"Όμοιες" γραφικές παραστάσεις.

Συντονιστής: nsmavrogiannis

Άβαταρ μέλους
nsmavrogiannis
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 4485
Εγγραφή: Σάβ Δεκ 20, 2008 7:13 pm
Τοποθεσία: Αθήνα
Επικοινωνία:

"Όμοιες" γραφικές παραστάσεις.

#1

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από nsmavrogiannis »

Δίνεται η γραφική παράσταση της συνάρτησης f ορισμένης στο [k,m] και το διάστημα [a,b]. H συνάρτηση g ορίζεται στο [a,b] και η γραφική της παράσταση είναι "όμοια" με εκείνη της f. Βρείτε τον τύπο της g εκπεφρασμένο μέσω των f,a,b,k,m. Τα εισαγωγικά οφείλονται στο ότι ο όρος πρέπει να οριστεί.

Το θέμα μπορεί να συζητηθεί και στην τάξη με μαθητές της Β' Λυκείου που δείχνουν κάποιο αυξημένο ενδιαφέρον.
pic.png
pic.png (17.05 KiB) Προβλήθηκε 1692 φορές
Τελευταία επεξεργασία από το μέλος nsmavrogiannis την Σάβ Φεβ 08, 2020 10:48 pm, έχει επεξεργασθεί 1 φορά συνολικά.
Λόγος: Διόρθωση ενός g σε f και ανάρτηση μικόρτερης εικόνας
Αν κανείς δεν ελπίζει, δεν θα βρεί το ανέλπιστο, οι δρόμοι για το ανεξερεύνητο θα είναι κλειστοί.
Ηράκλειτος

Ετικέτες:
Άβαταρ μέλους
Γιώργος Ρίζος
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 5516
Εγγραφή: Δευ Δεκ 29, 2008 1:18 pm
Τοποθεσία: Κέρκυρα

Re: "Όμοιες" γραφικές παραστάσεις.

#2

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Γιώργος Ρίζος »

Καλημέρα σε όλους. Μια διαισθητική προσέγγιση στο ερώτημα του Νίκου.

09-02-2020 Ομοιόθετο.png
09-02-2020 Ομοιόθετο.png (15.6 KiB) Προβλήθηκε 1648 φορές


Έστω  \displaystyle d = m - k,\;\;d' = b - a,\;\;\frac{{d'}}{d} = \lambda.

Στο αρχικό σχήμα του Νίκου, η C_g είναι το ομοιόθετο της C_f με λόγο ομοιοθεσίας \displaystyle \lambda και κέντρο ομοιοθεσίας ένα σημείο του άξονα με τετμημένη μεγαλύτερη του m.

Έτσι λοιπόν θα μπορούσαμε να ορίσουμε την g "όμοια" συνάρτηση με την f, ως τη συνάρτηση που έχει πεδίο ορισμού το [k, m] και κάθε σημείο της C_g είναι το ομοιόθετο σημείου της C_f με τον παραπάνω λόγο.
Συνημμένα
09-02-2020 Ομοιόθετο.ggb
(14.56 KiB) Μεταφορτώθηκε 34 φορές
Άβαταρ μέλους
KARKAR
Δημοσιεύσεις: 17591
Εγγραφή: Τετ Δεκ 08, 2010 6:18 pm

Re: "Όμοιες" γραφικές παραστάσεις.

#3

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από KARKAR »

Όμοιες  καμπύλες.png
Όμοιες καμπύλες.png (22.96 KiB) Προβλήθηκε 1625 φορές
Θεωρούμε την g(x)=\ell f(\dfrac{x}{\ell}-n) . Αυτή έχει \ell-πλάσιες τιμές και οριζόντια μετατόπιση n . Εδώ : \ell=2 , n=3
KDORTSI
Διακεκριμένο Μέλος
Δημοσιεύσεις: 2551
Εγγραφή: Τετ Μαρ 11, 2009 9:26 pm

Re: "Όμοιες" γραφικές παραστάσεις.

