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||||| 学校の数学 001 |||||                  2007年11月25日

中学と高校の数学の違い 〜自分で場合分けする〜

 本稿は、私が勤務校(高校)で実施した「中学生のための高校数学」という体験授業で
用いたプリントをもとにまとめたものです。授業時間は約60分です。
 テーマは「中学数学と高校数学の違い 〜自分で場合分けする〜」で、そのとっかかり
にする例として、中学1年で学んだ「絶対値」を取り上げました。
 また、時間が余ったときに備えて、文字係数の1次方程式のごく簡単なものも用意して
おきました。しかし実際には、前半だけで60分一杯になってしまいました。

   +  +  +

中学生のための高校数学


例1:絶対値(中1)

▼中学校では...
 @意味
   数aの絶対値とは,数直線上においてaを表わす点と原点との距離である。
 A例
   3 を表わす点と原点との距離は 3 だから,3 の絶対値は 3 である。
   −3 を表わす点と原点との距離も 3 だから,−3 の絶対値は 3 である。
   0 の絶対値は 0 である。                                      
                                 2
 B練習(1) 次の数の絶対値を求めなさい。 5 ,−8 ,+3.14 ,−  ・
                                 3




  練習(2) 絶対値が 7 になる数を答えなさい。


                                     
▼高校では...
 問 数aの絶対値を答えなさい。




                                     
 高校では,aの絶対値を |a| と表わします。
 すると,|5|=5,|−8|=8 というようにすっきり表わせます。
 また,上の問の答えも,


 |a|=

                                     
●記号化することで世界共通になり,数学は発展してきた。


★それでは,自分で場合分けして答える演習問題をやってみましょう。
 文字aは,皆さんの知っているすべての数を表わすものとします。
     a
演習1    は整数か整数でないか答えなさい。
     2



                                     
演習2 −aと 0 のどちらが大きいか答えなさい。




                                     
演習3 xy平面上に原点を中心とする半径 1 の円Oがあります。y軸に平行な直線
 と円Oとの共有点の個数について答えなさい。(図も自分で書いて様子を観察する。)







                                     
ハート型の図
演習4 右図のハート型の曲線と,x軸に平行な
 直線との共有点の個数を答えなさい。
 (結果のまとめ方も解答者が工夫する。)





                                     

例2:1次方程式(中1) … かなり高度なお話

▼中学校では...
 @意味
   式の中の文字に,ある値を代入すると成り立つ等式を,方程式という。
   方程式を成り立たせる値を,その方程式の解という。
   解を求めることを,方程式を解くという。
 A例
   2x−3 =4x+5
   2x−4x=5+3
     −2x=8
      x=−4
 B練習 2(3x−4)=3(x+2)





▼高校では...
 係数を文字のままで扱う。
 1次方程式は ax+b=0 の形にまとめられる。
 問 xの方程式 ax+b=0 を解きなさい。








演習5 a(x−3)=2x−1











まとめ

 @数学(科学)は,
     個別的・具体的 統一的・抽象的(一般的) → 公式・定理・理論
  という方向に進んでいく。
  逆に,統合化・抽象化された公式・定理・理論を個別の場合に当てはめようとすると
  きは,条件のチェック=場合分けが必要。
  観察力・洞察力・想像力が必要。
個別的と統一的の図式

 A結果ばかりでなく,なぜそうなるのかという説明(解答の過程)が重要。
  豊富な知識や経験が必要。

 B相手に説明する努力,相手の説明を聞いて理解しようとする努力は,人間の高度で複
  雑で民主的な文明社会の中で生きていくために必要。
  数学の授業は,筋道を理解すること,また,筋道を立てて説明する訓練の場である。

 C進路選択は,場合分けそのものである。
  できるだけ多くの場合を想定できるということは、自分の進路の選択肢がそれだけ豊
  富になるということ。
  場合分けのできる力は,"生きる力" である。


 時間がないので、例2の問と演習5の解答例はここに示しておきます。
 是非、よく見て考えてください。


[例2:1次方程式 の解答例]

   ax+b=0
   ax  =−b
              b
   a≠0 のとき,x=−      0 で割ることはできない。
              a
   a=0 のとき,b≠0 ならば xは存在しない  (0x=b)
          b=0 ならば xはすべての数  (0x=0)

演習5
   a(x−3)=2x−1
   ax−3a=2x−1
   ax−2x=3a−1
   (a−2)x=3a−1
                     3a−1
   a−2≠0 つまり a≠2 のとき,x=              ・
                      a−2
   a−2=0 つまり a=2 のとき,xは存在しない。 (0x=5)

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