ALCUNE LEZIONI DI MATEMATICA DEL QUARTO SUPERIORE

video IN LAVORAZIONE con la spiegazione di qualche lezione e con alcuni esercizi



ESPONENZIALI

Abbiamo definito le potenze nell'insieme dei numeri naturali (a ∈ N    n ∈ N) come moltiplicazione ripetuta:    an = a1·a2 · ... · an

Abbiamo poi esteso alle potenze all'insieme degli interi relativi (a ∈ Z)    n ∈ Z): Per il segno della base, valgono le regole dei segni della moltiplicazione; mentre se l'esponente è negativo si inverte la base.

Abbiamo poi esteso alle potenze con esponente razionale (Q)    \(a^\frac{m}{n}=^n\sqrt{a^m}\)    con a ∈ ℜ+    ,    m ∈ N   e    n ∈ N+

Estendiamo, per approssimazione, la definizione alle potenze con esponente reale    (R)    \(a^\sqrt{b}\)    con    a ∈ ℜ+    e    b ∈ ℜ+

PROPRIETÀ DELLE POTENZE REALI

  • Prodotto di potenze di stessa base:    \({a^x·a^y}={a^{x+y}}\)
  • Quoziente di potenze di stessa base:    \(\frac{a^x}{a^y}={a^{x-y}}\)
  • Potenza di potenza:    \({(a^x)^y}={a^{x·y}}\)
  • Prodotto di potenze di stesso esponente:    \({a^x·b^x}={(a·b)^x}\)
  • Quoziente di potenze di stesso esponente:    \(\frac{a^x}{b^x}={(\frac{a}{b})^x}\)

  • FUNZIONI ESPONENZIALI

    Abbiamo definito le potenze





    EQUAZIONI ESPONENZIALI

    Abbiamo definito le potenze





    DISEQUAZIONI ESPONENZIALI

    Abbiamo definito le potenze





    ESERCIZI Equazioni esponenziali
    Disequazioni esponenziali



    LOGARITMI

    DEFINIZIONE E CASI PARTICOLARI







    PROPRIETÀ DEI LOGARITMI

  • logaritmo di un prodotto:    \({log_a (b·c)}=log_a b+log_a c\)
  • logaritmo di un quoziente:    \({log_a (\frac{b}{c})}=log_a b-log_a c\)
  • logaritmo di una potenza:    \({log_a b^n}={n·log_a b}\)




  • formula del cambiamento della base e numero di Nepero





    FUNZIONE LOGARITMICA

    formula del cambiamento della base e numero di Nepero





    formula del cambiamento della base e numero di Nepero





    EQUAZIONI LOGARITMICHE

    Per risolvere





    DISEQUAZIONI LOGARITMICHE

    Per risolvere





    COME RISOLVERE ALCUNE EQUAZIONI E DISEQUAZIONI ESPONENZIALI CON I LOGARITMI

    Per risolvere





    GONIOMETRIA

    MISURA DEGLI ANGOLI

    In questo video ripassiamo

  • cos'è un angolo
  • l'angolo convesso ed concavo
  • il vertice e i lati
  • i modi di indicare un angolo
  • gli angoli particolari (nullo, retto, piatto e giro)
  • Per la misura degli angoli introduciamo la circonferenza goniometrica che è una circonferenza con centro sull'origine di un sistema di riferimento e raggio = 1. Su questa circonferenza un angolo si rappresenta con un lato che è l'asse delle ascisse, il vertice nell'origine e il secondo lato si ricava con una rotazione antioraria.

  • Un angolo giro sarà pari a 360° (gradi).
  • Un grado è poi suddiviso in 60° primi: 1° = 60'.
  • Un primo è poi suddiviso in 60° secondi: 1' = 60".
  • Per risolvere





    Per risolvere





    Per risolvere





    GRAFICI DELLLE FUNZIONI SENO E COSENO

    Per risolvere





    Per risolvere





    Per risolvere





    GRAFICI DELLLE FUNZIONI TANGENTE E COTANGENTE

    Per risolvere





    Per risolvere





    Per risolvere





    VALORI DELLE FUNZIONI GONIOMETRICHE DI ALCUNI ANGOLI PARTICOLARI

    Sfruttando la circonferenza goniometrica e alcuni particolari triangoli rettangoli possiamo trovare i seguenti valori:





    ANGOLI ASSOCIATI

    Dato un generico angolo associato, gli angoli associati sono gli angoli analoghi rispetto agli assi. Nel video a fianco vediamo quelli che mantengono il valore assoluto delle funzioni goniometriche, cioè:





    valgono le....





    valgono le....





    Le funzioni goniometriche inverse....





