, постараемся привести матрицу системы (2) к треугольному виду, т.е. к виду, когда ниже главной диагонали все элементы – нули. Этот этап решения называется прямым ходом.
На первом шаге прямого хода умножим первое уравнение на
и вычтем из второго, тогда исключится переменная из второго уравнения. Затем, умножим первое уравнение на и вычтем из третьего, тогда система (2) преобразуется в систему вида: (3)
На втором шаге прямого хода из третьего уравнения исключаем
, т.е. из третьего уравнения вычитаем второе, умноженное, на , что приводит систему (3) к треугольному виду (4) (4)
Систему (4) переписываем в привычном виде:
(5)
Теперь, из системы (5) можем находить решение в обратном порядке, т.е. сначала находим из третьего уравнения
, далее, подставляя во второе уравнение, находим . Подставляя и в первое уравнение системы (5), находим . Нахождение решения из системы (5) называют обратным ходом.
Теперь, на основе рассмотренного примера, составим общий алгоритм метода Гаусса для системы:
(6)
Метод Гаусса состоит из двух этапов:
а) прямой ход – когда матрица системы (6) приводится к треугольному виду;
б) обратный ход – когда последовательно вычисляются неизвестные в обратном порядке, т.е. в последовательности:
.
а) Прямой ход: для приведения системы (6) к треугольному виду, уравнения с ненулевыми коэффициентами при переменной
переставляются таким образом, чтобы они были выше, чем уравнения с нулевыми коэффициентами . Далее, вычитаем первое уравнение, помноженное на , из второго уравнения, вычитаем первое уравнение, помноженное на , из третьего уравнения и т.д. В общем, вычитаем первое уравнение, помноженное на , из — го уравнения при , если . Вследствие этой процедуры, мы обнулили все коэффициенты при переменной в каждом из уравнений, начиная со второго, т.е. система (6) принимает вид: (7)
Далее, применяем туже самую процедуру, для уравнений системы (7), начиная со второго уравнения, т.е. первое уравнение исключается из «игры». Теперь стараемся обнулить коэффициенты при переменной
, начиная с третьего уравнения и т.д., пока не приведём систему к треугольному виду. Если , то система всегда приводима (теоретически) к треугольному виду. Общий алгоритм прямого хода можно представить в виде: (8)
б) Обратный ход: Вычисляем неизвестные по формулам:
(9)
Замечание: для вычисления определителя системы можно использовать треугольную форму полученной матрицы, тогда определитель этой матрицы равен произведению диагональных элементов, т.е.
(10)
2. Метод Гаусса с выбором главного элемента
Метод Гаусса настолько универсален, что для некоторых систем получаются практически «плохие» результаты, поэтому разрабатываются различные хитрые выходы из ситуации. В случае, когда некоторые коэффициенты матрицы системы близки между собой, как известно относительные погрешности сильно возрастают при вычитании, поэтому классический метод Гаусса даёт большие погрешности. Чтобы обойти эту трудность, стараются в прямом ходе Гаусса выбрать то уравнение, у которого коэффициент при
максимален и в качестве основного «игрока» выбирают именно это уравнение, тем самым обходя трудности вычитания близких чисел (если это возможно). Далее, когда нужно обнулить все коэффициенты переменной , кроме одного уравнения – этим особым уравнением опять выбирают то уравнение, у которого коэффициент при максимальный и т.д., пока не получим треугольную матрицу.
Обратный ход происходит так же, как и в классическом методе Гаусса.
3. Оценка погрешности при решении системы линейных уравнений
Для того, чтобы оценить погрешности вычислений решения системы линейных уравнений, нам нужно ввести понятия соответствующих норм матриц.
Прежде всего, вспомним три наиболее часто употребляемые нормы для вектора
Для всякой нормы векторов можно ввести соответствующую норму матриц:
(14)
которая согласована с нормой векторов в том смысле, что
(15)
Можно показать, что для трёх приведённых выше случаев нормы матрицы
mirznanii.com
Решение СЛАУ с помощью надстройки «Поиск решения»
⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 18Следующая ⇒
Систему линейных алгебраических уравнений можно также решить, используя надстройку «Поиск решения». При использовании данной надстройки строится последовательность приближений , i=0,1,…n.
Назовем вектором невязок следующий вектор:
Задача Excel заключается в том, чтобы найти такое приближение , при котором вектор невязок стал бы нулевым, т.е. добиться совпадения значений правых и левых частей системы .
В качестве примера рассмотрим СЛАУ (3.27).
Последовательность действий:
1. Оформим таблицу, как показано на рис.3.4. Введем коэффициенты системы (матрицу А) в ячейки А3:С5.
Рис.3.4. Решение СЛАУ с помощью надстройки «Поиск решения»
2. В ячейках А8:С8 будет сформировано решение системы (х1, х2, х3). Первоначально они остаются пустыми, т.е. равными нулю. В дальнейшем будем их называть изменяемыми ячейками.. Однако для контроля правильности вводимых далее формул, удобно ввести в эти ячейки какие-либо значения, например, единицы. Эти значения можно рассматривать как нулевое приближение решения системы, = (1, 1, 1).
3. В столбец D введем выражения для вычисления левых частей исходной системы. Для этого в ячейкуD3 введем и затем скопируем вниз до конца таблицы формулу:
D3=СУММПРОИЗВ (A3:C3;$A$8:$C$8).
Используемая функция СУММПРОИЗВ принадлежит категории Математические.
4. В столбец Е запишем значения правых частей системы (матрицу В).
5. В столбец F введем невязки в соответствии с формулой (3.29), т.е. введем формулу F3=D3-E3 и скопируем ее вниз до конца таблицы.
6. Будет не лишним проверить правильность вычислений для случая = (1, 1, 1).
7. Выберем команду Данные\Анализ\Поиск решения.
Рис. 3.5. Окно надстройки «Поиск решения»
В окне Поиск решения (рис.3.5) в поле Изменяемые ячейки укажем блок $А$8:$С$8, а в поле Ограничения – $F$3:$F$5=0. Далее щелкнем по кнопке Добавить и введем эти ограничения. И затем — кнопка Выполнить
Полученное решение систем (3.28) х1=1; х2=–1 х3=2 записано в ячейках А8:С8, рис.3.4.
Реализация метода Якоби средствами приложения MS Excel
В качестве примера рассмотрим систему уравнений (3.19), решение которой методом Якоби получено выше (пример 3.2)
Приведем эту систему к нормальному виду:
Последовательность действий
1. Оформим таблицу, как показано на рис.3.6.:
• Матрицы и (3.15)введем в ячейки В6:Е8.
• Значение e–в Н5.
• Номер итерации k сформируем в столбце А таблицы с помощью автозаполнения.
• В качестве нулевого приближения выберем вектор
= (0, 0, 0) и введем его в ячейки В11:D11.
2. Используя выражения (3.29), в ячейки В12:D12 запишем формулы для вычисления первого приближения:
B12=$E$6+B11*$B$6+C11*$C$6+D11*$D$6,
C12=$E$7+B11*$B$7+C11*$C$7+D11*$D$7,
D12=$E$8+B11*$B$8+C11*$C$8+D11*$D$8.
Эти формулы можно записать иначе, используя функцию Excel СУММПРОИЗВ.
В ячейку Е12 введем формулу: E12=ABS(B11-B12) и скопируем ее вправо, в ячейки F12:G12.
Рис.3.6. Схема решения СЛАУ методом Якоби
3. В ячейку Н12 введем формулу для вычисления M(k), используя выражение (3.18): Н12 = МАКС(E12:G12). Функция МАКС находится в категории статистические.
4. Выделим ячейки В12:Н12 и скопируем их вниз до конца таблицы. Таким образом, получим k приближений решения СЛАУ.
5. Определим приближенное решение системы и количество итераций, необходимое для достижения заданной точности e.
Для этого оценим степень близости двух соседних итераций по формуле (3.18). Воспользуемся Условным форматированиемв ячейках столбца.
Результат такого форматирования виден на рис.3.6. Ячейки столбца Н, значения которых удовлетворяют условию (3.18), т.е. меньше e=0,1, тонированы.
Анализируя результаты, принимаем за приближенное решение исходной системы с заданной точностью e=0,1 четвертую итерацию, т.е.
Исследуем характер итерационного процесса. Для этого выделим блок ячеек А10:D20 и, используя Мастер диаграмм, построим графики изменения каждой компоненты вектора решения в зависимости от номера итерации,
Рис. 3.7. Иллюстрация сходящегося итерационного процесса
Изменяя значение eв ячейке Н5, получим новое приближенное решение исходной системы с новой точностью.
Реализация метода прогонки средствами приложения Excel
Рассмотрим решение следующей системы линейных алгебраических уравнений методом «прогонки», используя таблицы Excel.
Векторы:
Последовательность действий
1. Оформим таблицу, как показано на рис.3.8. Исходные данные расширенной матрицы системы (3.30), т.е. вектора введем в ячейки B5:E10.
2. Про гоночные коэффициенты U0=0 и V0=0 введем в ячейки G4 и h5 соответственно.
3. Вычислим прогоночные коэффициенты Li, Ui, Vi. Для этого в ячейках F5, G5, H5 вычислим L1, U1, V1. по формуле (3.8). Для этого введем формулы:
F5 = B5*G4+C5; G5=-D5/F5, H5 = (E5-B5*h5)/F5, и затем скопируем их вниз.
Рис.3.8. Расчетная схема метода «прогонки»
4. В ячейке I10 вычислим x6 по формуле (3.10)
I10 = (E10-B10*H9)/(B10*G9+C10).
5. По формуле (3.7) вычислим все остальные неизвестные x5 x4, x3, x2, x1. Для этого в ячейке I9 вычислим x5 по формуле (3.6): I9=G9*I10+H9 . А далее копируем эту формуле вверх.
Контрольные вопросы
1. Система линейных алгебраических уравнений (СЛАУ). Что является решением СЛАУ. Когда существует единственное решение СЛАУ.
2. Общая характеристика прямых (точных) методов решения СЛАУ. Методы Гаусса и прогонки.
3. Общая характеристика итерационных методов решения СЛАУ. Методы Якоби (простых итераций) и Гаусса-Зейделя.
4. Условия сходимости итерационных процессов.
5. Что понимают под терминами обусловленности задач и вычислений, корректности задачи решения СЛАУ.
Глава 4.
Численное интегрирование
При решении достаточно большого круга технических задач приходится сталкиваться с необходимостью вычисления определенного интеграла:
Вычисление площадей, ограниченных кривыми, работы, моментов инерции, перемножение эпюр по формуле Мора и т.д. сводится к вычислению определенного интеграла.
Если непрерывная на отрезке [a, b] функция y = f(x) имеет на этом отрезке первообразную F(x), т.е. F’(x) = f(x) , то интеграл (4.1) может быть вычислен по формуле Ньютона – Лейбница:
Однако, только для узкого класса функций y=f(x) первообразная F(x) может быть выражена в элементарных функциях. Кроме того, функция y=f(x) может задаваться графически или таблично. В этих случаях применяют различные формулы для приближенного вычисления интегралов.
Такие формулы называют квадратурными формулами или формулами численного интегрирования.
Формулы численного интегрирования хорошо иллюстрируются графически. Известно [1, 12], что значение определенного интеграла (4.1) пропорционально площади криволинейной трапеции, образованной подынтегральной функцией y=f(x), прямыми х=а и х=b, осью ОХ (рис.4.1).
Задачу вычисления определенного интеграла (4.1) заменяем задачей вычисления площади этой криволинейной трапеции. Однако задача нахождения площади криволинейной не является простой.
Отсюда идея численного интегрирования [3, 6] будет заключатся в замене криволинейной трапеции фигурой, площадь которой вычисляется достаточно просто.
Для этого отрезок интегрирования [a, b] разобьем на n равных элементарных отрезков [xi ,xi+1] (i=0, 1, 2, …..,n-1), с шагом h=(b-a)/n. При этом криволинейная трапеция разобьется на n элементарных криволинейных трапеций с основаниями равными h (рис.4.1).
Каждая элементарная криволинейная трапеция заменяется фигурой, площадь которой вычисляется довольно просто. Обозначим эту площадь Si . Сумма всех этих площадей называется интегральной суммой и вычисляется по формуле
Тогда приближенная формула вычисления определенного интеграла (4.1) имеет вид
Точность вычисления по формуле (4.4) зависит от шага h, т.е. от числа разбиений n. С увеличением n интегральная сумма приближается к точному значению интеграла
В математике доказывается теорема: если функция y=f(x) непрерывна на [a, b], то предел интегральной суммы бn существует и не зависит от способа разбиения отрезка [a,b] на элементарные отрезки.
Формулу (4.4) можно использовать, если известна степень точности такого приближения. Существуют различные формулы для оценки погрешности выражения (4.4), но, как правило, они достаточно сложны. Будем проводить оценку точности приближения (4.4) методом половинного шага.
Рекомендуемые страницы:
lektsia.com
Прямые методы решения систем линейных алгебраических уравнений
ч. 1
МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО
ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
им. Н. И. ЛОБАЧЕВСКОГО
Механико-математический факультет
Кафедра теоретической механики
Лабораторная работа ПРЯМЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ СИСТЕМ
ЛИНЕЙНЫХ АЛГЕБРАИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ
Нижний Новгород 2003
УДК 519.6
Прямые методы решения систем линейных алгебраических уравнений. Лабораторная работа для студентов дневного отделения. Специальность: 01.02 прикладная математика, системный программист; 01.03 механика. Библ. назв. 6.
Рассмотрим систему линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) [1,2]
, (1)
где матрица , искомый вектор, заданный вектор. Будем предполагать, что определитель матрицы отличен от нуля, т.е. решение системы (1) существует.
Методы численного решения системы (1) делятся на две группы: прямые методы («точные») и итерационные методы.
Прямыми методами называются методы, позволяющие получить решение системы (1) за конечное число арифметических операций. К этим методам относятся метод Крамера, метод Гаусса, LU-метод и т.д.
Итерационные методы (методы последовательных приближений) состоят в том, что решение системы (1) находится как предел последовательных приближений при , где n номер итерации. При использовании методов итерации обычно задается некоторое малое число 0 и вычисления проводятся до тех пор, пока не будет выполнена оценка . К этим методам относятся метод Зейделя, Якоби, метод верхних релаксаций и т.д.
Следует заметить, что реализация прямых методов на компьютере приводит к решению с погрешностью, т.к. все арифметические операции над переменными с плавающей точкой выполняются с округлением. В зависимости от свойств матрицы исходной системы эти погрешности могут достигать значительных величин.
Метод Гаусса
Запишем систему Ax=f, в развернутом виде
Метод Гаусса состоит в последовательном исключении неизвестных из этой системы. Предположим, что . Последовательно умножая первое уравнение на и складывая с i-м уравнение, исключим из всех уравнений кроме первого. Получим систему
Аналогичным образом из полученной системы исключим . Последовательно, исключая все неизвестные, получим систему треугольного вида
Описанная процедура называется прямым ходом метода Гаусса. Заметим, что ее выполнение было возможно при условии, что все , не равны нулю.
Выполняя последовательные подстановки в последней системе, (начиная с последнего уравнения) можно получить все значения неизвестных. .
Эта процедура получила название обратный ход метода Гаусса..
Метод Гаусса может быть легко реализован на компьютере. При выполнении вычислений, как правило, не интересуют промежуточные значения матрицы А. Поэтому численная реализация метода сводится к преобразованию элементов массива размерности (m×(m+1)), где m+1 столбец содержит элементы правой части системы.
Для контроля ошибки реализации метода используются так называемые контрольные суммы. Схема контроля основывается на следующем очевидном положении. Увеличение значения всех неизвестных на единицу равносильно замене данной системы контрольной системой, в которой свободные члены равны суммам всех коэффициентов соответствующей строки. Создадим дополнительный столбец, хранящий сумму элементов матрицы по строкам. На каждом шаге реализации прямого хода метода Гаусса будем выполнять преобразования и над элементами этого столбца, и сравнивать их значение с суммой по строке преобразованной матрицы. В случае не совпадения значений счет прерывается.
Один из основных недостатков метода Гаусса связан с тем, что при его реализации накапливается вычислительная погрешность. В книге [ Самарский , Гулин] показано, что для больших систем порядка m число действий умножений и делений близко к .
Для того, чтобы уменьшить рост вычислительной погрешности применяются различные модификации метода Гаусса. Например, метод Гаусса с выбором главного элемента по столбцам, в этом случае на каждом этапе прямого хода строки матрицы переставляются таким образом, чтобы диагональный угловой элемент был максимальным. При исключении соответствующего неизвестного из других строк деление будет производиться на наибольший из возможных коэффициентов и следовательно относительная погрешность будет наименьшей.
Существует метод Гаусса с выбором главного элемента по всей матрице. В этом случае переставляются не только строки, но и столбцы1. Использование модификаций метода Гаусса приводит к усложнению алгоритма увеличению числа операций и соответственно к росту времени счета. Поэтому целесообразность выбора того или иного метода определяется непосредственно программистом2.
Выполняемые в методе Гаусса преобразования прямого хода, приведшие матрицу А системы к треугольному виду позволяют вычислить определитель матрицы
.
Метод Гаусса позволяет найти обратную матрицу. Для этого необходимо решить матричное уравнение
,
где Е единичная матрица. Его решение сводится к решению m систем
у вектора j –я компонента равна единице, а остальные компоненты равны нулю.
LU–метод
LU-метод основан на том, что если главные миноры матрицы А отличны от нуля, тогда матрицу А можно представить, причем единственным образом, в виде произведения
А=LU,
где L–нижняя треугольная матрица с ненулевыми диагональными элементами и U–верхняя треугольная матрица с единичной диагональю.
Рассмотрим СЛАУ Ax=f.
A=LU
где
или
,
Окончательно запишем
Полагая получим следующие рекуррентные формулы для вычисления элементов матрицы L и U
Если найдены матрицы L и U, то решение исходной системы (1)ID_1 сводится к последовательному решению двух систем уравнений с треугольными матрицами
LU – метод позволяет вычислить определитель матрицы А
.
Метод квадратного корня
Метод квадратного корня по своему идейному содержанию близок к LU-методу. Основное отличие в том, что он дает упрощение для симметричных матриц.ID_1
Этот метод основан на разложении матрицы А в произведение
где S–верхняя треугольная матрица с положительными элементами на главной
Из условия (2) получаются уравнения
Так как матрица А симметричная, не ограничивая общности, можно считать, что в системе (3) выполняется неравенство i≤j. Тогда (3) можно переписать в виде
В частности, при i=j получится
(4)
Далее, при ij получим
По формулам (4) и (5) находятся рекуррентно все ненулевые элементы матрицы S.
Обратный ход метода квадратного корня состоит в последовательном решении двух систем уравнений с треугольными матрицами.
Решения этих систем находятся по рекуррентным формулам
Всего метод квадратного корня при факторизации A=SтS требует примерно операций умножения и деления и m операций извлечения квадратного корня.[1]
Метод вращений решения линейных систем
Как и в методе Гаусса, цель прямого хода преобразований в этом методе–приведение системы к треугольному виду последовательным обнулением поддиагональных элементов сначала первого столбца, затем второго и т.д.
Умножим первое уравнение исходной системы (1) на с1 ,второе на s1 и сложим их ; полученным уравнением заменим первое уравнение системы. Затем первое уравнение исходной системы умножаем на –s1 , второе на c1 и результатом их сложения заменим второе уравнение . Таким образом, первые два уравнения (1) заменяются уравнениями
Отсюда . Эти числа можно интерпретировать как косинус и синус некоторого угла (отсюда название метод вращения, каждый шаг такого преобразования можно рассматривать как вращение расширенной матрицы системы в плоскости обнуляемого индекса).
В результате преобразований получим систему
где
Далее первое уравнение системы заменяется новым, полученным сложением результатов умножения первого и третьего уравнений соответственно на
а третье–уравнением, полученное при сложении результатов умножения тех же
где
Выполнив преобразование m-1 раз, придем к системе
Вид полученной системы такой же, как после первого этапа преобразований методом Гаусса. Эта система обладает следующим свойством: длина любого вектора-столбца (эвклидова норма) расширенной матрицы остается такой же, как у исходной матрицы. Следовательно, при выполнении преобразований не наблюдается рост элементов.
Далее по этому же алгоритму преобразуется матрица
и т.д.
В результате m-1 этапов прямого хода система будет приведена к треугольному виду.
Нахождение неизвестных не отличается от обратного хода метода Гаусса.
Всего метод вращения требует примерно операций умножения и деления.
Корректность постановки задачи и понятие обусловленности. При использовании численных методов для решения тех или иных математических задач необходимо различать свойства самой задачи и свойства вычислительного алгоритма, предназначенного для ее решения.
Говорят, что задача поставлена корректно, если решение существует и единственно и если оно непрерывно зависит от входных данных. Последнее свойство называется также устойчивостью относительно входных данных.
Корректность исходной математической задачи еще не гарантирует хороших свойств численного метода ее решений и требует специального исследования.
Известно, что решение задачи (1) существует тогда и только тогда, когда . В этом случае можно определить обратную матрицу и решение записать в виде .
Исследование устойчивость задачи (1) сводится к исследованию зависимости ее решения от правых частей и элементов матрицы А. Для того чтобы можно было говорить о непрерывной зависимости вектора решений от некоторых параметров, необходимо на множестве — мерных векторов принадлежащих линейному пространству H,ввести метрику.
В линейной алгебре предлагается определение множества метрик норма из которого легко получить наиболее часто используемые метрики
при р=1, ,
при , ,
при , .
