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NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA’ Dai Naturali alle Proporzioni

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• NUMERI NATURALI• NUMERI RAZIONALI

•PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA’

Dai Naturali alle Proporzioni

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Le quattro operazioni nei numeri naturali

• Addizione• Sottrazione• Moltiplicazione• Divisione

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Addizione

Per addizionare due numeri naturali a e b, si devono sommare ad a tante unità quante sono quelle di b. Si otterrà un risultato c detto “somma” tra a e b. Quindi

a+b=cdove a e b sono gli addendi, c è la somma e “+” il simbolo di addizione.Sulla semiretta orientata tale operazione si schematizza così:

+b

a cSi può notare come, assegnati due numeri naturali qualsiasi a e b, è sempre

possibile ottenere c che è un numero naturale. Da ciò segue che la somma tra due numeri naturali è sempre possibile in N, cioè che N è un insieme chiuso rispetto all’addizione.

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Le proprietà dell’addizione

• Proprietà commutativa

• Proprietà associativa

• Proprietà dissociativa

• Esistenza dell’elemento neutro

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Proprietà commutativa

Scambiando l’ordine degli addendi, la somma non cambia.

a+b=b+a

Esempio:

10+5=5+10=15

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Proprietà associativa

Se si sommano tra loro tre o più addendi, il risultato non cambia se a due o più di essi si sostituisce la loro somma.

a+b+c+d=(a+b)+c+d=(a+b)+(c+d)=…

Esempio:

15+25+19+11=(15+25)+(19+11)=40+30=70

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Proprietà dissociativa

Se ad un addendo si sostituisce la somma di due o più numeri la cui somma dia l’addendo stesso, il risultato non cambia.

a=m+n

a+b+c=(m+n)+b+c=m+n+b+c

Esempio:

11+19+22=(10+1)+(10+9)+22=10+1+10+9+22=52

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Esistenza dell’elemento neutro

Lo zero è definito elemento neutro dell’addizione: se si considera qualsiasi numero naturale e lo si addiziona a zero, il risultato è il numero stesso.

a+0=0+a=a

Esempio:

20+0=0+20=20

TEST ADDIZIONEMENU

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Sottrazione

La sottrazione è l’operazione inversa della somma. I suoi termini si chiamano:

il primo minuendo

il secondo sottraendo

Il “-” è il simbolo, il risultato si chiama resto o differenza.

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Sottrazione(continua)

Perché la sottrazione tra due numeri naturali a e b sia possibile, occorre che:

a b

Infatti: se a>b a-b=c es. 10-7=3

se a=b a-b=0 es. 15-15=0

se a<b a-b è impossibile es. 5-8=?

Poiché scelti due numeri qualsiasi, non sempre è possibile determinare la differenza come numero naturale, si dirà che l’insieme N è aperto rispetto alla sottrazione.

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Sottrazione(continua)

Utilizzando la semiretta orientata, la sottrazione può essere così schematizzata:

-b

c a

-b

-aa0

0

-b

a

a > b a – b = c

a = b a – b = 0

b > a

a-b risulta impossibile MENU

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Le proprietà della sottrazione

• Proprietà invariantiva

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Proprietà invariantiva

La differenza tra due numeri non cambia se ad ogni termine si aggiunge o si sottrae lo stesso numero, purché tale numero sia minore o uguale al sottraendo.

Esempio:

120-84=36

(120+16)-(84+16)=136-100=36

(120-20)-(84-20)=100-64=36

TEST SOTTRAZIONEMENUNATURALIMENU GENERALE

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La moltiplicazione

La moltiplicazione è un’operazione che rappresenta una forma abbreviata per eseguire somme di numeri uguali.

Esempio:

3x4=3+3+3+3=12

Pertanto, la moltiplicazione risulta una operazione diretta i cui termini si dicono fattori, “x” o “·” è il simbolo, il risultato è detto prodotto.

È sempre possibile effettuare la moltiplicazione in N essendo questa un’operazione diretta e costituendo un ampliamento dell’addizione.

Quindi l’insieme N è chiuso rispetto alla moltiplicazione.

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Le proprietà della moltiplicazione

• Proprietà commutativa• Proprietà associativa• Proprietà dissociativa• Proprietà distributiva della moltiplicazione

rispetto alla somma e rispetto alla differenza• Esistenza dell’elemento neutro• Lo zero e la legge dell’annullamento del

prodotto

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Proprietà commutativa

Scambiando l’ordine dei fattori, il prodotto non cambia.

a·b=b·a

Esempio:

15·10=10·15=150

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Proprietà associativa

Se si moltiplicano tra loro tre o più fattori, il prodotto non cambia se a due di essi si sostituisce il loro prodotto

a·b·c·d=(a·b)·(c·d)

Esempio:

3·5·7=(3·5)·7=15·7=105

3·5·7=3·(5·7)=3·35=105

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Proprietà dissociativa

Se ad un fattore si sostituisce il prodotto di due o più fattori il cui prodotto sia il fattore stesso, il risultato non cambia.

Se a=m·n

allora a·b·c=(m·n)·b·c=m·n·b·c

Esempio:

15·7·3=3·5·7·3=315

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Proprietà distributiva della moltiplicazione rispetto alla somma e alla differenza

Se si deve moltiplicare una somma di più addendi (o una differenza) per un fattore, si può moltiplicare ogni termine per il fattore e quindi sommare (o sottrarre) i prodotti ottenuti.

(a+b+c)·d=a·d+b·d+c·d(a-b)·c=a·c-b·c

Esempio:(10+12+14)·3=10·3+12·3+14·3=30+36+42=108

(56-35)·4=56·4-35·4=224-140

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Elemento neutro della moltiplicazione

Se si moltiplica per uno, un qualsiasi numero, il risultato è il numero stesso.

a·1=1·a=a

Esempio:

35·1=1·35=35

Quindi il numero 1 è l’elemento neutro della moltiplicazione.

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Lo zero e la legge di annullamento del prodotto

Se si moltiplica un qualsiasi numero per zero, il risultato è zero.

a·0=0Esempio: 5·0=0 0·15=0Da ciò ne consegue che il prodotto di due fattori è zero se almeno uno di essi è zero (legge di annullamento del prodotto).Esempio: a·6=0 soltanto se a=0

0·a=0a·b=0 almeno uno dei due fattori

deve essere uguale a zero:a=0 o b=0

TEST MOLTIPLICAZIONEMENUNATURALIMENU GENERALE

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Divisione

La divisione è l’operazione inversa della moltiplicazione. Infatti eseguire la divisione fra due numeri a e b, significa trovare, se esiste, un terzo numero c tale che b·c=a.