    Le funzioni goniometriche inverse....





    FUNZIONI GONIOMETRICHE E TRASFORMAZIONI GEOMETRICHE

    Lo sfasamento....





    La dilatazione ....





    Le funzioni sinusoidali....







    FORMULE GONIOMETRICHE


    FORMULA DI SOTTRAZIONE DEL COSENO

    La formula di sottrazione del coseno è la seguente:

    $${cos(\alpha-\beta)}={cos\alpha}{cos\beta}+{sen\alpha}{sen\beta}$$
    Nel video a fianco è riportata la dimostrazione

    FORMULA DI ADDIZIONE DEL COSENO

    La formula di addizione del coseno è la seguente:

    $${cos(\alpha+\beta)}={cos\alpha}{cos\beta}-{sen\alpha}{sen\beta}$$
    si ottiene utilizzando la formula di sottrazione, sostituendo a + β l'angolo -(-β)

    FORMULA DI ADDIZIONE DEL SENO

    La formula di addizione del seno è:

    $${sen(\alpha+\beta)}={sen\alpha}{cos\beta}+{sen\beta}{cos\alpha}$$



    FORMULA DI SOTTRAZIONE DEL SENO

    La formula di sottrazione del coseno è la seguente:

    $${sen(\alpha-\beta)}={sen\alpha}{cos\beta}-{sen\beta}{cos\alpha}$$

    Nel video a fianco è riportata la dimostrazione


    FORMULA DI ADDIZIONE DELLA TANGENTE

    La formula di addizione della tangente è la seguente:

    $$ {tan(\alpha+\beta)}=\frac{tan\alpha+tan\beta}{1-tan\alpha tan\beta} $$
    Nel video a fianco è riportata la dimostrazione

    FORMULA DI SOTTRAZIONE DELLA TANGENTE

    La formula di sottrazione della tangente è la seguente:

    $$ {tan(\alpha-\beta)}=\frac{tan\alpha-tan\beta}{1+tan\alpha tan\beta} $$
    Nel video a fianco è riportata la dimostrazione

    FORMULA DI DUPLICAZIONE DEL SENO

    La formula di duplicazione del seno è:

    $${sen2\alpha}={2sen\alpha}{cos\alpha}$$
    Si ottiene dalla formula di addizione del seno, sostituendo a β l'angolo α

    FORMULE DI DUPLICAZIONE DEL COSENO

    Le formule di duplicazione del coseno sono:

    $${cos2\alpha}={cos^2\alpha-sen^2\alpha}$$ $${cos2\alpha}={1-2sen^2\alpha}$$ $${cos2\alpha}={2cos^2\alpha-1}$$

    FORMULA DI DUPLICAZIONE DELLA TANGENTE

    La formula di duplicazione della tangente è:

    $${tan2\alpha}=\frac{2tan\alpha}{1+tan^2\alpha}$$
    Si ottiene dalla formula di addizione della tangente, sostituendo a β l'angolo α

    ALTRE FORMULE DI DUPLICAZIONE

    La formule sono:

    $${sin^2\alpha}=\frac{1-cos2\alpha}{2}$$ $${cos^2\alpha}=\frac{1+cos2\alpha}{2}$$


    FORMULA DI BISEZIONE DEL COSENO

    La formula di bisezione del coseno è:

    $${cos}\frac{\alpha}{2}={\pm\sqrt\frac{1+cos\alpha}{2}}$$


    FORMULA DI BISEZIONE DEL SENO

    La formula di bisezione del seno è:

    $${sen}\frac{\alpha}{2}={\pm\sqrt\frac{1-cos\alpha}{2}}$$


    1° FORMULA DI BISEZIONE DELLA TANGENTE

    Una prima formula di bisezione della tangente è:

    $${tan}\frac{\alpha}{2}={\pm\sqrt\frac{1-cos\alpha}{1+cos\alpha}}$$


    2° FORMULA DI BISEZIONE DELLA TANGENTE

    Una seconda formula di bisezione della tangente è:

    $${tan}\frac{\alpha}{2}={\frac{sin\alpha}{1+cos\alpha}}$$


    3° FORMULA DI BISEZIONE DELLA TANGENTE

    Una terza formula di bisezione della tangente è:

    $${tan}\frac{\alpha}{2}={\frac{1-cos\alpha}{sin\alpha}}$$




    TRIGONOMETRIA


    La trigonometria studia le relazioni tra lati e angoli di un triangolo.

    Sfrutteremo la nomenclatura che associa alla lettera dei vertici (esempio A),
    gli angoli adiacenti con le rispettive lettere greche minuscole (esempio α)
    e i lati opposti con le corrispondenti lettere minuscole dell'alfabeto italiano (esempio a).