#4

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από KDORTSI »

nsmavrogiannis έγραψε: Σάβ Φεβ 08, 2020 9:12 pm Δίνεται η γραφική παράσταση της συνάρτησης f ορισμένης στο [k,m] και το διάστημα [a,b]. H συνάρτηση g ορίζεται στο [a,b] και η γραφική της παράσταση είναι "όμοια" με εκείνη της f. Βρείτε τον τύπο της g εκπεφρασμένο μέσω των f,a,b,k,m. Τα εισαγωγικά οφείλονται στο ότι ο όρος πρέπει να οριστεί.

Το θέμα μπορεί να συζητηθεί και στην τάξη με μαθητές της Β' Λυκείου που δείχνουν κάποιο αυξημένο ενδιαφέρον.
Νίκο καλημερα από τα Γρεβενά...

Πράγματι το θέμα αυτό το θεωρώ πλούσιο για την τάξη της Β' Λυκείου και όχι μόνο.

Κι εγώ μπορώ να πω ότι λέω παρόμοια πράγματα μ' εκείνα του Γιώργου και του Θανάση.

Ας αναφερθούμε στο ακόλουθο σχήμα:
Όμοιες γραφικές παραστάσεις 1.png
Όμοιες γραφικές παραστάσεις 1.png (23.95 KiB) Προβλήθηκε 1585 φορές
Προσπάθησα να κατασκευάσω ένα σχήμα παρόμοιο με το δικό σου.

Έτσι πήρα το άθροισμα δυο τριγωνομετρικών συναρτήσεων του ημιτόνου
με διαφορετικά πλάτη και διαφορετικές συχνότητες. Κατόπιν έκανα μια παράλληλη μετατόπιση
κατά τον άξονα των τεταγμένων. Έστω αυτή ότι είναι η \displaystyle{f}.

Στη συνέχεια πήρα μια παράλληλη μετατόπιση αυτής κατά τον άξονα των τετμημένων και έτσι
προέκυψε η \displaystyle{h}

Οι μετακινήσεις αυτές έγιναν και στο πεδίο ορισμού της αρχικής, δηλαδή το διάστημα \displaystyle{[a,b]}}.
Έτσι προέκυψε το διάστημα \displaystyle{[a_1,b_1]}.

Αν τώρα στο γράφημα της \displaystyle{h} εφαρμόσω την ομοιοθεσία με κέντρο το μέσο \displaystyle{K} του διαστήματος
\displaystyle{[a_1,b_1]} κατά ένα λόγο ίσο με \displaystyle{l} τότε προκύπτει το γράφημα \displaystyle{C_g}

Εύκολα τώρα μπορούμε να βρούμε και την αναλυτική μορφή των μετασχηματισμών αυτών ώστε
να έχουμε και τη μορφή των συναρτήσεων αυτών. Αυτό εξάλλου έχει ενδιαφέρον και σε μια
κουβέντα μέσα στην τάξη.

Κώστας Δόρτσιος
Άβαταρ μέλους
nsmavrogiannis
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 4485
Εγγραφή: Σάβ Δεκ 20, 2008 7:13 pm
Τοποθεσία: Αθήνα
Επικοινωνία:

Re: "Όμοιες" γραφικές παραστάσεις.