Il simbolo della divisione è “:”, a è il dividendo, b il divisore e c il quoto o quoziente.

a:b=c

Come si può notare, scelti due numeri a caso a e b, non sempre è possibile ottenerne un terzo che risponda alla definizione data. Pertanto, l’insieme N è aperto rispetto alla divisione. In N, a deve essere multiplo di b.

Anche per la divisione, come per la sottrazione, non esiste elemento neutro. MENU

NATURALIMENU GENERALE

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Proprietà della divisione

• Proprietà invariantiva

• Lo zero nella divisione

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Proprietà invariantiva

Moltiplicando o dividendo per una quantità diversa da zero, entrambi i termini di una divisione, il risultato non cambia.

a:b=c

(a·m):(b·m)=c m0

(a:m):(b:m)=c m0

Esempio: 135:15=9

(135:5):(15:5)=9

27:3=9

oppure: (135·2):(15·2)=9

270:30=9 MENUNATURALIMENU GENERALE

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Lo zero nella divisione

Particolare importanza investe nella divisione il numero zero.Consideriamo il caso generico a:b. Ne consegue che:

se a,b0 allora a:b=cse a=0 e b=0 allora o:b=0

in quanto, per la prova della divisione, si ha b·0=0.Se a=0 e b=0 allora 0:0=indeterminata

cioè qualsiasi risultato è possibile perché qualsiasi numero moltiplicato per zero dà zero.

Se a0 e b=0 allora a:0=impossibileperché qualsiasi numero moltiplicato per zero dà zero e non può dare a.

TEST DIVISIONEMENUNATURALI

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Test addizione

DOMANDA N°1:

L’insieme N è chiuso rispetto all’addizione?

1) Si

2) No

3) Non so

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Test addizione

DOMANDA N°2:

In una addizione, se si cambia l’ordine degli addendi, la somma cambia?

1) Si

2) No

3) Non so

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Test addizione

DOMANDA N°3:

Lo zero è l’elemento neutro dell’addizione?

1) Si

2) No

3) Non so

MENUNATURALI

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Test addizione

DOMANDA N°4:

Per potere risolvere la seguente addizione in N

15 + 7 + 4

quali delle seguenti proprietà è necessario applicare?

1) Proprietà associativa

2) Proprietà dissociativa

3) Proprietà commutativa

4) Non soMENUNATURALIMENU GENERALE

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MENUNATURALIMENU’ GENERALE

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Test sottrazione

DOMANDA N°1:

L’insieme N è chiuso rispetto alla sottrazione?

1) Si

2) No

3) Non so

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Test sottrazione

DOMANDA N°2:

Lo zero è l’elemento neutro della sottrazione?

1) Si

2) No

3) Non so

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Test sottrazione

DOMANDA N°3:

La differenza tra due numeri cambia se ad ogni termine si aggiunge o si sottrae lo stesso numero (purchè tale numero sia minore o uguale al sottraendo)?

1) Si

2) No

3) Non so

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Test sottrazione

DOMANDA N°4:

Quale è il valore della seguente espressione?

45 – 3 – 27 = …

1) 13

2) 14

3) 15

4) Non so

MENUNATURALIMENU GENERALE

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Test moltiplicazione

DOMANDA N°1:

L’insieme N è aperto rispetto alla moltiplicazione?

1) Si

2) No

3) Non so

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Test moltiplicazione

DOMANDA N°2:

Lo zero è l’elemento neutro della moltiplicazione?

1) Si

2) No

3) Non so

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Test moltiplicazione

DOMANDA N°3:

Nella seguente espressione:

5·9·3=(5·9)·3=45·3=135

quale proprietà è stata utilizzata?

1) Proprietà commutativa

2) Proprietà associativa

3) Proprietà dissociativa

4) Non so MENUNATURALIMENU GENERALE

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Test moltiplicazione

DOMANDA N°4:

Quale è il risultato della seguente espressione?

(7+15+12)·2=…

1) 70

2) 67

3) 68

4) Non so

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Test divisione

DOMANDA N°1:

Quale è il valore della seguente divisione?

7 : 0 = …

1) 7

2) è impossibile

3) 0

4) Non so

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Test divisione

DOMANDA N°2:

La divisione gode della proprietà associativa?

1) Si

2) No

3) Non so

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Test divisione

DOMANDA N°3:

L’espressione

a : b = c

significa che:

1) c=b:a

2) a=b:c

3) a=b·c

4) Non soMENUNATURALIMENU GENERALE

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Test divisione

DOMANDA N°4:

Quale è il valore della seguente espressione?

(225:15):3=…

1) 10

2) 5

3) 15

4) Non soMENUNATURALIMENU GENERALE

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MENUNATURALIMENU GENERALE

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Potenza

La moltiplicazione serve a definire l’operazione di potenza di numeri naturali.Si dice potenza di un numero naturale a il prodotto di più fattori uguali al numero stesso.In simboli si scrive:

an

dove a è la base, cioè il numero che deve essere moltiplicato per se stesso tante volte quanto indicato dall’esponente n.Esempio:

32=3·3=954=5·5·5·5=625

MAPPA CONCETTUALE MENUNATURALI

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I NUMERI NATURALI

• Struttura dell’insieme N

• Cenni storici

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Struttura dell’insieme NLa successione dei numeri naturali 0, 1, 2, 3, 4, 5 … è un insieme infinito costituito cioè da infiniti elementi che si ottengono ognuno dal precedente aggiungendo una unità. Nel sistema di numerazione da noi usato, cioè il sistema di numerazione decimale, le cifre utilizzate sono dieci: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 e con esse si compongono tutti i numeri. Nella rappresentazione insiemistica per elencazione l’insieme N è così rappresentato:

N={0,1,2,3,4,5,…}

E’ possibile rappresentare i numeri naturali su una semiretta orientata dopo aver fissato un’opportuna unità di misura corrispondente a un’unità:

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

u

•A

La semiretta orientata è illimitata a destra, come indica la freccia. E’ da notare che ad ogni numero naturale corrisponde un punto, ma non viceversa. Ad esempio, al punto A non corrisponde un numero naturale.

MENUNATURALIMENU GENERALE

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Struttura dell’insieme N(continua)

Due numeri naturali a e b si dicono uguali se ad entrambi corrisponde lo stesso punto sulla semiretta orientata.

Valgono quindi le proprietà dell’uguaglianza:

1) Proprietà riflessiva a = a

2) Proprietà simmetrica se a = b allora b = a

3) Proprietà transitiva se a = b e b = c allora a = c

Analogamente si possono definire due relazioni di disuguaglianza:

a) Ogni numero naturale è maggiore di quelli che lo precedono nella successione e quindi sulla semiretta orientata.