Подчиненные нормы матриц определяемые как , соответственно запишутся в следующем виде:
, , .
Обычно рассматривают два вида устойчивости решения системы (1):первый по правым частям, второй по коэффициентам системы(1) и по правым частям..
Наряду с исходной системой (1) рассмотрим систему с «возмущенными» правыми частями
,
где возмущенная правая часть системы, а возмущенное решение.
Можно получить оценку, выражающую зависимость относительной погрешности решения от относительной погрешности правых частей
,
где число обусловленности матрицы А ( в современной литературе это число обозначают как ) Если число обусловленности велико ( ), то говорят, что матрица А плохо обусловлена. В этом случае малые возмущения правых частей системы (1), вызванные либо неточностью задания исходных данных, либо вызванные погрешностями вычисления существенно влияют на решение системы. Грубо говоря если погрешность правых частей , то погрешность решения будет . Более подробно о свойствах числа обусловленности и оценка его величины можно прочитать в [3].
Если возмущение внесено в матрицу А, то для относительных возмущений решения запишем
.
Экспериментальное исследование устойчивости решения. При решении задач на практике часто бывает трудно оценить число обусловленности матрицы А. Поэтому существует ряд приемов, которые хотя и не дают строгий ответ об устойчивости применяемого метода и полученного решения, но все же позволяют сделать некоторые предположения о характере решения. Уточнить полученное решение и оценить его погрешность можно осуществить следующим образом.
Пусть получено приближенное решение системы (1) . Вычислим невязку уравнения . Если велико, то можно искать вектор-поправку такой, что точное решение системы . Следовательно
,
отсюда
.
Можно видеть, что для нахождения поправки можно использовать алгоритм метода и соответствующую программу, по которой находилось основное решение. После этого можно уточнить решение системы . Если относительная погрешность велика, то можно повторить процесс уточнения. Если процесс уточнения, повторенный два три раза, не приводит к повышению точности, то это говорит скорей всего о том, что данная система плохо обусловлена и ее решение не может быть найдено с требуемой точностью.
О вычислительных затратах. Один из важных факторов предопределяющих выбор того или иного метода при решении конкретных задач, является вычислительная эффективность метода.
Учитывая, что операция сложения выполняется намного быстрее, чем операция умножения и деления, обычно ограничиваются подсчетом последних.
Для решения СЛАУ методом Гаусса без выбора главного элемента требуется
умножений и делений, решение СЛАУ методом квадратного корня требует и m операций извлечения корней. Метод вращения предполагает вчетверо больше операций умножения, чем в методе Гаусса. При больших значениях размерности m, можно сказать, что вычислительные затраты на операции умножения и деления в методе Гаусса составляют величину , в методе квадратных корней , в методе вращений . Контрольные вопросы.
Дайте определения прямых и итерационных методов решения СЛАУ.
Опишите алгоритмы прямых методов приведенных в лабораторной работе.
Докажите, что подчиненные нормы матриц имеют вид, приведенный в лабораторной работе.
Что такое число обусловленности?
Покажите, что число умножений и делений при решении СЛАУ методом Гаусса равно .
Проведите качественное сравнение приведенных прямых методов решения СЛАУ.
Проведите качественное сравнение прямых и итерационных методов решения СЛАУ.
Задание1.
1. Привести систему уравнений к треугольному виду методом Гаусса (с выбором ненулевого элемента на главную диагональ).
2. Найти решение системы.
3. Вывести в файл результатов «rez.txt» полученную треугольную матрицу и вектор решения.
Задание2.
1. Привести систему уравнений к треугольному виду методом Гаусса (с выбором максимального элемента наглавную диагональ).
2. Найти решение системы.
3. Вывести в файл результатов «rez.txt» полученную треугольную матрицу и вектор решения.
Задание3.
1. Решить систему уравнений LU — методом.
2.Найти решение системы..
3. Вывести в файл результатов «rez.txt» полученную треугольную матрицу U и вектор решения.
Задание4.
1. Решить систему уравнений методом квадратного корня.
2. Найти решение системы.
3. Вывести в файл результатов «rez.txt» полученную матрицу S и вектор решения.
S-верхняя треугольная матрица с положительными элементами на главной диагонали.
Задание5.
1. Решить систему уравнений методом вращения.
2. Найти решение системы.
3. Вывести в файл результатов «rez.txt» полученную треугольную матрицу и вектор решения.
Этапы выполнения работы.
Провести исследование возможности применения прямых методов к решению данной задачи. Выполнить необходимые преобразования.
Выбрать способ преобразования матрицы к треугольному виду (для лабораторной работы).
Провести алгоритмизацию задачи и создать программу решения системы линейных алгебраических уравнений по методу, приложенному в задание. Программа должна учитывать структуру ввода и вывода исходных данных в соответствующий пакет программ лабораторной работы.
Запустить свою программу из программы лабораторной работы и сравнить результаты работы своей программы и программы, встроенной в пакет.
Провести анализ задачи, варьируя разным числом знаков округления. Как будет изменяться при этом решение.
Меняя способ приведения матрицы к треугольному виду, сравнить найденные при этом решения с вашим решением. Сделать вывод о полученных результатах.
Провести исследование на чувствительность найденного решения к погрешностям коэффициентов системы.
Используя полученную численную и графическую информацию, ответить на контрольные вопросы.
Оформить отчет, содержащий основные результаты работы.
В письменном отчете должны содержаться:
Постановка задачи. Исходные данные.
Обоснование возможности применения данного прямого метода к решению поставленной задачи.
Решение, невязка.
Матрица, приведенная к треугольному виду (указанному в задании).
Числа обусловленности в трех нормах.
Программа, реализующая данный прямой метод.
Структура интерфейса программы лабораторной работы.
Управление программой осуществляется с помощью команд меню и панели инструментов.
Меню Файл
Меню Файл содержит команды для создания новых систем уравнений, открытия существующих файлов с исходными данными, сохранения открытых файлов и выхода из лабораторной работы.
Новая система Открывает окно диалога “Ввод исходных данных”.
Открыть Открывает существующий файл с исходными данными(*mtr)
Сохранить Сохраняет изменения в открытом файле.
Сохранить как Сохраняет открытый файл под новым именем.
Выход Завершает работу приложения. Меню Работа
Меню Работа содержит команды для иллюстрации исходных данных и их преобразования перед началом процесса решения, а также для выбора задания и выбора тестируемой программы.
Исходные данные Иллюстрация исходных данных
Рис1. Исходные данные.
Команда Выбрать задание открывает окно диалога в котором можно выбрать одно из пяти предложенных заданий.
Команда Генерация произвольных матриц открывает окно диалога в котором можно создать матрицы двух видов :симметричные и произвольные. Для этого изначально нужно указать размерность матрицы , а затем нажать кнопку ”Создать новую”. При этом запускается генератор случайных матриц.
Рис. 2. Генератор случайных матриц.
Команда Изменение начальных данных открывает окно диалога, в котором можно редактировать исходные данные задачи.
Рис. 3. Окно редактирования исходных данных.
Подменю Способ приведения матрицы к треугольному виду содержит две следующих команды:
1.С выбором ненулевого диагонального элемента. В этом случае реализуется обычный метод Гаусса.
2.С выбором главного диагонального элемента. В этом случае осуществляется метод Гаусса с выбором главного элемента по столбцам. Этот метод эквивалентен применению обычного метода Гаусса к системе, в которой на каждом шаге исключения проводится соответствующая перенумерация уравнений.
Пользователь должен выбрать один из вариантов и в дальнейшем сравнивать результаты своей программы с контрольными..
Во время просмотра результатов также можно изменять способ приведения матрицы к треугольному виду. Программа лабораторной работы немедленно произведет пересчет собственных результатов и изменит контрольные значения в таблице и на графиках. Это позволяет сравнить результаты применения разных методов к одной и той же системе.
Команда Тестируемая программа открывает окно диалога «Выбор тестируемой программы». В строке редактирования введите путь и имя Вашей программы или нажмите кнопку «Обзор» и выберете Ваше приложение среди других исполнимых файлов (*.exe, *.bat).
Имена 20-ти последних программ запоминаются и впоследствии могут выбираться из списка программ в этом же окне диалога.
В окне диалога ”Ввод исходных данных” имеется вкладка ”Дополнительно”. На ней можно ввести округление вычислений, а также установить диапазон значений и тип генерируемых коэффициентов матрицы. Благодаря этому, можно варьировать числом знаков округления и анализировать, как будет меняться при этом решение.
Рис.4.
Меню Сравнение результатов.
Меню Сравнение результатов содержит команду, которая запускает программу пользователя, а также служит для просмотра результатов его работы и сравнения их с контрольными значениями.
Рис.5. Результаты.
При этом оцениваются найденные решение, невязка.
Невязка вычисляется следующим образом:
В случае если студенту предложено решить задачу методом Гаусса, дополнительно сравнивается матрица, приведенная к треугольному виду.
Меню Дополнительно
содержит команды следующего вида:
Информация о системе уравнений Отображает дополнительную информацию о системе.
Рис. 6. Дополнительная информация о системе.
Выводится исходная система Ax=b и матрица обратная к левой части. Считаются определители обеих матриц и их нормы (||•||1, ||•||2, ||•||3). По нормам находятся числа обусловленности системы. Информация сводится в таблицу.
Данные с вкладки «Информация о системе» полезны при исследовании устойчивости решения к возмущениям исходной системы
Влияние погрешностей коэффициентов Отображает влияние погрешностей коэффициентов системы на решение.
Исследование устойчивости проводится на вкладке «Погрешности». Производится теоретическая оценка относительной погрешности решения по формуле
,
которая верна при условии ||dA||A-1||-1 .
Теоретическая оценка сравнивается с практически полученным относительным отклонением. Полученные результаты сводятся в таблицу.
Непрерывные вычисления и вывод векторов решения в диаграммном виде позволяют увидеть динамику расходимости решений.
Рис. 7 Погрешности.
Команда Контрольные вопросы отображает список контрольных вопросов.
Команда Список студентов открывает окно диалога, в котором отображена информация о студентах и соответствующих им вариантах заданий.
Меню Вид.
Содержит команду отображения – скрытия Панели инструментов.
Меню Справка.
Меню Справка содержит команды для доступа к справочной системе и диалогу «О программе».
Описание работы Открытие справочного файла.
О программе Открытие окна диалога «О программе». Литература
1.Самарский А.А., Гулин А.В. Численные методы: Учеб. пособие для вузов.—М.: Наука, 1989 г.
2.Бахвалов Н.С. Численные методы. – М.: Наука, 1975 г.
3.Д.Каханер, К.Моулер, С.Нэш. Численные методы и программное обеспечение.–М.:Мир,2001.–575с.
4. Вержбицкий В.М. Численные методы. (линейная алгебра и нелинейные уравнения). М.: Высшая школа, 2000. 266с.
5. Сборник задач по методам вычислений. (под ред. Монастырного П.И.) М.: Наука, 1994. 320с.
ч. 1
izumzum.ru
Решение системы линейных уравнений
Министерство образования и науки Республики Беларусь
Белорусский государственный университет
информатики и радиоэлектроники
Факультет информационных технологий и управления
Кафедра Вычислительных Методов и Программирования
к курсовой работе
по программированию
на тему:
«Решение системы линейных уравнений»
Выполнил: Принял:
ст.гр.020603 Навроцкий А.А.
Червоный А.В.
Минск 2001г.
Содержание
Введение.
1. Анализ существующих методов решения задачи.
2. Описание используемого метода.
3. Анализ результатов.
Вывод.
Список использованной литературы.
Приложение (распечатка программы, результатов).
Введение
Применяемые на практике численные методы решения СЛАУ делятся на две группы — прямые и итерационные .
В прямых (или точных) методах решение системы получают за конечное число арифметических действий. К ним относятся известное правило Крамера нахождения решения с помощью определителей, метод последовательного исключения неизвестных (метод Гаусса) и его модификации, метод прогонки и другие. Сопоставление различных прямых методов проводится обычно по числу арифметический действий, необходимых для получения решения. Прямые методы являются универсальными и применяются для решения систем до порядка 103 . Отметим, что вследствие погрешностей округления при решении задач на ЭВМ прямые методы на самом деле не приводят к точному решению системы.
Итерационные (или приближенные) методы являются бесконечными и находят решение системы как предел при k®¥ последовательных приближений x(k) , где k — номер итерации. Обычно задается точность e, и вычисления проводятся до тех пор, пока не будет выполнена оценка ºx(k) – x(k-1) º< e. Число итераций n (e), которое необходимо провести для получения заданной точности, для многих методов можно найти из теоретических рассмотрений. Качество различных итерационных методов можно сравнивать по необходимому числу итераций n (e). Эти методы особенно предпочтительны для систем с матрицами специального вида — симметричными, трехдиагональными, ленточными и большими разреженными матрицами.
Выбор среды программирования.
После проведенного обзора программных средств мы выбрали среду программирования наиболее подходящую нам как очень удобное средство для разработки данного программного продукта. DELPHI 5.0 является наиболее выгодной нам средой программирования.
1. Анализ существующих методов решения задачи
Прямые методы решения СЛАУ. К прямым (или точным) методам решения СЛАУ относятся алгоритмы, которые в предположении, что вычисления ведутся без округлений, позволяют получить точное решение системы за конечное число арифметических действий. Чаще всего решение задач такими методами осуществляется поэтапно: на первом этапе систему преобразуют к тому или иному простому виду, на втором — решают упрощенную систему и получают значения неизвестных.
Запишем систему линейных алгебраических уравнений в развернутом виде:
где x1 , x2 ,…, xn — неизвестные величины, b1 , b2 ,…, bn — элементы правой части. Если определитель системы отличен от нуля, то она имеет единственное решение. Для удобства дальнейших преобразований обозначим элементы правой части аi(n+1) и запишем расширенную матрицу размерами n´(n+1) , которая содержит всю информацию о системе:
A =
.
С этой матрицей можно обращаться так же, как и с системой — переставлять строки, прибавлять кратное одной строки к другой, исключая неизвестные и приводя матрицу к треугольному или диагональному виду.
Приведем формальное описание схем некоторых прямых методов.
Метод Гаусса (схема единственного деления). Алгоритм метода состоит из двух этапов. Первый этап называется прямым ходом метода и заключается в последовательном исключении неизвестных из уравнений, т.е. в приведении матрицы А к верхнему треугольному виду (ниже главной диагонали все нули). Для этого на первом шаге разделим первое уравнение системы на а11 (предположим, что коэффициент а11 ¹ 0, в противном случае осуществляем перестановку уравнений системы). Обозначим коэффициенты полученного приведенного уравнения , домножим его на коэффициент а21 и вычтем из второго уравнения системы, исключая тем самым х1 из второго уравнения (обнуляя коэффициент а12 матрицы). Поступим аналогично с остальными уравнениями и получим новую систему, матрица которой в первом столбце, кроме первого элемента, содержит только нули, т.е.
.
Первое уравнение в дальнейших преобразования не участвует. Описанный выше процесс исключения неизвестных применим к матрице
размерами (n-1) n. После k аналогичных шагов получим k приведенных уравнений с коэффициентами
и матрицу
размерами (n — k) (n — k+1), элементы которой вычисляются по формулам
.
Элементы
, на которые осуществляется деление, называются ведущими элементами метода Гаусса и не должны равняться нулю. Прямой ход метода Гаусса заканчивается после n шагов определением .
Обратный ход метода Гаусса заключается в последовательном определении компонент решения, начиная с хn и заканчивая х1 , по следующим формулам:
Метод Гаусса с выбором главного элемента. Метод заключается в том, что при прямом ходе в алгоритме метода Гаусса на каждом шаге исключения производится выбор наибольшего по модулю элемента в качестве ведущего . Этого достигают перестановкой строк или столбцов матрицы коэффициентов. Наиболее распространённой в вычислительной практике является стратегия выбора главного элемента столбца — нахождение максимального по модулю элемента k— го столбца матрицы
и использование его в качестве ведущего элемента на k -м шаге исключения. В этом случае для невырожденных систем гарантируется, что ведущие элементы не равны нулю, и уменьшается погрешность при делении и последующем вычитании при преобразованиях. Рекомендуется также масштабировать предварительно каждое уравнение исходной системы, разделив на его наибольший по абсолютной величине коэффициент. Это делает рост элементов промежуточных матриц ограниченным.
Метод оптимального исключения. В целях экономии оперативной памяти (примерно в 4 раза) операции прямого и обратного хода метода Гаусса выполняются попеременно. На первом шаге после приведения первого уравнения исключается неизвестное x1 из второго уравнения, а затем с помощью приведенного второго уравнения — неизвестное x2 из первого. После (k-1) таких шагов матрица системы имеет вид
.
На k— м шаге, используя первые k уравнений, исключаем неизвестные x1 ,..,xk из (k+1) -го уравнения. Затем посредством этого уравнения исключается неизвестное xk+1 из первых k
mirznanii.com
Решение систем линейных уравнений.
⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 9Следующая ⇒
Системы линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) в научно-исследовательской инженерной практике встречаются весьма часто. К решению систем линейных уравнений сводится многочисленные практические задачи с использованием численных методов.
Например:
Коэффициенты сплайнов находятся путем решения СЛАУ. К СЛАУ приводят уравнения частных производных.
Задачи по нахождению собственных значений также приводят к СЛАУ. Таким образом, решение СЛАУ – одна из самых распространенных и важных задач вычислительной математики.
Запишем СЛАУ в общем виде:
— номер уравнения
— номер неизвестной, на которую умножается коэффициент.
Коэффициенты образуют матрицу
Матрица системы столбец неизвестных величин столбец правых частей
Введя эти величины, мы можем записать СЛАУ в виде матричного решения
Важнейшей характеристикой квадратной матрицы является её определитель( )
Число возможных значений
В курсе высшей математики показывается, что система СЛАУ имеет единственное решение, если определитель системы не равен нулю. В этом случае решение может быть найдено с помощью формул Крамера:
,
где — определитель матрицы, которая получается после исключения в матрице А -го столбца и его замены столбцом свободных членов.
Если определитель системы равен нулю, то в этом случае матрица называется вырожденной, а система либо не имеет решения, либо имеет бесконечное множество решений. Для некоторых систем решение оказывается очень чувствительным к малым погрешностям в исходных данных . Такие системы называются плохо-обусловленными. Определитель плохо-обусловленных систем близок к нулю. При численных вычислениях всегда надо иметь ввиду эту особенность систем линейных уравнений.
Существуют методы улучшения обусловленности систем. Некоторые некорректные задачи приводят к плохо обусловленным системам уравнений. Эти задачи могут иметь важное практическое значение. Существуют методы решения таких задач.
Методы решения СЛАУ делятся на 2 группы:
1)прямые
используют готовые формулы для вычисления неизвестных, эти методы наиболее универсальны, пригодны для решения широкого класса СЛАУ. Но они обладают недостатками: они требуют хранения в оперативной памяти сразу всей матрицы. Существенным недостатком прямых методов является накапливание погрешности в процессе решения. Это особенно опасно для больших систем, а также для плохо-обусловленных , поэтому прямые методы используют обычно если нескольких сотен.
Итерационные
в итерационных методах решение находят путем последовательных приближений. Накапливание погрешности не происходит, и с помощью них решают систему с большим числом уравнений и для решения плохо-обусловленных систем. Однако сходимость итерации может быть очень медленной. Поэтому время счета может быть очень большим. Другим недостатком является то, что с их помощью решается ограниченный класс уравнений.
Например:
Уравнений с преобладанием диагональных элементов, либо системы со слабо заполненными матрицами.
Метод Крамера относится к прямому методу, однако на практике метод Крамера практически никогда не используется, так как он требует большого объёма вычислений. Оценим объём вычислений с помощью метода Крамера. Для применения этого необходимо вычислить определитель, а для вычисления каждого определителя необходимо сделать произведений, а число полученных слагаемых . Значит, число арифметических операций будет с ростом резко возрастает при
Наиболее распространенным среди прямых методов является метод Гаусса.
Метод 14
Метод Гаусса.
Метод Гаусса основан на приведении матрицы системы к треугольному виду. Метод Гаусса состоит из двух этапов: прямой ход и обратный. Прямой ход – матрица приводится к треугольному виду, при обратном последовательно находятся неизвестные величины.
Прямой ход состоит в следующем:
1)на первом шаге с помощью первого уравнения исключается из всех последних уравнений системы, в результате получается новая система, имеющая то же решение, но в первом столбце матрицы будет не нулевым только первый элемент.
2)на втором шаге с помощью второго уравнения исключается из всех уравнений. Этот процесс продолжается до тех пор, пока в левой части последнего — го уравнения не останется лишь один член с неизвестным .
Рассмотрим процесс исключения подробнее:
На -ом шаге исключается
Запишем -ое уравнение:
Исключим с помощью этого уравнения из уравнения с номером
Для исключения из -го уравнения вычитаем -ое , умноженное на .
После такого вычитания первые слагаемые сокращаются. Запишем значение коэффициенты перед , используем для него прежнее обозначение
При этом изменяется свободный член
По завершению прямого хода получается система с треугольной матрицей. Далее производится обратный ход метода Гаусса.
Обратный ход метода Гаусса состоит в последовательном вычислении искомых неизвестных, начиная с . Сначала находится . Далее, используя это значение, находится и так далее.
Например:
На — ом шаге обратного хода неизвестные находятся с помощью выражения.
