Разработка методики обучения учащихся по теме "Векторы на плоскости"
Дипломная работа - Педагогика
Другие дипломы по предмету Педагогика
ия с числами. Полезно вспомнить свойства произведения и предложить ученикам установить, какими из аналогичных свойств может обладать произведение вектора на число.
Свойства нуля и единицы при умножении вектора на число вытекают из определения. Для переместительного свойства аналогичных быть не может. Поэтому надо доказать, что для векторов выполняется сочетательное свойство и два распределительных свойства.
В учебнике Л.С. Атанасяна вместо доказательства отмечается, что такой-то рисунок "иллюстрирует" такой-то закон. Думаю, что по крайней мере некоторые из доказательств посильны ученикам. Приведем их.
Поиск доказательства того, что произведение вектора на число обладает сочетательным свойством:
() = () .
. Определение произведения ma а числа на вектор пред полагает рассмотрение двух случаев:
1) m = 0 или a = 0;
2)
Если = 0 или = 0, или = 0, то () = () = 0. следовательно, нужен поиск доказательства только для случая, когда .
Надо доказать, что:
1) у векторов () и () равные модули и, поскольку они коллинеарны ;
) эти векторы оба сонаправлены или оба противонаправлены .
. Докажем, что | () | = | () |. Имеем:
| () | = ||=
Длины рассматриваемых векторов одинаковые.
. Сонаправленность или противонаправленность каждого из рассматриваемых векторов вектору зависит от знака числового множителя. Следует рассмотреть все возможные случаи знаков чисел и .
Поскольку коллинеарные векторы () и () , имеют одинаковую длину и одинаковое направление, они равны. Поиск доказательства завершен.
Поиск доказательства первого распределительного свойства:
1. Определение произведения вектора на число предполагает рассмотрение двух случаев:
) m = 0 или а = 0;
2) .
Если = 0 или = 0, или а = 0, то равенство очевидно. Следовательно, нужен поиск доказательства только для случая, когда .
Надо доказать, что у векторов и равные модули и эти векторы оба сонаправлены а или оба противонаправлены а.
. Направление вектора такое же, как у вектора, если > 0 и противоположно направлению вектора а, если < 0.
Чтобы не пропустить чего-либо, можно рассмотреть все случаи, когда > 0 и все случаи, когда < 0.
Поиск доказательства второго распределительного свойства: .
1. Определение произведения вектора на число предполагает рассмотрение двух случаев:
) m = 0 или а = 0;
2)
Если = 0 или = 0, или = 0, то равенство очевидно.
Следовательно, нужен поиск доказательства только для случая, когда .
Надо доказать, что:
) у векторов и равны модули;
) векторы и одинаково направлены.
Смысл произведения понятен, если - натуральное число:
= (а + b) + (а + b) +. + (а + b). Получить сумму можно, если сгруппировать все слагаемые а и все слагаемые b. Число слагаемых а равно , число слагаемых b равно , поэтому
= (а + а +. + а) + (b + b+. + b) = .
Если - натуральное число, поиск доказательства завершен.
Рассматриваемое распределительное свойство верно для любого действительного числового множителя. Но чтобы доказать это, надо знать некоторые сведения из теории действительных чисел, которая в школе не изучается. Полезно сообщить ученикам, что следовало бы рассмотреть также случаи, когда Н - число рациональное не натуральное, когда Н - число иррациональное, объяснить, почему эти случаи в учебнике не рассматриваются.
п.2.8 Скалярное произведение векторов
В учебнике Л.С. Атанасяна скалярное произведение векторов определяется как произведение модулей векторов па косинус угла между ними, а затем доказывается теорема о том, как можно выразить скалярное произведение через координаты векторов. В учебнике Погорелова определением является утверждение о выражении скалярного произведения через координаты векторов, а справедливость формулы
= | | || соs,
где - угол между векторами и доказывается.
Целесообразно обратить внимание учеников на то, что в качестве определения можно рассматривать и то утверждение, которое в этом учебнике сформулировано в виде теоремы. В этом случае утверждение, являющееся здесь теоремой, надо доказать. Это поможет сформировать понимание того, что одно и то же утверждение в одном курсе может быть определением, в другом - теоремой, что утверждение, которое является аксиомой в одном курсе, может быть теоремой в другом.
В обоих рассматриваемых учебниках доказательство теоремы, эквивалентной определению скалярного произведения, весьма искусственны. Но в учебнике Погорелова, кроме того, в его основе лежат идеи, которые прежде в этом курсе не встречались. Обеспечить понимание и, тем более, усвоение этих идей, как мне кажется, потребовало бы слишком много времени. Поэтому никаких методических рекомендаций в данном случае дать не удается. При работе по учебнику Л.С. Атанасяна соответствующее доказательство может быть получено в результате извлечения информации из условия и из заключения.
Проверяя готовность учеников к знакомству с теоремой о выражении скалярного произведения двух векторов через их координаты, полезно предложить записать теорему, рассматривающую выражение, очень похожее на значение скалярного произведения. Естественно, это теорема косинусов. Например, равенство включает выражение АСВСсоsС, похожее на скалярное произведение векторов АС и ВС (АС =| АС |, ВС =| ВС|, соsС это - косинус угла между векторами СА и СВ).
АВ2 = АС2 + ВС2 - 2АС ВС соsС<