Esempio: 5 > 1, 6 > 0

b) Ogni numero naturale è minore di quelli che lo seguono nella successione e quindi sulla semiretta orientata, pertanto lo zero è il minore numero dell’insieme N.

Dati due numeri a e b si può verificare una sola di queste tre soluzioni:

a < b a = b a > b

Tale principio è detto di tricotomia.MENUNATURALIMENU GENERALE

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Cenni storiciLa nozione di numero si può sicuramente far risalire alle epoche più antiche in cui visse l’uomo, come testimoniano le pitture rinvenute sulle pareti delle caverne preistoriche ed altre testimonianze archeologiche. Ma come è nato il concetto di numero?Inizialmente a colpire l’uomo primitivo furono sicuramente più le differenze che le somiglianze: un lupo e molti lupi, una pecora e un gregge, un albero e una foresta creavano contrasti più facili da cogliere che non la similarità, intesa come uguale numerosità, fra un lupo e un sasso, fra una pecora e un albero. A poco a poco però attraverso l’osservazione le differenze stesse sembrarono rinviare a delle somiglianze: il contrasto tra un solo lupo e molti lupi, tra una pecora e un gregge, tra un albero e una foresta suggerirono che un lupo, una pecora e un albero hanno qualcosa in comune: la loro unicità. Attraverso lo stesso tipo di approccio venne osservato che certi altri gruppi, come le coppie, possono essere messi in corrispondenza biunivoca: le mani possono essere appaiate con i piedi, con gli occhi, con le orecchie o con le narici. Questo riconoscimento, raggiunto al termine di un processo lungo e graduale, di una proprietà astratta che certi insiemi hanno in comune, e che chiamiamo numero, rappresenta un grande passo verso la matematica moderna.L’uomo primitivo non conosceva i numeri. Per “contare”, per esempio, le pecore del suo gregge, usava le dita, ossia alzava un dito per ogni pecora. Annotava poi il totale tracciando, sulla sabbia, altrettante dita, oppure facendo altrettante tacche su un pezzo di legno. Contava anche associando a ciascun oggetto un bastoncino: era quindi in grado di annotare il totale conservando il mazzetto di bastoncini. Attraverso i secoli, l’uomo ha imparato a dare un nome ad ogni numero e a rappresentare ogni numero con un simbolo.

I numeri naturali sono stati introdotti, fin dall’antichità, per contare gli oggetti di un dato insieme.

MENUNATURALIMENU GENERALE

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Test finale

1) Indicare quali proprietà si sono applicate per ognuna delle seguenti uguaglianze:

217-132=220-135=85

(12-2)·3=12·3-2·3=30

721-361=(721-21)- (361-21)=700-340=360

72·5·10=10·5·72=3600

882:14=(882:2):(14:2)=

441:7=63

2) Calcola, nell’insieme N, le seguenti espressioni:

a) 2·(3+5-7)= b) 0·(14+5-7)=

c) (17-5+1-12)·5= d) (7-6)·[(8-7)·(12-11)]=

e) 100-50·(6-4)= f) (100-50)·(6-4)=

g) 100-50:(6-4)= h) (100-50):(6-4)=

i) 100-34·2-4·5+3·12:6-60:2:3-4·2=

l) (45-9·4-243:3)·39+6·8:16+20:4-64:2:4=

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Mappa concettuale

ADDIZIONE a + b

Insieme N dei numeri naturali

MOLTIPLICAZIONEa · b

SOTTRAZIONE a - b

DIVISIONE a : b

ammette l’operazione inversa

ammette l’operazione inversa

Potenzaan

ORDINAMENTO

SIMBOLI

Se ab Se a multiplo di b e b0

in esso sidefinisce

attraverso

TEST FINALEMENUNATURALIMENU GENERALE

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Il concetto di numero razionale

• Le frazioni

• I numeri razionali

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Le frazioni

• La frazione come operatore

• Prodotto e potenza di frazioni

• Frazioni equivalenti

• Confronto tra frazioni

• Addizione e sottrazione di frazioni

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Page 56: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

I numeri razionali

• Il concetto di numero razionale

• I numeri decimali

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Page 57: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

La frazione come operatore

La parola “frazione” deriva dal latino frangere che significa “rompere, “fare a pezzi”.

In matematica la frazione di una certa quantità è

quella parte ottenuta dividendo tale quantità in m parti uguali e considerandone n.

L’operatore frazionario × è il procedimento che

consente di dividere in n parti uguali la quantità di partenza e di considerarne m.

n

m

n

m

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Page 58: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Esempio

6

4

Quantità iniziale Operatore frazionario Frazione

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Page 59: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Se la quantità iniziale è rappresentata da un numero p non divisibile per m (cioè non esiste un numero intero q che moltiplicato per m ci dia p) allora l’operatore frazionario x

applicato a p ci dà:

di 8 equivale a

di 5 equivale a

di 13 equivale a

n

m

m

pn

3

53

40

3

85

3

2

3

10

3

52

5

3

5

39

5

313

5

313

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Page 60: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Se n=m allora l’operatore frazionario lascia invariata la quantità

su cui viene applicato. Ad esempio di 3 dà proprio 3, di 8

dà 8. Questo perché prima abbiamo diviso in parti uguali una certa quantità e poi l’abbiamo ricomposta mettendo insieme le parti in cui l’avevamo frazionata.

In una generica frazione , n viene detto numeratore e d

denominatore. Il denominatore deve essere sempre diverso da zero perché la divisione per 0 non è definita.

Il denominatore indica in quante parti bisogna dividere l’unità.

Il numeratore n indica in quante volte bisogna considerare

l’unità frazionaria

4

4

5

5

d

n

d

1

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Page 61: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Esempi

4

3 934124

312

3

1

di 12

di 6 21363

16

di 82

520528

2

58

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Page 62: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Esercizi

6

13

8

7

3

2

Calcola:

9

5

3

7

5

1

5

2

6

3

di 24 di 160

di 270

di 20

di 21

di 24

di

di

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Page 63: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Prodotto e potenza di frazioni

qn

pm

q

p

n

m

21

10

73

52

7

5

3

2

Il prodotto di due frazioni è una frazione che ha per numeratore il prodotto dei numeratori e per denominatore il prodotto dei denominatori delle frazioni date.