В процессе исключения неизвестных приходится делить на диагональный элемент, который может оказаться равным нулю. Чтобы исключить эту ситуацию, необходимо на каждом шаге прямого хода менять расположение уравнений таким образом, чтобы диагональный элемент не был равным нулю, а лучше, чтобы он имел максимально возможное значение.
Перестановка уравнений должна быть предусмотрена в вычислительном алгоритме и метод Гаусса, в котором производится перестановка уравнений таким образом, чтобы диагональный элемент имел максимальное значение, называется метод Гаусса с выбором главного элемента.
В методе Гаусса объём вычислений пропорционален . Существует практически значимые случаи, когда объём вычислений при решении СЛАУ можно резко сократить.
Метод 15
Метод прогонки.
Метод прогонки является модификацией метода Гаусса для частного случая с трёхдиагональной матрицей. Такие системы возникают при численном решении уравнений математической физики.
Другой пример: коэффициенты сплайна третьей степени находятся путём решения систем с трёхдиагональной матрицей.
В методе прогонки объём вычислений растет пропорционально . Запишем систему уравнений, которая решается методом прогонки.
Общий вид уравнений с трёхдиагональной матрицей
Решение системы с трёхдиагональной матрицей, как и в методе Гаусса, состоит из двух этапов. Прямой прогонки и обратной прогонки.
Рассмотрим первый этап (прямой ход метода прогонки)
Для этого неизвестный выражаем через , таким образом:
,
где , — неизвестные пока (прогоночные) коэффициенты. На первом как раз и находится эти коэффициенты. Сравним это уравнение при с первым уравнением системы
И из сравнения находим, что
Заменим i-ое уравнение системы, выразив в нём с помощью
Сравнивая с
Получаем рекуррентные соотношения для нахождения прогоночных коэффициентов.
После того как найдены все прогоночные коэффициенты в результате прямого хода метода, находят . Для этого сравниваем последние уравнения системы с последним прогоночным соотношением. В результате получаем систему из двух уравнений с двумя неизвестными.
Отсюда
Это фактически начало обратного хода метода прогонки.
После этого последовательно находим …….и т.д. вплоть до .
Метод 16
Уточнение решения (итерационный метод).
Решения, получаемые с помощью прямых методов обычно содержат погрешности. В ряде случаев, особенно если объём системы велик, эти погрешности могут быть значительными.
Рассмотрим итерационный процесс позволяющий уточнить решения на следующем итерационном шаге. Пусть решается система
……………………………
Пусть на k-ом итерационном шаге получено решение в виде , ,…, , где k-это номер итерационного шага.
Подставим полученное решение в левые части уравнений системы, результат вычислений этих уравнений обозначим , , .
В результате получим систему
……………………………
Вычтем из каждого уравнения 1-ой системы уравнение 2-ой системы и получим систему вида
……………………………
Отсюда
Это невязка для уравнений с соответствующим номером.
Теперь мы получаем систему решением, которой будут соотношения уточняющие решение.
………………..
Преимуществом этого метода является то, что на каждом итерационном шаге решается система с одной и той же матрицей. Это позволяет оптимизировать вычислительный процесс, строить экономичные алгоритмы.
Метод 17
Метод Гаусса-Зейделя.
Является одним из самых распространённых итерационных методов. Это связано с простотой метода. Перепишем уравнение системы, выразив из первого уравнения, — из второго и т.д.
Получится система, которая имеет вид:
……………………………………….
Перед записью этой системы необходимо произвести проверку уравнений таким образом, чтобы диагональные элементы не были равны нулю, а ещё лучше, что бы на диагонали были максимальные элементы.
Сначала задаётся начальное приближение и на 1-ом итерационном шаге с помощью 1-го уравнения находится
и т.д. до .
Считаем пока не достигнем, заданной точности. Для сходимости итерационного процессадостаточно чтобы модули диагональных коэффициентов для каждого уравнения системы были не меньше суммы модулей всех не диагональных элементов.
, для любого i
И, по крайней мере, хотя бы в одном уравнении модуль должен быть большим.
Объясните пожалуйста как решать такие примеры. Ну или дайте ссылку где можно самому изучить.
ну смотри, когда одно число в степени взято в скобки и возведено в другую степень, степени перемножаются.
Когда числа с одинаковыми основаниями, но с разными степенями перемножаются, то степени складываются, а когда числа делятся — степени вычитаются.
А когда у чисел разные основания и разные степени, нужно привечти либо к общей степени, либо к общему основанию.
Любое число в 0 степени = 1.
Число в степени (-Х) = 1/(это же число в степень Х) .
____________________________
Итак, нам нужно основание 2.
рассмотрим первую скобку, она равна 2 в степени 18.
теперь 64. 64 = 2 в степени 6. если 2 возвели в степени 6, а потом еще в степень (-4), то степени перемножаются, получается 2 в степени -24. В числителе получается 2 в степени (18-24) = 2 в (-6) степени.
В знаменателе. 4 в нулевой = 1.
осталось 2 в (-4) разделить на 2 в (42). Степени вычитаются. Ответ: 2 в степени (-46)
Тут куча калькуляторов, может подойдёт
<a href=»/» rel=»nofollow» title=»25683256:##:http://www.shkola332009.narod.ru/Admin/Kalkulator.html» target=»_blank» >[ссылка заблокирована по решению администрации проекта]</a>
Нужно привести все, насколько возможно, к одному основанию-в данном случае к 2 (например 64=2^6), и там уже по ходу дела производить действия со степенями.
Да тут все . все числа это степени двойки. Так что не надо и приводить к общему основанию почти.
4 это 2 в квадрате, 64 это 2*2*2*2*2*2 то есть 2 в 6
То что внизу дроби легко переносится наверх, только к показателю степени дописывается минус. то есть 1/(2)^42 = 2^ (-42)
при умножении при одинаковом основании ( числе возводимом в степень) показатели степеней складываются, при делении вычитаются (из числителя знаменатель) , а при возведении числа в степени в степень, показатели степеней перемножаются.
ну и
(2^9)^2 *64^(-4) / 4^0 * 2^(42)= 2^(9*2)* (2^6)^(-4) / (2^2)^0 *2^42=
2^(18+6*(-4)-(2*0)-42)=2^(18-24-42)=2^(-48)
Ответ 2 в -48
touch.otvet.mail.ru
Скажите пожалуйста, если мы умножаем числа со степенями то степени слаживаем или умножаем???
складываем однозначно.
если умножаем, то складываем, а если возводим степень в степень умножаем
одинаковые числа с разными степенями, при умножении степени складываются. Умножаются степени, если мы число со степенью возводим в степень
показатели степени при умножении степеней СКЛАДЫВАЮТ, нет действия Слаживания.
А Никита плохо пошутил со своим умножением. или еще маленький и влез во взрослые игры…
touch.otvet.mail.ru
сложение и вычитание степеней с одинаковым основанием? ..
если перемножаем два числа с одинаковыми основаниями и разными степенями, то основание остаётся, а степени складываются.
Если эти же числа делят — то степени вычитаются.
только умножение и деление
Ничего сложного. \Пример на сложение:
2**3+2**4=2**3(1+2)=8*3=24 ( ** означает возвести в степень)
То есть меньшую степень выносим за скобки, как множитель. С вычитанием тоже самое.
Про умножение и деление уже обьяснили.
Выполнение арифметических действий в любых позиционных системах счисления производится по тем же правилам, которые используются в десятичной системе счисления.
Так же, как и в десятичной системе счисления, для выполнения арифметических действий необходимо знать таблицы сложения (вычитания) и умножения.
Таблица сложения, вычитания и умножения для двоичной системы счисления
Сложение
Вычитание
Умножение
0 + 0 = 0
0 — 0 = 0
0 ∙ 0 = 0
0 + 1= 1
1 — 0 = 1
0 ∙ 1 = 0
1 + 0 = 1
1 — 1 = 0
1 ∙ 0 = 0
1 + 1 = 10
10 — 1 = 1
1 ∙ 1 = 1
Сложение двоичных чисел
Сложение в двоичной системе счисления выполняется по тем же правилам, что и в десятичной. Два числа записываются в столбик с выравниванием по разделителю целой и дробной части и при необходимости дополняются справа незначащими нулями. Сложение начинается с крайнего правого разряда. Две единицы младшего разряда объединяются в единицу старшего.
Пример: 1011,12 + 1010,112
Интересна также ситуация, когда складываются больше двух чисел. В этом случае возможен перенос через несколько разрядов. Пример: 111,12 + 1112 + 101,12
При сложении в разряде единиц (разряд 0) оказывается 4 единицы, которые, объединившись, дают 1002. Поэтому из нулевого разряда в первый разряд переносится 0, а во второй — 1. Аналогичная ситуация возникает во втором разряде, где с учетом двух перенесенных единиц получается число 5 = 1012. 1 остается во втором разряде, 0 переносится в третий и 1 переносится в четвёртый.
Вычитание двоичных чисел
В случаях, когда занимается единица старшего разряда, она дает две единицы младшего разряда. Если занимается единица через несколько разрядов, то она дает по одной единице во всех промежуточных нулевых разрядах и две единицы в том разряде, для которого занималась. Пример: 10110,012 — 1001,12
Умножение и деление двоичных чисел
Зная операции двоичной арифметики, можно переводить числа из двоичной системы счисления в любую другую. Пример: Перевести число 1011110112 в десятичную систему счисления. Поскольку 1010 = 10102, запишем
Арифметические действия в двоичной системе производятся по обычным для позиционных систем правилам, которые нам известны из десятичной арифметики, но при этом используются таблицы сложения и умножения двоичной системы:
Таблица сложения
Таблица сложения в двоичной системе очень проста. Надо только помнить, что прибавление нуля не меняет число, а один плюс один, будет два.
Таблица умножения
Таблица умножения ещё проще. Здесь нужно твёрдо знать, что любое число, умноженное на нуль, есть нуль и что умножение на единицу не меняет числа.
Сложение многозначных чисел производится точно так же, как и в десятичной системе, то есть поразрядно, начиная с младшего. Например:
Вычитание в двоичной системе выполняется по таким правилам:
Пример:
Точки, поставленные над некоторыми разрядами уменьшаемого, показывают, что в двоичной системе единица помеченного разряда раздробляется на две единицы низшего разряда.
Умножение и деление двоичных чисел практически не отличается от умножения и деления чисел, записанных в десятичной системе счисления. Единственным отличием является то, что при умножении в столбик не приходится находить произведение первого множителя на значения последовательных разрядов второго множителя, так как значение этих разрядов 1 или 0. А при делении в столбик не нужно подбирать неполное делимое, так как учитывая специфику двоичных чисел, неполное делимое можно определить просто посмотрев на делимое.
Примеры: 1101111 · 101101 = ?, 111100 : 1010 = ?
naobumium.info
2. Правила двоичной арифметики
В
любой позиционной системе счисления
операции сложения и вычитания двух
чисел A B=С осуществляются поразрядно,
начиная с младших разрядов.
При
сложении переполнение из младшего разряда
переносится в старший разряд, т. е. код
суммы каждого i-ого
разряда сi получается в результате сложения ai + bi + 1,
где 1 соответствует
переносу из младшего (i -1)-разряда
в i-ый,
если в младшем разряде код суммы получился
больше или равным основанию системы
счисления.
При
вычитании требуемый заем производится из старшего
разряда, т. е. код разности каждого i-ого
разряда сi получается в результате вычитания ai — bi – 1,
где 1 соответствует
заему, если он был, в младшие разряды
величины, равной основанию системы
счисления.
2.1. Правила сложения двоичных чисел.
В
каждом разряде выполняется сложение
двух цифр слагаемых и единицы переноса
из соседнего младшего разряда, если она
есть.
Поразрядная
сумма формируется по следующим правилам:
0
+ 0 = 0
0
+ 1 = 1
1
+ 0 = 1
1
+ 1 = 0 – осуществляется перенос 1 в старший разряд
Например,
сложение 510 + 310 = 810
1012 = 510
+
0112 = 310
10002 = 810
Суммирование
двоичных чисел в компьютерах осуществляется
при помощи устройств, называемых
двоичными сумматорами.
2.2. Правила вычитания двоичных чисел.
В
каждом разряде выполняется вычитание
из цифры числа цифры вычитаемого, при
вычитании из нуля единицы происходит
заем единицы из соседнего старшего
разряда, которая равна 2 единицам данного
разряда.
Поразрядная
разность формируется по следующим правилам:
0
— 0 = 0
1
— 0 = 1
1
— 1 = 0
0
— 1 = 1 – после заема 1 из старшего разряда
Например,
вычитание 610 – 310 = 310
01102 = 610
–00112 = 310
00112 = 310
Как
правило, вычитание двоичных чисел в
компьютерах осуществляется при помощи
двоичных сумматоров: при представлении
вычитаемого в дополнительном или
обратном коде операцию вычитания можно
заменить операцией сложения.
2.3. Правила умножения двоичных чисел.
Умножение
двоичных чисел производится путем
образования промежуточных произведений
и последующего их суммирования.
Поразрядные
произведения формируются
по следующим правилам:
0 x 0 = 0
0 x 1 = 0
1 x 0 = 0
1 x 1 = 1
Например,
умножение 510 x
310 = 1510
101
11
101
+101
1111
2.4. Правила деления двоичных чисел.
Деление
двоичных чисел производится по правилам умножения и
вычитания.
Например,
деление 610 : 310 = 210
110
: 11 = 10
110
11
–11
10
00
3. Операция сдвига по разрядной сетке
В
компьютерах, кроме операции алгебраического
суммирования двоичных чисел, к которой
относятся операции сложения и вычитания,
выполняется операция
сдвига числа по
разрядной сетке влево и вправо,
осуществляющая, фактически, умножение
и деление двоичных чисел.
В
случае сдвига влево осуществляется
умножение двоичного числа на 2j,
а при
сдвиге вправо –
деление на 2j,
где j
– количество разрядов, на которое
сдвигается двоичное число.
Например,
осуществить сдвиг на 2 разряда
1)
0000112 = 310 влево
0011002 = 1210
т.
е. 3 х 4(22)
= 1210
2)
0010002 = 810 вправо
0000102 = 210
т.
е. 8 : 4(22)
= 210
В
компьютерах часто используется циклический
сдвиг,
при выполнении которого разрядная
сетка, отведенная для операнда (числа, над которым производится
действие), представляется замкнутой в
кольцо. Тогда при
сдвиге влево содержимое старшего разряда попадает
в младший разряд операнда, а при
сдвиге вправо содержимое младшего разряда попадает
в старший разряд операнда.
studfiles.net
Умножение в двоичной системе счисления
Для того чтобы умножить двоичное число на 2 (десятичная двойка это 10 в двоичной системе) достаточно к умножаемому числу слева приписать один ноль.
умножение в двоичной системе счисления сводится к умножению на 10 (то есть на десятичную 2), а стало быть, умножение это ряд последовательных сдвигов. Общее правило таково: как и для десятичных чисел, умножение двоичных выполняется поразрядно. И для каждого разряда второго множителя к первому множителю добавляется один ноль справа.
Пример: 1011 * 101
Это умножение можно свести к сумме трёх порязрядных умножений:
Ищем число, от старшего разряда которое первое было бы больше чем делитель. Это четырехразрядное число 1001. Оно выделено жирным шрифтом. Теперь необходимо подобрать делитель выделенному числу. И здесь мы опять выигрываем в сравнении в десятичной системой. Дело в том, что подбираемый делитель это обязательно цифра, а цифры у нас только две. Так как 1001 явно больше 101, то с делителем всё понятно это 1. Выполним шаг операции.
-
Итак, остаток от выполненной операции 100. Это меньше чем 101, поэтому чтобы выполнить второй шаг деления, необходимо добавить к 100 следующую цифру, это цифра 0. Теперь имеем следующее число:
-
1000 больше 101 поэтому на втором шаге мы опять допишем в частное цифру 1 и получим следующий результат:
-
-
Полученное число 110 больше 101, поэтому и на этом шаге мы запишем в частное 1. Получиться так:
-
-
-
Полученное число 11 меньше 101, поэтому записываем в частное цифру 0 и опускаем вниз следующую цифру. Получается так:
-
-
-
Полученное число больше 101, поэтому в частное записываем цифру 1 и опять выполняем действия. Получается такая картина:
-
-
-
-
Полученный остаток 10 меньше 101, но у нас закончились цифры в делимом, поэтому 10 это окончательный остаток, а 1110 это искомое частное.
Проверим в десятичных числах
10010011 = 147
101 = 5
10 = 2
11101 = 29
Составьте таблицу эквивалентов чисел в разных системах счисления ( 10-я 2-я 8-я 16-я системы счисления)
Системой счисления называется совокупность правил для обозначения (записи) действительных чисел с помощью цифровых знаков.
Существуют позиционные и непозиционные системы счисления.
В непозиционных системах вес цифры (т. е. тот вклад, который она вносит в значение числа)не зависит от ее позиции в записи числа.
Примером непозиционной системы счисления является римская, в которой для записи чисел используются буквы латинского алфавита. При этом буква I всегда означает единицу, буква V – пять, X – десять, L – пятьдесят, С – сто, D – пятьсот, М – тысячу и т.д. Например, число 267 записывается в виде ССLХVII (100+100+50+10+7).
В позиционных системах счисления значение каждой цифры числа зависит от ее положения (позиции) в последовательности цифр, изображающих число. Например, в десятичном числе 757,7 первая семерка означает 7 сотен, вторая — 7 единиц, а третья — 7 десятых долей единицы.
Любая позиционная система счисления характеризуется своим основанием.
Основание позиционной системы счисления — это количество различных символов, используемых для изображения цифр в данной системе.
Запись чисел в каждой из систем счисления с основанием q означает сокращенную запись выражения
где – цифры системы счисления; — цифры системы счислен п и т — число целых и дробных разрядов соответственно.
Например, десятичное число 125,4 можно представить так:
Или, если обозначить число как А, основание системы счисление – p, номер старшего разряда – n, номер младшего разряда – m, номер текущего разряда – k, тогда
При работе с ЭВМ используют двоичную, восьмеричную и шестнадцатеричную системы счисления
Десятичная
Двоичная
Восьмеричная
Шестнадцатеричная
A
B
C
D
E
F
Переводвосьмеричных и шестнадцатеричных чисел вдвоичнуюочень прост.
В дальнейшем, чтобы отличить в какой системе счисления (СС) записано число, будем указывать основание СС в виде индекса в десятичной СС, например, .
Пример использования редактора формул в WORD. Стр. 91 в методичке
Существует несколько способов создания формул в текстовом документе.
Первый способ применяется для несложных математических выражений, в которых используется возведение в степень или перечисление. Выражение оформляется с использованием параметров оформления символов (верхний и нижний индекс).
Пример: х3-4х2+56х-23=0.
Второй способ позволяет записывать математические выражения, используя символы стандартных шрифтов ОС Windows. Таким образом, можно записать выражение в любом текстовом редакторе с различными возможностями. В MS Word 2007 для этого используется вкладка Вставка\Символ. В диалоговом окне Символ можно выбрать шрифт, просмотреть набор входящих в него символов и выбрать нужный. Это диалоговое окно знакомо нам по работе с маркированными списками.
Третий способ создания математических выражений связан с использованием дополнительных возможностей пакета MS Office – Редактора формул. Этот модуль позволяет набирать в тексте выражения любой сложности и использовать любые математические операторы и конструкции.
Добавление формулы происходит с помощью вкладки Вставка\Формула. Вы можете выбрать готовую формулу из списка предложенных или создать новую. При создании новой формулы открывается дополнительная вкладка Работа с формулами, которая и позволяет создавать нужные математические выражения.
Прежде чем приступить к набору формулы, необходимо подумать, из каких операций и функций она строится, то есть определить структуру формулы.
Возьмем, например, следующее выражение:
Перед нами система, посмотрим, как такое выражение можно создать, используя редактор формул.
Первоначально ставиться системная скобка (используем кнопку Скобка на вкладке). Переходим к первому выражению. Задаём структуру Индекс и заполняем значениями, ставим оператор разности и задаём структуру Скобки, Индекс. Далее указываем значение если.
Переходим ко второму выражению, задаём структуру Индекс и заполняем значениями. Ставим оператор разности и задаем структуру Радикал, заполняем подкоренное выражение. Далее указываем значение Если.
Таким образом, используя редактор формул можно создать математический текст любой сложности, затратив на это оптимальное количество времени.
Переход между различными уровнями структур осуществляется с помощью клавиш управления курсором влево и вправо или с помощью «мыши».
Отдельно выделен блок Символы, с помощью которых можно добавлять математические операторы, символы, греческие буквы и др.
Таким образом, используя редактор формул можно создать математический текст любой сложности, затратив на это оптимальное количество времени.
Средства рисования в Word
Стр.107. в методичке по Word.
Работа с рисунками в Word
Стр.127 в методичке по Word, задание 4.2., стр.115 пункт 4.7.
62. Создание многоколонного текста. Создание составных документов. Колонтитулы, колонцифры, оглавление.
