Η παραβολή του … “Σώτου”

0

Συγγραφέας: dkonas | Κατηγορία Άλγεβρα Γ΄ Γυμνασίου, Για την Γ΄ Γυμνασίου | , στις 17-05-2014

Έχετε παρατηρήσει το σχήμα του κατόπτρου κατά την τελετή αφής της Ολυμπιακής φλόγας;

Αναγνωρίζετε την καμπύλη στον σχηματισμό του ουράνιου τόξου;

Μπορείτε να σχεδιάσετε την τροχιά ενός βλήματος όταν εκτοξεύεται πλάγια σε σχέση με τον ορίζοντα;

Στη φύση, η καμπύλη της παραβολής συναντάται από τις τροχιές κίνησης ως τον σχηματισμό λόφων και κοιλάδων.

Στις ανθρώπινες κατασκευές, όπως τα παραβολικά πιάτα των τηλεοράσεων, τα παραβολικά φανάρια αυτοκινήτων και μηχανών, τα παραβολικά κάτοπτρα, τα παραβολικά τηλεσκόπια, κ.α., αξιοποιείται μια πολύ σημαντική ιδιότητα της παραβολής, η ανακλαστική ιδιότητα, χάρη στην οποία διάφοροι τύποι κυμάτων, όπως φως, ήχος, ακτινοβολίες συγκεντρώνονται σ΄ένα σημείο, σε μια εστία.

Οι ακόλουθες διαδραστικές εφαρμογές αποσκοπούν στο να αναδείξουν την αξία της αλγεβρικής περιγραφής αυτής της καμπύλης.

Παραβολικό πιάτο

Ο Σώτος αναλαμβάνει να διερευνήσει πως μεταβάλλεται το ύψος ενός παραβολικού πιάτου τηλεόρασης, σε σχέση με το “πλάτος” του, για λογαριασμό της εταιρείας στην οποία εργάζεται. Μπορείτε να τον βοηθήσετε;

Parabolic_Dish

Εκπαιδεύοντας το δελφίνι

“Σώτος” είναι το όνομα ενός δελφινιού που, λόγω τραυματισμού, βρίσκεται σ΄ ένα κέντρο αποκατάστασης δελφινιών. Μπορείτε να τον βοηθήσετε να ανακτήσει τις αλτικές του ικανότητες;

Dolphin's_training

Η έννοια της συνάρτησης

0

Συγγραφέας: dkonas | Κατηγορία Άλγεβρα Β΄ Γυμνασίου, Για τη Β΄ Γυμνασίου | , στις 06-01-2014

Στα ακόλουθα παραδείγματα, ένα μέγεθος σχετίζεται με κάποιο άλλο μέγεθος,

  • το κόστος αγοράς των ψαριών, στα ψαράδικα, είναι ανάλογο του βάρους τους.
  • ο μηνιαίος μισθός μιας πωλήτριας, σ΄ ένα μαγαζί με ρούχα, εξαρτάται απ΄ τις πωλήσεις ρούχων που πραγματοποίησε.
  • σε κάθε όχημα, η απόσταση φρεναρίσματος, έχει σχέση με την παλαιότητα των ελαστικών.
  • η πρόοδος ενός μαθητή είναι αποτέλεσμα της προσπάθειάς του.

Στα Μαθηματικά, η έννοια της συνάρτησης, για δύο μεγέθη, είναι συνυφασμένη με την έννοια της εξάρτησης του ενός από το άλλο. Φυσικά, η αποσαφήνιση της σχέσης εξάρτησης, μεταξύ δύο μεγεθών, δεν είναι, πάντοτε, απλή διαδικασία. Η αποτύπωση αυτής της σχέσης εξάρτησης, όταν επιτυγχάνεται, μπορεί να γίνει με διάφορους τρόπους, όπως με τη βοήθεια ενός μαθηματικού τύπου, του τύπου της συνάρτησης, είτε με τη βοήθεια ενός πίνακα τιμών των μεγεθών, είτε, τέλος, με τη βοήθεια ενός γραφήματος, της γραφικής παράστασης της συνάρτησης.

