
- •Цели, содержание и структура курса математики 5-6 классов
- •Значение и место учения о числе в курсе математики общеобразовательной школы
- •5 Класс
- •6 Класс
- •3. Различные пути расширения понятия числа
- •4. Методика изучения натуральных чисел
- •4. Методика изучения натуральных чисел
- •5. Основные вопросы методики изучения дробей
- •5. Основные вопросы методики изучения дробей
- •6. Методика изучения положительных и отрицательных чисел
- •I. Основные типы преобразований и этапы их изучения
- •III этап. Организация целостной системы преобразований (синтез).
- •Буквенной части слагаемых пока остается первой.
- •1. Содержание и роль линии уравнений и неравенств в современном школьном курсе математики
- •2. Основные понятия линии уравнений и неравенств
- •I * hi лаже он и возникает по ходу обсуждения процесса решения, то ответ на не-
- •Если обе части уравнения умножить или разделить на одно и то же отличное от нуля число, то получится уравнение, равносильное данному.
- •* Последовательность изучения линии уравнений и неравенств
- •I )гапы изучения линии уравнений, неравенств и их систем в основной школе
- •1* Курсе математики 5 класса понятие уравнения трактуется аналогично.
- •Основные классы неравенств изучаются сразу вслед за изучением со- »»I мотствующих классов уравнений.
- •I Ъшить уравнение - это значит найти все его корни или установить, что их нет.
- •Решение квадратных уравнений и неравенств
- •Il Графический метод (I способ)
- •Графический метод
- •Системы уравнений с двумя переменными, в которых одно или оба уравнения второй степени
- •Графический метод
- •Графический метод
- •Графический метод
- •Графический метод
- •Графический метод
- •Графический метод
- •Il Графический метод
- •Il Графический метод
- •Графический метод
- •Графический метод
- •Графический метод
- •Графический метод
- •1. Цели обучения решению текстовых задач
- •2. Пропедевтика алгебраического и геометрического методов решения текстовых задач
- •3. Этапы решения задач на составление уравнений и их реализация
- •Этап {перевод задачи на геометрический язык).
- •Этап (решение задачи на геометрическом языке).
- •1. Из истории введения понятия функциональной зависимости в школьный курс математики
- •2. Различные трактовки понятия функции
- •3. Методика введения понятия функции
- •Этап. Мотивация введетя понятия.
- •Исследовать функцию на основные свойства.
- •Использовать изученные свойства функций при решении различных задач, в частности уравнений и неравенств.
- •Влияние коэффициентов hub на поведение функции
- •Взаимное расположение графиков линейных функции
- •Б. Интеграция аналитического и графического методов в изучении квадратичной функции
- •1. Цели и задачи курса геометрии основной школы
- •2. Содержание обучения геометрии в 7-9 классах
- •3. Логические основы изложения геометрии в 7-9 классах
- •Аксиомы принадлежности
- •Аксиомы порядка
- •Аксиомы измерения отрезков и углов
- •Рекомендуемая литература
- •1. Методика изучения основных свойств простейших геометрических фигур
- •1. Учебник а. В. Погорелова: § 1 «Основные свойства простейших геометрических фигур»,
- •Определения «через ближайший род и видовые отличия»
- •Измерение отрезков и углов
- •3. Учебник а. Д. Александрова и др,: глава I «Начала геометрииж
- •2. Методика формирования геометрических понятий
- •3, Обучение решению задач на первых уроках геометрии
- •II группа
- •1. Различные подходы к формированию понятия равенства фигур
- •Что нужно знать, чтобы утверждать равенство треугольников abc и dek1
- •На рисунке 55 изображено два равных треуголь- ника. Написать равенство этих треугольников, обозначив их вершины.
- •Если разносторонние треугольники abc и dkm
- •11Ри иодом пример.
- •I (сн тральное место в изучении равных треугольников занимают признаём риионота треугольников.
- •Доказательство:
- •Доказательство:
- •Треугольники вас и cdb равны. Напишите все соотношения, из ко- торых следует равенство указанных треугольников.
- •Напишите соотношение между элемен- тами треугольников abc и adc, из которых следовало бы их равенство.
- •Какие методические подходы существуют к введению понятия ранено гва фигур в школьном курсе геометрии? Какой подход, на Ваш взгляд, милмется наиболее удачным?
- •В чем особенности введения понятия равных треугольников в разных учебниках геометрии?
- •Приведите примеры упражнений на усвоение понятия равных треугольников.
- •I. Цели и этапы изучения взаимного расположения прямых на плоскости
- •1 Различные подходы к введению понятия параллельности прямых на плоскости.
- •I. Методика изучения признаков параллельности прямых.
- •1, Цели и этапы изучения взаимного расположения прямых на плоскости
- •2. Различные подходы к введению понятия параллельности прямых на плоскости
- •4. Методические замечания к изучению перпендикулярности прямых на плоскости
- •В данной плоскости через точку вне данной прямой можно провести только одну прямую, параллельную данной.