Рекомендуемые страницы:
lektsia.com
1.14 Математические операции с двоичными числами » Try Objective-c
Быстрая навигация: 1.31 Списки — массивы. Первое знакомство.1.30 Функции которые возвращают результат — return1.29 Подпрограммы: функции и процедуры в Питоне1.28 Преобразование типов данных — int()1.27 Ввод данных с клавиатуры — input()1.26 Типы и размеры данных1.25 Цикл с предусловием — while. Числа Фибоначчи1.24 Измерение длины строки, списки1.23 Срезы строк — вывод определенного количества символов из имеющегося текста1.22 Строки и управляющие символы1.21 Системные ошибки в процессе отладки программы1.20 Оператор ветвления — if, комментарии1.19 Вывод на печать — print(), быстрый ввод данных, округление, комментарии1.18 Типы программирования. Часть 2. Объектно-ориентированное программирование1.17 Типы программирования. Часть 1. Структурное программирование. Циклы1.16 Представление символьной информации — ASCII1.15 Деление двоичных чисел1.14 Математические операции с двоичными числами1.13 Как хранится и записывается информация. Биты и байты1.12 Перевод целых чисел десятичной системы счисления в другую систему1.11 Перевод целых чисел из шестнадцатеричной системы счисления в десятичную1.10 Перевод целого двоичного числа в шестнадцатеричное1.9 Перевод целого двоичного числа в другую систему счисления1.8 Системы счисления1.7 Булевая алгебра. Логические выражения1.6 Базовые понятия. Часть 3 — Числа, выражения, операнды, знаки операций1.5 Базовые понятия. Часть 2 — Программа, данные1.4 Базовые понятия. Часть 1 — Задача и алгоритм1.3 Среда разработки СИ1.2 История языков программирования1.1 Введение
Сейчас мы разберемся со следующими моментами:
1 — сложение двоичных чисел «столбиком» (поразрядное сложение двоичных чисел с переносом)
2 — умножение «столбиком»
3 — умножение посредством сдвига (влево)
4 — отрицательное число
5 — перевод положительного числа в отрицательное.
6 — вычитание двоичных чисел (столбиком)
1
Поразрядное сложение двоичных чисел с переносом
В данном случае сложение производится как и обычные десятичные числа в столбик.
Если складываем 0 и 1 — получается 1
Если складываем 1 и 1 — получается 0 и единица переходит в старший разряд (влево) где складывается со следующим значением.
Примеры показаны для беззнаковых чисел, в которых старший разряд (крайний левый) не является показателем знака.
+
0
0
1
0
( 210 )
1
0
1
1
( 1110 )
1
1
0
1
( 1310 )
Переполнение
Здесь в качестве примера показано сложение двух двоичных чисел ( в десятичном эквиваленте 15 + 1 )в результате которого происходит «переполнение» ячейки памяти в результате которого результат будет не таким, как ожидалось.
+
1
1
1
1
( 1510 )
0
0
0
1
( 110 )
1
0
0
0
0
0
Другой пример переполнения памяти, когда результатом сложения двух чисел будет 3, а не 19.
Это происходит потому что в четырех битах максимальное число равно 1510 = 11112.
Число 19 не помещается туда физически, как и в примере выше.
+
1
1
1
0
( 1410 )
1
0
1
( 510 )
1
0
0
1
1
( 310 )
2
Умножение «столбиком»
Показан просто пример исполнения — без учета знака числа.
Умножение производится по тому же принципу что и для обычных десятичных чисел.
Умножение на ноль дает единицу, а умножение единицы на единицу дает, естественно, тоже единицу.
После перемножения производится сложение для получения общего результата.
Пример умножения «столбиком» 1110 x 101 — в десятичном представлении — 14 x 5 = 70:
64
32
16
8
4
2
1
26
25
24
23
22
21
20
×
1
1
1
0
1
0
1
+
1
1
1
0
1
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0
3
Умножение посредством сдвига (влево)
Сдвиг — простыми словами это перенос числа влево (в сторону старшего разряда). При этом в младший разряд записывается 0.
Пример:
имеем число 00112 (это у нас 310)
Сдвигаем его влево и получаем такое число:
Это уже число 610
Что произошло при сдвиге? Произошло обычное УМНОЖЕНИЕ на 2!
Было 3 — стало 6
Давайте сдвинем это число еще раз: Имеем:
Сдвигаем его влево и получаем:
Если перевести это число в десятичную систему, то получим число 1210
Если это число снова подвергнуть сдвигу, то результатом будет переполнение.
Следует заметить, что операция сдвига осуществляется намного быстрее, чем операция умножения (или деления)
Следует запомнить, что:
— производя сдвиг влево на ОДИН РАЗРЯД мы производим умножение на 2
— производя сдвиг влево на ДВА РАЗРЯДА мы производим умножение на 4
— производя сдвиг влево на ТРИ РАЗРЯДА мы производим умножение на 8 и т.д.
Сдвиг можно осуществлять и вправо
— в этом случае при сдвиге на 1 разряд будет производиться деление на 2,
— сдвигая вправо на 2 разряда будет производиться деление на 4 и т.д…
Что самое интересное, сдвиг можно производить и с десятичными числами!
Взять то же число 1010 и сдвинуть его влево — т.е. мы присоединяем дополнительный 0 со стороны младшего разряда. Получается 10010
В основе сдвига операция производится с основой системы счисления к которой относится число, над которым проводятся операции сдвига.
В Терминале при помощи Python’а можно также производить операцию сдвига применительно к числам.
Производится эта операция посредством оператора:
— «<<» для сдвига влево
— «>>» для сдвига вправо
Если применять сдвиг к десятичным числам в Питоне, то операция производится путем битового сдвига, т.е. происходит преобразование десятичного числа в двоичное, далее применяется сдвиг и полученное число снова преобразуется в десятичное.
Т.е. если мы наберем в Терминале:
6 << 1 # сдвигаем 6 влево на один разряд
То получим 12, т.е. произошло умножение на 2
Если полученное число 12 сдвинуть влево на один разряд еще раз
12 << 1
Получим 24
Соответственно при сдвиге вправо происходит деление:
Сдвинем десятичное число 24 вправо на один разряд
24 >> 1
Получим — 12
Чтобы применить сдвиг к другой системе счисления, необходимо использовать соответствующую запись.
Например для двоичного числа:
0b0011 << 1
В результате получаем 6 Двоичная форма записи после сдвига преобразовывается в десятичное.
4
Отрицательное число
Это числа меньше нуля, записываются с приставкой «-» перед числом…
Определение отрицательного числа: при наличии положительного числа «a» при сложении такого же отрицательного числа дает в результате НОЛЬ, т.е. при взаимном сложении они «уничтожаются»
Для двоичного формата это утверждение также справедливо
Естественно данные примеры производятся над ЗНАКОВЫМИ числами, в которых старший разряд отведен под указание того, какой знак у числа.
При программировании мы как правило всегда знаем с какого типа данными мы работаем — со знаковыми или беззнаковыми…
В основном, в языках программирования производится так называемое «объявление» переменной, когда мы явным образом указываем с каким типом чисел (в данном случае) мы будем работать.
При объявлении числа типом int — мы будем работать со знаковыми числами, а если число объявить как unsigned int — тогда число будет восприниматься беззнаковым (без какого либо указания на знак в старшем бите).
По умолчанию — числа используются со знаком. Если нам необходимо работать с беззнаковими числами, то мы это должны указать явно.
Если знаковое число +1 в двоичном формате прибавить к -1, то должен получиться ноль (результат будет с переполнением)
+
+/- знак числа
0
0
0
1
110
1
1
1
1
-110
1
0
0
0
0
010
Еще пример
+
+/- знак числа
0
0
1
1
310
1
1
0
1
-310
1
0
0
0
0
010
И еще один пример
+
+/- знак числа
0
1
0
1
510
1
0
1
1
-510
1
0
0
0
0
010
5
Перевод положительного числа в отрицательное
Для того, чтобы произвести перевод положительного двоичного числа в отрицательно надо сделать следующее:
— в исходном числе меняем все нули на единицы, а единицы на нули — к младшему байту прибавляем 1
Например возьмем положительное двоичное число 01012 (510) и сделаем из него отрицательное — меняем единицы на нули и нули на единицы: 10102 — прибавляем единицу к младшему разряду: 10112
Если мы говорим о двоичном числе СО ЗНАКОМ (у которого старший разряд является показателем знака: 0 — положительное число, 1 — отрицательное) то полученный результат будет соответствовать -5 в десятичной системе счисления
Возьмем 01102 (610) и тоже поменяем ему знак:
— меняем единицы на нули и нули на единицы: 10012
— прибавляем единицу к младшему разряду: 10102 (-610)
6
Вычитание двоичных чисел (столбиком)
Помните как мы производим вычитание чисел столбиком в нашей привычной десятичной системе счисления?
Вычитание десятичных чисел Вычтем из десятичного числа 10080 число 1901
10080 — 1901 = 8179
Красным цветом выделены разряды числа
—
5
4
3
2
1
1
0
0
8
0
1
9
0
1
10080 — 1901 = 8179
Вы можете посмотреть разбор пошагового вычитания под катом:
В первом разряде (единицы) Мы не можем из 0 вычесть 1, по этому из соседнего старшего разряда (из 8) мы занимаем разряд — число ДЕСЯТЬ А почему мы занимаем 10? Занятое нами число десять является основой десятичной системы счисления, в которой мы производим вычисление. Это надо запомнить!!! Вот теперь из занятого числа 10 мы и вычитаем 1 = 9
Во втором разряде (десятки)
Вместо числа 8 у нас осталось число 7
Из него вычитаем 0 = 7
В третьем разряде (сотни)
Мы должны из 0 вычесть 9
Для этого мы должны занять разряд из старшего знака
Занимаем его у единицы находящейся в 5-й позиции
В результате этой операции в 4-й позиции оказывается число ДЕВЯТЬ (число основания системы счисления минус один), а в 3-й позиции — число ДЕСЯТЬ
Из него мы и вычитаем 9 = 1
В четвертом разряде (тысячи)
Здесь остается число 9 и из него мы вычитаем 1
9 — 1 = 8
В пятом разряде (десятки тысяч)
После заема остается 0
В результате у нас получается число равное — 8179
Вычитание двоичных чисел
Для вычитания столбиком двоичных чисел действуют те же самые правила, только в качестве заемного числа выступает число 2, а не 10, поскольку мы оперируем значением двоичной системы счисления — 2
Правила вычитания те же:
0 — 0 = 0
0 — 1 = 1 и занимает разряд из старшего бита
1 — 0 = 1
1 — 1 = 0
Разберем процесс вычитания подробнее Номера битов указаны красным цветом для наглядности
Разбор находится под катом…
1-й бит 0 — 1 — занимаем из второго бита старший разряд (помните, что мы заняли цифру 2?) и из него производим вычитание. В результате в первом бите получается 1 (2 — 1 = 1)
2-й бит
В результате предыдущего заема в верхнем числе второго бита получился ноль.
Производим заем старшего разряда из 3-го бита и из него вычитаем 1.
Получаем 1 (2 — 1 = 1)
3-бит
Как и в предыдущем шаге в 3-м бите верхнего числа образовался ноль, по этому занимаем старший разряд из 4-го бита и из него производим вычитание. Получаем снова 1 (2 — 1 = 1)
4-й бит
После выполнения 3-го шага в 4-м бите верхнего числа находится ноль. Т.к. мы занимали из него старший разряд.
По этому производим операцию 0 — 0. Получаем ноль.
5-й бит
В 5-м бите мы снова сталкиваемся с ситуацией, когда необходимо вычесть 1 из 0.
Производим заем разряда из старшего бита. В данном случае из 6-го и из него производим вычитание. Получаем 1 (2 — 1 = 1)
6-й бит
В результате 5-го шага в ячейке 6-го бита верхнего числа находится 0
0 — 0 = 0
7-й бит
Здесь все просто — 1 — 0 = 1
в результате вычисления получаем число 110111
Проверьте в Терминале его десятичное значение:
0b110111
Получается 87, что соответствует действительности: 110 — 23 = 87
Еще несколько примеров вычитания двоичных чисел:
В круглых скобках даны эквиваленты в десятичном формате
Метки к статье: арифметические операции, система счисления
www.tryobj.com
Двоичная арифметика
Лабораторная работа
№122. Двоичная арифметика.
Цель работы. Научиться
выполнять арифметические операции
(сложение, вычитание, умножение и деления)
с двоичными числами.
Правила выполнения
арифметических действий над двоичными
числами задаются таблицами двоичных
сложения, вычитания и умножения.
Таблица двоичного
сложения
Таблица двоичного
вычитания
Таблица двоичного
умножения
0+0=0
0+1=1
1+0=1
1+1=10
0–0=0
1–0=1
1–1=0
10–1=1
00=0
01=0
10=0
11=1
Задание
1. Выполните
сложение чисел в двоичной системе
счисления 100100111,0012+100111010,1012
Методические
указания.
При сложении двоичных
чисел в каждом разряде производится
сложение цифр слагаемых и цифры,
переносимой из соседнего младшего
разряда, если она имеется При этом
необходимо учитывать, что 1+1 дают нуль
в данном разряде и единицу переноса в
следующий разряд.
Примеры.
1) Выполнить сложение
двоичных чисел X=1101, Y=111.
В приведенном
примере в младшем нулевом разряде две
единицы: 1+1=10 дают нуль в данном разряде
и единицу переноса в следующий. В первом
разряде: 0+1+1=10 (крайняя единица перенесена
из нулевого разряда) дают 0 и единицу
переноса в следующий. Во втором разряде
1+1+1=11(крайняя единицы перенесена из
первого разряда) дают 1 и единицу переноса
в следующий. В старшем третьем разряде
1 и единица переноса из предыдущего
разряда дают 1+1=10.
Результат:
1101+111=10100.
2) Сложить три
двоичных числа X=1101, Y=101, Z=111.
Результат:
1101+101+111=11001.
Задание 2. Выполните
вычитание чисел в двоичной системе
счисления: 1100110110,00112– 11111110,012.
Методические
указания.
При вычитании двоичных
чисел в данном разряде при необходимости
занимается 1 из старшего разряда. Эта
занимаемая 1 равна двум единицам данного
разряда, так как 10=1+1.
Примеры.
1) Заданы двоичные
числа X=10010 и Y=101. Вычислить X–Y.
Результат: 100102 – 1012 =
11012.
Замечание. Число
100…002 можно представить в виде суммы
Данное разложение
на слагаемые объясняет правило вычитания
в столбик. Если вы занимаете 1 из ближайшего
старшего разряда, тогда над всеми
следующими за единицей нулями следует
дописывать 1, а над крайним нулем, для
которого произведен заем, 1+1 или 10.
Двоичное счисление имеет в своей основе только две цифры: 0 и 1. Все числа записывают с помощью этих двух цифр. Основание двоичной системы счисления равно двум.
Двоичная система счисления применяется в компьютерной технике. Бит — это наименьшая единица информации. Слово «бит», по-английски bit, происходит от «binary digit», что значит «двоичная цифра». Бит может быть единицей или нулём, ведь в двоичной системе счисления имеются только две цифры: 0 и 1.
Двоичное счисление относится к позиционным системам счисления. Это значит, что значение двоичного числа связано с позициями цифр в нём. Пример: двоичные числа 1101 и 1011 составлены из одинакового количества единиц и нулей, но позиции их различны, значит и числа различны.
Вот таблица позиций числа 1101:
цифра
1
1
0
1
позиция
3
2
1
0
Теперь таблица позиций числа 1011:
цифра
1
0
1
1
позиция
3
2
1
0
Номера позиций начинаются с нуля.
Двоичные дроби
Дроби в двоичной системе счисления записывают как и в десятичной: 1101,1101
Таблица позиций числа 1101,1101
цифра
1
1
0
1
.
1
1
0
1
позиция
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
Позиции дробной части начинаются с -1.
Перевод дробного двоичного числа в десятичное
Переведём двоичное дробное число 1101,1101 в десятичную дробь. Таблица позиций числа 1101,1101
На нашем сайте Вы найдёте большое количество анимированных 3D-моделей к задачам школьного курса геометрии, выполненных в программе GeoGebra. Все материалы сайта бесплатны для некоммерческого использования.
Большинство 3D-моделей на этом сайте находятся в формате *.ggb (файлы GeoGebra). Чтобы открывать и просматривать анимацию, необходимо скачать программу GeoGebra с официального сайта и установить ее на компьютер. GeoGebra является бесплатной для некоммерческого использования.
Для школьных учителей, имеющих возможность использовать компьютер + проектор или интерактивную доску в своём классе.
Для профессиональных репетиторов по математике, использующих компьютер в своей работе.
Для учеников, активно занимающихся геометрией самостоятельно, и стремящихся усовершенствовать свои навыки решения стереометрических задач.
Для всех интересующихся компьютерными программами для изучения геометрии и желающих освоить работу в GeoGebra
GeoGebra — это свободно распространяемая компьютерная программа для изучения математики. Программа разработана австрийским математиком Маркусом Хохенватером в 2001 году. В отличие от «Живой геометрии», «Математического конструктора» и прочих аналогичных программ, GeoGebra содержит не только средства для работы с двумерными планиметрическими рисунками, но и обширный инструментарий для построения точных стереометрических чертежей. На данный момент программа активно разрабатывается, выходят новые версии.
Официальный сайт программы, откуда можно её скачать — http://geogebra.org.
Примеры проектов, созданных с помощью GeoGebra, можно посмотреть на сайте GeoGebra Tube. Этот сайт — большое хранилище красочных математических иллюстраций. После установки GeoGebra на Ваш компьютер Вы сможете скачивать и редактировать оттуда любые файлы, а также загружать туда свои разработки.
www.3d-geometry.ru
3D-чертежи к учебнику Атанасяна
Здесь Вы можете скачать трехмерные чертежи к задачам из учебника Атанасяна Л.С. «Геометрия 10-11» в формате GeoGebra.
Рекомендуем ознакомиться с инструкцией по работе с готовыми моделями, прежде чем приступать к скачиванию и демонстрации.
Глава I. Параллельность прямых и плоскостей
§ 1. Параллельность прямых, прямой и плоскости. Задачи 16 — 33
§ 2. Взаимное расположение прямых в пространстве. Угол между двумя прямыми. Задачи 34 — 47
§ 3. Параллельность плоскостей. Задачи 48 — 65
§ 4. Тетраэдр и параллелепипед. Задачи 66 — 87
Дополнительные задачи 88 — 115
Рисунки к Главе I, §4, п. 14 «Построение сечений»
Глава II. Перпендикулярность прямых и плоскостей
§ 1. Перпендикулярность прямой и плоскости. Задачи 116 — 137
§ 2. Перпендикуляр и наклонные. Угол между прямой и плоскостью. Задачи 138 — 165
§ 3. Двугранный угол. Перпендикулярность плоскостей. Задачи 166 — 196
Задачи 174 — 196 (в разработке)
Дополнительные задачи 197 — 217 (в разработке)
Глава III. Многогранники
§ 1. Понятие многогранника. Призма. Задачи 218 — 238 (в разработке)
§ 2. Пирамида. Задачи 239 — 270 (в разработке)
§ 3. Правильные многогранники. Задачи 271 — 287 (в разработке)
Дополнительные задачи 288 — 319 (в разработке)
Глава IV. Векторы в пространстве
§ 1. Понятие вектора в пространстве. Задачи 320 — 326 (в разработке)
§ 2. Сложение и вычитание векторов. Задачи 327 — 354 (в разработке)
§ 3. Компланарные векторы. Задачи 355 — 375 (в разработке)
Дополнительные задачи 376 — 399 (в разработке)
Глава V. Метод координат в пространстве. Движения
§ 1. Координаты точки и координаты вектора. Задачи 400 — 440 (в разработке)
§ 2. Скалярное произведение векторов. Задачи 441 — 477 (в разработке)
§ 3. Движения. Задачи 478 — 489 (в разработке)
Дополнительные задачи 490 — 520 (в разработке)
Глава VI. Цилиндр, конус, шар
§ 1. Цилиндр. Задачи 521 — 546 (в разработке)
§ 2. Конус. Задачи 547 — 572 (в разработке)
§ 3. Сфера. Задачи 573 — 600 (в разработке)
Дополнительные задачи 601 — 646 (в разработке)
Глава VII. Объемы тел
§ 1. Объем прямоугольного параллелепипеда. Задачи 647 — 658 (в разработке)
§ 2. Объемы прямой призмы и цилиндра. Задачи 659 — 672 (в разработке)
§ 3. Объемы наклонной призмы, пирамиды и конуса. Задачи 673 — 709 (в разработке)
§ 4. Объем шара и площадь сферы. Задачи 710 — 724 (в разработке)
Дополнительные задачи 725 — 763 (в разработке)
Задачи для повторения 764 — 767 (в разработке)
Задачи повышенной трудности 768 — 815 (в разработке)
www.3d-geometry.ru
3-D geometry — это… Что такое 3-D geometry?
