Математический бой
по теме: "Логарифмические уравнения"
Эпиграф урока. " С точки зрения
вычислительной практики, изобретение логарифмов по важности можно смело
поставить рядом с другим, более древним великим изобретением индусов - нашей
десятичной системы нумерации". Я.В. Успенский
Цели урока: 1) Проверить теоретические и практические навыки в
решении логарифмических уравнений.
2) Познакомить учащихся с историческим материалом темы.
3) Развивать логическое мышление, прививать вкус к самостоятельной
творческой работе.
План урока.
1. Знакомство с условиями игры.
2. Конкурс теории.
3. Конкурс капитанов.
4. Математический бой.
5. Историческая справка.
6. Итог боя.
Ход урока.
1. Знакомство с условиями
игры.
Класс разбивается на 2 команды, выбираются капитаны (наиболее знающие ребята),
выбирается жюри.
В жюри входят 3-4 человека. Члены жюри могут быть заранее подготовлены
по решениям данных заданий и с ними проговорены все вопросы по заданиям. Интереснее
игра идет, когда учащиеся , члены жюри, находятся в равных условиях с
командами.
Командам и жюри выдаются одинаковые задания. Дается время на их решение
(групповым способом, здесь важна особенно роль капитана, его организаторские
способности в распределении функций в команде). Затем идет обсуждение заданий.
Задания
математического боя.
Решить уравнения.
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
10)
2. Конкурс
теории.
Пока команды и жюри решают, проводится конкурс теории: вызываются по 4
человека из команды, которые отвечают теоретические вопросы, (тянут жребий) связанные
со свойствами логарифмов.
Вопросы теории.
1. Определение логарифма. Натуральный и
десятичный логарифмы, примеры.
2. Вывод основного логарифмического тождества.
Привести примеры его использования.
3. Вывод формулы логарифма произведения.
Примеры ее использования.
4. Вывод формулы логарифма частного. Примеры
ее использования.
5. Вывод формулы логарифма степени. Примеры ее
использования.
6. Вывод формулы перехода от одного основания
логарифма к другому. Примеры ее использования.
7.Логарифмическая функция.
8. Доказать
свойство монотонности логарифмической функции.
3. Конкурс капитанов.
После истечения времени, которое было дано на решение заданий, право первой
начинать игру получает та команда, чей капитан быстрее и правильнее решит уравнение.
Капитаны оба решают одно и то же уравнение (за
отдельными столами или переносными досками).
4. Математический бой.
Пусть капитан команды №1 лучше справился с заданием, его команда начинает
игру. Каждый из членов команды может выступать только один раз при решении
заданий или в роли оппонента, который задает вопросы по решению этой задачи.
Команда может называть задание только то, которое решила или думает, что решила
сама.
Например, команда № 1 просит команду № 2 показать решение уравнения
под №2, т.е.
Если команда №2 решила это задание, то ее
представитель приступает к решению этого уравнения. Оппонент команды №1 задает вопросы по решению
данного уравнения.
Например: 1) сформулировать свойства логарифмов, которые применялись
при решении данного уравнения. 2) Зачем нужна проверка при решении данного
уравнения? 3) Какие уравнения называются равносильными?
В случае, когда команда №2 представила неверное
решение, тогда свое решение предлагает команда №1. Бывает, что и ее решение не
верно, тогда слово предоставляется членам жюри. Если и они не справились с заданием
(в том случае, когда их не готовили заранее), тогда решение этого уравнения
показывает учитель (для этого надо иметь все решения в электронном виде, с
дальнейшей демонстрацией на интерактивной доске).
В случае правильного решения, жюри выставляет команде №2 в табло игры 5
баллов. Если оппонент задал достаточно много вопросов по решению уравнения, его
работа также оценивается 5 баллов и заносится в табло игры команды №1. Жюри
задает вопросы, если оппонент не достаточно опрашивал своего соперника. При
отсутствии технических средств, чтобы не задерживать игру, команды №2 задает
номер уравнения команде №1, придерживаясь тех же правил.
Например, пусть команде №1 задано решить уравнение №3, т.е.
Пока представители команд решают, можно послушать доклады. Если идет
работа с использованием компьютера, то игра проходит быстро. Далее слушаем
решение команды №1, по той же схеме. Игра проходит до тех пор, пока не будут
рассмотрены все уравнения.
5) Историческая справка.
Представители команд готовят доклады по следующим темам.
1) Из истории логарифмов.
2) История создания таблиц логарифмов.
6) Итог урока.
Жюри проводит итоги, оценивает ответы всех участников игры.
Табло игры.
Количество баллов
|
Команда №1
|
Команда №2
|
|
|
Из истории логарифмов.
Изобретение логарифмов в начале XVII века тесно связано с развитием
производства и торговли, астрономии и мореплавания, требовавших
усовершенствования методов вычислительной математики. Все чаще требовалось
быстро производить громоздкие действия над многозначными числами, все точнее и
точнее должны были быть результаты вычислений. Вот тогда-то и нашла воплощение
идея логарифмов, ценность которых состоит в сведении сложных действий III ступени ( возведения в степень и
извлечения корня) к более простым действиям II
ступени (умножению и делению), а последних-
к самым простым, к действиям I ступени (сложению и вычитанию).