- •Сумма внутренних углов треугольника равна 2d.
- •1. Различные подходы к изучению многоугольников
- •2. Методика изучения четырехугольников
- •Если в четырехугольнике противоположные стороны попарно равны,
- •Если в четырехугольнике диагонали пересекаются и точкой пересечении делятся пополам, то этот четырехугольник параллелограмм.
- •Какие из систем неравенств задают на плоскости трапецию и почему? Покажите штриховкой множество точек плоскости, заданное системой неравенств:
- •1 H найти площадь трапеции.
- •1, Имеет1 ли ось симметрии фигура, заданная системой неравенств:
- •Верно ли утверждение: а) любой правильный многоугольник является выпуклым; б) любой выпуклый многоугольник является правильным?
- •Чему равны градусные меры углов: а) правильного пятиугольника; б) правильного двенадцатиугольника; в) правильного тридцатишестиугольника?
- •Множество направленных отрезков плоскости.
- •Множество классов направленных отрезков плоскости.
- •Множество параллельных переносов плоскости.
- •Начертите равнобочную трапецию: а) существуют ли векторы, определяемые её вершинами и равные по длине? б) Сколько пар сонаправленных векторов задают вершины трапеции?
- •Сколько пар сонаправленных (противоположно направленных) векторов определяют вершины параллелограмма?
- •Начертить параллелограмм, обозна- чить его вершины и написать все равные ме- жду собой векторы, началом и концом кото- рых являются вершины параллелограмма.
- •Векторы а и ъ равны, что следует из этого?
- •3. Методика изучения действий с векторами
- •II. Умножение вектора на число
- •Учебник геометрии а. В. Погорелова.
- •Учебник геометрии j1. С. Атанасяна и Др.
- •Построить вектор, представляющий сумму
- •4. Методика обучения решению задач с помощью векторов
- •1. Дан многоугольник abcde. Представьте ad в виде суммы: а) двух; б) I рёх; в) четырех векторов, заданных вершинами этого многоугольника.
- •Представьте вектор ав в виде суммы векторов ас, dc , bd .
- •Вектор cDколлинеарен вектору ав и Выразите один век-
- •Четырехугольник abcd - квадрат. Упростите выражение { ав - 3 вс)2,
- •VI. Упражнения на нахождение длины вектора и величины угла между векторами.
- •Какие действия с векторами изучаются в школьном курсе геометрии?
- •Б) в треугольнике лвс известны длины всех сторон. Определить его углы.
- •II кн. До н. Э.) уже фактически пользовался прямоугольными координатами.
- •Простейшие задачи в координатах на плоскости
- •Уравнения фигур на плоскости
- •4. Особенности применения метода координат
- •5. Методика формирования координатного метода решения задач
- •Решение (координатный метод)
- •Iэтап(оптимальный выбор прямоугольной системы координат). Выберем прямоугольную систему координат так, как показано на рис. 93.
- •Этап (перевод задачи на координатный
- •Так как м середина стороны вс, то л/
- •Этап (решение задачи на координат- ном языке).
- •Рекомендуемая литература
- •Значение тригонометрических функций в школьном курсе математики и различные подходы к их изложению
- •I ермипы «косинус», «котангенс» и др. Появились в XI—XVII вв.
- •Этапы изучения линии уравнений, неравенств и их систем в
- •Системы уравнений с двумя переменными, в которых
- •Цели и этапы изучения взаимного расположения прямых на
- •Различные подходы к введению понятии параллельности пря
ми,
в учебнике Ш.А. Алимова и др. «Алгебра
- 7» (М., 2002) при изучении системы двух
линейных уравнений с двумя неизвестными.
Необходимо
отметить, что каким бы ни был
3.
Обоснование
решения уравнении,
неравенств
и их систем с помощью понятий
равносильности и логического следования.
Рассмотренные
приёмы обоснования опираются на связь
линии уравнений и неравенств с
числовой системой. Однако последовательное
применение этих приемов затруднительно
из-за громоздкости рассуждений. Поэтому
на определенном этапе изучения содержания
курса алгебры происходит
Вернемся
к нашему примеру: 5х + 4 =
Отметим
особенности приведенного решения по
сравненшо с изложенным ранее. Прежде
всего,
Сделаем
некоторые замечания о содержании
учебников.
В
учебнике Ю.Н. Макарычева и др. «Алгебра
7» (М., 2002) понятие «равносильные
уравнения» вводится при изучении темы
«Уравнения с одной переменной».
Здесь же учащиеся знакомятся и с двумя
основными свойствами уравнений:
Если
в уравнении перенести слагаемые из
одной части в другую, изменив его
знак, то получится уравнение, равносильное
данному.
По
учебникам Ш.А. Алимова и др. понятие
«равносильные уравнения» вводится в
10 классе в курсе «Алгебра и начала
анализа 10-11» при изучении темы
«Логарифмические уравнения». При этом
вначале вводится понятие «следствие
уравнения».
