Lezione n°3 2015

LEZIONE N°3
METODI E TECNOLOGIE
PER L’INSEGNAMENTO
DELLA MATEMATICA
GLI INSIEMI NUMERICI
𝐍 ∶ Numeri naturali
Z : Numeri interi
Q : Numeri razionali
R : Numeri reali
Q
A meno di
isomorfismi!!!
R
11
4
π
5
-
3
-2
2
3
-
7
…..
Digitare l'equazione
-1
0 1 qui.
2 3
5
8
5 6 7
…..
-3
……
..
…..
4
8 9
N
Z
I NUMERI
NATURALI
IL CONCETTO DI SUCCESSIVO
Il fulcro della consapevolezza numerica dei
bambini è la successione dei vocaboli numerali
che:
- inizia da un numero particolare: uno
- dopo ogni numero c’è sempre un altro
numero
- nel contare non si torna mai indietro
Ciò è espresso con il concetto di «passaggio al
successivo»
Da conquistare
1) il successivo di n è n+1
(cioè passare al successivo equivale ad aggiungere 1)
2) I numeri naturali sono infiniti
N.B.: Il meccanismo dell’ aggiungere uno è legato
ragionamento per ricorrenza, con il quale una proprietà
può essere estesa da un caso particolare all’altro.
I Naturali e l’ordinamento
Comunque presi due numeri naturali 𝑚 e 𝑛,
può accadere soltanto una delle tre
possibilità:
𝑛 < 𝑚 oppure 𝑛 = 𝑚 oppure 𝑛 > 𝑚
(Legge di Tricotomia)
È sempre possibile quindi confrontare due
qualunque numeri naturali!!
LE OPERAZIONI DI
ADDIZIONE
E
SOTTRAZIONE
ADDIZIONE
Che vuol dire
𝑎+𝑏 ?
Sommare ad 𝑎 tante unità quante sono quelle
contenute in 𝑏
E’ necessario quindi l’aspetto cardinale del
numero, cioè la consapevolezza che il numero
𝑏 esprime una numerosità, ma anche il
ragionamento per ricorrenza, cioè aggiungere 1
𝑏 volte
I termini dell’addizione
18+ addendo
13= addendo
_____
31
Somma
PROPRIETÀ DELL’ADDIZIONE
 È una operazione interna:
∀𝒎, 𝒏 ∈ 𝑵, 𝒎 + 𝒏 ∈ 𝑵…
 Vale la proprietà associativa:
∀𝒎, 𝒏, 𝒑 ∈ 𝑵, 𝒎 + 𝒏 + 𝒑 = 𝒎 + (𝒏 + 𝒑)
 Vale la proprietà commutativa:
∀𝒎, 𝒏 ∈ 𝑵,
𝒎+𝒏=𝒏+𝒎
 Neutralità dello 0:
∀𝒏 ∈ 𝑵,
𝒏+𝟎=𝟎+𝒏=𝒏
Sottolineatura importante
Rivediamo le proprietà dell’uguaglianza:
 Proprietà riflessiva: 𝑎 = 𝑎
 Proprietà simmetrica: 𝑎 = 𝑏 → 𝑏 = 𝑎
 Proprietà transitiva: 𝑎 = 𝑏 𝑒 𝑏 = 𝑐 → 𝑎 = 𝑐
N.B.: la proprietà simmetrica fa si che io possa leggere una
uguaglianza in entrambi i sensi
Es: (12+5)+7=17+7 perciò 17+7=(12+5)+7
quindi:
Non esiste la proprietà dissociativa!!!!!!
SOTTRAZIONE
Che vuol dire
𝑎−𝑏?
Si può vedere in due modi:
(1)Togliere ad 𝑎 tante unità quante sono quelle
contenute in 𝑏
(2)Trovare quel numero 𝑐 che sommato a 𝑏 da
come risultato 𝑎
L’espressione (1) presenta una procedura con cui
eseguire l’operazione
L’espressione (2) presenta la sottrazione come
operazione inversa dell’addizione.