Geometry — (Greek γεωμετρία ; geo = earth, metria = measure) is a part of mathematics concerned with questions of size, shape, and relative position of figures and with properties of space. Geometry is one of the oldest sciences. Initially a body of… … Wikipedia
Geometry Wars — est une série de jeux vidéo créée par Bizarre Creations et éditée par Microsoft Game Studios, débutée en novembre 2003. Chaque titre de la série est un shoot them up multidirectionnel de type manic shooter au style graphique géométrique.… … Wikipédia en Français
Geometry Wars: Galaxies — Geometry Wars Geometry Wars Éditeur Microsoft Game Studios Genre Shoot them up multidirectionnel Début de la série Novembre 2003 Plate forme Nintendo DS Wii … Wikipédia en Français
Geometry Wars: Retro Evolved — Geometry Wars Geometry Wars Éditeur Microsoft Game Studios Genre Shoot them up multidirectionnel Début de la série Novembre 2003 Plate forme Nintendo DS Wii … Wikipédia en Français
Geometry Wars: Retro Evolved 2 — Geometry Wars Geometry Wars Éditeur Microsoft Game Studios Genre Shoot them up multidirectionnel Début de la série Novembre 2003 Plate forme Nintendo DS Wii … Wikipédia en Français
Geometry Instancing — (рус. дублирование геометрии) программная техника (методика) в трёхмерной компьютерной графике преимущественно реального времени. Суть Geometry Instancing состоит в визуализации множества копий одной полигональной сетки в трёхмерной сцене за один … Википедия
Geometry — Ge*om e*try, n.; pl. {Geometries}[F. g[ e]om[ e]trie, L. geometria, fr. Gr. ?, fr. ? to measure land; ge a, gh^, the earth + ? to measure. So called because one of its earliest and most important applications was to the measurement of the earth s … The Collaborative International Dictionary of English
Geometry Instancing — Dans le domaine de la synthèse d image 3D, le geometry instancing se rapporte au rendu de plusieurs copies d un même mesh dans une même scène. Cette technique est principalement employée pour des objets tels que les arbres, l herbe, ou des… … Wikipédia en Français
Geometry processing — Geometry processing, or mesh processing, is a fast growing area of research that uses concepts from applied mathematics, computer science and engineering to design efficient algorithms for the acquisition, reconstruction, analysis, manipulation,… … Wikipedia
Geometry of Love — Студи … Википедия
Geometry Of Love — est un album de musique électronique de Jean Michel Jarre sorti en 2003. Inspiré par sa muse d alors, Isabelle Adjani, il compose 8 oeuvres avec l aide de Francis Rimbert pour le salon VIP: Pleasure Principle Geometry Of Love (part 1) Soul… … Wikipédia en Français
engineering_en_ru.academic.ru
3-D geometry — это… Что такое 3-D geometry?
Geometry — (Greek γεωμετρία ; geo = earth, metria = measure) is a part of mathematics concerned with questions of size, shape, and relative position of figures and with properties of space. Geometry is one of the oldest sciences. Initially a body of… … Wikipedia
Geometry Wars — est une série de jeux vidéo créée par Bizarre Creations et éditée par Microsoft Game Studios, débutée en novembre 2003. Chaque titre de la série est un shoot them up multidirectionnel de type manic shooter au style graphique géométrique.… … Wikipédia en Français
Geometry Wars: Galaxies — Geometry Wars Geometry Wars Éditeur Microsoft Game Studios Genre Shoot them up multidirectionnel Début de la série Novembre 2003 Plate forme Nintendo DS Wii … Wikipédia en Français
Geometry Wars: Retro Evolved — Geometry Wars Geometry Wars Éditeur Microsoft Game Studios Genre Shoot them up multidirectionnel Début de la série Novembre 2003 Plate forme Nintendo DS Wii … Wikipédia en Français
Geometry Wars: Retro Evolved 2 — Geometry Wars Geometry Wars Éditeur Microsoft Game Studios Genre Shoot them up multidirectionnel Début de la série Novembre 2003 Plate forme Nintendo DS Wii … Wikipédia en Français
Geometry Instancing — (рус. дублирование геометрии) программная техника (методика) в трёхмерной компьютерной графике преимущественно реального времени. Суть Geometry Instancing состоит в визуализации множества копий одной полигональной сетки в трёхмерной сцене за один … Википедия
Geometry — Ge*om e*try, n.; pl. {Geometries}[F. g[ e]om[ e]trie, L. geometria, fr. Gr. ?, fr. ? to measure land; ge a, gh^, the earth + ? to measure. So called because one of its earliest and most important applications was to the measurement of the earth s … The Collaborative International Dictionary of English
Geometry Instancing — Dans le domaine de la synthèse d image 3D, le geometry instancing se rapporte au rendu de plusieurs copies d un même mesh dans une même scène. Cette technique est principalement employée pour des objets tels que les arbres, l herbe, ou des… … Wikipédia en Français
Geometry processing — Geometry processing, or mesh processing, is a fast growing area of research that uses concepts from applied mathematics, computer science and engineering to design efficient algorithms for the acquisition, reconstruction, analysis, manipulation,… … Wikipedia
Geometry of Love — Студи … Википедия
Geometry Of Love — est un album de musique électronique de Jean Michel Jarre sorti en 2003. Inspiré par sa muse d alors, Isabelle Adjani, il compose 8 oeuvres avec l aide de Francis Rimbert pour le salon VIP: Pleasure Principle Geometry Of Love (part 1) Soul… … Wikipédia en Français
В Мелтон Мобрей в 1875 году на аукционе предметов «любопытных и ценных» мой прадед в присутствии своего друга М назначил цену за пенис капитана Николса, умершего в тюрьме Хорсмонгер в 1873 году. Он содержался в стеклянной колбе длиной в тридцать сантиметров и, по замечанию прадеда, оставленному той ночью в дневнике, находился «в состоянии изумительной сохранности». На аукционе также продавалась «неназванная часть покойной леди Барримор. Она отошла к Сэму Израэлсу за пятьдесят гиней». Поначалу дед намеревался приобрести оба предмета, но его отговорил М. Это лучше всего характеризует их дружбу. Дед — увлекающийся теоретик, М — практик, знавший, как побеждать на торгах. Дед прожил шестьдесят девять лет. Сорок пять из них на исходе каждого дня перед отходом ко сну он садился и записывал свои соображения в дневник. Его дневники теперь на моем столе, сорок пять томиков в переплетах из телячьей кожи, а слева от них стоит капитан Николс в стеклянной колбе. Мой прадед жил с прибыли, приносимой патентом на изобретение его отца — удобной застежки, которой пользовались все изготовители корсетов вплоть до начала Первой мировой войны. Дед любил сплетни, числа и гипотезы. Он также любил табак, хороший портвейн, тушеного в горшочке кролика и, изредка, опиум. Он считал себя математиком, хотя никогда нигде не служил и не издал ни одного научного труда. Он также ни разу не путешествовал и не удостоился упоминания в «Таймсе» даже в связи со своей кончиной. В 1869 году он женился на Элис, единственной дочери преподобного Тоби Шедвела, соавтора не слишком уважаемого изыскания об английских диких цветах. По моему глубокому убеждению, истинным призванием прадеда было ведение дневников, и когда я закончу их редактировать и опубликую, уверен, что он получит запоздалое признание. Закончив работу, я собираюсь взять долгий отпуск, уехать куда-нибудь, где холодно, чисто и голо — в Исландию или русскую степь. Еще я думал, что под конец попробую, если удастся, развестись со своей женой Мейси, но теперь в этом нет необходимости.
Бывало, Мейси часто вскрикивала во сне, и мне приходилось ее будить.
— Обними меня, — обычно говорила она. — Какой ужасный сон мне приснился. Уже не первый раз. Я лечу в самолете над пустыней. Только не над обычной пустыней. Снижаюсь и вижу, что она завалена грудами новорожденных младенцев, повсюду, насколько хватает глаз, и все — голенькие, копошащиеся. В самолете топливо на исходе, и надо куда-то сесть. Я ищу место, лечу и лечу, не могу найти свободного…
— Теперь спи, — говорил я зевая. — Это всего лишь сон.
— Нет, — она начинала плакать. — Мне не время спать, еще не время.
— А мне самое время, — говорил я. — Завтра ранний подъем.
Она трясла меня за плечо:
— Ну, пожалуйста, подожди засыпать, не оставляй меня.
— Мы в одной постели, — говорил я. — Я тебя не оставлю.
— Какая разница, не оставляй меня, пока я не засну…
Но мои глаза уже слипались.
В последнее время я перенял прадедушкину привычку. Перед отходом ко сну присаживаюсь на полчаса обдумать прошедший день. У меня нет математических разработок или сексуальных теорий, достойных упоминания. В основном, я записываю, что Мейси сказала мне и что я сказал Мейси. Иногда для пущей концентрации запираюсь в ванной, сажусь на унитаз и пристраиваю блокнот на коленях. Помимо меня, ванную облюбовала пара пауков. Они ползут вверх по водосточной трубе и замирают, съежившись, на ослепительно белом кафеле. Должно быть, гадают, куда это их занесло. После нескольких часов ожидания уползают, озадаченные, а, возможно, и разочарованные, что так и не смогли ничего понять. Насколько можно судить, у прадеда встречается лишь одно упоминание о пауках. 8 мая 1906 года есть запись: «Бисмарк — паук».
По вечерам Мейси обычно приносила мне чай и пересказывала свои ночные кошмары. Я как раз просматривал старые газеты, каталогизировал, составлял перечни, откладывал один томик, брал другой. Мейси говорила, что ей неважно. С недавних пор она перестала выходить из дома, то и дело листая книги по психологии и оккультизму, — кошмары мучили ее почти каждую ночь. После нашего обмена ударами, когда мы подстерегли друг друга у дверей ванной, чтобы отлупцевать одним и тем же ботинком, я перестал ей сочувствовать. Отчасти виной всему была ревность. Она очень приревновала меня… к сорокапятитомному прадедушкиному дневнику, к той решимости и энергии, с которыми я его редактировал. Ей нечем было себя занять. Я откладывал один томик и брал другой, когда Мейси явилась со своим чаем.
— Можно я расскажу, что мне приснилось? — спросила она. — Я лечу в самолете над пустыней. Только не над обычной пустыней…
— Давай потом, Мейси, — сказал я. — Мне сейчас некогда.
После ее ухода я долго смотрел на стену перед моим рабочим столом и думал про М, который регулярно наведывался к прадеду поболтать и пообедать на протяжении пятнадцати лет вплоть до своего необъяснимого исчезновения в один из вечеров 1898 года. М, кто бы под этим инициалом ни скрывался, был в некотором роде ученый, помимо того, что практик. Например, вечером 9 августа 1870 года эти двое обсуждают различные позы для занятий любовью, и М сообщает моему прадеду, что совокупление a posteriori — наиболее естественный способ, обусловленный положением клитора, и поскольку другие антропоиды отдают предпочтение этому методу. Прадеда, испытавшего физическую близость от силы полдюжины раз в жизни и исключительно с Элис в первый год после свадьбы, интересовали взгляды Церкви на этот вопрос, и М незамедлительно отвечает, что еще в седьмом тысячелетии теолог Теодор полагал совокупление a posteriori грехом, равным по тяжести рукоблудию, и потому требующим наложения сорока епитимий. В тот же вечер, но позже, прадед представил математическое доказательство того, что максимальное число любовных позиций не может превысить простое число семнадцать. М поднял его на смех, утверждая, что видел собрание карандашных рисунков Романо, ученика Рафаэля, с изображением двадцати четырех. Не говоря уж о том, что слышал о некоем господине Ф. К. Форберге, который насчитал все девяносто. Когда я вспомнил про чай, оставленный Мейси возле моего локтя, он был уже совсем холодным.
В новый этап заметного ухудшения супружеских отношений мы вступили следующим образом. Однажды вечером я сидел в ванной, записывая наш с Мейси разговор о картах Таро, как вдруг она напомнила о себе снаружи, стуча в дверь и теребя дверную ручку.
— Открой, — попросила она. — Мне надо войти.
Я сказал:
— Тебе осталось потерпеть совсем немного. Я почти закончил.
— Впусти сейчас же, — закричала она. — Ты все равно не пользуешься туалетом.
— Подожди, — ответил я и записал еще строчку-другую.
Теперь Мейси колошматила в дверь изо всех сил.
— У меня начались месячные, и мне надо кое-что взять.
Я не реагировал на ее вопли и довел запись до конца, что было абсолютно необходимо. Оставь ее на потом — и некоторые детали будут утеряны. Мейси совершенно затихла, и я заключил, что она удалилась в спальню. Однако стоило открыть дверь, как она преградила мне путь с ботинком в руке. Ботинок опустился на мою голову так стремительно, что я даже толком не успел уклониться. Край каблука чиркнул по уху, раскроив его.
— Так-то, — сказала Мейси, огибая меня, чтобы войти в ванную. — Теперь мы оба обливаемся кровью.
И она с грохотом захлопнула дверь. Я подобрал ботинок и стал ждать тихо и терпеливо у входа в ванную, прижимая к кровоточащему уху носовой платок. Мейси пробыла там минут десять, а когда вышла, я аккуратно и четко саданул ей тем же каблуком в самый центр макушки. У нее не было шанса уклониться. Она замерла на миг, глядя мне прямо в глаза.
— Гаденыш, — выдохнула она и устремилась на кухню нянчиться со своей головой подальше от моих глаз.
Вчера за ужином Мейси заявила, что человеку, запертому в одиночной камере с картами Таро, открыт доступ к любым познаниям. Незадолго до этого она гадала, и карты были разбросаны по всему полу.
— Сумеет ли он узнать схему улиц Вальпараизо из своих карт? — спросил я.
— Не прикидывайся дурачком, — ответила она.
— Подскажут ли они ему, как легче всего открыть прачечную, или приготовить омлет, или создать аппарат искусственной почки?
— До чего же ты скудоумный, — посетовала она. — Такой недалекий, такой предсказуемый.
— Сможет ли он, — настаивал я, — сказать мне, кто такой М и почему…
— Все эти вещи не имеют значения, — закричала она. — Они неважны.
— Но это тоже познания. Разве у него будет к ним доступ?
Она задумалась.
— Да, будет.
Я улыбнулся и промолчал.
— Что тут смешного? — сказала она.
Я пожал плечами, а она начала злиться. Ей хотелось продолжать спор.
— Зачем ты задавал все эти бессмысленные вопросы?
Я снова пожал плечами.
— Просто хотел уточнить, что ты имела в виду, говоря о любых познаниях.
Мейси стукнула кулаком по столу и завопила:
— Будь ты проклят! Почему ты все время меня подлавливаешь? Почему никогда не принимаешь всерьез?
И здесь мы оба поняли, что уткнулись в тупик, который был конечным пунктом всех наших разговоров, и воцарилось обиженное молчание.
Работа над дневниками не может продолжаться, покуда мне не удастся раскрыть тайну, окутывающую М. На протяжении пятнадцати лет он то и дело является к обеду, щедро снабжая моего прадеда сведениями для его гипотез, а затем просто исчезает со страниц дневника. Во вторник, 6 декабря, прадед пригласил М отобедать в будущую субботу, и хотя М пришел, в записях того дня прадед просто отмечает: «М к обеду». Во все остальные дни их беседы за трапезой воспроизводятся подробнейшим образом. М обедал и в понедельник, 5 декабря, и разговор тогда шел о геометрии. Все последующие записи до конца недели посвящены этому предмету. Нет и намека на враждебность. К тому же прадед нуждался в М. М снабжал его сведениями, М был в курсе дел, он прекрасно знал Лондон и не раз наведывался в Европу. Он глубоко разбирался в социализме и Дарвине, был знаком с одним из участников движения «Свободной любви», приятелем Джеймса Хинтона[1]. М был человеком света, в том смысле, в каком прадед, лишь однажды решившийся покинуть пределы Мелтон Мобрей для путешествия в Ноттингем, таковым не был. Даже в юности прадед предпочитал строить свои гипотезы не отходя от камина ему вполне хватало сведений, которыми снабжал его М. Например, как-то вечером в июне 1884 года М, полный свежих впечатлений от Лондона, нарисовал прадеду картину того, как улицы города загажены и буквально устланы конским дерьмом. На той же неделе прадеду случилось читать трактат Мальтуса[2] под названием «Опыт о законе народонаселения». В тот вечер он сделал в дневнике взволнованную запись о статье, которую задумал написать и издать. Она должна была называться De Stercore Equorum. Статья так и не увидела свет, а, возможно, даже не была написана, но подробные наброски к ней встречаются в дневниковых записях на протяжении двух недель после того вечера. В De Stercore Equorum[3] он исходит из того, что численность лошадей будет расти в геометрической прогрессии, и, соотнося это с подробным планом города, предсказывает столице полнейшую непроходимость к 1935 году. «Непроходимыми» он предлагает считать улицы, на которых средняя толщина экскрементального покрова составляет тридцать (утрамбованных) сантиметров. Он описывает опыты, проведенные вблизи его личных конюшен для определения степени трамбуемости конского дерьма, которую он сумел выразить математически. Все это, конечно же, чисто гипотетически. Полученные им результаты базировались на допущении, что в предстоящие пятьдесят лет дерьмо с улиц вообще убираться не будет. Вполне вероятно, что именно М отговорил прадеда от этой затеи.
Как-то утром после долгой и мрачной ночи Мейсиных кошмаров, мы лежали в постели рядом, и я сказал:
— Что же ты все-таки хочешь? Что тебе мешает вернуться на работу? Все эти долгие прогулки, психоанализ, шатание по дому, нежелание вылезать из постели по утрам, карты Таро, кошмары… Что ты хочешь?
И она сказала:
— Хочу навести порядок в своей голове, — фразу, которую я неоднократно от нее слышал.
Я сказал:
— Голова, мозг — это тебе не гостиница, знаешь ли. Барахло оттуда не выкинешь, как старую консервную банку. Если уж на то пошло, то это, скорее, река, а не место — движется, изменяется. Реку не упорядочишь.
— Опять ты со своими штучками, — сказала она. — Я же не собираюсь упорядочивать реки. Только навести порядок в своей голове.
— Займись уже чем-нибудь, — сказал я. — Сколько можно бездельничать. Почему не пойти опять на работу? Тебя не мучили кошмары, пока ты работала. Ты никогда не была так подавлена, пока работала.
— Мне необходим перерыв, — сказала она. — Я больше не понимаю, что все это значит.
— Мода, — сказал я. — Это все из-за моды. Модные метафоры, модное чтиво, модные недуги. Ну какое тебе дело до Юнга, например? Ты прочла двенадцать страниц за месяц.
— Остановись, — взмолилась она. — Ты знаешь, куда это заводит.
Но я продолжил.
— Нигде не бывала, — обличал я, — ничем стоящим не занималась. Пай-девочка, обделенная даже таким подарком судьбы, как несчастное детство. Эти твои сентиментальный буддизм, доморощенный мистицизм, аромотерапия, журнальная астрология… все это заемное, ты ни к чему не пришла сама. Купилась, угодила в болото авторитетных домыслов. А у самой нет ни внутренней независимости, ни азарта хотя бы на уровне интуиции постигнуть что-нибудь, кроме собственного несчастья. Зачем захламлять мозг банальной мистикой других, особенно если у тебя из-за нее кошмары?
Я встал с постели, распахнул шторы и начал одеваться.
— Ты говоришь, как на литературном семинаре, — сказала Мейси. — Почему ты всегда стараешься меня уязвить?
Жалость к себе готова была забить из нее фонтаном, но она сдержала напор.
— Когда ты говоришь, — продолжала она, — я начинаю чувствовать себя листом бумаги, который сворачивают в трубочку.
— Возможно, это и есть литературный семинар, — безжалостно подытожил я.
Мейси уселась в постели, глядя на свои колени. Внезапно ее тон изменился. Она похлопала рукой по подушке рядом с собой и сказала вкрадчиво:
— Подойди ко мне. Сядь сюда. Я хочу тебя обнять, хочу, чтобы ты меня обнял…
Я демонстративно вздохнул и отправился на кухню.
В кухне я сварил кофе и отнес его в кабинет. Той ночью во время одного из бесчисленных пробуждений мне пришло в голову, что возможная разгадка исчезновения М кроется на страницах, посвященных геометрии. Раньше я всегда их пропускал за отсутствием интереса к математике. В понедельник, 5 декабря 1898 года, М с прадедом обсуждали vescia piscis, который, по всей видимости, послужил поводом для первой теоремы Евклида и оказал значительное влияние на разработку планов строительства многих древних религиозных сооружений. Я внимательно прочитал запись беседы, стараясь в меру своих способностей вникнуть в суть геометрии. Затем, перевернув страницу, обнаружил пространную историю, которую М рассказал прадеду в тот же вечер, когда подали кофе и раскурили сигары. Едва я начал читать, как вошла Мейси.
— Ну, а сам-то, — сказала она, продолжая разговор, оборванный больше часа назад. — Сидишь со своими книгами. Ползаешь по прошлому, как навозная муха.
Я, конечно, рассердился, но не подал виду и сказал с улыбкой:
— Ползаю? Что ж, я-то по крайней мере двигаюсь.
— Ты больше со мной не разговариваешь, — сказала она. — Играешь на мне, как в пинбол, на очки.
— Доброе утро, Гамлет, — ответил я и выпрямился в кресле, терпеливо ожидая ее следующей реплики. Но реплики не последовало, она ушла, аккуратно притворив за собой дверь.