Рассматривается
пример. Решить уравнение:
/og2(x+
l) + fog2(x
+ 3) = 3. (1)
Предположим,
что
Из
этого равенства по определению логарифма
получаем:
50способ
обоснования,
он не
является самоцелью в курсе школьной
математики. Цель изучения обоснований
состоит в обеспечении осознанности
процесса решения.
После того как она достигнута, дальнейшее
использование приема приводит к
формированию навыка, которым учащиеся
пользуются в дальнейшем, лишь изредка
возвращаясь к обоснованию приёма.введение
понятия равносильности
и (в ряде пособий) логического
следования.Зх
+ 10. С использованием равносильности
его решение проводится так; «Поскольку
перенос членов уравнения из одной части
в другую с изменением знака - равносильное
преобразование, то, осуществив его,
приходим к уравнению, равносильному
данному: 5х - Зх
—
10-4. Упрощая выражения в левой и правой
частях уравнения, получим 2х
=
6, откуда х = 3».оно
более свёрнуто,
предполагает
намного более вы-
] сокий
уровень владения материалом курса
алгебры.
Поэтому применению такого способа
решения уравнений и неравенств и их
систем должна предшествовать большая
подготовительная работа.
Если обе части уравнения умножить или разделить на одно и то же отличное от нуля число, то получится уравнение, равносильное данному.
х
- такое число, при котором равенство
(1) является верным, т.е. х - корень
уравнения (1). Тогда по свойству логарифма
верно равенство logi
(х
+ 1)(х + 3) = 3 (2)
н
I ь -у пн V|
-
I или
Учащимся
также сообщается, что если уравнения
решаются постепенным ti0|t04одом
к более простым уравнениям, которые
являются следствием исходами
уравнения,
то в таких случаях после нахождения
корней необходима их проверки. 11осле
рассмотрения конкретного примера
дается второе определение.
Опр.
2
и
и.имми. Любое из двух равносильных
уравнений является следствием другого.
Учебный
материал данной линии распределен по
ступеням. Можно выде-
(Становимся
кратко на характеристике этих ступеней.
I.
Изучение
основных типов уравнений,
неравенств,
систем.
К
числу
и
ионных типов уравнений, неравенств,
систем можно отнести: линейные i
hi
мнения
с одним неизвестным, линейные неравенства
с одним неизвестным,
тчимы
двух линейных уравнений с двумя
неизвестными, квадратные уравнении
и неравенства, простейшие иррациональные
и трансцендентные уравнения И
неравенства.
Эти классы изучаются очень тщательно,
для них указываются ичгоритмы решения
и выполнение их доводится до автоматизма,
указывается jittv
mo форма,
в которой должен быть записан ответ.
Нведение
каждого нового основного класса
уравнений сопровождается пне цен нем
новой области числовых выражений,
входящих в стандартную форму шпион
ответа. Например,
ни
пинаются с решением квадратных
уравнений;
71
it
we множества
вида —+2
урпииониями.
Когда
материал усвоен, целесообразно иногда
предлагать и такие задании. н которых
могут возникать нестандартные для
данного класса уравнений
и
ноты, Например, подавляющее большинство
заданий на решение квадратных уршшоний
содержит в данных только рациональные
числа; при повторении можно предложить
и такое задание:
51(х
+ 1)(х + 3) = 8,Х2
=
“ 5. Проверкой убеждаемся, что х-
I -
корень уравнения (1), и * не является
корнем уравнения (1), но является корнем
уравнения (2). 11|»и переходе от уравнения
(1) к уравнению (2) корень х
= I
сохранился и поя- ии'И и посторонний
корень х = - 5. В этом случае уравнение
(2) называют
след- ,
пина
м уравнения
(1). Затем дается определение 1.On
р.
/. Если все корни первого уравнения
являются корнями второго г ж ж ним, то
второе уравнение называется следствием
первого уравнения..
Уравнения, имеющие одно и то же множество
корней, называют рав- Н1н
и (иными. В частности, два уравнения, не
имеюхцие корней, являются равно-
* Последовательность изучения линии уравнений и неравенств
\\\\и
4 основные ступени: изучение основных
типов уравнений, неравенств, ии и’м,
изучение уравнений, неравенств, систем,
сводящихся к основным клас- | i
t. формирование
общих приёмов решения и исследования
уравнений, нера- иенпн и их систем;
синтез материала линии уравнений и
неравенств.
квадратичные
иррациональности {а
+
b-Jc
;
а, Ъ, с eQ)
логарифмические
выражения поипияются
при решении показательных и логарифмических
уравнений; число-7ik,k<=Z,
возникают
в связи с тригонометрическими 6
х
+ 21х + л/2 — 0.
В
результате длительного развития как
элементарной алгебры, так и методики
преподавания математики было выделено
несколько типов уравнений, неравенств,
систем уравнений, сведение которых к
основным классам производится
особенно просто. Именно эти «вторичные»
классы изучаются сразу вслед за изучением
основных, причем в тесном взаимодействии
с ними. Например, уже при изучении систем
двух линейных уравнений с двумя
неизвестными могут быть предложены
задания, не имеющие стандартного вида:
(х
+ у = 1,
[2*
+ Зу
= 4х
- 2.
