Corso di elettrotecnica ed elettronica: richiami di Matematica – divisioni – Lezione 3

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Prendiamo in considerazione un caso particolare di divisione, quello tra un numero qualsiasi e lo 0, ad esempio: 7:0

Precisazione. In matematica la divisione per 0 non esiste, però in questa breve richiamo di matematica si vuole mostrare empiricamente cosa accade quando facciamo tendere ad un numero molto piccolo il divisore, cioè il rapporto aumenta sempre più. lo scopo quindi non è far comprendere il concetto di limite matematico a +infinito o a -infinito, ma più banalmente che dividere successivamente per un numero sempre più piccolo si ha un numero sempre più grande 🙂
Lo scopo è quello di poter fare calcoli mentali e stime su grandezze, capacità che molto spesso manca negli studenti del biennio.

Fatta la precisazione… 🙂

Analizziamo prima la divisione:

7 : 1 = 7

utilizziamo la rappresentazione geometrica per rendere più chiaro il concetto di divisione.

Il primo numero viene chiamato “dividendo”, il secondo numero “divisore”.

Rappresentaimo il dividendo e il divisore con due segmenti aventi lunghezza proporzionale ed osserviamo quante volte il “divisore” è contenuto nel segmento “dividendo”.

Nel caso di 7 : 1 abbiamo qunto rappresentato in figura, dove possiamo vedere che il segmento [pmath size=12]overline{CD}[/pmath] è contenuto 7 volte nel segmento [pmath size=12]overline{AB}[/pmath].

divisione01

[pmath size=12]overline{AB}=7[/pmath]
[pmath size=12]overline{CD}=1[/pmath]

Nel caso in cui il dividendo fosse molto piccolo, prossimo a 0, la divisione sarebbe: 7 : 0 (concedetemelo matematici)

divisione02

[pmath size=12]overline{AB}=7[/pmath]
[pmath size=12]overline{CD}=0[/pmath]

Quando diciamo che il segmento [pmath size=12]overline{CD}[/pmath] è nullo, matematicamente si intende un numero infinitamente piccolo con i due stremi C e D coincidenti, quindi possiamo dire che questo “piccolissimo” segmento è contenuto un numero infinito di volte all’interno del segmento [pmath size=12]overline{AB}[/pmath].

Possiamo allora scrivere:

[pmath size=12]7/(numero piccolissimo) = numero grandissimo[/pmath]

ed in generale possiamo dire che:

[pmath size=12]n/(numero piccolissimo) = numero grandissimo[/pmath]

Per rendere più evidente il concetto di divisione per numero piccolissimo si provi ad esempio a fissare il “dividendo” ed effettuare divisioni successive con il “divisore” che ad ogni  passo si riduce di una determinata quantità. Riprendiamo l’esempio dei segmenti fatto all’inizio  e riduciamo ad ogni passo la lunghezza del segmento [pmath size=12]overline{CD}[/pmath] di un’ordine di grandezza, ponendo il segmento [pmath size=12]overline{AB}=1[/pmath]

[pmath size=12]1 : 0.1 = 1/0.1 = 10[/pmath]

[pmath size=12]1 : 0.01 = 1/0.01 = 100[/pmath]

[pmath size=12]1 : 0.001 = 1/0.001 = 1000[/pmath]

[pmath size=12]1 : 0.0001 = 1/0.0001 = 10000[/pmath]

[pmath size=12]1 : 0.00001 = 1/0.00001 = 100000[/pmath]

[pmath size=12]1 : 0.000001 = 1/0.000001 = 1000000[/pmath]

[pmath size=12]1 : 0.0000001 = 1/0.0000001 = 10000000[/pmath]

[pmath size=12]1 : 0.00000001 = 1/0.00000001 = 100000000[/pmath]

[pmath size=12]1 : 0.000000001 = 1/0.000000001 = 1000000000[/pmath]

procedendo in questo modo, riducendo sempre di più il divisore, il risultato della divisione aumenta sempre più.


Note e ringraziamenti.

  • Sax per la richiesta di precisazione sulla divisione per zero.
  • Gianni per le correzioni sulle divisioni successive, segmento AB non 7 ma 1.

