Upload
cecilie-gangso
View
1.203
Download
2
Tags:
Embed Size (px)
Citation preview
1
TallæreGrunnskolelærerutdanning 5.-10. trinn
Institutt for realfagsdidaktikk
Fakultet for humaniora og utdanningsvitenskap
Høgskolen i Vestfold
Uke 38, 2010
2
Om tallære:
“Mathematics is the queen of the sciences
and number theory is the queen of
mathematics.”
G. H. Hardy
3
Kilder
Breiteig–Venheim: Matematikk for
Lærere 1, kap. 4
Universitetsforlaget (2005)
Selvik-Tvete: Matematiske
sammenhenger – Tallære
Caspar forlag (2000)
4
Innhold
1. Delelighet
2. Primtall
3. Største felles faktor og minste felles
multiplum
4. Figurtall
5
§1. Delelighet
Alle elever i en klasse har kjøpt de fire
lærebøkene som læreren anbefalte. Antall
bøker eid av klassen er da
(antall elever) ∙ 4.
Derfor må 4 «gå opp» i antall bøker.
F.eks.: 24 elever eier 96 = 4 ∙ 24 bøker.
6
Faktorer og delelighet
Definisjon: Et heltall a er delelig med et annet heltall b
dersom a = k∙b for et heltall k.
I hverdagsspråket kunne vi si at a gjenstander kan fordeles
jevnt mellom b personer.
Vi kan også bruke følgende terminologi:
• Tallet b går opp i a. (Obs: Ikke «a går opp i b»!)
• Tallet b er faktor eller divisor i a.
• Tallet a er et multiplum av b.
7
Når går ett tall opp i et annet?
Kjent definisjon: Et heltall a kalles partall
dersom 2 er faktor i a, og oddetall ellers.
Et heltall er partall dersom dets siste siffer er
0, 2, 4, 6 eller 8;
og oddetall dersom dets siste siffer er 1, 3,
5, 7 eller 9.
Litt om delelighet
Setning: La heltall a, b og t være gitt. Da
gjelder følgende:
1. Hvis t | a og t | b, så vil t | (a + b).
2. Hvis t | a, så vil t | na for alle heltall n.
Vi skal bevise påstand (1) senere. Hele setningen
er bevist på s. 116 i Breiteig-Venheim 1.
8
Obs om terminologi
Tenk om det i en oppgave står for eksempel
«La x og y være tall slik at x < y.
Bevis at x + y < 2y.»
Meningen med en slik oppgave er ikke at man
skal velge et eksempel som x = 1 og y = 2, og
sjekke at 1 + 2 < 2∙2.
Argumentet skal gjelde alle mulige valg av x og y.
9
10
Å sjekke delelighet
(Breiteig-Venheim, s. 116-118)
Et helt tall er delelig med
• 2 dersom det siste sifferet er partall
• 4 dersom tallet dannet av de siste to
sifrene er delelig med 4
• 5 dersom det siste sifferet er 0 eller 5
11
Tverrsummer og delelighet
Definisjon: Tverrsummen til et heltall er
summen av tallets sifre.
Den alternerende tverrsummen til et heltall
er summen av tallets sifre der vi ganger
sifrene vekselvis med +1 og −1.
12
Flere tester for delelighet
Et helt tall er delelig med
• 3 dersom tverrsummen er delelig med 3
• 6 dersom det er partall og tverrsummen er
delelig med 3
• 9 dersom tverrsummen er delelig med 9
• 11 dersom den alternerende tverrsummen
er delelig med 11
Divisjon med rest
Hva gjør vi når vi deler 38 med 5?
Vi skriver 38 = 7∙5 + 3.
Her kalles 3 for resten fra divisjonen.
13
Divisjon med rest – fortsatt
Generelt, gitt heltall a og b, deler vi a på b
ved å skrive
a = qb + r
der r er et heltall mellom 0 og b−1.
(«Divisjonssetning», s. 126 Breiteig-Venheim.)
14
Bevisføring i matematikken
Før vi går videre med tallære, skal vi
diskutere rollen som bevisføring spiller i
matematikkfaget.
15
16
§2. Primtall
Definisjon: Et helt tall a kalles primtall
dersom de eneste faktorene i a er 1 og a.
Et helt tall som ikke er primtall kalles et
sammensatt tall.
(Tallet 1 betraktes hverken som primtall eller
sammensatt.)
17
Aritmetikkens fundamentalsetning
Primtallene er de hele tallene som det ikke
går an å «bryte ned» (faktorisere) videre.
Setning (Aritmetikkens fundamentalsetn.):
Hvert heltall kan faktoriseres som produkt av
primtall på én og bare én måte
(vi ser bort fra faktorenes rekkefølge).
18
Å finne primtallfaktorer
19
Å finne primtallfaktorer
20
Hvor mange primtall?
Aritmetikkens fundamentalsetningen tilsier at
ethvert heltall kan brytes ned som produkt av
primtall.
