Unità didattica: Grafici deducibili

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1 Unità didattica: Grafici dducibili Dstinatari: Allivi di una quarta lico scintifico PNI tal ud è insrita nllo studio dll funzioni rali di variabil ral. Programmi ministriali dl PNI: Dal Tma n 3 funzioni d quazioni : si dic di sapr oprar con somma, diffrnza, prodotto tc. di funzioni. Dal Tma n 7 analisi infinitsimal si dic di: abituar gli studnti all sam di grafici di smplici funzioni alla dduzion di informazioni dallo studio di un andamnto grafico. Pr quanto riguarda l UMI si affrma di abituar a studiar d intrprtar i grafici di funzioni già nl primo binnio. Com conoscnz si richidono qulla dll funzioni lmntari ch rapprsntano la proporzionalità dirtta, invrsa, quadratica l funzioni costanti. Si suggrisc lo studio dll funzioni linari quadratich tramit l ossrvazion dl cambiamnto di loro grafici pr fftto di trasformazioni gomtrich lmntari (traslazioni, simmtri, ). Si consiglia l uso di softwar adguati pr acquisir l comptnz rlativ alla formalizzazion rapprsntazion di lggi rlazioni. Prrquisiti Conoscnza dgli lmnti di bas dlla gomtria sinttica Conoscnza dgli lmnti di bas dl calcolo algbrico Conoscnza dgli lmnti fondamntali dl piano cartsiano; Conoscnza dll insim di numri rali, dll oprazioni in sso dfinit dll rlativ proprità Conctto di funzion, dominio codominio di una funzion, di grafico di una funzion di variabil dipndnt d indipndnt; Dfinizion di funzioni pari dispari rlativ simmtri; Dfinizion di funzion crscnt dcrscnt (funzioni monotòn); Funzioni polinomiali, funzioni razionali irrazionali, funzion sgno, funzion valor assoluto, funzion radic, funzioni sponnziali aritmich, funzioni trigonomtrich; Conctto di funzion invrsa di funzion composta; Conoscnza dll trasformazioni gomtrich sia da un punto di vista sinttico ch analitico: invarianti di una trasformazion; isomtri (traslazioni, rotazioni, simmtri) omotti; trasformazioni compost (isomtri con isomtri, isomtri con omotti similitudini); l coordinat di punti corrispondnti, ossia la dscrizion analitica di una trasformazion), dilatazion comprssion (affinità); Conoscnza minim dl softwar didattico Driv. METODOLOGIE DIDATTICHE:. L lzioni sono condott sgundo una mtodoia mista di tipo frontal di tipo intrattivo, cioè carattrizzata da un impostazion in chiav problmatica o in forma diaica con il gruppo class intorno a qusiti o problmi proposti dal docnt. 2. Sono prvist attività /o srcitazioni guidat sia di gruppo sia individuali nonché attività didattich in laboratorio (Driv soprattutto). Matriali strumnti: Lavagna gsso; Quadrno, matita, riga compasso; Libro di tsto; Calcolatric scintifica; Softwar didattico: Cabrì Géomètr Driv. OBIETTIVI SPECIFICI Conoscnz )Conoscr l principali proprità dll funzioni lmntari 2)Conoscr i conctti gomtrici ncssari a tracciar il grafico dll funzioni: y f ( ); y f ( ); y f ( ); y f ( ) ; y f ( ) ; y f ( c); y f ( ) c; y f ( ); y af ( ); y f ( a) 3)Conoscr com si costruisc il grafico dlla somma, dlla diffrnza, dl prodotto dl quozint di du funzioni;