Imparare a creare applicazioni utilizzando le API di Google Drive

discover-drive
Giornata faticosa, l’influenza mi costringe a movimenti lenti però la curiosità mi permette di raccogliere qualche minuto di energia per leggere la parte iniziale di un corso che insegna a costruire applicazioni con le API di Google Drive per organizzare, fare backup e condividere foto, video e altri documenti nel cloud. Qualche ora fa mi è arrivata la segnalazione del corso gratuito di Code School: Learn to build an application using the Google Drive API, che con la chiarezza e la semplicità espositiva che contraddistingue tutti i suoi corsi vi permetterà di costruire in un percorso di 10 lezioni il vostro sito di photo-sharing dove gli utenti potranno caricare e condividere le foto. Invito gli studenti ad approfittare del corso.

Buona lettura.

Corso di elettrotecnica ed elettronica: richiami di Matematica – calcoli numerici – Lezione 2

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Nella lezione precedente sono state enunciate le regole di base delle potenze, queste regole trovano applicazione quando è indispensabile effettuare calcoli con numeri decimali oppure con numeri grandi. E’ necessario esprimere i numeri in potenze di 10 eseguendo il calcolo separatamente tra i coefficienti numerici e le potenze stesse:

[pmath size=16]0.0025*2500/0.05[/pmath]

dove

[pmath size=16]0.0025=2.5 * 10^-3[/pmath]

[pmath size=16]2500=2.5 * 10^3[/pmath]

[pmath size=16]0.05=5 * 10^-2[/pmath]

quindi

[pmath size=16]2.5*10^-3*[/pmath][pmath size=16]2.5*10^3/5*10^-2[/pmath]

in altra forma

[pmath size=16]2.5/10^3*[/pmath][pmath size=16]2.5*10^3/5*10^-2[/pmath]

semplificando

calcolo01

da cui:

[pmath size=16]2.5*[/pmath][pmath size=16]0.5/10^-2[/pmath]

[pmath size=16]2.5*0.5*10^2 = 1.25*10^2 = 125[/pmath]

Altro esempio

[pmath size=16]49*10^4*1.4*10^-6*4.9*10^-4/2.8*10^-1=[/pmath]

[pmath size=16]49*1.4*4.9/2.8[/pmath][pmath size=16]*[/pmath][pmath size=16]10^4*10^-6*10^-4/10^-1=[/pmath]

[pmath size=16]120.05*10^-5 = 1.2005*10^-3[/pmath]

Risulta comodo utilizzare le potenze di 10 anche per le equivalenze, ad esempio:

[pmath size=16]5.3 km = 5.3*10^3 m[/pmath]

Infatti per poter passare da km a m è necessario spostare la virgola di 3 posizioni verso destra, che risulta equivalente a moltiplicare per [pmath size=16]10^3[/pmath]

Per esempio:

[pmath size=16]73 cm^2 = 73*10^-4 m^2[/pmath]

Per passare da cm a m è necessario spostare la virgola di 2 posizioni verso sinistra, quindi bisogna moltiplicare per [pmath size=16]10^-2[/pmath], però poiché stiamo operando con grandezze al quadrato è necessario eseguire: [pmath size=16](10^-2)^2=10^-4[/pmath].

Le potenze di 10 possono essere espresse mediante prefissi, di seguito sono riportati quelli più usati in Elettrotecnica ed Elettronica:

prefissio: mega
simbolo: M
potenza: [pmath size=12]10^6[/pmath]

prefissio: chilo
simbolo: k
potenza: [pmath size=12]10^3[/pmath]

prefissio: milli
simbolo: m
potenza: [pmath size=12]10^-3[/pmath]

prefissio: micro
simbolo: [pmath size=12]mu[/pmath]
potenza: [pmath size=12]10^-6[/pmath]

prefissio: nano
simbolo: n
potenza: [pmath size=12]10^-9[/pmath]

prefissio: pico
simbolo: p
potenza: [pmath size=12]10^-12[/pmath]

Per esempio:

[pmath size=12]18000 m = 18*10^3=18Km[/pmath]

[pmath size=12]0.0075 = 7.5*10^-3 m = 7,5mm[/pmath]

[pmath size=12]2700000 W = 2.7*10^6 W = 2.7 MW[/pmath]

Studenti estremi

Gli studenti estremi sono persone che sono pionieri di nuove vie per l’apprendimento, si prendono carico della propria formazione, hanno imparato ad imparare, sono studenti che traggono vantaggio dalla tecnologia perché sanno per certo che l’apprendimento può  essere fatto ovunque e in qualsiasi momento.
Lo studente estremo ha la consapevolezza che non è “il voto” l’obiettivo, ma il sapere come mezzo che conduce ad una piena liberta di scelta.