Παράδειγμα Α (Τύπος συνάρτησης): Το διάστημα , $S$, σε $\roman{\text{km}}$, που καλύπτει σε χρόνο $t$, σε $\roman{\text{sec}}$, ένα αυτοκίνητο, που κινείται με σταθερή ταχύτητα $U=70 \roman{\text{ km/h}}$, δίνεται από τον τύπο $S=70t$.   Θα μπορούσατε να κατασκευάσετε έναν πίνακα τιμών για ορισμένες ενδεικτικές τιμές του χρόνου ;

Παράδειγμα Β (Πίνακας τιμών συνάρτησης):

  • Ο μηνιαίος μισθός ενός υπαλλήλου καθορίζεται από κάποιο σταθερό μηνιάτικο στο οποίο προστίθεται ένα ποσοστό επί των πωλήσεων που πραγματοποιεί. Ο ακόλουθος πίνακας παριστάνει τους μισθούς του υπαλλήλου τους τελευταίους πέντε μήνες με βάση τις πωλήσεις που πραγματοποίησε.
     Πωλήσεις σε €   Μισθός σε €
    1000 600
    2000 700
    2500 750
    4000 900
    6000 1100
    Θα μπορούσατε να βρείτε αυτό το σταθερό μηνιάτικο καθώς και το ποσοστό τα οποία διαμορφώνουν τον μισθό;
  • Ο Δήμος Διρφύων – Μεσσαπίων πρόκειται να προσλάβει ορισμένους εργάτες για ένα έργο. Ο τελικός αριθμός των εργατών θα εξαρτηθεί από τις ημέρες που θα χρειαστούν να ολοκληρώσουν το έργο. Ο Δήμος απευθύνθηκε σε μία εταιρία στην Χαλκίδα, η οποία, στο πλαίσιο της προσφοράς της, έδωσε τις εξής πληροφορίες:
     Αριθμός εργατών 
     Ημέρες εργασίας
    5 60
    10 30
    20 15
    30 10

    Θα μπορούσατε να βρείτε τις ημέρες εργασίας που θα χρειάζονταν 12 εργάτες;

Παράδειγμα Γ (Γραφική παράσταση συνάρτησης): Στο ακόλουθο γράφημα παριστάνεται η πρόγνωση για την ταχύτητα, σε μποφόρ, του ανέμου στην περιοχή της Χαλκίδας, κάποιες ημέρες του Ιανουαρίου 2014, από το meteo.gr.

meteo_Chalkis

Θα μπορούσατε να βρείτε πότε αναμένεται η ελάχιστη και πότε η μέγιστη τιμή του ανέμου, καθώς και τις αντίστοιχες τιμές; Ποιες είναι οι σταθερές, κατά διαστήματα, τιμές του ανέμου;

Μια σημαντική κατηγορία συναρτήσεων είναι αυτή που περιλαμβάνει τις σχέσεις που καθορίζουν τον τρόπο συσχέτισης δύο ανάλογων ποσών (όπως το διάστημα, $S$, και ο χρόνος, $t$, στο Παράδειγμα Α) ή δύο ποσών που οι μεταβολές τους είναι ανάλογες (όπως η αύξηση του μισθού του υπαλλήλου στο Παράδειγμα Β1 σε σχέση με την αύξηση των πωλήσεων που πραγματοποίησε). Πρόκειται για τις επονομαζόμενες Γραμμικές Συναρτήσεις, αφού η γραφική τους αναπαράσταση είναι ευθεία γραμμή.

Δεύτερη σημαντική κατηγορία συναρτήσεων είναι αυτή που περιλαμβάνει τις σχέσεις που καθορίζουν τον τρόπο συσχέτισης δύο αντιστρόφως ανάλογων ποσών (όπως ο αριθμός των εργατών σε σχέση με τις ημέρες εργασίας στο Παράδειγμα Β2). Πρόκειται για συναρτήσεις με γραφικές παραστάσεις καμπύλες που ονομάζονται υπερβολές.

Το ακόλουθο διαδραστικό παιχνίδι αναφέρεται σ΄ αυτές τις δύο κατηγορίες συναρτήσεων.


Συντεταγμένες θέσης

0

Συγγραφέας: dkonas | Κατηγορία Άλγεβρα Α΄ Γυμνασίου, Γεωμετρία Α΄ Γυμνασίου, Για την Α΄ Γυμνασίου | , στις 29-12-2013

Coordinate_System_Cartoon

Συχνά, στην καθημερινή ζωή, υπάρχει η ανάγκη να προσδιοριστεί η θέση ενός σημείου στο χώρο:

  • “Το σχολείο μας είναι απέναντι από την εκκλησία.”
  • “Είμαι έξω απ΄το σπίτι του Κώστα.”
  • “Οδηγώ με το αυτοκίνητό μου στην Κηφισίας.”
  • “Η Καβάλα βρίσκεται στην Ανατολική Μακεδονία και απέχει 165 χ.μ. απ΄ τη Θεσσαλονίκη.”
  • “Ο θείος μου μένει μακριά από το κέντρο της Αθήνας.”
  • “Η διεύθυνσή μου είναι Παπανδρέου Γεώργιου 7, Τ.Κ. 661 00, Δράμα.”
  • “Το Καλοκαίρι θα επισκεφτώ τη Βόρεια Εύβοια.”
  • “Έχω εισιτήριο στη θέση 404 Α για τον αγώνα καλαθοσφαίρισης “Π.Α.Ο. – Ο.Σ.Φ.Π.” που θα διεξαχθεί στο Ο.Α.Κ.Α..
  • “Κάθομαι στο ίδιο θρανίο με τη Γιαννούλα.”
  • “Μένω στον τρίτο όροφο στην πολυκατοικία της γωνίας.”
  • “Στην παρέλαση βρισκόμουν στα αριστερά σου.”

Οι παραπάνω φράσεις υποδεικνύουν ορισμένους τρόπους περιγραφής της θέσης ενός κτιρίου, ενός ανθρώπου, ενός τόπου, ενός αντικειμένου. Σ΄ όλα τα παραπάνω παραδείγματα, διαπλέκονται κοινές έννοιες, όπως η απόσταση (“κοντά”, “μακριά”, “165 χ.μ.”) και ο προσανατολισμός (“απέναντι”, “βόρεια”, “ανατολική”, “αριστερά”), καθώς και η συσχέτιση της θέσης με βάση κάποιο άλλο σημείο ως σημείο αναφοράς (όπως λ.χ. η εκκλησία στο πρώτο παράδειγμα).

Τέτοια “πλέγματα” που δίνουν τη δυνατότητα της προσανατολισμένης μέτρησης, με βάση κάποια αρχή, λίγο ή πολύ, χρησιμοποιούνται άτυπα και με φυσικό τρόπο. Στα Μαθηματικά συναντώνται με έναν περισσότερο τυποποιημένο τρόπο και πολλές φορές φέρουν την ονομασία καρτεσιανά συστήματα συντεταγμένων, προς τιμή του Γάλλου Μαθηματικού René Descartes.

Cartesius

Ο René Descartes, ή, εκλατινισμένα, Renatus Cartesius (31 Μαρτίου 1596 – 11 Φεβρουαρίου 1650), ήταν Γάλλος Μαθηματικός, Φιλόσοφος και επιστήμονας Φυσικών Επιστημών. Αναζήτησε στα Μαθηματικά, κυρίως, έναν ενοποιημένο τρόπο να εξηγήσει τη φύση. Η  εργασία του, La géométrie, που συνέβαλε στην ενοποίηση της Άλγεβρας με τη Γεωμετρία, στηρίζεται, πρωταρχικά, στην ιδέα της αντιστοίχισης κάθε σημείου του επιπέδου με ένα ζεύγος αριθμών (συντεταγμένες).


Βέβαια, η ιστορία των συντεταγμένων έχει τις ρίζες της ακόμη πιο μακριά στο παρελθόν.

Στην Αρχαία Ελλάδα, η έννοια του συστήματος συντεταγμένων είχε γεννηθεί εκατοντάδες χρόνια νωρίτερα, στη χαρτογραφία. Ο Δικαίαρχος ο Μεσσήνιος (370-296 π.Χ.), μαθητής του Αριστοτέλη, ήταν απ΄ τους πρώτους που χώρισε τους χάρτες του γνωστού κόσμου της εποχής του, σε παραλλήλους και μεσημβρινούς.

Πρόκειται για το σύστημα των γεωγραφικών συντεταγμένων, με τη  βοήθεια του οποίου μπορούμε να προσδιορίσουμε τη θέση ενός τόπου στην υδρόγειο.

Globe

Η εργασία του Δικαίαρχου βελτιώθηκε από τον μαθηματικό Ερατοσθένη τον Κυρηναίο (276-194 π.Χ.), έναν από τους μεγαλύτερους Έλληνες  γεωγράφους της αρχαιότητας.

Eratosthenes_Map

Ως διευθυντής της περίφημης βιβλιοθήκης της Αλεξάνδρειας, μπόρεσε να συγκεντρώσει ένα μεγάλο αριθμό μετρήσεων (γεωγραφικό πλάτος και μήκος) για διάφορους τόπους της γης. Παρεμπιπτόντως, στην πραγματεία του “Περί διαστάσεων της Γης”, ο Ερατοσθένης παρουσιάζει τη μέθοδο που ακολούθησε για να υπολογίσει την περίμετρο της γης.