Первый
шаг в решении таких заданий состоит в
том, что они приводятся к стандартному
виду заданий основного класса; в нашем
случае:
[х
+ У =
1,
[2л:
-
Зу = 2.
Классификация
«вторичных» классов уравнений обширнее,
чем основных. Она включает, например,
уравнения первой степени, биквадратные,
алгебраические, иррациональные
уравнения. Устанавливается соответствие
между ними и основными классами.
Некоторые вторичные классы находятся
между собой в отношении включения.
Например, класс алгебраических уравнений
шире класса биквадратных уравнений,
но биквадратные уравнения имеют особый
приём сведения их к квадратным.
Формирование
общих приемов решения и исследования
уравнений,
неравенств
и их систем.
Общие приемы решения и исследования
уравнений можно разделить на 3 группы.
В
Использование
52
Изучение
уравнений, неравенств, систем,
сводящихся
к основным классам.
Каждый из основных классов уравнений,
неравенств, систем уравнений имеет
четкую, стандартную форму записи.
Например, уравнение х
+ х
-
1 - 0 -] квадратное, а уравнение х
+ х
= 1, равносильное первому, квадратным
не является.
Первая
группа
состоит из логических
методов обоснования решения.
Используя эти методы (например,
равносильные преобразования или
логическое следование), переходят от
исходных уравнений, неравенств, систем
к новым. Такие переходы делаются до тех
пор, пока не получаются задания,
относящиеся к известным классам.Вторая
группа
состоит из вычислительных
приемов,
посредством которых производятся
упрощения одной из частей данного
уравнения или неравенства, проверка
найденных корней при помощи подстановки
вместо неизвестного, различные
промежуточные подсчеты и т.д. Роль
вычислительных приемов особенно заметна
при выполнении заданий по нахождению
приближенных значений корней
уравнений.третью
группу
входят наглядно-графические
приемы.
Большинство этих приёмов используют
в качестве основы координатную прямую
или координатную плоскость.координатной
прямой
позволяет решать некоторые неравенства
и системы неравенств с одним неизвестным,
а также уравнения и нера-
мгиства
с модулями. Например, прием решения
систем линейных неравенств с одним
неизвестным состоит в том, что на
координатную прямую наносятся множества
решений каждого неравенства, а потом
выделяется их общая часть.
Решение
уравнений и неравенств с модулями
связывается с геометрической
интерпретацией модуля разности чисел.
Например, решение уравнения
Использование
Графические
приемы эффективно применяются для
изображения резуль- »птон исследования
там, где чисто аналитическая запись
громоздка.
Иногда
графический метод применяется и для
фактического нахождения •пи новых
значений корней. Например, графический
способ решения уравнения • одним
неизвестным f(x)=g
(х)
состоит
в нахождении абсцисс точек пересечении
графиков функций y~f{x)
и
у-g
(х),
фактически при этом используется
„
(y
= f(x),
!
рпфическии метод решения системы
уравнении
Ь
= £(*)•
Область
применения графического метода решения
уравнений и систем в мгличие от
исследования ограничена, так как с его
помощью можно рассматривал, только
задания, в которых требуемые для
построения графики хорошо из-
mu ты,
а искомые точки пересечения не выходят
за пределы чертежа; кроме того, ни о
тыскание решений влияют неизбежные
погрешности чертежа.
Таким
образом, мы видим, что графические
методы, использующие коор- нныгпую
плоскость, могут играть важную роль в
решении и исследовании р Iмнений и
неравенств с одним неизвестным, уравнений
и систем уравнений с двумя
неизвестными.
Роль этого метода в применении к
неравенствам с двумя нр известными (и
их системам) иная - здесь он используется
только для изобрази им ответа; часто
это единственная форма, в которой ответ
может быть указан.
53\х
- а\ - Ъ
сводится к нахождению на координатной
прямой точек, удплсниых от точки с
координатой а
на расстояние Ъ.координатной
плоскости
позволяет
применить графиче- ■ Mic
методы
к решению и исследованию уравнений,
неравенств и их систем как t
одним,
так и с двумя неизвестными. Один из
самых ярких примеров исполь- юшшия
графических методов в курсе школьной
математики - прием графиче- < кого
представления системы двух линейных
уравнений с двумя неизвестными. Мот
приём используется, главным образом,
для того, чтобы провести исследомин
не этого класса систем. В качестве
подготовительного этапа необходимо !
ни смотреть график линейного уравнения
с двумя неизвестными. Построение и ого
графика осуществляется при помощи
преобразования данного уравнения и
ииду
у
= I
(х),
где
/
(я:)
-
линейная
функция, и использования сведений о
графике линейной функции (график
уравнения х
= с
рассматривается
отдельно).<
Синтез
материала линии уравнений и неравенств.