— В сентябре 1870 года, — начал свой рассказ М, — в моем распоряжении оказались некие документы, которые не только перечеркивают все принципы, лежащие в основе нашего представления о трехмерной геометрии, но также сводят на нет полный свод физических законов, заставляя задуматься о пересмотре бытующих представлений о месте человека в природной иерархии. Эти бумаги превосходят по важности труды Маркса и Дарвина, вместе взятых. Они были вверены мне молодым американским математиком, и в них содержатся выкладки Дэвида Хантера, тоже математика и шотландца. Фамилия американца — Гудман. На протяжении ряда лет я состоял в переписке с его отцом касательно его работ по теории цикличности менструации, каковая, что удивительно, все еще сплошь и рядом ставится под сомнение в этой стране. С младшим Гудманом я познакомился в Вене, где наряду с Хантером и другими математиками из дюжины разных стран он участвовал в математической конференции. В день нашего знакомства Гудман был бледен и чем-то крайне взволнован и намеревался отбыть в Америку на другой день, хотя конференция еще и наполовину не завершилась. Он передал бумаги на мое попечение с условием, что я возвращу их Дэвиду Хантеру, если когда-либо узнаю о его местонахождении. И затем, лишь после долгих уговоров и настояний с моей стороны, поведал о том, чему стал свидетелем на третий день конференции. Заседания начинались ежедневно в девять тридцать утра с доклада и следовавшей за ним дискуссии. В одиннадцать подавали закуски и напитки, и многие математики вставали из-за длинного, отполированного до блеска стола, за которым они заседали, и прогуливались по большой изящной гостиной, непринужденно беседуя с коллегами. Продолжалась конференция две недели, и по давно заведенной традиции первыми с докладами выступали наиболее маститые математики, за ними шли менее маститые, и так далее в обратной последовательности на протяжении двух недель, что время от времени вызывало, как это нередко случается в среде высоко образованных мужей, приступы жгучей ревности. Хантер, несмотря на свои выдающиеся математические способности, был молод и практически неизвестен за пределами своего университета (Эдинбургского). Он подал заявку на доклад по трехмерной геометрии — исключительно важный, по его словам, но не имея никакого веса в этом прославленном пантеоне, получил право прочесть его в предпоследний день, когда многие из наиболее влиятельных участников конференции уже разъехались бы по своим странам. Поэтому утром третьего дня, едва появилась прислуга с закусками и напитками, Хантер резко встал и обратился к коллегам, которые еще только начинали подниматься со своих мест. Он был крупный, заросший густыми космами и, несмотря на молодость, обладал очевидным даром обращать на себя внимание, отчего возникший было гул голосов стих и воцарилась полная тишина.
— Господа, — сказал Хантер, — прошу простить мою непозволительную дерзость, но я должен сообщить вам нечто чрезвычайно важное. Я открыл плоскость, лишенную поверхности.
Не обращая внимания на насмешливые взгляды и удивленные сдержанные смешки, Хантер взял со стола большой лист белой бумаги. Карманным ножом он сделал надрез на его поверхности длиной сантиметров в семь, чуть в стороне от центра. Затем особым диковинным образом молниеносно его сложил и, держа лист над столом, чтобы все видели, стал продевать один из его концов в разрез, в процессе чего лист исчез.
В комнату вошла Мейси, умытая и нежно пахнущая душистым мылом. Вошла и встала у меня за спиной, положив руки мне на плечи.
— Что ты читаешь? — спросила она.
— Пропущенные отрывки из дневника.
Она принялась слегка массировать основание моей шеи. В первый год после замужества это доставляло мне удовольствие. Но теперь шел шестой, и я не ощутил ничего, кроме растущего напряжения, спускавшегося вниз по позвоночнику. Мейси чего-то добивалась. Чтобы это пресечь, я положил свою правую руку на ее левую, но она приняла это за ласку и, нагнувшись, поцеловала меня за ухом. От нее пахло зубной пастой и гренками. Она потянула меня за плечо.
— Пойдем в спальню, — зашептала она. — У нас уже почти две недели не было близости.
— Знаю, — ответил я. — Ты должна понять: это все из-за работы.
Ни Мейси, ни любая другая женщина не пробуждали во мне никаких эмоций. Единственное, чего я хотел, — это перевернуть очередную страницу прадедушкиного дневника. Мейси убрала руки с моих плеч и теперь просто стояла рядом. Ее молчание вдруг сделалось настолько угрожающим, что я весь напрягся, точно спринтер на старте. Она потянулась вперед и взяла запечатанную колбу с капитаном Николсом. Его пенис задумчиво проплыл из одного конца склянки в другой.
— Какой же ты СЕБЯЛЮБ! — провопила Мейси за мгновение до того, как запустить стеклянную колбу в стену перед моим столом. Я инстинктивно закрыл лицо руками, защищаясь от осколков. А когда снова открыл глаза, услышал себя, точно издалека, говорящим:
— Зачем ты это сделала?! Прадедушкина вещь…
Среди осколков и усиливающихся испарений формалиновой вони лежал капитан Николс, распластавшись на кожаной обложке одного из дневников, серый, обмякший и омерзительный, преобразившийся из антикварной диковины в дикую непристойность.
— Ты совершила ужасный поступок. Зачем ты это сделала? — снова спросил я.
— Пойду прогуляюсь, — ответила Мейси и на этот раз громко хлопнула дверью выходя из комнаты.
Я долго не мог подняться с кресла. Мейси уничтожила необычайно дорогой для меня предмет. Пока прадед был жив, он стоял в его кабинете, а потом стоял в моем, связывая наши жизни. Я собрал с колен осколки стекла и долго смотрел на 160-летнюю часть тела чужого человека на своем столе. Смотрел и думал о тех бесчисленных гомункулах, что некогда копошились в его недрах. Я представил себе места, в которых он побывал — Кейптаун, Бостон, Иерусалим, и как ему приходилось путешествовать во тьме вонючих капитанских подштанников, лишь изредка выныривая на свет божий для проведения мочеиспускания в какой-нибудь затхлой общественной уборной. Я представил себе вещи, которых он мог касаться, все эти молекулы, оставшиеся на нем от блудливых капитанских рук в одинокие, лишенные женских ласк ночи далеких плаваний или от потных стенок влагалищ юных дев и старых шлюх (их молекулы, должно быть, живы и по сей день — мелкая пыль, гонимая ветром от Чипсайд[4] до Лесистершира[5]). Кто знает, как долго он мог бы еще просуществовать в своей стеклянной темнице. Я начал прибираться. Принес из кухни мусорное ведро. Смел и подобрал все осколки, какие сумел найти, вытер тряпкой формалин. Затем, подцепив член пальцами за один конец, попробовал перетащить капитана Николса на газету. Меня чуть не стошнило от вида натянувшейся крайней плоти. Наконец, с закрытыми глазами, я справился и, многократно свернув газету, вынес капитана в сад и похоронил под геранями. Все это время я изо всех сил гнал от себя мысль о том, как отомстить Мейси. Мне не терпелось узнать продолжение истории М. Снова усевшись в кресло, я промокнул несколько капель формалина, размывших чернила, и вновь углубился в чтение.
Почти минуту присутствовавшие пребывали в оцепенении, которое, казалось, усиливалось с каждой последующей секундой. Первым решился заговорить профессор Стенли Роз из Кембриджского университета — плоскость, лишенная поверхности, могла стоить ему репутации (весьма значительной, надо сказать, зиждившейся на его «Принципах трехмерной геометрии»).
— Как вы смеете, сэр. Как вы смеете оскорблять сие благородное собрание своим дешевым трюкачеством.
И уловив шепоток одобрения, прокатившийся у него за спиной, прибавил:
— Стыдно, молодой человек, очень и очень стыдно.
Вслед за тем зал зарокотал, подобно вулкану. За вычетом младшего Гудмана и прислуги, застывшей подле внесенных закусок и напитков, все накинулись на Хантера со сбивчивыми тирадами осуждений, проклятий и угроз. Одни в ярости били кулаками по столу, другие потрясали ими над головой. Некоего господина из Германии (весьма болезненного вида) хватил апоплексический удар, и его подняли с пола и усадили на стул. А Хантер стоял, как скала, не реагируя на нападки, слегка склонив голову в сторону, касаясь пальцами поверхности длинного полированного стола. То, что столь бурный протест был спровоцирован якобы дешевым трюкачеством, служило лучшим доказательством степени обеспокоенности собравшихся, и Хантеру это, безусловно, импонировало. Подняв руку и дождавшись вмиг наступившей тишины, он сказал:
— Господа, ваши сомнения объяснимы, и сейчас я приведу еще одно доказательство — на этот раз, неопровержимое.
С этими словами он сел и снял ботинки, затем встал и снял пиджак, после чего объявил, что нуждается в ассистенте, и в этот момент к нему подошел Гудман. Рассекая толпу, Хантер широким шагом прошествовал к дивану, стоявшему вдоль одной из стен, и, пока укладывался, попросил озадаченного Гудмана, чтобы тот, возвращаясь в Англию, захватил с собой его бумаги и сохранил их до тех пор, пока Хантер за ними не явится. Когда математики окружили диван, Хантер перевернулся на живот и соединил руки за спиной так, что получилось подобие обруча. Попросив Гудмана держать ему руки в таком положении, он перекатился набок и с помощью нескольких энергичных рывков умудрился пропустить через обруч одну ногу. Далее он попросил ассистента перевернуть его на другой бок, где произвел еще несколько рывков, позволивших ему пропустить между рук и вторую ногу, в то время как его туловище сложилось настолько, что голова так же оказалась нацеленной внутрь обруча, но в противоположном ногам направлении. При помощи ассистента он стал медленно пропускать через обруч одновременно ноги и голову. Тогда-то светила науки и издали хором короткий сдавленный звук, не желая верить тому, что видели. Хантер медленно исчезал, а теперь, когда его ноги и голова проходили сквозь руки со все возрастающей легкостью, точно повинуясь некой невидимой силе, исчез почти вовсе. Еще миг… И его больше не было, совсем не было, ничего не осталось.
Рассказ М привел моего прадеда в состояние лихорадочного возбуждения. Той ночью он записывает в дневнике, как настоятельно уговаривал гостя незамедлительно послать за бумагами, невзирая на второй час утра. М же относился к этой истории с известной долей скептицизма. «Американцы, — заявил он прадеду, — имеют склонность к подобного рода фантастическим бредням». Тем не менее он согласился принести бумаги на другой день. Но так случилось, что назавтра М куда-то спешил и не остался обедать, а только занес бумаги ближе к вечеру. Перед уходом он известил прадеда, что не раз их просматривал и что «смысла там нет ровным счетом никакого». Он и представить не мог, до какой степени недооценивает математический дар прадеда. За стаканчиком хереса у камина в гостиной друзья договорились отобедать вместе в конце недели, в субботу. На протяжении последующих трех дней мой прадед позволяет себе оторваться от изучения хантеровских теорем лишь на еду и сон. Все остальные темы из дневника пропадают. Страницы испещрены расчетами, диаграммами и символами. Складывается впечатление, что Хантеру понадобилось изобрести новый набор символов, практически новый язык для выражения своих идей. На исходе второго дня мой прадед приходит к первому ключевому выводу. Внизу страницы под длинным столбцом математических выкладок он записывает: «Многомерность — функция сознания». Обратившись к заметкам следующего дня, я прочитал: «…исчез у меня в руках». Он заново открыл пространство, лишенное поверхности. И вот со страниц на меня смотрели подробнейшие инструкции о том, как надо складывать лист. Читая дальше, я вдруг догадался о причине внезапного исчезновения М. Нет сомнений, что в тот вечер, поддавшись на уговоры прадеда, он принял участие в научном эксперименте, к которому, скорее всего, продолжал относиться крайне скептически. Ибо на следующих страницах прадед сделал ряд небольших набросков, похожих на позы йоги. Совершенно ясно, что в них-то и заключалась разгадка исчезновения Хантера.
Дрожащими руками я освободил место на своем рабочем столе. Взял чистый лист машинописной бумаги и положил перед собой. Принес из ванной бритвенное лезвие. Нашел в выдвижном ящичке старенький циркуль, заточил грифель и вставил в него. Перерыв весь дом, отыскал свою любимую стальную линейку, которой однажды пользовался для уплотнения щелей в оконных рамах, — теперь все было готово. Первым делом следовало обрезать бумагу до нужного размера. Лист, который Хантер так небрежно взял со стола, был несомненно подготовлен им заранее. Длина сторон должна служить отражением определенной пропорции. С помощью циркуля я нашел центр листа и через эту точку провел линию, параллельную одной из сторон, вплоть до нижней границы. Затем мне надлежало начертить прямоугольник, размеры которого находились в определенном соотношении с длинами сторон листа. Центр прямоугольника должен был оказаться на линии, являясь ее золотым сечением. Из вершин прямоугольника я прочертил пересекающиеся дуги (опять же в строгом соответствии с заданными параметрами). Операция была повторена из нижних углов прямоугольника, и, соединив две точки пересечения, я получил линию надреза. Затем я взялся за линии сгибов. Казалось, что их длина, угол наклона и точки пересечения с другими линиями выражают некую загадочную внутреннюю гармонию цифр. Рисуя пересекающиеся окружности, прочерчивая линии и производя сгибы, я догадывался, что вслепую оперирую системой высших, устрашающих знаний — математикой Абсолюта. К моменту, когда я завершил последний сгиб, мой лист приобрел форму геометрического цветка с тремя концентрическими лепестками вокруг надреза. В этой конструкции было нечто настолько идиллическое и совершенное, настолько недостижимое и привлекательное, что вглядываясь в нее, я ощутил, как погружаюсь в состояние легкого транса, как просветляется и отключается мозг. Я встряхнул головой и отвел взгляд. Настала пора выворачивать цветок наизнанку, протягивать его сквозь надрез. Операция требовала точности, а у меня снова дрожали руки. Но достаточно было вновь посмотреть на мою конструкцию, как я сразу же успокоился. Большими пальцами я начал подталкивать лепестки бумажного цветка к центру и почувствовал онемение в задней части черепа. Я еще подтолкнул — на мгновение бумага стала прозрачнее, а затем вроде и вовсе исчезла. Я говорю «вроде», ибо в тот момент не был уверен, чувствую ли ее у себя в руках, несмотря на то что не вижу, или вижу, несмотря на то что не чувствую, или чувствую, что она исчезла по сути, но сохранилась во плоти. Онемение распространилось уже по всей голове и на плечи. Казалось, мои чувства были неспособны в полной мере воспринять происходящее. «Многомерность — функция сознания», — подумал я. Соединив руки, я убедился, что между ними ничего нет, но даже вновь разведя их не мог с уверенностью сказать, действительно ли цветок исчез. Остался бесплотный оттиск, зрительное ощущение, причем не на сетчатке глаза, а непосредственно в мозгу. И тут за моей спиной открылась дверь, и Мейси сказала:
— Чем это ты занимаешься?
Точно из сна, я возвратился в комнату к почти выветрившемуся запаху формалина. Расправа с капитаном Николсом теперь казалась чем-то бесконечно далеким, но запах возродил негодование, стремительно вытеснявшее онемение. Мейси стояла, привалившись к косяку в проеме двери, закутанная в теплое пальто и шерстяной шарф, совсем чужая. Одного взгляда на нее было достаточно, чтобы негодование перешло в знакомое тупое раздражение — синдром усталости от нашей совместной жизни. Я подумал: зачем она разбила колбу? От желания физической близости? Потому что хотела пенис? Или, приревновав к дневникам, решила уничтожить символ, связывавший их с моим прадедом?
— Зачем ты это сделала? — непроизвольно вырвалось у меня.
Мейси хмыкнула. Открывая дверь, она увидела, как я сижу, склонившись над столом, и смотрю на руки.
— Ты так и просидел тут весь день? — спросила она. — Никак его не забудешь?
Она захихикала.
— Куда он делся-то? Ты ему отсосал?
— Я его похоронил, — сказал я. — Под геранями.
Она сделала несколько шагов в мою сторону и сказала без тени иронии:
— Ну не права я, знаю, что не права. Сама не понимаю, как получилось. Ты меня прощаешь?
Я медлил с ответом, пока мое раздражение не сменилось внезапным озарением, и тогда сказал:
— Конечно, прощаю. Тоже мне: какой-то маринованный член.
И мы оба засмеялись. Мейси подошла еще ближе и поцеловала меня в губы, и я ответил на ее поцелуй, протиснув язык ей в рот.
— Ты голодный? — спросила она, когда мы вдоволь нацеловались. — Ужин приготовить?
— Да, — сказал я. — Я бы не отказался.
Мейси чмокнула меня в макушку и вышла из комнаты, а я вернулся к своим занятиям, решив, что в этот вечер буду особенно нежен с ней.
Позднее мы сидели на кухне за приготовленной Мейси едой, чуть хмельные от распитой бутылочки вина. Мы выкурили косячок — впервые за очень долгое время. Мейси рассказывала мне про то, что собирается поступить на работу в министерство лесной промышленности и поедет озеленять Шотландию этим летом. А я рассказывал Мейси про то, как М и прадед обсуждали a posteriori и про теорию прадеда, согласно которой количество позиций для занятий любовью не может превысить простое число семнадцать. Мы оба рассмеялись, и Мейси стиснула мою руку, и зов плоти стал отчетливо различим в уютной духоте кухни. Затем мы оделись и пошли гулять. Луна была почти полной. Мы брели вдоль шоссе, на которое смотрят наши окна, а потом свернули в узкую улочку с жавшимися друг к дружке домами с ухоженными крошечными палисадниками. Мы почти не разговаривали, но держались за руки, и Мейси призналась, что она здорово закосела от косячка и совершенно счастлива. Мы дошли до небольшого парка, который оказался закрыт, и постояли перед воротами, любуясь луной сквозь почти сплошь голые ветки. Вернувшись домой, Мейси, не торопясь, приняла ванну, а я снова уединился в кабинете, чтобы уточнить кое-какие детали. Спальня у нас теплая и удобная, даже по-своему роскошная. Кровать два десять на два сорок — я смастерил ее своими руками в первый год нашего замужества. Мейси сшила простыни, покрасила их в глубокий темно-синий цвет и расшила кружевами наволочки. Единственная лампа светит из-под абажура из грубой вытертой козлиной кожи — Мейси купила ее у старьевщика, ходившего по домам. Я давно потерял интерес к нашей спальне. Мы опустились рядом в мешанину из пледов и простыней — Мейси, исполненная сладострастия и неги после своей ванны, вытянувшись во весь рост, а я, нависнув над ней на локте. Мейси сказала:
— Я сегодня гуляла вдоль реки. Деревья такие красивые, дубы, вязы… Километрах в полутора за пешеходным мостом есть два европейских бука, ты просто обязан на них взглянуть… о-о-о, как приятно…
Я перевернул ее на живот и гладил по спине, пока она говорила.
— Там растет ежевика, громадные кусты, я таких и не видела никогда, прямо вдоль дороги, и бузина тоже. Я осенью вино сделаю…
Наклонившись, я поцеловал ее в загривок и заломил руки за спину.
Ей нравилось, когда инициатива в постели принадлежала мне, и она не сопротивлялась.
— А река, знаешь, такая спокойная, — продолжала Мейси. — И деревья в ней отражаются, листву роняют. До зимы надо нам вместе туда сходить, к реке, в листву. Я там одно место нашла. О нем никто не знает…
Одной рукой я удерживал локти Мейси в нужном положении, а другой подтягивал к «обручу» ее ноги.
— Я там полчаса простояла не шевелясь, точно дерево. Водяную крысу видела на другом берегу, и утки разные то садились на воду, то взлетали. И еще звук был такой, будто плещется кто-то в реке, а кто — так и не поняла, и две оранжевые бабочки совсем рядом порхали, прямо у руки.
Когда я управился с ее ногами, Мейси сказала: «Позиция номер восемнадцать», — и мы оба беззвучно засмеялись.
— Давай пойдем завтра к реке, — сказала Мейси, пока я осторожно подталкивал к локтям ее голову.
— Тише, тише, больно! — вдруг вскрикнула она и попробовала сопротивляться. Но было поздно: ее голова и ноги находились внутри обруча из рук, и я уже толкал их навстречу друг другу.
— Что происходит? — взвизгнула Мейси.
В этот миг в расположении ее конечностей воплотились головокружительная красота, благородство человеческих форм и, как совсем недавно в бумажном цветке, завораживающая сила симметрии. Я понял, что вновь впадаю в транс, ощутил, как немеет тыльная часть головы. Чем дальше проходили через обруч ноги и голова, тем больше казалось, будто Мейси выворачивается наизнанку, словно носок.
— О боже, — выдохнула она. — Что происходит? — и голос ее прозвучал точно издалека.
Ее вроде и не было… А вроде она и была. Откуда-то едва слышно донеслось: «Что происходит?» — и потом не осталось ничего, только эхо ее вопроса, дрожавшее над темно-синими простынями.
Продолжаем рассматривать задачи входящие в состав экзамена по математике. В курсе алгебры есть группа задач, где задаётся уравнение функции и уравнение прямой — касательной к графику данной функции или прямой параллельной этой касательной.
Задачи несложные, но они требуют чёткого понимания геометрического смысла производной. Это теоретическая основа для решения подобных задач (и подобных им), и без этой основы никак нельзя. Рекомендую ознакомиться со статьями «Геометричесий смысл произвоной. Часть 1» и «Геометрический смысл производной. Часть 2».
Рассмотрим две задачи:
Прямая у = 4х + 8 параллельна касательной к графику функции
у = х2 – 5х + 7
Найдите абсциссу точки касания.
Из геометрического смысла производной мы знаем, что значение производной в точке касания равно угловому коэффициенту касательной.
Известно, что угловые коэффициенты параллельных прямых равны, значит угловые коэффициенты прямой у = 4х + 8 и касательной равны 4.
Угловой коэффициент прямой вида у = kх + b это число k.
Таким образом, абсцисса точки касания находится из уравнения:
Значит,
Ответ: 4,5
Второй способ:
Он предельно прост, но не всегда работает. Строим на координатной плоскости график у = х2 – 5х + 7, строим прямую у = 4х + 8, далее строим (параллельным переносом) параллельную ей прямую касающуюся параболы, и в некоторых задачах вы визуально сможете определить абсциссу точки касания.
Отмечу, что таким способом можно решить задачу, если абсцисса целое число или целое с половиной, например 1,5; – 2,5; –3,5 и так далее. Если же точка пересечения «непонятна», то есть, нельзя точно и уверенно определить абсциссу (например, визуально сложно определить 3,2; 5,7 …), то точное решение даст первый способ.