2 4)Dal grafico dlla funzion f() conoscr com si costruisc il grafico di alcun dll più smplici f ( ) funzioni compost ovvro funzion radic f ( ), rciproca, sponnzial aritmo f ( ) ( f ( )). Abilità )Sapr riconoscr i grafici dll funzioni lmntari 2)Sapr ddurr dai grafici dll funzioni lmntari i grafici di somm, diffrnz, prodotti quozinti funzioni compost 3)Sapr tracciar i grafici dducibili y f ( ); y f ( ); y f ( ); y f ( ) ; y f ( ) ; y f ( c); y f ( ) c; y f ( ); y af ( ); y f ( a) da qullo dlla funzion f(). CONTENUTI Brv ripasso sul conctto di funzion ral di variabil ral, di Dominio, codominio, grafico di una funzion di dominio codominio di alcun funzioni lmntari Grafici dducibili da qullo di f. Grafico dlla somma diffrnza di du funzioni Grafico dl prodotto dl quozint Grafico dlla funzion composta:)grafico dlla radic, 2) Grafico dlla rciproca, 3)Grafico dl aritmo d sponnzial Applicazioni intrdisciplinari Tmpi dll intrvnto didattico: Pr svolgr l unità didattica si prvdono i sgunti tmpi: o Ripasso accrtamnto di prrquisiti o Sviluppo di contnuti dll unità didattica (comprnd anch srcizi) o Attività di laboratorio informatico o Vrifica sommativa o Consgna corrzioni vrifich Pr un total di 5h (tr sttiman). La prvision è da ritnrsi lastica, in quanto si dv tnr conto dll ncssità dgli studnti. Sviluppo di contnuti: Si inizirà lo sviluppo di contnuti andando a riprndr i conctti già visti ni prcdnti anni scolastici di funzion ral di variabil ral, di Dominio, condominio grafico di una funzion, di dominio codominio di alcun funzioni lmntari ch gli studnti dovrbbro già conoscr bn quali ad smpio il dominio condominio di funzioni polinomiali, funzioni razionali, funzioni irrazionali, funzioni goniomtrich (sin, cos tan), funzion sponnzial aritmica funzion sgno, funzion valor assoluto funzion part intra. Dopodiché sarà possibil introdurr lo studio di grafici dducibili a partir da alcun funzioni lmntari not. Lo scopo sarà il sgunt: dato nl piano cartsiano Oy il grafico dlla funzion y f (), rapprsntativo dlla funzion f, sia D f il suo dominio, tracciar, con smplici considrazioni gomtrich, il grafico dll sgunti funzioni lmntari (nl caso in cui la composizion è possibil): a. y f ( ), b. y f ( ), y f (), c. y f (), d. y f ( ),. y f ( ) c, f. y f ( c ), h. y f (a), i. y af (), m. y f ( ). Nl trattar qusto argomnto, si utilizzrà il softwar didattico Driv, ch ci sarà di grand aiuto. Gli alunni dopo avr tracciato il grafico dlla funzion in qustion, saranno condotti a scoprir proprità dll funzioni prs in sam, dando vita così a lzioni diaich. Ad smpio: nl caso a. si può pnsar di considrar la funzion y=f()=ln da cui f(-)=ln(-). Si possono proporr i grafici con driv far notar ch i punti dlla curva y ( ) si ottngono h 9h 2h 2h h 2

3 da qulli dlla y=ln cambiando con lasciando inaltrata y. L du curv sono prciò simmtrich risptto all ass y. Si possono proporr altri smpi ma alla fin occorr gnralizzar: data una funzion y=f(), il grafico dlla funzion g()=f(-) si ottin da qullo di f() tramit una simmtria assial risptto all ass dll ordinat. Nota: Gli studnti hanno modo di rivdr una trasformazion dl piano: la simmtria assial (con ass l ass y). Ho pnsato di proporr com smpio la funzion aritmo in quanto ssa vin trattata al quarto anno. In qusto modo gli studnti possono acquisir maggior dimstichzza con qusta funzion. Così anch pr il punto b. si può pnsar di considrar la funzion y=f()=ln considrar la funzion f( )=ln. Ricordar, dalla dfinizion di funzion valor assoluto ch ( ) R 0 R 0 da cui si ricava ch il grafico è il trzo visto sopra, ovvro è l union di grafici y=ln y=ln(-). Quindi in gnral si dv sottolinar ch il grafico di g()= f( ) si ottin da qullo di f() ossrvando ch: f ( ) s 0 g( ) f ( ) f ( ) s 0 Prciò il grafico di g() è il simmtrico di f() risptto all ass y pr <0 coincid con f() pr 0. (Si può ossrvar com caso particolar la funzion y=cos da cui f( )=cos, ssndo il cosno una funzion pari si ha ch cos(-)=cos da cui si ha ch il grafico di cos coincid con qullo di cos). Pr il caso c. si può smpr far l smpio dl aritmo ma si dv gnralizzar affrmando ch, data una funzion y=f(), il grafico dlla funzion g()=- f() si ottin da qullo di f() tramit una simmtria assial risptto all ass dll asciss. Com ultrior smpio si può proporr qullo dlla funzion sno:f()=sin g()=-f()=-sin=sin(-) prché la funzion sno è dispari. Poiché tal rlazion la si ottin dalla funzion y sn( ) cambiando in, il grafico di y=-sin=sin(-), è la curva simmtrica risptto all ass y di y sn( ) (ritornando al caso a.). Pr il caso d. si può proporr ancora una volta l utilizzo dlla funzion aritmo ma si dv Sottolinar ch, in gnral, il grafico dlla funzion g()= f() si ottin da qullo di f() tramit una simmtria assial risptto all ass dll asciss di qull parti di grafico ch stanno sotto tal ass lasciando invariat l altr. 3