Последняя сту- пвнь н освоении школьной
теории уравнений и неравенств относится
к органи- нщии имеющихся у учащихся
знаний и опыта решения уравнений и
неравенств и единую целостную систему.
Для
этой ступени характерны более сложные
и Ыкпя, в которых возрастает роль таких
компонентов,
как распознавание
ж»нюжности
сведения задания к одному из типовых
классов, организация про- tftYtui
решения.
Здесь следует проводить разбор решаемых
заданий, выделять
особенности
различных классов заданий и их общие
черты, отмечать ценности тех или иных
применяемых средств.
По
своему положению в курсе алгебры эта
ступень может быть отнесена к прохождению
последних тем курса и к итоговому
повторению; в результате формируется
общая картина связей изученных классов
уравнений, неравенств и их систем.
В
курсе математики старших классов
учащиеся сталкиваются с новыми классами
уравнений, неравенств, систем или с
углубленным изучением уже из- вестных
классов. Однако это мало влияет на уже
сформированную систему; они дополняют
её новым фактическим содержанием, не
меняя сложившиеся связи, соединяющие
различные классы.
Историческая
справка
Алгебра
вырастала из арифметики, из вычислительной
практики людей. Первые алгебраические
тенденции роста проявились очень рано.
Вначале они представляли собой стремление
i
группировать
однотипные задачи и формулировать
возможно более общие правила их решения.
У них была общая особенность: неизвестное,
которое требуется отыскать по условию
задачи» получало своё особое название,
а затем обозначалось специальным
символом. Это имело место уже в
древнеегипетских папирусах за две
тысячи лет до н. э. В них неизвестное
обозначалось словом, которое ученые
переводят как «куча» или «все вместе».
В течение всей истории алгебры и
алгебраического метода выделение и
обозначение неизвестной было непременным
признаком алгебраичности суждений.
В
более поздней математике Древней Греции
произошло отделение геометрической
части математических знаний, как
обладающей наивысшей по тем временам
общностью, от1
числовых её компонентов. Поэтому в
источниках математики Древней Греции
элементы алгебраического характера
представлены в двух разновидностях: в
виде геометрической алгебры,
изложенной во второй книге «Начал»
Евклида, и в буквенно-символическом
виде, каким был неопределенный анализ
Диофанта.
«Арифметика»
Диофанта, которую относят к Ш в. н. э.
резко отличается от дошедших до нас
классических сочинений того времени
постановкой задач, методикой их решения,
алгебраической трактовкой величин
и действий над ними.
Диофант
рассматривал задачи из неопределенного
анализа. Он отыскивал рациональные
решения таких систем алгебраических
уравнений, в которых число неизвестных
превышает число уравнений. Эта
проблематика очень трудна и является
актуальной и в наше время, её теперь
чаще называют диофантовым
анализом.
«Арифметика»
Диофанта состояла из 13 книг (частей);
сохранились только первые 6 книг. В
начале сочинения введена развитая
алгебраическая символика и определен
способ подхода к решению задач,
характерный для алгебры. В «Арифметике»
величины обозначены порядковыми буквами
греческого алфавита, введены специальные
символы для неизвестной и для первых
её шести степеней. Показатели степеней
у Диофанта не только положительные,'
но и отрицательные. Имеются специальные
обозначения для свободного члена, для
знака вычитания и знака равенства. Для
сложения специального знака ещё не
существовало, ела-1 гаемые просто писали
рядом. Явно были сформулированы правила
алгебраических операций, в том числе
правило умножения и деления степеней
неизвестной, правило перенесения членов
уравнения с одной стороны знака равенства
на другую и др. Без такого аппарата
невозможно было справляться с такими
трудными задачами, как задачи диофантова
анализа.
В
истории математики отсутствуют сведения
о предшественниках и последователях
Диофанта, которые бы продолжали его
работу.
Геометрическая
алгебра и диофантов анализ остались
изолированными друг от друга. |
54
г
^инмп. ничего, что говорило бы о связях
между обоими направлениями. Тем не ме-
и» iHjijiKii
утверждают,
что элементы алгебры со времен
древнегреческой математики, М1ЧИ*
ппмюпыГо с начала нашего летосчисления,
начали свой исторический путь парал-
й днуч
формах (интерпретациях): геометрической
и буквенно-символической.
Эти
две
1»м
*1*111
и« были
восприняты
в их взаимосвязи и в последующие времена.
В качестве Hi
iиоде
гний этого в алгебре и вообще в математике
установились и сохранились до '*»■ И
I'гомерические термины (квадрат, куб,
линейные уравнения и др.) для обозна-
•нн«
миуц) плгебраичееких объектов.
11(
рные иска нашей эры, как известно, не
были благоприятными для развития наук,
в = м"
мр ti дли
математики. Только значительно позже,
в государствах средневекового Вое- и
и »ш ж пи икать научные центры, возрождались
занятия математикой не только при- "
ии»п;
Ш) ,,
теоретической. Научные сочинения в те
времена были написаны на арабском tpr,=
который
являлся официальным языком многих
государств от Испании до Индии. По- 4
v
ми I гмл
гику этого периода нередко называют
арабской
или
математикой
стран ислама.