Esempi

16

27

28

93

2

9

8

3

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Page 64: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Divisione tra frazioni

n

m

q

p

n

mDividere una frazione per una frazione significa

moltiplicare per l’inversa di :q

p

p

q

n

m

q

p

n

m:

48

15

412

35

4

3

12

5

3

4:

12

5

Esempio:

Due frazioni sono inverse fra loro quando il loro prodotto è uguale a 1

Esempio:5

2

2

51

10

10

25

52

2

5

5

2

è inversa di infatti

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Page 65: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Potenza di frazioni

n

b

a

4

44

3

2

81

16

3333

2222

3

2

3

2

3

2

3

2

3

2

Data la frazione e il numero naturale n, si definisce potenza n-esima di

e si scrive , il prodotto di n fattori uguali ad .

Se n=0, ,cioè qualunque frazione, elevata a 0, dà come risultato 1.

L’espressione con b≠0 non è definita in quanto è uguale a 00,

espressione priva di significato matematico.

Se allora

Esempio infatti

b

a

b

a

b

a

10

b

a0

0

b

d

c

b

an

b

a

d

cn

5

2

25

4

25

4

5

2

5

22

22

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Page 66: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Esercizi

5

7

2

3

3

4

9

2

5

3:7

8

Calcola:

9

1:4

35:

17

12

2

7

3

3

6

5

5

3

2

0

19

12

1

3

4

;

;

;;

; ;;

;

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Page 67: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Frazioni equivalenti

n

m

q

p

n

m

Data una qualsiasi frazione , se moltiplichiamo o

dividiamo numeratore e denominatore per uno

stesso numero otteniamo un’altra frazione

detta “frazione equivalente” ad .

Esempio

103

102

73

72

53

52

33

32

3

2

3

1

3

12:12

12:36

12

36

2

1

3:6

3:3

6

3

5:30

5:15

30

15

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Page 68: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Una frazione si dice ridotta ai minimi termini quando numeratore e denominatore sono primi fra loro, cioè se non hanno fattori in

comune. Consideriamo ad esempio la frazione .

La prima cosa che andiamo a fare è fattorizzarne i termini, cioè scomporre numeratore e denominatore in fattori primi:

Dividendo per 2 si ottiene:

Come si può vedere il numeratore e il denominatore hanno ancora un fattore in comune, cioè il 2. Quindi dividiamo ancora e

otteniamo . La frazione ottenuta si dice ridotta ai minimi termini.

Una frazione non ridotta ai minimi termini si dice riducibile.

24

16

3222

2222

24

16

322

222

3

2

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Page 69: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Quando si calcola il prodotto tra frazioni è quindi utile ridurre prima le frazioni ai minimi termini. Dopo aver effettuato tale operazione occorre vedere se la frazione prodotto ottenuta è a sua volta riducibile e procedere alla semplificazione di questa.

2

5

223

532

43

152

4

15

3

2

Potevamo operare anche in questo modo:

2

5

4

15

3

2 1

1 2

5

che comunemente viene detto procedimento di semplificazione in croce.

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Page 70: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Tutte le frazioni equivalenti fra loro costituiscono un insieme infinito di frazioni di cui una sola è ridotta ai minimi termini; le altre possono ottenersi da essa moltiplicandone numeratore e denominatore per uno stesso numero.

A tale insieme viene dato il nome di “classe di frazioni equivalenti”.

2

1

4

2

12

6

38

19

36

18

100

502000

1000

5

3

10

6

20

12

500

300 40

24

75

15

50

30

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Page 71: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Consideriamo adesso due frazioni qualsiasi:

Determiniamo alcune frazioni equivalenti:

Come si può osservare, tra le frazioni equivalenti a e

a sono presenti due frazioni aventi a denominatore

lo stesso numero:

Naturalmente ve ne saranno infinite con uguale denominatore e precisamente tutte quelle che hanno a denominatore un multiplo del numero 21, detto comunemente minimo comune multiplo dei denominatori.

3

2

7

3

24

16

21

14

18

12

15

10

12

8

9

6

6

4

3

2

28

12

21

9

14

6

7

3

3

2

7

3

21

14

21

9e

e

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Page 72: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

In generale comunque è sempre possibile trasformare due frazioni qualsiasi in frazioni ad esse equivalenti e aventi lo stesso denominatore.

Per poter fare questo occorre:

• cercare un multiplo comune ai denominatori

• dividere tale nuovo denominatore per ciascun vecchio denominatore

• moltiplicare ciascun quoto per il corrispondente numeratore.Esempio

Vogliamo trasformare e in frazioni ad esse equivalenti aventi lo

stesso denominatore. Tra i multipli comuni a 5 e a 4 prendiamo il numero 20 (potremmo prenderne qualsiasi). Dividendo 20 per 5 otteniamo 4 e dividendo 20 per 4 otteniamo 5. moltiplicando questi quoti per 2 e per 3

otteniamo le frazioni e .

5

2

4

3

20

8

20

15

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Page 73: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Esercizi

3

2

5

1

7

3

1) Scrivi almeno 5 frazioni equivalenti a ciascuna delle seguenti:

2) Dove è possibile, riduci ai minimi termini:

3) Riconduci allo stesso denominatore le seguenti frazioni:

a)

b)

c)

4

48

64

36

919

2

6

24

32

17

3

2

6

5

9

4

15

12

3

1

5

2

4

3

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Page 74: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Addizione e sottrazione di frazioniSomma e differenza di frazioni con

uguale denominatore

La somma (o differenza) di due o più frazioni aventi uguale denominatore è una frazione che ha per denominatore il denominatore dato e per numeratore la somma (o differenza) dei numeratori.

Esempi

b

ca

b

c

b

a b

ca

b

c

b

a )

4

10

4

7

4

3 7

4

7

2

7

6

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Page 75: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Somma e differenza di frazioni con diverso denominatore

Quando si devono sommare (o sottrarre) frazioni con diverso denominatore occorre prima di tutto trasformare le frazioni date in frazioni equivalenti che abbiano per denominatore un multiplo comune dei denominatori dati. Di solito, per brevità di calcolo, si sceglie il m.c.m. tra i denominatori.

Il procedimento da seguire per addizionare o sottrarre le frazioni è il seguente:

• tracciare una linea di frazione abbastanza lunga da contenere tutti i numeratori;

• sotto la linea di frazione scrivere il denominatore-multiplo scelto (è conveniente scrivere il minimo comune multiplo dei denominatori);

• dividere tale denominatore per ciascuno dei denominatori delle frazioni che si stanno sommando (o sottraendo);

• moltiplicare il quoto ottenuto per il corrispondente numeratore;

• scrivere il risultato al posto del vecchio numeratore;

• sommare (o sottrarre) i nuovi numeratori;

• scrivere la nuova frazione ottenuta. MENU RAZIONALI MENU GENERALE

Page 76: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Esempi

20

19

20

415

20

1435

5

1

4

3 15

1

15

910

5

3

3

2

12

47

12

9442

4

3

3

1

2

7

Esercizi

Calcola: 8

7

2

5 4

1

3

13

5

2

9

2

7

3 5

1

2

35

2

1

4

73

5

12

30

7

5

12

3

19

17

11

17

6 12

7

12

13

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Page 77: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

I numeri decimali

3

2

6

4

18

12

Uno stesso numero razionale può essere

rappresentato da tante frazioni diverse, purchè tutte

equivalenti fra loro. Ad esempio le frazioni , ,

rappresentano lo stesso numero razionale perché

sono equivalenti.