Происхождение этой идеи связано с
сопоставлением двух числовых последовательностей следующего вида:
Первая – последовательность чисел –
представляет собой арифметическую прогрессию, вторая – геометрическую.
Произведение любых двух членов второй последовательности является членом этой
же последовательности, получаемым путем возведения а в степень,
равную сумме соответствующих членов первой последовательности. Эта идея была
четко выражена еще в «Исчислении песчинок» Архимеда. Сопоставлением
последовательностей в целях умножения и деления чисел пользовались Шюке,
Пачоли и др.
В «Полной арифметике» (1544
г.) М. Штифель продолжает ряды и влево, т.е. включает отрицательные члены и
впервые называет члены первого ряда экспонентами, т. е. показателями
соответствующих членов второго ряда. При этом он пишет: «Сложением в
арифметическом ряде соответствует умножению в арифметическом ряде, равным
образом вычитание в первом – делению во втором; простому умножению в
арифметическом ряде соответствует умножение на себя (возведение в степень) в
геометрическом ряде, а деление в арифметическом ряде - извлечению корня в
геометрическом ряде».
Таким образом, уже в середине XVI в. были разработаны основы учения о
логарифмах. Не хватало полезных, конкретных методов для широкого
практического применения этих основ в вычислительной математике, не хватало
основанных на осознанной идее логарифмических таблиц.
История создания таблиц логарифмов.
Изобретение логарифмов, название их и
первые таблицы логарифмов принадлежат шотландскому любителю математики Джону
Неперу (1550 -1617), хотя раньше его составил первые таблицы логарифмов также
любитель математики - часовщик и мастер астрономических приборов швейцарец И.
Бюрги (1552-1632), работавший вычислителем с астрономом И. Кеплером. Однако
таблицы Бюрги были опубликованы в 1620
г., а таблицы Непера появились в 1614
г. Составлением логарифмических таблиц эти талантливые люди занимались
параллельно, но независимо один от другого. При составлении таблиц оба они
руководствовались идеей, высказанной еще Архимедом, а затем более подробно
исследованной М. Штифелем в работе " Полная арифметика" .
Разработка идеи Архимеда и Штифеля
приводит к понятию логарифма. Из различных систем логарифмов замечательны две:
логарифмы с иррациональным основание е = 2,7182818284…, которые
носят название натуральных, и системы логарифмов с основанием 10,
называемые десятичными логарифмами.
Допустим, в равенстве х = а у y получает последовательно значения: 0,1,2,3,4,…,
у, у +1 (2),тогда х выражается так:1, а1,
а2, а3, а4, …, а у, а у+1.(3)
Ряд (2) – прогрессия арифметическая, а ряд (3) – прогрессия геометрическая. Члены
арифметической прогрессии (2) являются по сути логарифмами при основании а.
Но в те времена показатели степени еще не употреблялись.
Непер и Бюрги должны были решить,
какое число взять за основание, чтобы ряд (3) был гуще, т.е. чтобы разность
между двумя соседними членами (∆х) была бы возможно меньше. Поэтому
Непер воспользовался последовательностью чисел 1-10 -7 =
0,9999999, а Бюрги – 1 + 10 -4. Иными слова, первый использовал
равенство
х = (1 – 10 -7) у,
а второй
-х = (1 + 10 -4) у.
И. Бюрги начал свои вычисления и
составление таблиц логарифмов в 1603 г. В 1611
г. Бюрги завершил составление таблиц и по настоянию И. Кеплера решил их
опубликовать, но напечатаны они были только в 1620
г. Однако таблицы Бюрги не получили широкого распространения, т.к. прежде
появились таблицы Непера.
Таблицы Непера значительно упрощали
труд вычислителя, но они все же были далеки от совершенства. Поэтому он вместе
со своим другом профессором Генри Бриггсом (1561-1631) занялся составлением
десятичных логарифмов. Вычисление этих логарифмов закончил после смерти Непера
Бриггс и опубликовал в 1624 г. в "Логарифмической арифметике".
Четырехзначные десятичные логарифмы Бриггса содержали целые числа от 1 до
20000.
В 1628
г. голландский математик Андриан Влакк дополнил десятичные таблицы целых чисел
от 1 до 100000. На основе этих таблиц в 1703
г. были напечатаны в России "Таблицы логарифмов и синусов, тангенсов и
секансов тщанием и за освидетельствованием математических и навигацких школ
учителей Андрея Фархварсона, Стефана Гвина и Леонтия Магницкого".
Многолетний труд талантливых и
трудолюбивых математиков, затраченный на составление таблиц, впоследствии
сторицей окупился тем, что тысячам вычислителей сохранил многие годы их жизни,
сэкономив время при выполнении разнообразных сложных расчетов.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.