15
(рудах арабских математиков элементы
алгебры объединились, их общность была
п^йнн
и ппгебра, таким образом, выделилась в
самостоятельную область математики.
'
Ьщ то полагающим сочинением по алгебре
был трактат узбекского математика и
ас- ,нммн
|х и, аль-Хорезми «Китаб аль-Джебр
валь-Мукабала». В переводе это означает:
м ,,п
операциях джебр
(восстановления)
и кабала
(приведения).
Первая операция, из на- чН|?м
'"i о
рой получилось название для всей
алгебры, состоит в переносе членов
уравнения |н,’«
н<фоны знака равенства в другую. Вторая
- является приведением подобных членов
J* |
ИИ|«*
Ими. Решение уравнений в этот период
рассматривается как самостоятельная
наука.
’ тл'
чнь-Хорезми содержатся систематические
решения уравнении 1 -й и 2-й степени вида:
ах-Ъ;
х + Ьх = а; ах2
~Ь; х2
+ а
= Ьх;
ах2
-Ьх)
Ьх + а = х2.
Хорезми
приводит как арифметические,
так
и геометрические
решения
приведенных ?,мМпннп,
Метод нахождения геометрических решений
состоит в приравнивании площадей,
',м'11,11о
подобранных для геометрической
интерпретации уравнения.
Книга
Хорезми пользовалась большой известностью.
Термин «алгебра» укоренился п,имищкс.
Осталось в этой науке и имя автора
(аль-Хорезми) в латинизированном виде:
Хорезми не высказывал мысли о приоритете
в алгебре. Видимо, оба приёма джебр 4
Mf‘‘Нт
были уже широко распространены в его
время.
Алгебраические
арабские трактаты IX - XV вв., кроме решения
уравнений 1-й и 2-й !il
l,lU
иключали
в себя и кубические уравнения. К ним
приводили разнообразные геомет- !
“ "' кио
задачи: а) рассечение шара плоскостью;
б) трисекция угла; в) отыскание сторо-
ы
'Фамильного девятиугольника; г) отыскание
стороны правильного семиугольника и
др.
Методы
решения
кубических уравнений были разнообразны.
В одних трактатах со- попытки численного
решения этих уравнений, в других строится
теория решения *Пич^Ких
уравнений с помощью пересечения
конических сечений. Последнее направление
"""'•'пилось на получении
геометрического образа положительного
корня путем пересече- ИИч
11ПДходящим
образом подобранных конических сечений.
Н
трудах математиков средневекового
Востока алгебраические элементы были
впер- '"‘Щелены и собраны в новый
специальный отдел математики, был
сформулирован ,(М^Т
этого отдела науки и построена
систематическая теория. Вот что писал
об алгебре и Мг,одс
среднеазиатский математик Омар Хайам
(ок. 1048 - после 1122): «Алгебра есть И Ч1ц>с.
искусство. Её предмет - это абсолютное
число и измеримые величины, являющиеся
Четными, но отнесенные к какой-либо
известной вещи так, что их можно
определить; 11
11
''Устная вещь есть количество или
индивидуально определенное отношение,
и к этой ^1
'Чой вещи приходят, анализируя условия
задачи; и в этом искусстве ищут соотноше-
4'взывающие
данные в задачах величины с неизвестной,
которая вышеуказанным обра- 1
' °етавдяет предмет алгебры. Совершенство
этого искусства состоит в знании
математи-
55
ческих
методов, с помощью которых можно
осуществить упомянутое определение
как числовых, так и геометрических
неизвестных... Алгебраические решения,
как это хорошо известно производятся
лишь с помощью уравнения, т.е. приравниванием
одних степеней другим» [12, с.72].
Дальнейшее
формирование алгебры происходило в
странах Европы, где сложилась благоприятная
для этого обстановка. Математика
испытывала воздействие практических
запросов техники и мореплавания.
Темп научной жизни к XV в. заметно
ускорился. В системе паук
математика заняла центральное место
как основа наук, как азбука естествознания,
или натуральная философия. Это упрочило
её положение и ускорило процесс создания
теоретических частей, предпосылок
новых успехов. Наибольшие успехи
наметились в построении формально
символического аппарата алгебры и в
тригонометрии. В XV - XVI вв. было произведено
обобщение понятия числа, понятия
степени, введены радикалы и операции
над ними и др.
Большим
практическим успехом было решение в
радикалах уравнений 3-й и 4-й степени.
Формулы для решения этих уравнений
открыли итальянские ученые Д. Ферро,
Н. Тар- талья, а затем Кардано. Ученик
Кардано Л. Феррари (1522 - 1565) открыл и
метод решения уравнений 4-й степени
путем сведения задачи к кубической
резольвенте.