Ma vi è un altro modo di rappresentare i numeri

razionali: la scrittura decimale.

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Page 78: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

6,05:35

3

125,28:178

17

...666666,43:143

14

...166666,26:136

13

...57141428571428,27:157

15

...72727272,011:811

8

La scrittura esprime il risultato della divisione m : n.Quindi: n

m

Come si può notare, mentre le prime due frazioni hanno dato luogo ad un numero decimale finito, le altre sono espresse da un numero decimale illimitato, in cui però ci sono dei gruppi di cifre che si ripetono costantemente, cioè un numero decimale periodico.

La domanda che ci si pone è la seguente: dato un numero razionale espresso sotto forma di frazione, come sarà la sua rappresentazione decimale?

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Page 79: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Definizione

Si chiama frazione decimale una frazione che ha per denominatore una potenza del 10 con esponente maggiore di zero.

Sono ad esempio frazioni decimali

Ogni frazione decimale si può rappresentare con un numero decimale finito. Infatti la divisione per una potenza del 10 comporta un semplice spostamento a sinistra della virgola:

10

7

100

25

1000

3

10

16

7,010

7 54,2100

254 6,345

10

3456

, , ,

,

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Page 80: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Le potenze del numero 10 danno luogo ad una scomposizione che contiene come fattori primi solo potenze del 2 e del 5. Se una frazione, ridotta ai minimi termini, ha per denominatore un numero che ha come fattori della scomposizione solo potenze del 2 e/o del 5, è facile trasformarla in una frazione equivalente che sia una frazione decimale, che dà origine cioè ad un numero decimale finito.

Per esempio:

375,010

375

52

53

2

3

8

3333

3

3

85,110

185

52

537

52

37

20

372222

156,010

156

52

239

52

39

250

39333

2

3

875,110

1875

52

515

2

15

8

15333

3

3

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Page 81: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Un numero decimale finito può essere sempre scritto per mezzo di una frazione decimale moltiplicando e dividendo per le opportune potenze del 10. Ad esempio:

10

75

10

105,75,7

100

836

10

1036,836,8 2

2

100

3

10

1003,003,0

2

2

Se una frazione ridotta ai minimi termini, ha per denominatore un numero la cui scomposizione contiene altri fattori oltre al 2 e al 5, essa non potrà essere trasformata in una frazione decimale, e quindi il numero decimale ad essa associato non potrà essere finito. MENU RAZIONALIMENU GENERALE

Page 82: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Ad esempio la frazione dà origine ad un

numero decimale illimitato.

Ma questo vale per tutte le frazioni con a denominatore un numero la cui scomposizione contiene altri fattori oltre al 2 e al 5?

...6666,43

14

Quando eseguiamo una divisione a:b otteniamo un quoziente intero con un resto che è minore del divisore b (ad esempio 17:6=2 con resto 5, e 5 è minore di 6). Si può proseguire la divisione moltiplicando per 10 il resto e dividendo di nuovo. Otteniamo come quoziente la prima cifra decimale ed un nuovo resto con le stesse caratteristiche del precedente (50 : 6 = 8 con resto 2, e 2 è minore di 6). Se ripetiamo il procedimento altre volte, non troveremo comunque mai resto zero, altrimenti il numero decimale sarebbe finito e la frazione sarebbe una frazione decimale, cosa che abbiamo esclusa.

Il resto sarà dunque una cifra compresa tra 1 e b (nell’esempio il resto potrà solo assumere i valori 1, 2, 3, 4, 5). Perciò dopo al massimo b divisioni (6 divisioni nell’esempio), la cifra del resto dovrà ripetere un valore precedente. Da quel punto in poi i quozienti ed i rispettivi resti si dovranno ripetere in successione costante.

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Page 83: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Esempi

....777,09:7 7,0

.......1428571428,27:15 142857,2

833,26:17 38,2

6818,122:37 816,1

si scrive

si scrive

si scrive

si scrive

Un numero come o si dice periodico semplice perché il periodo, cioè il gruppo di cifre che si ripetono, inizia subito dopo la virgola.

Un numero come o si dice periodico misto perché il periodo non inizia subito dopo la virgola. In quest’ultimo caso, la parte compresa tra la virgola ed il periodo si chiama antiperiodo

Ad esempio:

53,4

36,2

857,64241,0

non c’è antiperiodo 53 periodo

6 antiperiodo 3 periodo

57 antiperiodo 8 periodo

1 antiperiodo 24 periodo

7,0 142857,2

38,2 816,1

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Page 84: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

La frazione che genera un numero decimale periodico è determinabile mediante una semplice regola.

La frazione generatrice di un numero decimale periodico è una frazione che ha per numeratore la differenza tra il numero intero che si ottiene togliendo la virgola ed il numero intero che si ottiene eliminando le cifre del periodo, e per denominatore tanti 9 quante sono le cifre del periodo e tanti 0 quante sono le cifre dell’antiperiodo.

Esempi

33

74

99

222

99

222424,2

15

26

90

156

90

1717337,1

225

1918

900

7672

900

8528524452,8

4950

1

9900

2

9900

020200,0

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Page 85: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Riassumendo, possiamo dire che:

Una frazione che, ridotta ai minimi termini, ha per denominatore un numero la cui scomposizione contiene solo potenze del 2 e/o del 5, dà origine ad un numero decimale finito

Una frazione che, ridotta ai minimi termini, ha per denominatore un numero la cui scomposizione contiene altri fattori oltre al 2 e al 5, dà origine ad un numero decimale periodico

Un numero razionale quindi può essere espresso o da una qualsiasi delle frazioni equivalenti tra loro secondo la relazione di equivalenza introdotta o dalla sua espressione decimale:

4

316

12

12

975,0

sono espressioni diverse dello stesso numero razionale.

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Page 86: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Esercizi

10

710

11

100

3

1) Scrivi sotto forma di numero decimale le frazioni che seguono:

2) Trasforma le seguenti frazioni in numeri decimali:

3) Trasforma i seguenti numeri decimali in frazioni:

4) Senza eseguire le divisioni, stabilisci quali frazioni danno origine a numeri decimali finiti, quali a numeri decimali periodici semplici, quali a numeri decimali periodici misti.