I termini della sottrazione
65 minuendo
31 =
sottraendo
_____
34
differenza
Proprietà
• la sottrazione non è una operazione interna all’insieme dei
numeri naturali: è possibile associare un risultato solo se
𝑎≥𝑏
(requisito necessario: saper riconoscere il maggiore tra
due numeri)
• Non vale la proprietà commutativa
• Non vale la proprietà associativa
Es.: (15-7)-5≠15-(7-5)
Vale la proprietà invariantiva:
la differenza tra due numeri non cambia se ad entrambi si
addiziona o si sottrae lo stesso numero.
𝑎 − 𝑏 = 𝑎 + 𝑐 − (𝑏 + 𝑐)
Le proprietà delle operazioni e il calcolo mentale
 55+27=55+(20+7)= (55+20)+7=75+7=82
Quali proprietà abbiamo applicato?
In ogni passaggio (escluso l’ultimo) sempre la
proprietà associativa
 55+27=50+5+20+7= (50+20)+(5+7)=70+12=82
In questo caso proprietà associativa e proprietà
commutativa
 125-75= (125-25)-(75-25)=100-50=50
Qui è applicata la proprietà invariantiva
Con attenzione possiamo coinvolgere insieme
addizione e sottrazione:
33+49=33+(50-1)=(33+50)-1=83-1= 82
Di fatto abbiamo applicato la proprietà
associativa anche in presenza della sottrazione.
Perché è possibile?
LE OPERAZIONI DI
MOLTIPLICAZIONE
E
DIVISIONE
I termini della moltiplicazione
Proprietà della moltiplicazione
 È una operazione interna:
∀𝒎, 𝒏 ∈ 𝑵, 𝒎 ∙ 𝒏 ∈ 𝑵…
 Vale la proprietà associativa:
∀𝒎, 𝒏, 𝒑 ∈ 𝑵, 𝒎 ∙ 𝒏 ∙ 𝒑 = 𝒎 ∙ (𝒏 ∙ 𝒑)
 Vale la proprietà commutativa:
∀𝒎, 𝒏 ∈ 𝑵,
𝒎∙𝒏=𝒏∙𝒎
 Neutralità dell’1:
∀𝒏 ∈ 𝑵,
𝒏∙𝟏=𝟏∙𝒏=𝒏
 0 è elemento assorbente: ∀𝒏 ∈ 𝑵, 𝒏 ∙ 𝟎 = 𝟎
Proprietà distributiva
 E’ la proprietà che lega
le operazioni di addizione e moltiplicazione e
precisamente:
la moltiplicazione è distributiva rispetto all’addizione, poiché
∀𝒎, 𝒏, 𝒑 ∈ 𝑵,
𝒎+𝒏 ×𝒑=𝒎×𝒑+𝒏×𝒑
 L’addizione invece non è distributiva rispetto alla moltiplicazione, infatti:
2×3 +5≠ 2×5+3×5
N.B. 1: Quando la sottrazione è possibile, si può parlare anche di proprietà
distributiva della moltiplicazione rispetto alla sottrazione.
Es.:
12 − 4 × 3 = 12 × 3 − 4 × 3
N.B. 2: Per affermare che una cosa è vera bisogna dimostrare che è vera
sempre, per affermare che è falsa, basta un singolo caso!!!
Ancora un po’ di calcolo mentale

𝟐𝟓 × 𝟏𝟕 =
 = 𝟐𝟓 × 𝟏𝟎 + 𝟓 + 𝟐 =




(proprietà…………………………..….)
= 𝟐𝟓 × 𝟏𝟎 + 𝟐𝟓 × 𝟓 + 𝟐𝟓 × 𝟐 =
(proprietà………………………………)
= 𝟐𝟓𝟎 + 𝟏𝟐𝟓 + 𝟓𝟎 =
= 𝟐𝟓𝟎 + 𝟓𝟎 + 𝟏𝟐𝟓 =
(proprietà……………………….…….)
= 𝟑𝟎𝟎 + 𝟏𝟐𝟓 = 𝟒𝟐𝟓
(proprietà…………………….……...)