Рост
содержания математических знаний
всегда тесно связан с развитием
математической символики. Она активно
воздействует на математику и сама
приобретает оперативные свойства.
Именно развитая символика делает
алгебру наукой об операциях над общими
классами множеств: чисел, векторов,
тензоров, матриц и др.
В
рассматриваемый период происходил
быстрый переход от словесной
(риторической) алгебры к алгебре
символической путем сокращения слов,
а затем введения символов.
Единую,
последовательно введенную систему
алгебраических символов первым дал
французский математик Ф. Виет (1540 -
1603). С введением буквенной символики
алгебра начинает развиваться как общая
наука о буквенных вычислениях -
тождественных преобразованиях
буквенных формул, решении алгебраических
уравнений и т.п. [11, с. 114]. Вместе с ней
появляется и новый метод - алгебраический,
заключающийся в употреблении букв и
буквенных выражений, над которыми
производятся преобразования по
определенным правилам. Его ещё
называют методом буквенных вычислений
[10, с. 249].
Новой
алгебре Ф. Виет посвятил главный труд
своей жизни - «Введение в искусство
анализа». Благодаря буквенной
символике стало впервые возможным
выражение уравнений, их свойств общими
формулами. Объектами математических
операций стали не числовые задачи, а
сами алгебраические выражения. Именно
этот смысл вкладывал Виет в характеристику
своего исчисления как «искусства,
позволяющего хорошо делать математические
открытия».
Алгебра
Виета была ещё несовершенной и имела
большие недостатки. Необходимо было
сочетать эффективность алгебраических
приёмов со строгостью античных
геометрических построений, хорошо
знакомых Виету и представлявших, по
его мнению, образцы подлинно научного
анализа. Эта видовая трактовка величин,
обладающих размерностью, делала новую
алгебру «тяжелой». Кроме того, в ней не
было ещё общей трактовки степеней, все
степени были натуральные и т.д.
Алгебру
Виета
впоследствии вытеснила алгебра
Декарта.
Однако известно, что Ферма, изучив
алгебру Виета, придерживался её формы,
когда строил аналитическую геометрию.
Предполагают, что параллелизм между
свойствами уравнений и геометрическими
построениями, регулярно проводимый
Виетом, сыграл свою роль в формировании
идей аналитической геометрии в XVII
в. Он послужил исходным пунктом развития
новой науки.
Таким
образом, благодаря работам Ф. Виета, в
европейской математике к концу XVI в.
сформировалась алгебра
как наука о решении уравнений.
Первые элементы алгебры появились
сразу в двух равноправно существующих
интерпретациях: геометрической и
буквенносимволической. Систематизация
алгебраических сведений и построение
алгебры как особой части математики
проходило также в двух равносильных и
равноправных интерпретациях. К середине
XVIII в. алгебра сложилась примерно в том
объёме, который теперь принято называть
!
56
»
м чипирной» алгеброй.
Кмк
уже подчеркивалось выше, алгебра на
всех этапах своего истор^ iiiBJim
!. не
изолированно. Она вырастала из арифметики.
Арифметического пути раз- i
и. шпмепты
были всегда неотъемлемыми компонентами
алгебры. Усце)с
е
И: геометриче- : i*
мштм
уровне развития сыграли важную роль в
появлении аналити^ Алгебры на оп- <йм
ми I имеского анализа, неотъемлемыми
частями которых являются их геометрии
и *♦М’Икнцие. е%>аические
co
il
процессе
исторического развития точка зрения
на предмет алгебр ву|||рг t
ценно
менялась. В конце XVIII в. и начале XIX в.
постепенно одна Несколько раз ftMpftiiH
теория
решения алгебраических уравнений,
начала считаться це^ 3Чцач
алгебры, а цв fin
1
тму стала определяться как теория
алгебраических уравнений. ^^ьной. Алгеб-
11пряду е теорией алгебраических
уравнений с одним неизвестны^ р hi
и I
Hiii ебрайческих
уравнений с несколькими неизвестными,
в частности ^вается теория (’чтений. В
связи с исследованием таких систем
возникают понятия матръ^Тем линейных
Н iii
'ii,пейшем
матрицы становятся предметом
самостоятельной теории _^ и определите-
Пиминая е середины XIX в., центр тяжести
в алгебраических Исс^ ^бры матриц, н пни
перемещается с теории уравнений на
изучение произвольных адге§!^аниях
постели 11о
п ому современная алгебра определяется
как «часть математики, ц0
веских операции, inn
гбраических
операций» [11, с. 114] или как «наука о
системах 0^*Цённая
изуче- йнмН природы, в которых установлены
операции, по своим свойства^ сайтов той
или ‘ “*чиые ео сложением и умножением
чисел. Такие операции называю-^ °^ее
или менее мн * |Ь< '),
Т.1, е. 1155]. * ^гебраически-
Амгебра
классифицирует системы с заданными на
них алгебраичеСк
ни и- I иийетиам и изучает различные
задачи, возникающие в этих систету^
операциями ч |и
пи ния И
исследования
уравнений, которая в новых системах
объект^’ й^почая
и зада- 9МЫ№1 (решением уравнения может
быть вектор, матрица, оператор и ^ Случает
новый пн in
I ми
алгебру, оформившийся окончательно
лишь в XX в., способстВо^О.