    PRIMO TEOREMA DEI TRIANGOLI RETTANGOLI

    Il primo teorema dei triangoli rettangoli afferma che un cateto è pari al prodotto dell'ipotenusa per il seno dell'angolo opposto, oppure per il coseno dellangolo adiacente:

  • cateto = ipotenusa · seno (angolo opposto)
  • cateto = ipotenusa · coseno (angolo adiacente)



  • SECONDO TEOREMA DEI TRIANGOLI RETTANGOLI

    Il secondo teorema dei triangoli rettangoli afferma che un cateto è pari al prodotto dell'altro cateto per:
    la tangente dell'angolo opposto che vogliamo trovare,
    oppure per la cotangente dell'angolo adiacente :

  • cateto = altro cateto · tangente (angolo opposto al primo cateto)
  • cateto = altro cateto · cotangente (angolo adiacente al primo cateto)


  • RISOLUZIONE DEI TRIANGOLI RETTANGOLI

    Risolvere un triangolo significa trovare tutti i suoi lati e tutti i suoi angoli.

    Servono 2 misure, di cui una deve essere un lato.

    Per cui abbiamo 4 casi:

  • 2 cateti (trovo un angolo con l'arcotangente, l'altro facendo la differenza con 90°, poi l'ipotenusa con pitagora)
  • 1 cateto e l'ipotenusa (trovo un angolo con l'arcoseno, l'altro facendo la differenza con 90°, poi il cateto con pitagora)
  • 1 angolo acuto e 1 cateto (trovo l'altro angolo acuto facendo la differenza con 90°, poi l'altro cateto con la tangente, infine l'ipotenusa con pitagora)
  • 1 angolo acuto e l'ipotenusa (trovo l'altro angolo acuto facendo la differenza con 90°, poi un cateto con la tangente, infine l'altro cateto con pitagora)

  • APPLICAZIONE DEI TEOREMI SUI TRIANGOLI RETTANGOLI


    AREA DI UN TRIANGOLO

    L'area di un triangolo qualunque è data dal semiprodotto dei lati per il seno dell'angolo compreso.

    $$Area=\frac{lato1·lato2·seno (angolo Compreso)}{2}$$


    TEOREMA DELLA CORDA

    Il teorema della corda afferma che in una circonferenza la misura della corda è pari al prodotto del diametro per il seno di uno degli angoli che insistono sulla corda:

    corda=diametro·seno (angolo   sulla  corda)



    TEOREMI SUI TRIANGOLI QUALUNQUE


    RAGGIO DELLA CIRCONFERENZA CIRCOSCRITTA AD UN TRIANGOLO

    Dal teorema della corda, con una formula inversa, si ricava il raggio tramite una delle seguenti relazioni: $$r=\frac{a}{2sen α}=\frac{b}{2sen β}=\frac{c}{2sen γ}$$

    TEOREMA DEI SENI

    Il teorema dei seni afferma che in un triangolo i lati sono proporzionali ai seni degli angoli opposti $$\frac{a}{sen α}=\frac{b}{sen β}=\frac{c}{sen γ}$$

    TEOREMA DEL COSENO

    Il teorema del coseno è una estensione del teorema di Pitagora, ed fferma che un lato è pari alla radice della somma dei quadrati degli altri due, diminuita del doppio del loro prodotto per il coseno dell'angolo compreso: $$a=\sqrt{b^2+c^2-2bccos α}$$ $$b=\sqrt{a^2+c^2-2accos β}$$ $$c=\sqrt{a^2+b^2-2abcos γ}$$

    RISOLUZIONE DEI TRIANGOLI QUALUNQUE

    Per risolvere un triangolo servono tre suoi elementi, di cui almeno un lato.

    Per cui abbiamo 4 casi:





  • 1 lato e 2 angoli (trovo il terzo angolo per differenza con 180°, poi applico 2 volte il teorema dei seni)




  • 2 angoli e l'angolo compreso (trovo il terzo lato con il teorema del coseno, un angolo mancante con il teorema del coseno (così l'angolo è unico!), poi trovo il terzo angolo per differenza con 180°)




  • 2 angoli e un angolo NON compreso (trovo un angolo usando il teorema dei seni e valutando le soluzioni, poi trovo il terzo angolo per differenza con 180°, infine ricavo il lato mancante con il teorema del coseno )




  • 3 lati (trovo 2 angoli usando la formula inversa del teorema del coseno, quindi il terzo angolo per differenza con 180°)






  • FUNZIONI

    La dilatazione è una trasformazione geometrica che associa ad un punto P....