 Oppure:
 𝟐𝟓 × 𝟏𝟕 = 𝟐𝟓 × 𝟐𝟎 − 𝟑 = 𝟐𝟓 × 𝟐𝟎 − 𝟐𝟓 × 𝟑 = 𝟓𝟎𝟎 − 𝟕𝟓 =
𝟒𝟐𝟓
Concetto di Multiplo
Il numero 𝒂 si dice multiplo di 𝒃 se esiste un
numero 𝒄 tale che: 𝒂 = 𝒃 × 𝒄
 Dato un qualunque numero 𝑛, i suoi multipli sono tutti i numeri che si
ottengono moltiplicando 𝑛 per i vari numeri naturali.
Per esempio, se il numero assegnato è 3, i suoi multipli sono:
3×0=0, 3×1=3, 3×2=6, 3×3=9, … , 3×10=30, … , 3×25=75,
Quanti sono? Evidentemente tanti quanti sono i numeri naturali.
•
0 è multiplo di qualsiasi numero
•
I multipli di 2 si chiamano numeri pari
•
Se un numero non è pari allora si dice dispari
LA DIVISIONE
•
•
•
non è una operazione interna all’insieme dei numeri naturali:
all’operazione 𝑎: 𝑏 è possibile associare un risultato solo se 𝑎 è multiplo di 𝑏
Non vale la proprietà commutativa
Non vale la proprietà associativa:
12: 4 : 3 è possibile
12: 4: 3 non è possibile
Proprietà della divisione
 Neutralità dell’1
∀𝒏 ∈ 𝑵
𝒏: 𝟏 = 𝒏
 Comportamento dello 0:
- ∀𝒏 ∈ 𝑵
𝟎: 𝒏 = 𝟎
-non è possibile la divisione per 0
infatti non esiste un 𝒎 ∈ 𝑵 𝐭𝐚𝐥𝐞 𝐜𝐡𝐞 𝟎 × 𝒎 = 𝒏
 Vale la proprietà invariantiva
𝒎: 𝒏 = 𝒎 × 𝒑 : 𝒏 × 𝒑 = 𝒎: 𝒄 : (𝒏: 𝒄)
 Vale la proprietà distributiva della divisione rispetto
all’addizione o sottrazione (quando le operazioni sono
possibili)
𝒎 ± 𝒏 : 𝒑 = (𝒎: 𝒑) ± (𝒏: 𝒑)
Il concetto di Divisore
 Il numero 𝑏 si dice
divisore di 𝑎 se esiste un
numero 𝑐 tale che: 𝑎 = 𝑏 × 𝑐
•
•
•
Ogni numero è divisore di se stesso
1 è divisore di ciascun numero
I divisori di un numero sono sempre in numero finito:
quanti sono?
I Numeri primi
 Un numero che ammette come divisori solo se stesso e l’unità si

•
•
•
•
dice primo
Se un numero non è primo si dice composto
0 e 1 non sono né primi né composti
I numeri primi sono infiniti: la prima dimostrazione la
dobbiamo a Euclide
La distribuzione dei numeri primi all’interno dei naturali non ha
una apparente regolarità.
Oggi i numeri primi sono molto utilizzati in crittografia
Criteri di divisibilità
• un numero è divisibile per 2 se termina con una cifra pari
•
•
•
•
•
•
(0,2,4,6,8)
un numero è divisibile per 3 se la somma delle sue cifre è 3 o
un multiplo di 3
un numero è divisibile per 4 se le ultime due cifre sono 00
oppure formano un numero multiplo di 4
un numero è divisibile per 5 se la sua ultima cifra è 0 o 5
un numero è divisibile per 6 se è divisibile sia per 2 che per 3
un numero è divisibile per 9 se la somma delle sue cifre è 9 o
un multiplo di 9
un numero è divisibile per 10 se la sua ultima cifra è 0
La Divisione con il resto
Dati due qualunque numeri naturali 𝑎 e 𝑏 (𝑏 ≠ 0) , esistono
sempre, e sono unici, due numeri 𝑞 ed 𝑟 tali che:
𝑎 =𝑏×𝑞+𝑟
 Ciò vuol dire che la divisione con il resto è sempre possibile.
N.B.1: il resto è sempre minore del divisore, cioè 0 ≤ 𝑟 < 𝑏
N.B.2: La divisione con resto può essere vista come una
generalizzazione della divisione