210

21310

32510

1422

5

7

3

8

12

24

8

723

21

15

14

50

18

5,3 04,7 32,2 40,1 02,0

14

3

5

7

21

2815

72

35

14

30

822

6

5

9

19

38

20

7

38

956

13

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Page 87: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Confronto tra frazioni

n

mq

p

qn

qm

Confrontare due frazioni se queste hanno lo stesso denominatore è semplice: la frazione maggiore è quella che ha il numeratore maggiore.

D’altra parte, se due frazioni non hanno lo stesso denominatore, se ne possono scegliere altre ad esse rispettivamente equivalenti che abbiano lo stesso denominatore.

Per fare ciò possiamo considerare le due frazioni che hanno per denominatore il m.c.m. fra i denominatori delle due frazioni, o anche

il prodotto stesso dei due denominatori. Date due frazioni e

prenderemo dunque le frazioni ad esse equivalenti

qn

pn

q

p

n

m pnqm e potremo dire che se e solo se

Per confrontare due numeri razionali positivi possiamo allora confrontare due qualsiasi frazioni che li rappresentino.

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Page 88: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Esempi

8

7

4

3 4783

7

4

2

5 2475

3

10

5

3 51033

5

195,3

2

7

10

355,3

5

19

2

7 19257

8,28,2 ...8888,28,2

infatti

infatti

infatti

infatti

infatti

ed è perchè

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Page 89: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Esercizi

4

32

9 85,3

1) Ordina in senso crescente i seguenti numeri razionali:

12

45

28

21 6,1 5,0

2) Confronta le seguenti coppie di frazioni e individua la minore

6

5,2

313

11,

11

135,

5

264

28,

7

15

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Page 90: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Il concetto di numero razionaleSupponiamo di avere a disposizione una serie di nove bicchieri graduati tutti uguali e due siringhe da 10ml: una per l’acqua e una per l’inchiostro. Immettiamo nei primi tre bicchieri rispettivamente 1ml, 5ml e 10ml di inchiostro e tanta acqua quanto basta per portare il livello del liquido a 10ml.

Nella seconda serie da tre bicchieri immettiamo rispettivamente 2ml, 10ml e 20 ml di inchiostro e tanta acqua quanto basta per portare il livello del liquido a 20ml.

Infine nella terza serie da tre bicchieri immettiamo rispettivamente 3ml, 15ml e 30ml di inchiostro e tanta acqua quanto basta per avere un livello del liquido risultante pari a 30ml.

5/10

3/30

20/2010/202/20

10/10

30/3015/30

1/10

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Page 91: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Il rapporto inchiostro/liquido-totale naturalmente varia tra i bicchieri e può essere espresso attraverso una frazione numerica. La cosa interessante è che i bicchieri aventi del liquido con la stessa gradazione di colore sono rappresentati da frazioni tra loro equivalenti. Questo ci permette di affermare che operando una partizione dell’insieme dei bicchieri in base al criterio del colore, tali bicchieri formano una classe di equivalenza.

Se non abbiamo limitazioni sulla quantità d’acqua e di inchiostro, possiamo ottenere un dato colore in numero infinito di modi, poiché esistono infinite frazioni equivalenti ad una data.

Ciò significa che ogni classe di equivalenza individuata dal colore è costituita da infinite frazioni.

Chiameremo ciascuna classe di equivalenza col nome di numero razionale.

Nel nostro gioco mentre a ogni bicchiere corrisponde una frazione, a ogni colore corrisponde un numero razionale.

Il numero razionale rappresenta il rapporto fra il numeratore e il denominatore delle frazioni equivalenti che esso rappresenta

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Page 92: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Esercizi

3

2

30

24

100

90

1) Scrivi almeno 5 frazioni di una classe di equivalenza

individuata dal numero razionale

2) Scrivi il rappresentante della classe di equivalenza cui appartengono le seguenti frazioni:

42

35

32

17

3) Indica fra le seguenti frazioni quelle corrispondenti allo stesso numero razionale:

20

1514

70

5

3

5

25

12

9

28

21

10

50

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Page 93: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Test finale A1) 7 signore dividono una pezza di seta in parti uguali, ma 3 di esse decidono di mettersi in comune e di usare 2/5 della loro seta per fare abiti di Carnevale. Se la seta era 70 metri, quanti metri serviranno per gli abiti di carnevale?

2) Lorenzo si versa nel bicchiere ¼ della bottiglia di aranciata. Se Ilaria, con una spinta, gliene fa cadere 2/3, quale frazione dell’aranciata della bottiglia è caduta? Sapresti dire, allora, quale frazione di tale aranciata rimane a Lorenzo?

3) Ognuno di noi ha ricevuto metà del corredo cromosomico dal padre e metà dalla madre. Quale frazione abbiamo del corredo cromosomico del nonno? E del padre di questi?

4) L’acqua di un grosso condotto viene suddivisa in 5 condotti uguali e ognuno di questi riversa la sua acqua in 5 tubi, ognuno dei quali porta acqua a 5 ville. Se nel condotto iniziale fluiscono 5000 litri di acqua al secondo, quanta acqua al secondo arriverà a ogni villa? Essa equivale a quale frazione dell’acqua iniziale?

5) Il capitale di Marco aumenta ogni anno diventando i 5/4 dell’anno precedente. Di quanto sarà aumentato dopo 3 anni? E dopo 5 anni? E dopo n anni?

6) Devo dividere 9 litri di olio in ampolle da 3/8 di litro. Quante ampolle occorreranno?

7) Divido 3 focacce fra 4 amici. Se gli amici diventano 20, quante focacce dovrò avere per dar loro sempre la stessa quantità?

8) Se le donne che ricoprono le alte cariche pubbliche da 7/30 diventassero 2/9, per i movimenti paritari questo sarebbe un traguardo augurabile oppure no?

9) Luigi guadagna 5/4 dello stipendio di Alessio, mentre Andrea guadagna i 7/3 dello stipendio di Alessio. Chi guadagna di più?

10) Percorro in macchina 5/8 della strada e in bicicletta 3/10. Il resto della strada è ancora di 6 chilometri. Quanto è lungo tutto il percorso?