4 Pr il caso. si può smpr sfruttar la dfinizion di funzion valor assoluto applicata al caso dl aritmo, sgundo l considrazioni fatt sopra. Pr il caso f. si può smpr partir dalla funzion aritmo indagar con driv com cambia il grafico dlla funzion aritmo s aggiungiamo alla funzion una costant:è chiaro ch bisognrà riprndr il conctto di traslazion. Siano f ( ) g( ) f ( ) c ( ) c ov c R. Pr disgnar tal grafico, bisogna prima considrar la sgunt traslazion X O Y y c (0, c) XOY traslato risptto al sistma Oy, la curva data ha quazion Nl sistma Y X. Dunqu il grafico di y ( ) c può ssr tracciato com il grafico di y nl nuovo sistma ausiliario XOY Allora il grafico dlla funzion g( ) ( ) c si ottin da qullo dlla f() mdiant una traslazion di ampizza c nlla dirzion dll ass dll y dl grafico dlla f(). Con Driv potrmmo far vdr com cambia il grafico dlla funzion ( ) ( ) g c facndo variar c ad smpio tra -5 5 di passo. Possiamo Utilizzar pr il nostro scopo il comando di: VECTOR( ( ) c,c,-5,5,). Prciò in dfinitiva c fa traslar vrso l alto o vrso il basso (cioè lungo l ass y) (a sconda ch c>0 o c<0) il grafico di y=f() di un ampizza pari a c. Nl punto g. invc è qust altra la traslazion ch si dv considrar (smpr rifrita alla funzion X c aritmo y=ln(-c)): O ( c,0) Y y XOY traslato risptto al sistma Oy, la curva data ha quazion Nl sistma Y X. Dunqu il grafico di y ( c) può ssr tracciato com il grafico di y nl nuovo sistma ausiliario XOY funzioni trasf gom 4

5 Allora il grafico dlla funzion g( ) ( c) si ottin da qullo dlla f() mdiant una traslazion di ampizza c nlla dirzion dll ass dll dl grafico dlla f(). (Anch in qusto caso, Driv ci può aiutar molto. in dfinitiva c fa traslar vrso dstra o vrso sinistra (a sconda ch c>0 o c<0) il grafico di y=f() di un ampizza pari a c. Pr il punto h. si può smpr proporr un attività con driv in cui si può considrar la funzion y=sin(a). Gli studnti dvono ossrvar ch s a si ha una dilatazion orizzontal, s a una contrazion orizzontal. In particolar si dv ossrvar anch ch cambia il priodo dlla funzion sno. Pr il caso i. utilizzando smpr la funzion sno considrando la funzion y=a sin si dv ossrvar ch: si ha una contrazion vrtical s a, una dilatazion vrtical s a. Infin l ultimo caso: caso m. la funzion ch ci può vnir ancora in aiuto è la funzion sno: così dobbiamo tracciar il grafico dlla funzion y= +sin(- ). A tal scopo dobbiamo considrar la X sgunt traslazion: O (, ). Y y Com applicazion si può pnsar di considrar l quazion oraria di un punto ch si muov di moto armonico ssndo ssa una funzion sinusoidal (s=a sin( t+ )). Si può passar poi a trattar l argomnto rlativo al: - grafico dlla Somma dlla diffrnza di du funzioni: (pr qusto argomnto non andrmo molto ni dttagli visto il poco tmpo a disposizion pr sam di stato) Dat du funzioni f g dfinit su uno stsso dominio D si può considrar sia la loro somma ch la loro diffrnza: somma f g : f ( ) g( ) ; diffrnza f g : f ( ) g( ) Com si ottngono i grafici dlla somma dlla diffrnza conoscndo i grafici dll funzioni f g? È ncssario disgnar l du funzioni f g in uno stsso piano cartsiano, succssivamnt si dv addizionar (o sottrarr), con riga compasso, in corrispondnza di ogni valor di, i sgmnti ch rapprsntano f() g(). - Grafico dl prodotto di du funzioni: Dat du funzioni f g dfinit su uno stsso dominio D si può considrar il loro prodotto: p f g : f ( ) g( ). Il grafico dlla funzion prodotto lo si ottin dirttamnt da qulli dlla funzion f() g() disgnandoli su uno stsso piano cartsiano costrundo in corrispondnza di ogni valor 0 D l ordinata dl prodotto f ( 0 ) g( 0). Ossrvazion didattica: Pr la costruzion dl grafico prodotto è bn sottolinar con gli studnti ch ssi tngano conto dll sgunti ossrvazioni:. S i du fattori f() g() sono concordi, il prodotto è positivo, altrimnti è ngativo; 2. S uno di du fattori è, il prodotto coincid con l altro fattor s è, il prodotto coincid con l opposto dll altro fattor; funzioni trasf gom 5