Όγκος Σφαίρας

0

Συγγραφέας: dkonas | Κατηγορία Γεωμετρία Β΄ Γυμνασίου, Για τη Β΄ Γυμνασίου | , στις 26-10-2013

Είναι δυνατό, για μια σφαίρα, να κατασκευαστεί ένα στερεό που να περικλείει, περίπου, τον ίδιο χώρο με τη σφαίρα και του οποίου η επιφάνεια να αποτελείται από επίπεδα μέρη. Για το σκοπό αυτό θα μπορούσαν να επιστρατευτούν οι παράλληλοι κύκλοι και οι μεσημβρινοί της σφαίρας.

Volume_of_Sphere

  • Να περιγράψετε τον τρόπο κατασκευής του στερεού.
  • Ποιο είναι το είδος των στερεών που το απαρτίζουν;
  • Πόσο καλά προσεγγίζει την αρχική σφαίρα αυτό το στερεό;
  • Πως θα μπορούσε η προσέγγιση αυτή να γινόταν ακόμη καλύτερη; Όλο και περισσότερο καλύτερη;

Να πατήσετε σ΄ένα οποιοδήποτε σημείο του παραπάνω γραφικού για να σάς δοθεί δυνατότητα αλληλεπίδρασης.

Θα αποκαλυφθεί ο τρόπος κατασκευής του στερεού και θα σάς βοηθήσει να απαντήσετε ευκολότερα στα παραπάνω ερωτήματα.

Να προσπαθήσετε να βρείτε τρόπο υπολογισμού του όγκου της σφαίρας, χρησιμοποιώντας τον τύπο που δίνει τον όγκο μιας πυραμίδας και τον τύπο που δίνει το εμβαδό της επιφάνειάς μιας σφαίρας.

Όγκος κυλίνδρου

0

Συγγραφέας: dkonas | Κατηγορία Γεωμετρία Β΄ Γυμνασίου, Για τη Β΄ Γυμνασίου | , στις 05-10-2013

Στην επιπεδομετρία, είχατε γνωρίσει τον τρόπο όπου ένας κυκλικός δίσκος μπορεί να προσεγγιστεί από ένα παραλληλόγραμμο. Παρόμοια, στη Στερεομετρία, ένας κύλινδρος μπορεί να προσεγγιστεί από ένα παραλληλεπίπεδο.

Στο ακόλουθο γραφικό,

Cylinder_into_parallelepiped

παριστάνεται ένας κύλινδρος στον οποίο έχει εγγραφεί ένα πρίσμα με βάση κανονικό δεκατεσσεράγωνο. Να πατήσετε σ΄ένα οποιοδήποτε σημείο του για να σάς δοθεί δυνατότητα αλληλεπίδρασης.

Όπως θα διαπιστώσετε, με μια αναδιάταξη των μερών που το αποτελούν, το πρίσμα μπορεί να μετασχηματιστεί σ΄ ένα παραλληλεπίπεδο.

Κατά ανάλογο τρόπο, με την περίπτωση του κυκλικού δίσκου, η “επιτυχία” της προσέγγισης εξαρτάται από το πλήθος των πλευρών της βάσης του πολυγώνου που εγγράφεται στον κύλινδρο. Φανταστείτε αντί για το δεκατεσσεράγωνο να είχαμε εικοσάγωνο, πενηντάγωνο, χιλιάγωνο κ.ο.κ..

Ερώτημα: Με ποιον τύπο μπορεί να υπολογιστεί ο όγκος του κυλίνδρου;

(Υπόδειξη: Να χρησιμοποιήσετε τον τύπο για τον υπολογισμό του όγκου ενός πρίσματος, ή ειδικότερα, ενός παραλληλεπιπέδου.)

Η μέτρηση της γης από τον Ερατοσθένη

0

Συγγραφέας: dkonas | Κατηγορία Για την Α΄ Γυμνασίου, Σινέ Μακρυκάπας Α΄ Γυμνασίου | , στις 14-08-2013

Δείτε σ’ αυτό το βίντεο πως μιας μέλισσα στο πηγάδι της Συήνης (Ασσουάν) και μια χελώνα στον περίβολο της βιβλιοθήκης της Αλεξάνδρειας της Αιγύπτου, βοηθούν τον αρχαίο Έλληνα Ερατοσθένη να υπολογίσει την περίμετρο της γης… (Ακριβέστερα, την περίμετρο του μεσημβρινού που διέρχεται από την Αλεξάνδρεια της Αιγύπτου.)

