- •Глава 1 Психолого-педагогические и методические основы применения информационных технологий при изучении темы «Применение производной»
- •Глава 2. Система применения икт при изучении темы «Применение производной»
- •Глава I
- •1.1. Теоретические основы использования средств информационно коммуникационных технологий в преподавании школьного курса математики.
- •1.1.1.Возможности икт в оптимизации образовательного процесса.
- •1.1.2. Проектная деятельность учащихся на уроках математики.
- •1.1.3. Принципы конструирования урока математики с использованием икт и ресурсов сети Интернет
- •1.2. Методические рекомендации использования информационно – коммуникационных технологий на уроках алгебры и начал анализа при изучении темы «Производная и ее применение»
- •Производная и ее применение в алгебре, геометрии, физике
- •1.3.1. Исторические сведения
- •1.3.2. Понятие производной
- •1.3. 3. Правила дифференцирования и таблица производных
- •1.3.4. Геометрический смысл производной. Касательная к кривой
- •1.3.5. Касательная плоскость к поверхности
- •1.3.6. Использование производной в физике. Скорость материальной точки
- •1.3.7. Теплоемкость вещества при данной температуре
- •1.3.8. Мощность
- •1.4. Дифференциальное исчисление в экономике
- •1.4.1. Исследование функций
- •1.4.2. Эластичность спроса
- •1.4.3. Предельный анализ
- •1.5. Производная в приближенных вычислениях
- •1.5.1. Интерполяция
- •1.5.2. Формула Тейлора
- •1.5.3. Приближенные вычисления
- •1.6. Применение производной в науке и технике
- •1.6.1. Задачи, приводящие к понятию производной
- •1.6.2. Общее правило нахождения производной
- •1.6.3. Механический смысл производной
- •1.6.4. Производная второго порядка и её механический смысл
- •1.6.5. Определение и геометрический смысл дифференциала
- •1.6.6.Исследование функций с помощью производной
- •1.7. Математические пакеты, которые можно использовать при изучении темы «Применение производной»
- •1.7.1. Классификация информационных технологий в школе
- •Глава 2. Система применения икт при изучении темы «Применение производной»
- •2.1. Результаты эксперимента по применению икт на уроках алгебры и начала анализа при изучении темы «Применение производной»
- •2.2. Сравнительный анализ инструментальных средств AutoCad, MatLab, Maple 9, Математика
- •2.3. Использование инструментального средства Maple
- •2.4. Вычисление производных
- •2.5. Разработка уроков
- •I. Организационный момент.
- •II. Устный опрос.
- •III. Теоретическая часть.
- •«Вычисление производных» 10 класс.
- •2 Этап. Работа в Maple Определение производной и полного дифференциала
- •Функции дифференцирования diff и Diff
- •Дифференциальный оператор d
- •Maplet-вычислитель производных Derivatives
- •Maplet-инструмент по методам дифференцирования
- •3 Этап. Итог урока 1. Самооценка труда учащихся.
- •2. Оценка труда товарищей:
- •3. Оценка работы класса учителем. 4 этап. Домашнее задание: составить проверочную карточку из трех заданий по данной теме.
- •Дифференцируемость, дифференциал
- •1. Рассмотрим функцию
- •2. Рассмотрим функцию
- •Старшие производные функции одной переменной
Дифференциальный оператор d
Для создания функций с производными может также использоваться дифференциальный оператор D. Порою он позволяет создавать более компактные выражения, чем функции diff и Diff. Дифференциальный оператор можно записывать в следующих формах: D(f) или D[i](f), где параметр f — выражение или имя функции, i — положительное целое число, выражение или последовательность. Оператор D(f) просто вычисляет имя производной от f, поскольку в этой форме он эквивалентен unnaply(diff(f(x),x),x). В форме D(f)(x) этот оператор подобен diff(f(x),x).
Приведем примеры дифференцирования функций, заданных только именами, и функций с одним параметром (файл D):
> restart;
> D(cos^2);
-2 sin cos
> D(exp^2+cos^2+tan+GAMMA);
2exp² - 2sin cos + 1 + tan² + ΨΓ
> D(sin)(x)=diff(sin(x), x);
cos(x) = cos(x)
> D[1](sin*cos);
cos² - sin²
Следующий пример показывает дифференцирование функции пользователя fun с применением дифференциального оператора D и функции diff:
> fun:=(x)->sin(x^2);
fun:= x→sin(x²)
> D(fun)=diff(fun(x),x);
(x→2 cos(x²)x) = 2 cos(x²)x
Дифференциальный оператор можно применять и для дифференцирования функций нескольких переменных по заданной переменной (файл D):
> f := (х, у, z)->х*ехр(у)+ln(z);
f: = (х, у, z) → х еу + ln(z)
> D[1](f);
(x,y,z) → ey
> D[2](f);
(x,y,z) → xey
> D[3](f);
(x,y,z) → ½
Пример применения дифференциального оператора для функции f, заданной программным объектом-процедурой, представлен ниже:
> restart;
> f:=proc(x,b,n) local i,d,s;
> s:=0;
> for i from n by -1 to 0 do s:=s*x+b[i] od;
> s
> end:
-> D[1](f);
Maplet-вычислитель производных Derivatives
При обучении основам математического анализа удобны обучающие средства на основе Maplet-технологии. Эти новые средства (их не было даже в Maple 9) размещены в позиции Tools меню системы Maple 9.5 при ее применении в стандартном виде. Команда Tools→Tutors Calculus-Single Variables→Derivatives… открывает окно Maple-вычислителя производных, показанное на рис. 4.1.
Рис. 4.1 Окно Maplet-вычислителя производных
В окне можно в интерактивном режиме задать выражение для функции f(x), вычислить производную f'(x) и, нажав кнопку Dispay, получить графики заданной функции и ее производной в заданных пределах изменения х от а до b. При закрытии окна графики появляются в текущей строке вывода системы Maple 9.5.
Maplet-инструмент по методам дифференцирования
При изучении раздела производных в курсе алгебры особое значение имеют навыки учащегося в пошаговом дифференцировании выражений в аналитическом виде. В то время, как инженера или научного работника часто удовлетворяет конечное выражение при дифференцировании заданного выражения, учащегося не в меньшей (а порою в куда большей) мере интересуют детали промежуточных вычислений.
Такую возможность обеспечивает инструмент Differentiate Methods… по методам аналитического дифференцирования производных. Для открытия его окна надо исполнить команду Tools→Tutors Calculus-Single Variables→Differentiate Methods…. Это окно показано на рис. 4.2.
Рис. 4.2. Окно Maplet-инструмента по методам дифференцирования
Окно имеет свое меню, область задания функции Function заданной переменной, область вывода функции и результатов ее преобразований и область с кнопками, позволяющими задавать правила дифференцирования и наблюдать результаты их выполнения. Можно задать выполнение всех шагов дифференцирования сразу по всем шагам (кнопка All Steps) или запустить дифференцирование раздельно по шагам (кнопка Start).
С помощью кнопки Hint можно вызвать советы по дифференцированию и применить их активизацией кнопки Apply Hint. В поле Differentiate Rules (Правила дифференцирования) имеется множество кнопок, позволяющих применить те или иные правила дифференцирования заданного выражения и опробовать их эффективность. Таким образом имеется возможность выполнить дифференцирование в аналитическом виде различными методами, задаваемыми пользователем. Пример на рис. 4.2 показывает дифференцирование функции f(x)=sin(x)*exp(-х). Представлены шаги дифференцирования и конечный результат.