Если вы решили задачу этим способом и уверены в правильности решения, обязательно сделайте проверку. Подставьте полученную абсциссу в оба исходных уравнения, должны получится равные значения функций (ордината точки пересечения).
Решите самостоятельно:
Прямая у = 7х – 8 параллельна касательной к графику функции
у = х2 + 6х – 8
Найдите абсциссу точки касания.
Посмотреть решение
Прямая у = 6х + 4 является касательной к графику функции
у = х3 – 3х2 + 9х + 3
Найдите абсциссу точки касания.
Из геометрического смысла производной функции известно, что она (производная) равна угловому коэффициенту касательной.
Известно, что угловой коэффициент прямой вида у = kх + b это число k.
Значит, угловой коэффициент прямой у = 6х + 4 равен 6. Таким образом,
Решая квадратное уравнение, получим:
Получили два равных корня. Таким образом, абсцисса точки касания равна 1.
Ответ: 1
Решите самостоятельно:
Прямая у = – 4х – 11 является касательной к графику функции
у = х3 + 7х2 + 7х – 6
Найдите абсциссу точки касания
Посмотреть решение
В данной рубрике продолжим рассматривать задачи, не пропустите!
На этом все. Успехов Вам!
С уважением, Александр Крутицких.
P.S: Буду благодарен Вам, если расскажете о сайте в социальных сетях.
matematikalegko.ru
Касательная к графику функции
Основные понятия и определения
В общем случае уравнение прямой на плоскости записывается как , где некоторые константы. График функции приведен на рис. 1. Причем здесь . Если , то будет уравнением прямой, параллельной числовой оси
Пусть имеются две прямые, заданные уравнениями и . Если , то данные прямые являются параллельными.
Для того, чтобы эти прямые были взаимно перпендикулярны, требуется выполнение условия .
В частности, прямые и являются параллельными, а прямые и будут взаимно перпендикулярны.
Уравнение касательной
Пусть некоторая функция, дифференцируемая в точке . На графике функции , который приведен на рис. 2, выделена точка , где . Прямая является секущей, а касательная есть предельное положение секущей при условии, что точка стремится к точке .
Для составления уравнения касательной, проведенной к графику функции в точке с абсциссой , обычно используются формулы (1) и (2), известные из школьных учебников по математике:
(1)
или
. (2)
Однако при решении задач на составление уравнений касательных данные формулы не отражают тот факт, что касательная является прямой линией. В этой связи уравнение касательной целесообразно представлять в виде . Сделать это нетрудно, поскольку формула (2) равносильна формуле
Формула (3) имеет вид уравнения прямой линии , где и .
Рассмотрим примеры решения задач на применение формулы (3) при составлении уравнения касательной к графику функции в точке с абсциссой .
Примеры решения задач
Пример 1. Написать уравнение касательной, проведенной к графику функции в точке с абсциссой
Решение. Воспользуемся формулой (3). Так как и , то и . В таком случае формула (3) принимает вид или .
Ответ: .
Пример 2. Составить уравнение касательной, проведенной к графику функции в точке с абсциссой
Решение. Поскольку и , то
, и из формулы (3) получаем .
Ответ: .
Пример 3. Найти уравнение касательной, проведенной к графику функции , при условии, что касательная параллельна прямой .
Решение. Предположим, что точка касания имеет абсциссу . Так как , то формула (3) принимает вид
или
. (4)
По условию задачи касательная (4) должна быть параллельна к прямой , поэтому или . Если значение подставить в формулу (4), то получим уравнение искомой касательной.
Ответ: .
Примечание. Если в условии данного примера потребовать, чтобы касательная была бы перпендикулярна прямой , то здесь необходимо положить . Тогда и из формулы (4) получим уравнение касательной .
Пример 5. Написать уравнение касательной к графику функции , при условии, что касательная содержит точку с координатами и .
Решение. Так как , то формула (3) принимает вид
или
. (5)
Поскольку касательная (5) содержит точку с координатами и , то подставим в эту формулу значения и получим
или .
Однако квадратное уравнение имеет два корня и , поэтому рассматриваемая задача имеет два решения. Если найденные значения подставить в уравнение (5), то получим уравнения двух касательных.
Ответ: , .
Пример 6. Провести касательную к графику функции в точке с абсциссой и вычислить площадь треугольника, образованного касательной и положительными полуосями системы координат.
Решение. Так как и , то , и уравнение касательной (3) к графику функции в точке с абсциссой принимает вид .
Пусть касательная пересекает оси и в точках и , соответственно. Тогда нетрудно установить, что . Поскольку , то .
Ответ: .
Пример 7. Составить уравнение касательной к графику функции при условии, что касательная проходит через начало координат.
Решение. Так как и , то уравнение касательной (3) принимает вид
, (6)
где абсцисса точки касания.
Так как касательная проходит через начало координат, то . В этой связи из уравнения (6) следует, что
, или .
Поскольку и , то . Следовательно, уравнение искомой касательной имеет вид .
Ответ: .
Пример 8. Найти уравнение общей касательной к графикам функций и .
Решение. Если построить эскиз графиков функций и , то можно увидеть, что существует единственная общая для них касательная . Поскольку эта прямая касается графиков обеих функций, то имеет место система уравнений
или
Поскольку общая касательная к графикам функций и , является единственной, то каждое из уравнений системы должно иметь только по одному корню. А это означает, что дискриминанты уравнений системы должны быть равны нулю. Следовательно, имеем
или
Если из второго уравнения системы вычесть первое, то или . Если значение подставить в любое из уравнений системы, то получим .
Ответ: .
С целью качественной подготовки к вступительным экзаменам по математике в области составления уравнений касательных целесообразно использовать учебные пособия, приведенные в списке рекомендованной литературы.
Рекомендуемая литература
1. Кушнир А.И. Шедевры школьной математики (задачи и решения в двух книгах). – Киев: Астарта, книга 2, 1995. – 512 с.
2. Сборник задач по математике для поступающих во втузы / Под ред. М.И. Сканави. – М.: Мир и Образование, 2013. – 608 с.
3. Супрун В.П. Математика для старшеклассников: дополнительные разделы школьной программы. – М.: Ленанд / URSS, 2016. – 216 с.
Остались вопросы?
Чтобы получить помощь репетитора – зарегистрируйтесь.
blog.tutoronline.ru
В какой точке касательная к графику функции параллельна прямой
Острые углы прямоугольного треугольника равны 81 и 9 градусов.Найдите угол между высотой и биссектрисой , проведенными из вершины прямого угла.( если можно с полным объяснением). Попроси больше объяснений; Следить ? Отметить нарушение ? Юлия19210 14.03.2013. Войти чтобы добавить.
Совет 1: Как найти уравнение касательной к графику функции
Как найти уравнение касательной к графику функции Что такое парабола Как найти неизвестное уменьшаемое
Для начала дадим определение касательной. Касательной к кривой в данной точке М называется предельное положение секущей NM, когда точка N приближается вдоль кривой к точке М.
Кривая, представляющая собой график функции y = f(x), непрерывна в некоторой окрестности точки М (включая саму точку М).
Координаты точки М (x; y), координаты точки N1(x+∆x; y+∆y).
Из полученного треугольника MN1N можно найти угловой коэффициент этой секущей:
Где (x0; y0) – координаты точки касания,
(x; y) – текущие координаты, т. е. координаты любой точки, принадлежащей касательной,
F`(x0) = k = tg α – угловой коэффициент касательной.
Совет 2: Как найти касательное уравнение
Для решения этой задачи воспользуйтесь алгоритмом составления уравнения. Но при этом учитывайте, что в данном примере дана функция f(x)=2-х-х3, а=0.
Совет 3: Как написать уравнение касательной
Kx1 + b = y1, kx2 + b = y2.
Решая эту систему двух линейных уравнений, получаем: kx2 — kx1 = y2 — y1. Таким образом, k = (y2 — y1)/(x2 — x1).
Y = 6*(x — 3) + 9 = 6x — 9.
Правильность этого уравнения легко проверить. График прямой y = 6x — 9 проходит через ту же точку (3;9), что и исходная парабола. Построив оба графика, вы сможете убедиться, что эта прямая действительно прилегает к параболе в этой точке.
Математика для школьников — уравнение касательной составить уравнение касательной
Совет 4: Как найти абсциссу точки касания
Совет 5: Как найти угловой коэффициент касательной
25 — двадцать пять. натуральное нечетное число. регулярное число (число хемминга). в ряду натуральных чисел находится между числами 24 и 26. Все о числе двадцать пять.
Главная
О числе 25
25 — двадцать пять. Натуральное нечетное число. Регулярное число (Число Хемминга). В ряду натуральных чисел находится между числами 24 и 26.
Like если 25 твое любимое число!
Распространенные значения и факты
25 регион — Приморский край
Столица
Владивосток
Автомобильный код
25, 125
Федеральный округ
Дальневосточный
Экономический район
Дальневосточный
Дата образования
20 октября 1938 г.
Территория
165, 9 тыс. кв. км 0,95 % от РФ 25 место в РФ
Население
Общая численность 2 068,2 тыс. чел. 1,42 % от РФ 25 место в РФ
Изображения числа 25
Склонение числа «25» по падежам
Падеж
Вспомогательное слово
Характеризующий вопрос
Склонение числа 25
Именительный
Есть
Кто? Что?
двадцать пять
Родительный
Нет
Кого? Чего?
двадцати пяти
Дательный
Дать
Кому? Чему?
двадцати пяти
Винительный
Видеть
Кого? Что?
двадцать пять
Творительный
Доволен
Кем? Чем?
двадцатью пятью
Предложный
Думать
О ком? О чём?
двадцати пяти
Перевод «двадцать пять» на другие языки
Азербайджанский
iyirmi beş
Албанский
njëzet e pesë
Английский
twenty five
Арабский
خمسة وعشرين
Армянский
քսանհինգ
Белорусский
дваццаць пяць
Болгарский
двадесет и пет
Вьетнамский
hai mươi lăm
Голландский
vijfentwintig
Греческий
εικοσιπέντε
Грузинский
ოცდახუთი
Иврит
עשרים וחמש
Идиш
25
Ирландский
fiche cúig
Исландский
tuttugu og fimm
Испанский
veinticinco
Итальянский
venticinque
Китайский
二十五
Корейский
이십오
Латынь
viginti quinque
Латышский
divdesmit piecus
Литовский
Twenty Five
Монгольский
хорин таван
Немецкий
fünfundzwanzig
Норвежский
tjuefem
Персидский
بیست و پنج
Польский
dwadzieścia pięć
Португальский
vinte e cinco
Румынский
douăzeci și cinci
Сербский
двадесет пет
Словацкий
dvadsať päť
Словенский
petindvajset
Тайский
ประมาณยี่สิบห้าปี
Турецкий
yirmi beş
Украинский
двадцять п’ять
Финский
kaksikymmentäviisi
Французский
vingt cinq
Хорватский
dvadeset pet
Чешский
dvacet pět
Шведский
tjugofem
Эсперанто
dudek kvin
Эстонский
Kakskümmend viis
Японский
25
Перевод «25» на другие языки и системы
Римскими цифрами
Римскими цифрами
XXV
Сервис перевода арабских чисел в римские
Арабско-индийскими цифрами
Арабскими цифрами
٢٥
Восточно-арабскими цифрами
۲۵
Деванагари
२५
Бенгальскими цифрами
২৫
Гурмукхи
੨੫
Гуджарати
૨૫
Ория
୨୫
Тамильскими цифрами
௨௫
Телугу
౨౫
Каннада
೨೫
Малаялам
൨൫
Тайскими цифрами
๒๕
Лаосскими цифрами
໒໕
Тибетскими цифрами
༢༥
Бирманскими цифрами
၂၅
Кхемерскими цифрами
២៥
Монгольскими цифрами
᠒᠕
В других системах счисления
25 в двоичной системе
11001
25 в троичной системе
221
25 в восьмеричной системе
31
25 в десятичной системе
25
25 в двенадцатеричной системе
21
25 в тринадцатеричной системе
1C
25 в шестнадцатеричной системе
19
Известные люди умершие в 25 лет
Лаврова, Наталья Александровна Первая двукратная олимпийская чемпионка по художественной гимнастике в Сиднее (2000) и Афинах (2004) (групповые упражнения), Заслуженный мастер спорта России (2000), тренер сборной России; автокатастрофа. Смерть наступила в 2010 году в 25 лет.
Бабурова, Анастасия Эдуардовна Внештатный корреспондент «Новой газеты»; убийство. Смерть наступила в 2009 году в 25 лет.
Ренфро, Брэд Американский актёр. Смерть наступила в 2008 году в 25 лет.
Сметанников, Владимир Борисович Профессиональный турист, чемпион России по спортивному туризму; трагедия на реке Юрункаш. Смерть наступила в 2007 году в 25 лет.
Черник, Иван Сергеевич Двукратный чемпион России по водному туризму; трагедия на реке Юрункаш. Смерть наступила в 2007 году в 25 лет.
Жуниор, Кристиано Бразильский футболист, нападающий; во время финала Кубка Индии на 78-й минуте матча столкнулся с вратарем, после чего был в обмороке, скончался по пути в больницу от остановки сердца
7 декабря. Смерть наступила в 2004 году в 25 лет.
Маргарян, Гурген Армянский лейтенант, убитый азербайджанским офицером. Смерть наступила в 2004 году в 25 лет.
Мельников, Василий Александрович Младший сержант, радист-парашютист поисково-спасательного взвода №95 отдельной аэромобильной бригады, Герой Украины. Смерть наступила в 2002 году в 25 лет.
Петросян, Тигран Самвелович Известный смоленский криминальный авторитет. Смерть наступила в 2000 году в 25 лет.
Перминов, Алексей Александрович Российский поэт, участник рэп-группы «Рабы Лампы». Смерть наступила в 2000 году в 25 лет.
Тамгин, Владимир Александрович Сержант милиции, участник второй чеченской войны, Герой Российской Федерации. Смерть наступила в 2000 году в 25 лет.
Ковач, Шандор (певец) Цыганский певец. Смерть наступила в 1998 году в 25 лет.
Мамчур, Сергей Николаевич Советский украинский футболист, защитник. Смерть наступила в 1997 году в 25 лет.
Тупак Амару Шакур Американский актёр, рэпер. Смерть наступила в 1996 году в 25 лет.
Ян Пузыревский Российский актёр театра и кино; самоубийство. Смерть наступила в 1996 году в 25 лет.
Евронимус Норвежский музыкант и композитор; гитарист и идеолог блэк-метал группы Mayhem; убийство. Смерть наступила в 1993 году в 25 лет.
Мамедов, Эльдар Харун оглы Азербайджанский офицер, Национальный герой Азербайджана. Смерть наступила в 1993 году в 25 лет.
Бардодым, Александр Викторович Русский поэт, журналист, переводчик. Смерть наступила в 1992 году в 25 лет.
Крушин, Олег Викторович Советский и российский футболист. Смерть наступила в 1992 году в 25 лет.
Водолажский, Василий Александрович Полковник Советской Армии, участник ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС, Герой Российской Федерации. Смерть наступила в 1992 году в 25 лет.
Все люди умершие в 25 лет (98)
QR-код, MD5, SHA-1 числа 25
Адрес для вставки QR-кода числа 25, размер 500×500:
Татья́нин день (Бабий кут, Солныш, Татьяна, Татьяна Крещенская) — день почитания Татианы Римской. После того, как в 1755 году императрицей Елизаветой Петровной был подписан указ об открытии Московского университета, «Татьянин день» стал праздноваться сначала как день рождения университета, а позднее и как праздник всех студентов.
День штурмана ВМФ РФ
«День штурмана Военно-Морского Флота Российской Федерации» — профессиональный праздник российских военнослужащих, чья деятельность напрямую связана с прокладкой курсов кораблей, судов и авиации ВМФ, исчислением перемещения и контролем за исправной работой навигационных приборов — штурманов. «День штурмана» отмечается в России ежегодно, 25 января.
25й день в високосном году — 25 января
Математические свойства числа 25
Простые множители
5 * 5
Делители
1, 5, 25
Количество делителей
3
Сумма делителей
31
Простое число
Нет
Предыдущее простое
23
Следующее простое
29
25е простое число
97
Число Фибоначчи
Нет
Число Белла
Нет
Число Каталана
Нет
Факториал
Нет
Регулярное число (Число Хемминга)
Да
Совершенное число
Нет
Полигональное число
квадрат(5)
Квадрат
625
Квадратный корень
5
Натуральный логарифм (ln)
3.2188758248682
Десятичный логарифм (lg)
1.397940008672
Синус (sin)
-0.13235175009777
Косинус (cos)
0.99120281186347
Тангенс (tg)
0.13352640702154
Фильмы про 25
25 каратов (25 kilates), 2008 год
Ни один крупный город не обходится без теневой стороны жизни. В Барселоне преступность носит особо крупные размеры. В любое время…
25-й час (25th Hour), 2002 год
Молодой Монти Броган из Бруклина осужден на семилетнее заключение за сбыт наркотиков. На прощание с семьей, друзьями и любимой невестой…
Все фильмы о числе 25 (2)
Комментарии о числе 25
pro-chislo.ru
24 — двадцать четыре. натуральное четное число. факториал 4!, регулярное число (число хемминга). в ряду натуральных чисел находится между числами 23 и 25. Все о числе двадцать четыре.
Главная
О числе 24
24 — двадцать четыре. Натуральное четное число. Факториал 4!, Регулярное число (Число Хемминга). В ряду натуральных чисел находится между числами 23 и 25.
Like если 24 твое любимое число!
Распространенные значения и факты
24 регион — Красноярский край
Столица
Красноярск
Автомобильный код
24, 84, 88, 124
Федеральный округ
Сибирский
Экономический район
Восточно-Сибирский
Дата образования
7 декабря 1934 г.
Территория
710 тыс. кв. км 4,16 % от РФ 8 место в РФ
Население
Общая численность 2 908,7 тыс. чел. 2 % от РФ 12 место в РФ
Изображения числа 24
Склонение числа «24» по падежам
Падеж
Вспомогательное слово
Характеризующий вопрос
Склонение числа 24
Именительный
Есть
Кто? Что?
двадцать четыре
Родительный
Нет
Кого? Чего?
двадцати четырёх
Дательный
Дать
Кому? Чему?
двадцати четырём
Винительный
Видеть
Кого? Что?
двадцать четыре
Творительный
Доволен
Кем? Чем?
двадцатью четырьмя
Предложный
Думать
О ком? О чём?
двадцати четырёх
Перевод «двадцать четыре» на другие языки
Азербайджанский
iyirmi dörd
Албанский
njëzet e katër
Английский
twenty-four
Арабский
أربع وعشرين
Армянский
քսանչորս
Белорусский
дваццаць чатыры
Болгарский
двадесет и четири
Вьетнамский
hai mươi bốn
Голландский
vierentwintig
Греческий
είκοσι τέσσερις
Грузинский
ოცი ოთხი
Иврит
עשרים וארבעה
Идиш
פיר און צוואנציק
Ирландский
ceithre cinn is fiche
Исландский
tuttugu og fjórir
Испанский
veinticuatro
Итальянский
ventiquattro
Китайский
24
Корейский
스물 네
Латынь
XXIIII
Латышский
divdesmit četri
Литовский
dvidešimt keturi
Монгольский
хорин дөрвөн
Немецкий
vierundzwanzig
Норвежский
tjuefire
Персидский
بیست و چهار
Польский
dwadzieścia cztery
Португальский
vinte e quatro
Румынский
douăzeci și patru
Сербский
двадесет четири
Словацкий
dvadsať štyri
Словенский
štiriindvajset
Тайский
ยี่สิบสี่
Турецкий
Yirmi dört
Украинский
двадцять чотири
Финский
kaksikymmentäneljä
Французский
vingt-quatre
Хорватский
dvadeset četiri
Чешский
dvacet čtyři
Шведский
tjugofyra
Эсперанто
dudek kvar
Эстонский
kakskümmend neli
Японский
24
Перевод «24» на другие языки и системы
Римскими цифрами
Римскими цифрами
XXIV
Сервис перевода арабских чисел в римские
Арабско-индийскими цифрами
Арабскими цифрами
٢٤
Восточно-арабскими цифрами
۲۴
Деванагари
२४
Бенгальскими цифрами
২৪
Гурмукхи
੨੪
Гуджарати
૨૪
Ория
୨୪
Тамильскими цифрами
௨௪
Телугу
౨౪
Каннада
೨೪
Малаялам
൨൪
Тайскими цифрами
๒๔
Лаосскими цифрами
໒໔
Тибетскими цифрами
༢༤
Бирманскими цифрами
၂၄
Кхемерскими цифрами
២៤
Монгольскими цифрами
᠒᠔
В других системах счисления
24 в двоичной системе
11000
24 в троичной системе
220
24 в восьмеричной системе
30
24 в десятичной системе
24
24 в двенадцатеричной системе
20
24 в тринадцатеричной системе
1B
24 в шестнадцатеричной системе
18
Известные люди умершие в 24 года
Шолин, Игорь Николаевич Украинский футболист, полузащитник; остановка сердца
16 декабря Дисней, Рой Эдвард (79) племянник Уолта Диснея, бывший вице-председатель совета директоров и председатель департамента анимации The Walt Disney Company; рак желудка
17 декабря аль-Хафез, Амин (88) бывший председатель Национального Совета Революционного Командования, председатель Президентского Совета Сирии (19631966)
17 декабря Дженнифер Джонс (90) американская актриса, лауреат премии «Оскар», а также первая актриса, награждённая премией «Золотой глобус»
17 декабря О`Бэннон, Дэн (63) американский режиссёр и сценарист
17 декабря Юрий Овсянников (72) Приднестровский государственный деятель, министр внутренних дел ПМР, министр юстиции ПМР. Смерть наступила в 2009 году в 24 года.