Hvor mange primtall trenger vi for å lage alle de
heltallene?
21
Setning (Euklid): Det finnes uendelig mange primtall.
Bevis
La p være et vilkårlig primtall. Vi skal bevise at det finnes et primtall større enn p.
Dermed skal vi vite at det er ingen størsteprimtall, og så må det være uendelig mange primtall.
22
(bevis fortsetter)
Vi samler alle primtallene som er mindre enn eller lik p:
2, 3, 5, 7, … p
og bruker dem til å lage et nytt tall
M := (2∙3∙5∙7∙…∙p) + 1
Tallet M er ikke delelig med noe av primtallene på lista 2, 3, … p, fordi vi får en rest på 1 i hvert tilfelle.
Derfor er alle primtallfaktorene i M større enn p.
23
Eratosthenes’ såld
(Breiteig-Venheim, s. 122)
En måte å finne primtall på.
Metoden går på å «stryke» alle
sammensatte tall i et visst intervall, og da
står bare primtallene igjen.
24
Fordeling av primtallene
Primtallene fordeler seg i de hele tallene på
en svært tilfeldig måte. Her er et av de
forholdsvis få resultatene vi har om
fenomenet:
Setning: Det finnes vilkårlig lange
rekkefølger av sammensatte tall i de hele
tallene.
25
Ide bak beviset: Tenk om vi ønsker å finne fem
påfølgende sammensatte tall. Først lager vi tallet
6! = 6∙5∙4∙3∙2∙1.
Da ser vi at
6! + 2 = 722 er delelig med 2,
6! + 3 = 723 er delelig med 3,
6! + 4 = 724 er delelig med 4,
6! + 5 = 725 er delelig med 5, og
6! + 6 = 726 er delelig med 6.
Slik har vi funnet en rekkefølge med fem
påfølgende sammensatte tall.
26
Bevis
Tenk om vi ønsker å finne n påfølgende sammensatte tall. Først lager vi tallet
(n +1)! = (n +1)∙n∙(n - 1)∙(n - 2)∙ … ∙3∙2∙1.
Da ser vi at
(n +1)! + 2 er delelig med 2,
(n +1)! + 3 er delelig med 3,
…
(n +1)! + n er delelig med n, og
(n +1)! + (n +1) er delelig med (n +1).
Slik har vi funnet en rekkefølge med nsammensatte tall.
27
§5. Sff og mfm
(altså største felles faktor og minste felles multiplum)
Johann kjøper et antall epler à 4kr og et antall bananer à 6kr. Ekspeditøren sier at det er 65kr å betale. Johann sier «Dette må være feil». Hvordan visste han det?
Hva om Johann kjøpte appelsiner à 3kr og vafler à 6kr, og blir bedt om å betale 20kr?
28
Vi oversetter til algebra:
Vi prøver å finne heltallsløsninger til
likningen
4e + 6b = 65
i det første eksempelet, og likningen
3a + 6v = 20
i det andre.
29
For at det skal være en heltallsløsning til
4e + 6b = 65, trenger vi følgende:
Alle heltall som går opp i både 4 og 6, må
også gå opp i 65.
Det er bare 1 og 2 som går opp i 4 og 6.
Men 2 går ikke opp i 65.
Derfor må ekspeditøren ha gjort feil.
30
Felles faktor og sffDefinisjon: La a og b være hele tall. En felles
faktor for a og b er et helt tall som går opp i både a og b.
En felles faktor d for a og b kalles største felles faktor for a og b dersom alle felles faktorer for a og b går opp i d.
Vi skriver sff(a,b) eller gcd(a,b).
31
For at vi skal kunne finne løsninger f.eks. til
likningen
4e + 6b = 65,
må sff(4,6) = 2 gå opp i tallet til høyre, og
det gjør det ikke.
En slik likning kalles forresten en lineær
diofantisk likning.
32
Å finne sff
En måte å finne sff(a, b) på, er å faktorisere
a og b og se på hvilke tall som går opp i
begge tall.
Med store tall er Euklids algoritme det mest
gunstige (Breiteig-Venheim, s. 128-129).
Et annet bruk for sff
33
34
Minste felles multiplum
Tenk om vi skal utføre regnestykket
Vi må finne en felles nevner for brøkene.
Det går an å gange sammen nevnerne, men dette
kan bli tungvint.
Det mest gunstige er å bruke minste felles
multiplum.
24
11
16
13
35
Definisjon: La a og b være hele tall. Et felles
multiplum for a og b er et helt tall som både a og
b går opp i.
Et felles multiplum m for a og b er minste felles
multiplum dersom m går opp i alle andre felles
multipler for a og b.
Minste felles multiplum til a og b finner man slik:
)b,a(sff
ba)b,a(mfm
§4. Figurtall
• Kvadrattall, trekanttall, rektangeltall
• Grafisk og algebraisk innfallsvinkel
• Differenstabell
• Relasjoner mellom forskjellige figurtall
36