6 3. s uno di du fattori è in modulo maggior di (minor di ), il prodotto risulta una dilatazion (contrazion) dll altro fattor; 4. S uno di du fattori è 0, il prodotto è 0, qualunqu sia l altro fattor. - Grafico dl quozint: Dat du funzioni f g dfinit su uno stsso dominio D si può f f ( ) considrar il loro quozint: q :. Il grafico dlla funzion quozint lo si ottin g g( ) dirttamnt da qulli dlla funzion f() g(), disgnandoli contmporanamnt nllo stsso piano cartsiano. Ossrvazion didattica: Anch pr la costruzion dl grafico quozint è bn sottolinar con gli studnti ch ssi tngano conto dll sgunti ossrvazioni:. S i du fattori f() g() sono concordi, il quozint è positivo, altrimnti è ngativo; 2. S la funzion al dnominator è, il quozint coincid con il numrator; 3. s il dnominator è in modulo maggior di (minor di ), la funzion quozint si dilata (si contra); 4. s l du funzioni sono uguali, la funzion quozint è l unità; 5. s la funzion al numrator è 0 la funzion quozint è 0. - Grafico dlla funzion composta: Ossrvazion didattica: E bn dapprima ricordar agli studnti ch cosa si intnda pr composizion di funzioni. Conoscndo il grafico dlla funzion y= f() facciamo vdr com è possibil dtrminar il grafico di alcun dll più smplici funzioni compost (funzion radic, funzion rciproca, funzion aritmo funzion sponnzial).. GRAFICO DELLA RADICE 2. GRAFICO DELLA RECIPROCA Ossrvazion didattica: si faccia notar subito agli studnti ch ni punti in cui la funzion y=f() intrsca l ass dll asciss, la funzion rciproca non è dfinita. 3. GRAFICO DELLA ESPONENZIALE Ossrvazion didattica: si faccia notar agli studnti ch la funzion dov sist è smpr positiva ch quando la funzion 0, quando la funzion anch. Infin s f() < 0 allora 0< <; s 0 allora. 4. GRAFICO DEL LOGARITMO f ( ) VERIFICA SOMMATIVA: Pr la vrifica sommativa si possono proporr problmi: - Dopo avr indicato il dominio il codominio dlla funzion y= f() (ov f() è una opportuna funzion), disgnarn il grafico, indicando l vntuali simmtri facndo l opportun considrazioni; - Tracciar il grafico dlla funzion y=a+f(-c) - Ricordando il grafico dlla funzion f() disgnar il grafico di g()=(f()); ddurr poi da qusto il grafico di h()=a+(f()). - Ricordando i grafici dll funzioni f() g() disgnar il grafico dlla funzion h()=f()/g() indicandon anch dominio codominio. Tracciar poi il grafico dll funzioni sgunti: 2 3 f ( ) g( ) funzioni trasf gom 6

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