Френч, Кэти Ирландская модель, писательница и филантроп; повреждение головного мозга. Смерть наступила в 2007 году в 24 года.
Сиосэй Кода Японский турист; обезглавливание. Смерть наступила в 2004 году в 24 года.
Миклош Фехер Венгерский футболист; гипертрофическая кардиомиопатия. Смерть наступила в 2004 году в 24 года.
Ляшенко, Роман Юрьевич Профессиональный российский хоккеист, центральный нападающий. Смерть наступила в 2003 году в 24 года.
Космачева, Юлия Александровна Советская и белорусская актриса театра и кино. Смерть наступила в 2000 году в 24 года.
Боченков, Михаил Владиславович Герой Российской Федерации. Смерть наступила в 2000 году в 24 года.
Мур, Грег Канадский автогонщик; автокатастрофа. Смерть наступила в 1999 году в 24 года.
Big L Рэп-исполнитель. Смерть наступила в 1999 году в 24 года.
Симмонс, Кадамба Английская киноактриса; убийство. Смерть наступила в 1998 году в 24 года.
Notorious B.I.G. Известный американский рэпер; убийство. Смерть наступила в 1997 году в 24 года.
Алиев, Амираслан Рза оглы Азербайджанский офицер, национальный герой Азербайджана. Смерть наступила в 1995 году в 24 года.
Наджафов, Фахраддин Вилаяддин оглы Азербайджанский офицер, Национальный герой Азербайджана. Смерть наступила в 1992 году в 24 года.
Дягилева, Яна Станиславовна Советская рок-певица, поэтесса, автор песен, участница групп «Гражданская оборона», «Великие Октябри» и др. Смерть наступила в 1991 году в 24 года.
Гоборов, Валерий Григорьевич Советский баскетболист. Смерть наступила в 1989 году в 24 года.
Бёртон, Клиффорд Ли Американский музыкант, бас-гитарист группы Metallica. Смерть наступила в 1986 году в 24 года.
Жиров, Александр Васильевич Советский горнолыжник, мастер спорта СССР международного класса. Смерть наступила в 1983 году в 24 года.
Жданько, Станислав Алексеевич Советский актёр
13 апреля Иван Костыря (46) украинский и советский писатель. Смерть наступила в 1978 году в 24 года.
Освальд, Ли Харви Единственный официальный подозреваемый в убийстве американского президента Кеннеди; убит. Смерть наступила в 1963 году в 24 года.
Довекар, Альбер Сержант Французского Иностранного Легиона, член ОАС, участник покушения на комиссара Алжира Роже Гавури. Смерть наступила в 1962 году в 24 года.
Все люди умершие в 24 года (99)
QR-код, MD5, SHA-1 числа 24
Адрес для вставки QR-кода числа 24, размер 500×500:
Серийный убийца, называющий себя «Леди Киллер», заманивает жертв под предлогом съемки фильма. В процессе «работы» он их убивает, что и…
24 меры (24 mesures), 2007 год
Хелли, Дидье, Мэри и Крис — четверо молодых людей… Бессонная ночь двадцать четвертого декабря навсегда полностью изменит их судьбы. Хелли,…
24 часа (Trapped), 2002 год
Преступление, оставшееся для всех неизвестным, можно назвать идеальным. Супруги Черил и Джо Хики вместе с кузеном Джоем Марвином – трое…
Все фильмы о числе 24 (5)
Комментарии о числе 24
pro-chislo.ru
0, четное или нечетное число?
Чётность в теории чисел — характеристика целого числа, определяющая его способность делиться нацело на два. Если целое число делится на два, оно называется чётным (примеры: 2, 28, — 8, 40), если нет — нечётным (примеры: 1, 3, 75, — 19). НУЛЬ СЧИТАЕТСЯ ЧЕТНЫМ ЧИСЛОМ.
Это никакое число!
оооооооооооооооо Чётное число — целое число, которое делится на 2 без остатка: …−4,-2,0,2,4,6,8… Нечётное число — целое число, которое не делится на 2 без остатка: …−3,−1,1,3,5,7,9… Иными словами, чётные и нечётные числа — это элементы соответственно классов вычетов [0] и [1] по модулю 2
0-чётное число
вопрос на засыпку
Конечно четное
Вроде ноль вообще не число
0 не относится к натуральным числам. Минимальное натуральное число — единица.
Однозначно 0 — четное число, удостоверился на пробном экзамене по математике.
0 — не натуральное! Натуральными считаются положительные, целые числа. И да, 0 — чётное, т. к. 0/2 = 0 (без остатка)
Замечательные пределы. Эквивалентные бесконечно малые функции
При решении практических задач
используются замечательные пределы
[1, с. 123, 124]:
– первый замечательный предел;
(2.8)
– второй замечательный предел.
(2.9)
Замечательные пределы позволяют
установить ряд полезных предельных
соотношений:
1) ;
2);
3);
4) ;
5);
6);
7) ;
8).
Пример 2.16. Вычислить.
Решение.Сначала найдем предел.
Для решения предложенной задачи сделаем
замену.
Новая переменная,
когда.
Тогда в силу первого замечательного
предела имеем:
.
Рассуждая аналогичным образом, и
учитывая, что ,
находим:
.
В числителе исходной дроби выделим
выражение ,
а в знаменателе выражениеи применим формулы (2.3), (2.4). Тогда
.
Пусть иесть бесконечно малые функции при,
т. е.и.
Функциииназываются эквивалентными бесконечно
малыми при,
если.
Обозначается это так:.
Используя формулу (2.8) и предельные
соотношения 1 – 8, составим таблицу
важнейших эквивалентных бесконечно
малых функций при .
Замечание.В качестве аргумента бесконечно
малых функций в таблице эквивалентностей
может выступать не только,
но и любая величинапри.
Поясним сказанное на примерах.
Пример 2.17. Найти бесконечно малые,
эквивалентные функциям:
1) при;
2)при;
3)при.
Решение:
1. Выражение
при .Поэтому в роли бесконечно малого
аргумента показательной функции из
таблицы эквивалентностей выступает
величина.
Следовательно,при.
2. Рассматриваемая функция действительно
является бесконечно малой:
.
Выражениепри,
следовательно:при.
3. Проверкой убеждаемся, что
.
В аргументе логарифма выделим единицу:.
Выражениепри.
Тогда по таблице эквивалентностей
имеем:при.
Пример 2.18. Вычислить.
Решение.Подстановкой убеждаемся,
что имеет место неопределенность,
для раскрытия которой применим следующее
утверждение.
Теорема 2.1.Предел отношения
двух бесконечно малых функций не
изменится, если каждую или одну из них
заменить эквивалентной ей бесконечно
малой.
И
числитель, и знаменатель дроби –
бесконечно малые. В примере 2.17 определена
бесконечно малая, эквивалентная
числителю:
при.
Рассуждая аналогичным образом, получаем:при.
После замены числителя и знаменателя
найденными эквивалентными бесконечно
малыми, придем к пределу отношения двух
многочленов:
.
Замечание. Предел(пример 2.16) можно вычислить значительно
быстрее, если заменить числитель и
знаменатель эквивалентными им бесконечно
малыми. Так как,
апри,
то.
Согласно теореме 2.1, замена по таблице
эквивалентностей разрешена в частном
и произведении бесконечно малых функций,
а вот в сумме или разности бесконечно
малых функций она не законна. Однако
некоторые пределы, содержащие сумму
или разность бесконечно малых, можно
вычислить, если перед тем, как осуществлять
замену эквивалентными, воспользоваться
теоремой о пределе суммы.
Пример 2.19. Вычислить.
Решение.Преобразуем выражение,
стоящее под знаком предела, следующим
образом:.
По таблице эквивалентностей:ипри.
Тогда, применив теорему о пределе суммы
и заменив бесконечно малые эквивалентными
уже в отношениях, получим:
.
Но даже предварительное применение
теоремы о пределе суммы или разности
не гарантирует уничтожения неопределенности.
Например,
1)
Пусть и—
бесконечно малые при.
1.
Если,
то говорят, чтоявляетсябесконечно
малой высшего порядка по
сравнению с .
В этом случае пишут.
2.
Если,
где—число,
отличное от нуля, то говорят,
чтои—бесконечно
малые одного и того же порядка.
В часности, если ,
то бесконечно малыеиназываются
эквивалентными. Запись~означает,
чтои—эквивалентные
бесконечно малые.
Если,
то это означает, что.
Таким образом,является
бесконечно малой высшего порядка по
сравнению с,
т. е.3.
Еслии—бесконечно
малые одного и того же порядка, причем,
то говорят, что бесконечно малаяимеет
порядокпо
сравнению с.
Отметим
некоторые свойства бесконечно малых
величин:
1o. Произведение
двух бесконечно малых есть бесконечно
малая высшего порядка по сравнению с
сомножителями,
т. е. если ,
тои.
2o. Бесконечно
малые иэквивалентны
тогда и только тогда, когда их
разностьявляется
бесконечно малой высшего порядка по
сравнению си,
т. е. если ,.
3o. Если
отношение двух бесконечно малых имеет
предел, то этот предел не изменится при
замене каждой из бесконечно малых
эквивалентной ей бесконечно малой,
т.е. если
,~,~,
то.
2)
Б.м.
функциииназываютсяэквивалентнымиилиравносильными
б.м. одного порядка при,
если
Обозначают:при.
Очень
удобно пользоваться заменой
эквивалентных бесконечно малых при
нахождении пределов. Замена производится
на основе таблицы.
Таблица
эквивалентных бесконечно малых.
Пусть —
бесконечно малая при .
7. Теорема о предельном переходе под знаком неравенства. Теорема о сжатой
переменной
(формулировка).
1) ТЕОРЕМА: (о
предельном переходе в неравенстве.).
Пусть
при всех n выполняется неравенство ,и
переменныеи
имеют пределы:
;
Тогда:,
т. е..
Теорема
означает, что в неравенстве можно
переходить к пределам, сохраняя знак
неравенства.
Доказательство:
Предположим,
что
Выделим
вокруг точек истоль
малыеE –
окрестности, чтобы они не пересекались.
По
определению предела, начиная с некоторого
номера n, переменные ипопадут
в своиE –
окрестности предельных точек.
Это
означает, что,
начиная с некоторого номера n, что
противоречит условию. Противоречие
доказывает теорему, ч. т. д.
Замечание:
Если
при всех n выполняется (строго),
то гарантировать строгого неравенства
в пределе нельзя (в общем случае),
гарантируется лишь нестрогое неравенство.
2) ТЕОРЕМА: (о
сжатой переменной).
Пусть,
начиная с некоторого ,
выполняются неравенства,
причем крайние переменные имеют
одинаковый конечный предел,
тогда переменнаятакже
имеет предел, причем тот же самый.
8. Теорема о сохранении знака функции. Теорема о связи функции, имеющей
конечный
предел, с бесконечно малой.
1) Теорема. (Теорема о сохранении знака непрерывной
функции). Если
,,
то.
Доказательство. Достаточно доказать, что если
,
то и.
Действительно, взявполучаем по определению непрерывности
окрестность.
2) ТеоремаДля
того, чтобы функция
имела предел в точкеaравный
А, необходимо и достаточно, чтобы имело
место представление :,
где-
бесконечно малая функция в точкеa .
1)
Пусть и—
бесконечно малые при.
1.
Если,
то говорят, чтоявляетсябесконечно
малой высшего порядка по
сравнению с .
В этом случае пишут.
2.
Если,
где—число,
отличное от нуля, то говорят,
чтои—бесконечно
малые одного и того же порядка.
В часности, если ,
то бесконечно малыеиназываются
эквивалентными. Запись~означает,
чтои—эквивалентные
бесконечно малые.
Если,
то это означает, что.
Таким образом,является
бесконечно малой высшего порядка по
сравнению с,
т. е.3.
Еслии—бесконечно
малые одного и того же порядка, причем,
то говорят, что бесконечно малаяимеет
порядокпо
сравнению с.
Отметим
некоторые свойства бесконечно малых
величин:
1o. Произведение
двух бесконечно малых есть бесконечно
малая высшего порядка по сравнению с
сомножителями,
т. е. если ,
тои.
2o. Бесконечно
малые иэквивалентны
тогда и только тогда, когда их
разностьявляется
бесконечно малой высшего порядка по
сравнению си,
т. е. если ,.
3o. Если
отношение двух бесконечно малых имеет
предел, то этот предел не изменится при
замене каждой из бесконечно малых
эквивалентной ей бесконечно малой,
т.е. если
,~,~,
то.
2)
Б.м.
функциииназываютсяэквивалентнымиилиравносильными
б.м. одного порядка при,
если
Обозначают:при.
Очень
удобно пользоваться заменой
эквивалентных бесконечно малых при
нахождении пределов. Замена производится
на основе таблицы.
Таблица
эквивалентных бесконечно малых.
Пусть —
бесконечно малая при .
7. Теорема о предельном переходе под знаком неравенства. Теорема о сжатой
переменной
(формулировка).
1) ТЕОРЕМА: (о
предельном переходе в неравенстве.).
Пусть
при всех n выполняется неравенство ,и
переменныеи
имеют пределы:
;
Тогда:,
т. е..
Теорема
означает, что в неравенстве можно
переходить к пределам, сохраняя знак
неравенства.
Доказательство:
Предположим,
что
Выделим
вокруг точек истоль
малыеE –
окрестности, чтобы они не пересекались.
По
определению предела, начиная с некоторого
номера n, переменные ипопадут
в своиE –
окрестности предельных точек.
Это
означает, что,
начиная с некоторого номера n, что
противоречит условию. Противоречие
доказывает теорему, ч. т. д.
Замечание:
Если
при всех n выполняется (строго),
то гарантировать строгого неравенства
в пределе нельзя (в общем случае),
гарантируется лишь нестрогое неравенство.
2) ТЕОРЕМА: (о
сжатой переменной).
Пусть,
начиная с некоторого ,
выполняются неравенства,
причем крайние переменные имеют
одинаковый конечный предел,
тогда переменнаятакже
имеет предел, причем тот же самый.
8. Теорема о сохранении знака функции. Теорема о связи функции, имеющей
конечный
предел, с бесконечно малой.
1) Теорема. (Теорема о сохранении знака непрерывной
функции). Если
,,
то.
Доказательство. Достаточно доказать, что если
,
то и.
Действительно, взявполучаем по определению непрерывности
окрестность.
2) ТеоремаДля
того, чтобы функция
имела предел в точкеaравный
А, необходимо и достаточно, чтобы имело
место представление :,
где-
бесконечно малая функция в точкеa .
ДОК.
(1) Если
,
то функцияб.м.ф.
Действительно,
(2)
.
studfiles.net
Бесконечно малые и бесконечно большие функции. Сравнение бесконечно малых функций. Эквивалентные функции и их применение к вычислению пределов.
361. Бесконечно малые и бесконечно большие функции.
Определение и основные свойства.Функция называется бесконечно малой при , если .
Функция называется бесконечно большой при , если .
Например, функция есть бесконечно большая функция при .
Утверждение 1.Для того, чтобы функция при была бесконечно малой функцией, необходимо и достаточно, чтобы функция была бесконечно большой функцией при .
Для бесконечно малой функции выполняются те же свойства, что и для бесконечно малых последовательностей.
Связь между функцией, ее пределом и бесконечно малой функцией.
Теорема 1.Для того, чтобы функция имела предел в точке , равный b, необходимо и достаточно, чтобы функция была бесконечно малой функцией при .
362. Сравнение бесконечно малых функций.
Как известно, сумма, разность и произведение двух бесконечно малых функций есть функция бесконечно малая (см. § 6). Отношение же двух бесконечно малых функций может быть конечным числом или вообще не имеет предела.
Пусть и – бесконечно малые функции при , т.е. и . Тогда:
1. Если , то и называются бесконечно малыми одного порядка.
2. Если , то называется бесконечно малой более высокого порядка, чем .
3. Если , то называется бесконечно малой более низкого порядка, чем .
4. Если не существует, то и называются несравнимыми бесконечно малыми функциями.
363. Эквивалентные функции и их применение к вычислению пределов.
Если , то и называются эквивалентными бесконечно малыми функциями (при ) и обозначаются: при .
Например, при , т. к. .
Для эквивалентных бесконечно малых функций справедливы следующие утверждения:
1. Предел отношения двух бесконечно малых функций не изменится, если каждую (или одну из них) заменить эквивалентной ей бесконечно малой функцией.
2. Разность двух эквивалентных бесконечно малых функций есть бесконечно малая функция более высокого порядка, чем каждая из них.
3. Сумма конечного числа бесконечно малых функций разных порядков эквивалентна слагаемому низшего порядка.
Докажем последнее утверждение для двух функций.
Пусть при , причем – бесконечно малая функция более высокого порядка, чем , т.е. . Тогда
.
Следовательно, при . □
Слагаемое, эквивалентное сумме бесконечно малых функций, называется главной частью этой суммы.
Применение эквивалентных бесконечно малых функций к вычислению пределов.Для раскрытия неопределенностей вида часто бывает полезным применять замену бесконечно малой функции на эквивалентную ей.
Приведем важнейшие эквивалентности, которые используются при вычислении пределов:
1. при ;
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10. в частности .
Непрерывность функции в точке и на отрезке. Свойства функций, непрерывных в точке.
371. Непрерывность функции в точке и на отрезке.
cyberpedia.su
Эквивалентные бесконечно малые функции и их
применение для вычисления пределов
Определение.
Бесконечно малые функции называются эквивалентными бесконечно малыми при , если
Пишут так: при .
Теорема.
Пусть в окрестности точки , за исключением, быть может, ее самой, задана функция и бесконечно малые функции . Тогда
Это равенство понимается в смысле: если существует предел его правой части, то существует равный ему предел левой части (и обратно). Отсюда же следует, что если один из пределов не существует, то не существует и другой.
Доказательство.
Пусть тогда
Аналогично доказывается обратное утверждение.
Пары эквивалентных бесконечно малых, которые используют при вычислении пределов:
9) при
Монотонные функции. Теорема о существовании
И непрерывности обратной функции
Определение.
Функция называется неубывающей (невозрастающей) на отрезке , если для любых
выполняется неравенство .
Неубывающие и невозрастающие функции называются монотонными.
Если неравенства строгие, то функция называется возрастающей (убывающей) на отрезке. Возрастающие и убывающие функции называются строго монотонными.
Теорема.
Рассмотрим непрерывную строго возрастающую функцию на отрезке , причем Тогда существует обратная к f функция , однозначная, строго возрастающая и непрерывная на .
Доказательство существования.
Поскольку каждому значению соответствует только одно значение , то любому значению y из можно поставить в соответствие именно то значение x, для которого обозначим это соответствие так: . Тем самым определена обратная функция.
Доказательство возрастания.
Из условия возрастания следует: если Верно и обратное утверждение: если
Но и получаем: если т.е. обратная функция – возрастающая.
Доказательство непрерывности обратной функции.
Докажем непрерывность обратной функции в произвольной точке . Обозначим и выберем произвольное , такое, что . Пусть
Выберем Тогда, очевидно,
а . (*)
Пусть теперь , т.е. .
С учетом (*) можно записать, что .
В силу возрастания функции следует, что
Но , поэтому или А это и означает, что функция непрерывна в точке
Разрывы первого и второго рода
Определение. Пусть функция определена на интервале (a, b), кроме, быть может, точки . Точка с называется точкой разрыва функции , если функция f не определена при , или если она определена в этой точке, но не является в ней непрерывной.
Рассмотрим график . Кружок в точке А означает, что эта точка входит в область значений , т.е. . Стрелка в точке В означает, что точка В в область значений функции не входит. Поскольку , функция имеет разрыв в точке с.
Другие возможные случаи разрывов.
Если функция f имеет конечные пределы и , но , то функция имеет в точке разрыв I рода.
Если , то в точке устранимая особенность.
Если доопределить так, что , то получим непрерывную функцию.
Пример разрывной функции (функция Кронекера):
Точка является точкой разрыва I рода.
Если у функции не существует ни левого, ни правого предела, либо одного из них, либо эти пределы бесконечны в точке С, то функция имеет разрыв II рода.
Пример 1.
;
–точка разрыва II рода.
Пример 2.
Ее график имеет вид:
Эта функция не имеет в точке ни левого, ни правого предела. – точка разрыва II рода.
Пример 3.
Точки , – точки разрыва II рода. В них не определена, а пределы слева и справа бесконечны.
Функции, непрерывные на отрезке
Определение.
Функция называется непрерывной на отрезке , если она непрерывна во всех точках интервала , непрерывна справа в точке a, слева в точке b.
Теорема 1.
Если функция непрерывна на отрезке , то она ограничена на нем, т.е. существует число , такое, что для всех .
Теорема 2 (теорема Вейерштрасса).
Если функция непрерывна на отрезке , то она достигает минимума и максимума на , т.е. существуют точки , такие, что для всех .
Теорема 3.
Если функция непрерывна на и числа не равны нулю и имеют противоположные знаки, то на интервале имеется по крайней мере одна точка c, такая, что .
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ ИСЧИСЛЕНИЕ ФУНКЦИИ ОДНОЙ ПЕРЕМЕННОЙ