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Page 94: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Test finale B

36

31

9

51

6

13

3

13

4

1

3

5

2

7

4

1

9

10

11

2

2

16

4

1

9

1

4

1

2

12

4

3

3

5

3

2

5

3

2

12

3

2:2

4

5

3

5 2

Calcola il valore delle seguenti espressioni:

3

53,1:8,14,01

4

11:

2

1

4

138,0:61,0

23

15

445,0:63,061,01:

3

26,0

9

16,1

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Page 95: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

• RAPPORTI E PROPORZIONI• PROPORZIONALITA’ DIRETTA ED INVERSA

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Page 96: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

• Dal rapporto alla proporzione

• Proprietà delle proporzioni

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Page 97: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Dal rapporto alla proporzioneDati due numeri a e b, con b≠0, si chiama rapporto fra i due numeri il quoziente ottenuto dividendo il primo per il secondo, cioè a : b.

Si chiama invece, rapporto inverso il quoziente ottenuto dividendo il secondo per il primo, cioè b : a.

Tale numero sarà un numero razionale esprimibile sotto forma di frazione.

Esempi di rapporti

Rapporto fra numeri: è il numero che si ottiene dividendo il primo numero per il secondo.

Rapporto tra grandezze omogenee: è il numero che si ottiene dividendo la prima grandezza per la seconda (o la misura della prima grandezza rispetto alla seconda).

Rapporto fra grandezze eterogenee: è la grandezza che si ottiene dividendo la prima grandezza per la seconda

(2 : 5 = 0,4)

(15kg : 3kg = 5kg)

(40m : 5s = 8m/s)

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Page 98: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

In un rapporto, il dividendo viene detto antecedente e il divisore conseguente.

L’uguaglianza di due rapporti è una proporzione:

a : b = c : d

Tale uguaglianza si legge in questo modo: “Il rapporto fra a e b è uguale al rapporto fra c e d” oppure: “a sta a b come c sta a d”.

I numeri che compaiono nella proporzione vengono detti termini della proporzione. In particolare il primo e il quarto vengono detti estremi, il secondo e il terzo medi.

Una proporzione si dice continua se i medi sono uguali

Esempio: 36 : 12 = 12 : 4

In generale la forma di una proporzione continua è la seguente:

a : b = b : c

In una proporzione continua b viene detto medio proporzionaleMENU PROPORZIONIMENU GENERALE

Page 99: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

La proprietà fondamentale

In ogni proporzione il prodotto dei medi è uguale al prodotto degli estremi.

SE a : b = c : d ALLORA b x c = a x d

25

2:

20

3

5

2:4

3

Esempi

7 : 2 = 21 : 6 → 2 x 21 = 7 x 6 = 42

25

2

4

3

100

6

20

3

5

2 →

Grazie alla proprietà fondamentale possiamo quindi verificare se quattro numeri, in un dato ordine, formano una proporzione.

Adesso andremo a vedere come, sfruttando la proprietà fondamentale, è possibile calcolare un termine incognito conoscendo gli altri termini della proporzione.

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Page 100: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Poniamoci una domanda su un problema abbastanza semplice: se un operaio percepisce 900€ in un mese quanti euro percepirà in due mesi e mezzo?

In questo caso, basterà moltiplicare 900 per 2,5 e otterremo il risultato. Ma se pensiamo il problema in termini di rapporti tra i termini numerici che vi compaiono, potremmo andare a scrivere la seguente proporzione:

900 : 1 = x : 2,5

Se applichiamo la proprietà fondamentale otteniamo:

1 ∙ x = 900 ∙ 2,5

Il termine incognito a questo punto sarà dato proprio dal prodotto tra i termini numerici dati.

Quindi attraverso la proprietà fondamentale possiamo calcolare il valore dell’incognita tenendo conto ogni volta della posizione che essa occupa all’interno della proporzione. In particolare:

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Page 101: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Se il termine incognito è un estremo, esso si calcola dividendo il prodotto dei medi per l’estremo noto.

Se il termine incognito è un medio, esso si calcola dividendo il prodotto degli estremi per il medio noto.

Se la proporzione è continua e il termine incognito è un medio allora esso sarà dato dalla radice quadrata del prodotto degli estremi; se il termine incognito invece sarà un estremo lo si otterrà dividendo il quadrato del medio per l’altro estremo.

Esempi

x : 3 = 4 : 9 Per la proprietà fondamentale 3 ∙ 4 = x ∙ 9 e quindi 3

4

9

12

9

43

x

Esempi

5 : x = 15 : 7 → 3

7

15

35

15

75

x

SE a : b = b : c ALLORA b ∙ b = a ∙ c.

Cioè b2 = a ∙ c. Dunque e mentrecab c

ba

2

a

bc

2

Esempi 3 : x = x : 12 →

636123 xMENU PROPORZIONIMENU GENERALE

Page 102: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Proprietà delle proporzioniLe proporzioni godono di interessanti e utilissime proprietà che ne fanno uno strumento molto potente nella risoluzione di problemi riguardanti i più diversi ambiti. Riuscire ad applicare nella maniera corretta tali proprietà è fondamentale nella risoluzione di tali problemi.

Vediamole tutte quante.

PROPRIETA’ DELL’INVERTIRE

Data la proporzione a : b = c : d, poiché, se due rapporti sono uguali, lo sono anche i loro inversi, si può scambiare di ogni posto ogni antecedente col proprio conseguente, e la proporzione resta valida.

SE a : b = c : d ALLORA b : a = d : c

Esempi

6 : 3 = 24 : 12 diventa 3 : 6 = 12 : 24

9 : 2 = 45 : 10 diventa 2 : 9 = 10 . 45MENU PROPORZIONI

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Page 103: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

PROPRIETA’ DEL PERMUTARE

In ogni proporzione, poiché il prodotto dei medi è eguale al prodotto degli estremi e il prodotto è commutativo, è possibile scambiare di posto i medi fra loro e/o gli estremi fra loro, e la proporzione resta valida.

SE a : b = c : d ALLORA

acbd

dbca

::

::

Esempio

4 : 6 = 20 : 30

permutando i medi 4 : 20 = 6 : 30

permutando gli estremi 30 : 6 = 20 : 4

Se in una proporzione i medi e gli estremi vengono permutati simultaneamente si ottiene un risultato “banale” cioè la proporzione scritta a rovescio.

Esempio 7 : 5 = 21 : 15 diventa 15 : 21 = 5 : 7 MENU PROPORZIONIMENU GENERALE

Page 104: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

PROPRIETA’ DEL COMPORRE

In una proporzione, la somma del primo e del secondo termine sta al primo (o al secondo) come la somma del terzo e del quarto termine sta al terzo (o al quarto).

a : b = c : d → (a + b) : a = (c + d) : c oppure (a + b) : b = (c + d) : d

Esempi

4 : 7 = 12 : 21

Applicando la proprietà del comporre otteniamo:

(4 + 7) : 4 = (12 + 21) : 12 cioè 11 : 4 = 33 : 12

Quella che abbiamo ottenuto è una nuova proporzione. Infatti:

4 ∙ 33 = 11 ∙ 12 = 132.