Ισότητα τριγώνων

0

Συγγραφέας: dkonas | Κατηγορία Γεωμετρία Γ΄ Γυμνασίου, Για την Γ΄ Γυμνασίου | , στις 01-05-2013

Στη Γεωμετρία του Ευκλείδη, δύο τρίγωνα θεωρούνται ίσα όταν με κατάλληλη “μετατόπιση” συμπίπτουν. Εδώ, μετατόπιση σημαίνει αλλαγή της θέσης του τριγώνου, “άκαμπτα”, χωρίς, δηλαδή, να αλλάζουν οι αποστάσεις για οποιαδήποτε δύο σημεία του.

Πρακτικά, η μετατόπιση ενός τριγώνου, με την έννοια που περιγράφηκε παραπάνω, μπορεί να αναπαρασταθεί με τη βοήθεια ενός διαφανούς χαρτιού, αποτυπώνοντας, πάνω σ’ αυτό, το τρίγωνο κι έπειτα μεταφέροντας, στρέφοντας ή, ακόμη, αναστρέφοντας το χαρτί. Σε κάθε περίπτωση, από τη σκοπιά της Γεωμετρίας, το αποτυπωμένο τρίγωνο παραμένει αναλλοίωτο.

Αν ένα τρίγωνο μετατοπιστεί και οι κορυφές του ταυτιστούν, μία προς μία, με τις κορυφές ενός άλλου τριγώνου, τότε, τα δύο συμπίπτοντα τρίγωνα θα έχουν τα αντίστοιχα κύρια και δευτερεύοντα στοιχεία τους ίσα, ένα προς ένα, δηλαδή, τις αντίστοιχες πλευρές τους ίσες, μία προς μία, τις αντίστοιχες γωνίες τους ίσες, μία προς μία, τις αντίστοιχες διαμέσους τους ίσες, μία προς μία, κ.τ.λ..

Αντίστροφα, ενδιαφέρον παρουσιάζει η διερεύνηση κριτηρίων, βάσει των οποίων μπορεί κανείς, προκαταβολικά, να είναι σε θέση να αποφανθεί αν δύο τρίγωνα είναι ή όχι ίσα. Πρόκειται για τα Κριτήρια Ισότητας Τριγώνων τα οποία, αρχικά, θα μπορούσαν να αναζητηθούν μεταξύ κατάλληλων συνθηκών σε σχέση με τα κύρια στοιχεία των τριγώνων (πλευρές – γωνίες).

Δραστηριότητα: Στο ακόλουθο γραφικό,

Congruent_triangles

με το οποίο μπορείτε να αλληλεπιδράσετε, παριστάνονται δύο τρίγωνα ΑΒΓ και ΔΕΖ. Το ΑΒΓ μπορεί να επιλεγεί είτε τυχαίο είτε ορθογώνιο.

Να επαναπροσδιορίσετε ορισμένα από τα στοιχεία του ΔΕΖ ώστε το τρίγωνο να μετασχηματιστεί σε τρίγωνο ίσο με το ΑΒΓ.

 

  • Να δοκιμάσετε, πάλι, αλλάζοντας, ενδεχομένως, τα αρχικά τρίγωνα. Να επιχειρήσετε να τροποποιήσετε κάποιες απ’ τις συνθήκες που επιλέξατε.
  • Να αφαιρέσετε τυχόν περιττές συνθήκες και να καταγράψετε  τις απαραίτητες.
  • Να βεβαιωθείτε ότι η ισότητα των τριγώνων επιβάλλεται απ’ τις συνθήκες, που κάθε φορά επιλέγετε, κι ότι δεν είναι απλή σύμπτωση.
  • Πειραματιστείτε …

Ανακαλύψατε κάποιο κριτήριο;

Άσκηση 1: Να προσπαθήσετε να διατυπώσετε κατάλληλες συνθήκες σε σχέση και με τα δευτερεύοντας στοιχεία των τριγώνων (διάμεσοι, ύψη, διχοτόμοι), ώστε δύο τρίγωνα να είναι ίσα.

Άσκηση 2: Η έννοια της ισότητας επεκτείνεται με τον ίδιο τρόπο και στα τετράπλευρα. Να προσπαθήσετε να διατυπώσετε κριτήριο ισότητας τετραπλεύρων αξιοποιώντας κάποιο από τα κριτήρια ισότητας τριγώνων που ανακαλύψατε προηγουμένως.

(Υπόδειξη: Βρείτε πρώτα κατάλληλα τρίγωνα που “κρύβονται” στα τετράπλευρά σας.)

Αλλαγή μεγέθους γραμματοσειράς
Αντίθεση