Этот новый им и прению области применения
алгебраических методов, в т. ч. и за
йреъ^ Дальнейшему И», и чт’ I пости в
физике. Кроме того, он укрепил связи
алгебры с другим^ математи-
♦ и*
и и усилил влияние алгебры на их
дальнейшее развитие. Т^лами
матема-
Вопросы
и задания
Какова
роль линии уравнений и неравенств в
школьц0
ми яти? ^ Курсе мате-
Л
Как исторически развивались алгебраические
методы ре^
С
какими главными областями функционирования
св^ е**йся
задач? ян \ рппиемия в XVII веке? далось
поня-
I
I 1азовите основные направления
развертывания линии уь ( И*, и» i
n н
школьном курсе математики. ^Нений и Не-
S.
Какие
существуют подходы к определению понят^
шййнпмом
курсе математики? равнения в
Какие
уравнения называются равносильными?
Какие эъ *ннип ь в изучении и применении
этого понятия? ^ можно вы-
v.
Какие
типы преобразований используются при
решец^ яг j
ч1и«*1|с
гв? Уравнений и
11риведите
примеры разных обоснований процесса
реще^
иернпоиств и их систем. ^ уравнений,
57
Проанализируйте
учебники алгебры, алгебры и начал
анализа разных авторов с точки зрения
развертывания линии уравнений,
неравенств и их сио тем. Как вводится
понятие уравнения в разных учебниках?
Какие классы уравнений, неравенств
и их систем изучают учащиеся в основной
школе и в старших классах?
Как
изменялась точка зрения на предмет
алгебры как науки? Что представляет
собой современная алгебра?
Рекомендуемая
литература
Б
а ш м а к о в, М.
И. Уравнения
и неравенства / М.И.
Башмаков.
- М.: Наука, 1976.
Г
л е й з е р, Г. И. История математики в
школе: VI - VIII кл. Пособие для учителей
/ Г.И. Глейзер.-М.: Просвещение, 1982.
Д
е м и д о в, В. П., С ар а н ц е в, Г. И,
Методика преподавания математики:
Учеб. пособие для студентов / В.П.
Демидов, Г.И. Саранцев / Мордов. гос.
ун-т. - Саранск, 1976.
К
о л я г и н, Ю. М. Методика преподавания
математики в средней школе. Частные
методики. Учеб. пособие для студентов
физ.-мат. фак. пед. ин-тов / Ю.М. Колягин,
Г.Л. Луканкин, Е.Л. Мокрушин и др.. - М.:
Просвещение, 1977.
К
а п к а е в а, Л. С. Интеграция алгебраического
и геометрического методов при обучении
математике в школе: Учеб. пособие для
студ. мат. спец. пед. вузов / Л.С. Капкаева.
- Саранск, 2003.
К
а п к а е в а, Л. С. Алгебраический и
геометрический методы в обучении
математике / Л.С. Капкаева // Математика
в школе. - 2004. - № 7. - С. 27-33.
К
р а м о р, В. С. Повторяем и систематизируем
школьный курс алгебры и начал анализа
/ B.C.
Крамор.
- М.: Просвещение: Владос, 1994.
Л
и т а р е н к о, Н. И. Правила решения
уравнений / Н.И. Литаренко // Математика
в школе. - 1996.- №2. -С. 16-22.
М
а р к у ш е в и ч, Л. А., Ч е р к а с о в, Р.
С. Уравнения и неравенства в заключительном
повторении курса алгебры средней школы
/ Л.А. Маркушевич, Р.С. Черкасов //
Математика в школе. - 1994. - № 1. - С. 24 - 32.
Математика,
её содержание, методы и значение / Ред.
колл. А. Д. Александров, А.Н. Колмогоров,
М. А. Лаврентьев. Т.
1.
- М., 1956.
Математическая
энциклопедия. Т.
1.
- М., 1977.
Методика
преподавания математики в средней
школе: Частная методика: Учеб. пособие
для студентов пед. ин-тов по физ.-мат.
спец. /АЯ.
Блох, В.А. Гусев, Г.В. Дорофеев и др.;
Сост. В.И. Мишин. - М.: Просвещение, 1987.
-416 с.
Перельман, Я.
И. Занимательная алгебра / Я.И. Перельман.
- М.: Триада-Литера, 1994.
Р
ы б н и к о в, К. А. Возникновение и
развитие математической науки: Книга
для учителя / ] К.А. Рыбников. - М.:
Просвещение, 1987.
С
а р а н ц е в, Г. И. Упражнения в обучении
математике / Г.И. Саранцев. - М.:
Просвещение, 1995.
Школьные
учебники по алгебре и алгебре и началам
анализа (см. лекцию № 2).