Se volete conoscere alcuni di questi studenti vi invito alla visione dei filmati realizzati in tutto il 2013 da The Institute for the Future. Nel video allegato l’intervista a Lenore Edman dei laboratori di Evil Mad Scientist.

Corso di elettrotecnica ed elettronica: richiami di Matematica – operazioni con le potenze – Lezione 1

banner-corso-elettrotecnica-elettronica-01Per poter studiare l’elettrotecnica e  l’elettronica è indispensabile conoscere alcuni concetti di base di matematica indispensabili per lo svolgimento del corso. Eviterò di fare dimostrazioni matematiche ed alcune nozioni saranno richiamate rapidamente mediante brevi esempi ed esercizi che permetteranno più avanti di affrontare i calcoli che necessitano per la risoluzione di alcuni problemi. Quanto scritto non sostituisce un testo di matematica o di elettrotecnica, ma può essere usato a supporto delle proprie sperimentazioni in laboratori, pertanto ben si adatta allo studente appassionato del primo anno delle superiori oppure a chi per passione si avvicina al mondo dell’elettronica.

Come detto nel post di presentazione, tutte le lezioni potranno subire modifiche ed integrazioni con ulteriori appunti che di volta in volta riterrò utile aggiungere, quando accadrà ne darò avviso su questo sito.


Operazioni con le potenze

  • Il prodotto tra potenze con stessa base è una potenza avente la stessa base e per esponente la somma degli esponenti.
  • La divisione (o rapporto) tra potenze con la stessa base è una potenza avente la stessa base e per esponente la differenza tra gli esponenti.
  • La potenza di una potenza è una potenza avente la stessa base e per esponente il prodotto degli esponenti.

[pmath size=16]10^4*10^3*10^2 = 10^(4+3+2) = 10^9[/pmath]

[pmath size=16]10^7/10^2 = 10^(7-2) = 10^5[/pmath]

[pmath size=16](10^3)^4 = 10^(3*4) = 10^12[/pmath]

  • Qualunque potenza con esponente uguale a 0 è uguale ad 1.

[pmath size=16]10^0 = 1;          67^0 = 1;          (2/3)^0 = 1[/pmath]

E’ possibile verificare questa proprietà con l’esempio che segue:

[pmath size=16]10^7:10^7 = 1[/pmath]

[pmath size=16]10^7:10^7 = 10^(7-7) = 10^0[/pmath]

da cui

[pmath size=16]10^0 = 1[/pmath]

  • Una potenza con esponente negativo è uguale all’inverso (reciproco) della stessa potenza con esponente positivo.

[pmath size=16]10^-5 = 1/10^5[/pmath]

Possiamo anche dire che è possibile portare una potenza dal numeratore al denominatore (e viceversa) di una frazione cambiando segno all’esponente:

[pmath size=16]2^-4 = 1/2^4;          1/5^-3 = 5^3;          7^3=1/7^-3[/pmath]

E’ possibile dimostrare questa regola con un esempio pratico:

[pmath size=16]1/10^3 = 10^0/10^3 = 10^0:10^3 = 10^(0-3) = 10^-3[/pmath]

ATTENZIONE

Se avete una somma di potenze l’unica cosa da fare è svolgere il calcolo:

[pmath size=16]2^3 + 2^4 = 8 + 16 = 24[/pmath]

il risultato NON potrà essere:

[pmath size=16]2^7 = 128[/pmath]

Regole e casi particolari

[pmath size=16]a^1=a[/pmath]
[pmath size=16]0^n=0~con~n<>0[/pmath]
[pmath size=16]1^n=1[/pmath]
[pmath size=16]a^0=1~con~a<>0[/pmath]

Al simbolo [pmath size=16]0^0[/pmath] non si attribuisce nessun significato

Proprietà delle potenze aventi la stessa base

Prodotto

[pmath size=16]a^m*a^n=a^(m+n)[/pmath]

Quoziente

[pmath size=16]a^m/a^n=a^(m-n)[/pmath]

Potenza di potenza

[pmath size=16](a^m)^n=a^{m*n}[/pmath]

Proprietà delle potenze aventi lo stesso esponente

Potenza di un prodotto

[pmath size=16](a*b*c)^n=a^n*b^n*c^n[/pmath]

Potenza di un quoziente

[pmath size=16](a/b)^n=a^n/b^n[/pmath]

Proprietà delle potenze aventi esponente negativo

[pmath size=16]a^{-n}=1/a^n[/pmath]

[pmath size=16](a/b)^{-n}=(b/a)^n[/pmath]