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Page 105: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

PROPRIETA’ DELLO SCOMPORRE

La differenza fra il primo e il secondo termine sta al primo (o al secondo) come la differenza fra il terzo e il quarto sta al terzo (o al quarto).

Data la proporzione : a : b = c : d,

se a > b e c > d si ha che (a – b) : a = (c – d) : c oppure

(a – b) : b = (c – d) : d;

se, invece, a < b e c < d, prima di eseguire le sottrazioni si dovrà applicare ai termini della proporzione la proprietà dell’invertire.

Esempio

7 : 2 = 28 : 8

Applichiamo la proprietà dello scomporre:

(7 – 2) : 2 = (28 – 8) : 8 cioè 5 : 2 = 20 : 8

Si è ottenuta una nuova proporzione. Infatti 2 ∙ 20 = 5 ∙ 8 = 40

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Page 106: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Le proprietà del comporre e dello scomporre si rivelano utilissime quando si tratta di risolvere problemi del tipo “somma-rapporto” e del tipo “differenza-rapporto”.

Esempio

Il rapporto fra due numeri è 2/5 e la loro somma è uguale a 40. Determinare i due numeri.

x + y =40 x :y = 2 : 5

Applicando la proprietà del comporre otteniamo:

(x + y) : x = (2 + 5) : 2

40 : x = 7 : 2

7

80

7

240 x 7

200

7

80280

7

8040

y

Determina due numeri la cui differenza è pari a 22 e il cui rapporto è uguale a 3/2. (devi applicare la proprietà dello scomporre)

Esercizio

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Page 107: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Esercizi

53

x7

4

xx2

9

1) Trova quali dei seguenti rapporti sono equivalenti a 21/9:

3/7; 7/3; 25/13; 210/90; 49/21

2) Calcola il valore di x

3) Calcola il, termine incognito

4) Trova due numeri sapendo che la loro somma è 45 e il loro rapporto 4/5

5) Nell’anidride solforica il rapporto fra le masse di zolfo e di ossigeno è 2/3. Quanti grammi di zolfo sono contenuti in 250g di anidride solforica?

6) Se Mario e Carlo hanno in tutto 240 figurine e Carlo ne possiede i 3/5 di quelle di Mario, quante ne ha ciascuno?

543 ::x x::x 94 82 :xx: 25

4

25

216 :x:

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Page 108: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Grandezze direttamente ed inversamente proporzionali

Prima di analizzare nei dettagli l’argomento riguardante la proporzionalità diretta e inversa fra grandezze, è opportuno ritornare brevemente su un concetto tipicamente matematico che trova largo uso nelle scienze sperimentali: quello di funzione.

Si considerino due grandezze qualsiasi che per comodità indichiamo con x e y. Spesso si verifica (soprattutto in fisica) che scelte le due grandezze in modo opportuno, al variare della prima (la x) anche la seconda (la y) subisca variazioni. Se poi la legge è tale che ad ogni valore assunto dalla x, è possibili associare uno ed un solo valore della y diremo allora che y è funzione di x.

Denoteremo questa condizione con la scrittura

y = f(x)

nella quale la grandezza x viene detta variabile indipendente mentre la grandezza y variabile dipendente nel senso che i valori assunti da questa dipendono da quelli assegnati alla x.

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Page 109: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

Consideriamo ora un’esperienza nella quale vengono pesati blocchetti di ferro di volume assegnato e rispettivamente uguale a 1, 2, 3, 4, 5, 6 cm3.

La tabella che segue mostra i valori del peso al variare del volume.

Volume (cm3) 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0

Peso (g) 7.8 15.6 23.4 31.2 39.0 46.8

Osservando attentamente la tabella ci si rende conto che esiste una regolarità tra i valori assunti dalle due grandezze fisiche, e cioè quando il volume raddoppia, triplica, ecc., anche il peso raddoppia, triplica, ecc… Possiamo esprimere questa regolarità anche notando che il rapporto tra il peso P ed il volume V si mantiene costante. Infatti:

.....

..

.

.

03

423

02

615

01

87

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Page 110: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

In generale quando due grandezze x e y sono tali che il loro rapporto si mantiene costante diremo allora che le due grandezze sono direttamente proporzionali.

In formule scriveremo :

kxy (dove k rappresenta una qualsiasi costante)

e chiameremo questa legge della proporzionalità diretta.

Si considerino ora l’insieme dei rettangoli aventi per area un valore dato A. Se si indicano con b e h rispettivamente la base e l’altezza dei rettangoli in questione, l’espressione che determina l’area sarà

b ∙ h = A

Anche in questo caso tra le due grandezze esiste una dipendenza ma di tipo completamente diverso da quella vista sopra. Ora infatti è immediato riconoscere che se il valore di b raddoppia, triplica ecc., affinchè l’area si mantenga sempre uguale ad A. occorre necessariamente che il valore di h diventi rispettivamente la metà, un terzo, ecc.

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Page 111: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

In generale quando due grandezze x e y sono tali che il loro prodotto si mantiene costante diremo allora che le due grandezze sono inversamente proporzionali. In formule scriveremo

x ∙ y = k (k costante qualsiasi)

e chiameremo questa legge della proporzionalità inversa.

La rappresentazione attraverso una tabella può aiutare a comprendere meglio quanto è stato detto.

Posto A = 24 cm2 assegniamo valori arbitrari alla base b e determiniamo i corrispondenti valori dell’altezza h.

base b (cm) 1 2 3 4 6 8 12 24

Altezza h (cm) 24 12 8 6 4 3 2 1

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Page 112: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

ESERCIZI

1) Stabilisci se tra le seguenti coppie di grandezze variabili esiste una relazione di proporzionalità diretta, inversa oppure non esiste alcun legame di proporzionalità.

Diretta Inversa Nessun legame

Calorie assimilate e peso di una persona

Superficie e altezza di un trapezio

Strada percorsa e benzina consumata da un’auto

Numero di operai e tempo di esecuzione di un lavoro

Crescita di una pianta e tempo

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Page 113: NUMERI NATURALI NUMERI RAZIONALI PROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITAPROPORZIONI E RELAZIONI DI PROPORZIONALITA Dai Naturali alle Proporzioni

2) Individua le relazioni fra gli elementi delle seguenti tabelle e trova gli elementi mancanti.

x 2 4 6 10

y 1 2 3 …

x 2 4 8 16

y 8 4 2 …

x 1 5 8 10

y 3 7 10 …

x 4 5 7 6

y 9 11 15 …

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