#5

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από nsmavrogiannis »

Ευχαριστώ όλους για τις απαντήσεις.
Νομίζω ότι μπορούμε να αποφύγουμε την ομοιοθεσία ως εξής.
1) Με μία παράλληλη μεταφορά να τοποθετήσουμε την δοθείσα γραφική παράσταση ώστε το κάτω άκρο του πεδίου ορισμού της να γίνει μηδέν. Έστω h η συνάρτηση.
2) Με το επιχείρημα ότι όμοιες γραφικές παραστάσεις πρέπει να συνδεονται με την ίδια μεταβολή κατά πλάτος και ύψος να βρούμε πώς θα μεταβληθούν τα y (αυτό είναι το εύκολο μέρος) και τα χ. Το παράδειγμα της ημιτονοειδούς που ανέφερε ο Κώστας βοηθάει για να να κατανοηθεί η μεταβολή των x. Με αυτό τον τρόπο βρίσκουμε μια όμοια γραφική παράσταση που το πεδίο ορισμού της αντίστοιχης συνάρτησης, έστω t , έχει κάτω άκρο το 0.
3) Μεταφέρουμε παράλληλα την γραφική παράσταση της t ώστε να αποκτήσει πεδίο ορσιμού το [a,b].
Αν κανείς δεν ελπίζει, δεν θα βρεί το ανέλπιστο, οι δρόμοι για το ανεξερεύνητο θα είναι κλειστοί.
Ηράκλειτος
Άβαταρ μέλους
Γιώργος Ρίζος
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 5516
Εγγραφή: Δευ Δεκ 29, 2008 1:18 pm
Τοποθεσία: Κέρκυρα

Re: "Όμοιες" γραφικές παραστάσεις.

#6

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Γιώργος Ρίζος »

nsmavrogiannis έγραψε: Τετ Φεβ 12, 2020 8:04 pm Νομίζω ότι μπορούμε να αποφύγουμε την ομοιοθεσία ως εξής.
Καλησπέρα σε όλους.

Εικάζω ότι η συνάρτηση  \displaystyle g(x)=l \cdot f\left ( \frac{x}{l} \right ) είναι το ομοιόθετο της f(x) με λόγο ομοιοθεσίας l και κέντρο ομοιοθεσίας την αρχή των αξόνων. Αν θέλουμε παράλληλη μεταφορά κατά k παίρνουμε την  \displaystyle g(x)=l \cdot f\left ( \frac{x-k}{l} \right) ή κατακόρυφη μεταφορά κατά m, προσθέτουμε αντίστοιχα m.

Τον τύπο τον έδωσε ο Θανάσης και τη διαδικασία την περιέγραψε ο Κώστας παραπάνω.

Απλά διατυπώνω την εικασία ότι ο παραπάνω τύπος ΔΙΝΕΙ ομοιοθεσία. Άρα δεν την αποφεύγουμε. (Και γιατί να την αποφύγουμε;)

Αν κάποιος γνωρίζει αν υπάρχει διατυπωμένη σχετική θεωρία, ας δώσει σχετικές πληροφορίες.

Στο συνημμένο αρχείο Geogebra. Αλλάξτε τον τύπο της f (πράσινη αρχική). Αλλάξτε τις τιμές του δρομέα (κόκκινη g(x)) και παρατηρήστε ότι το ομοιόθετο (μπλε f_1(x)) ταυτίζεται με τη C_g.
Συνημμένα
09-02-2020 Ομοιόθετο (2).ggb
(21.46 KiB) Μεταφορτώθηκε 31 φορές
Άβαταρ μέλους
nsmavrogiannis
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 4485
Εγγραφή: Σάβ Δεκ 20, 2008 7:13 pm
Τοποθεσία: Αθήνα
Επικοινωνία:

Re: "Όμοιες" γραφικές παραστάσεις.

#7

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από nsmavrogiannis »

Γιώργος Ρίζος έγραψε: Τετ Φεβ 12, 2020 10:14 pm
nsmavrogiannis έγραψε: Τετ Φεβ 12, 2020 8:04 pm Νομίζω ότι μπορούμε να αποφύγουμε την ομοιοθεσία ως εξής.
Καλησπέρα σε όλους.

Εικάζω ότι η συνάρτηση  \displaystyle g(x)=l \cdot f\left ( \frac{x}{l} \right ) είναι το ομοιόθετο της f(x) με λόγο ομοιοθεσίας l και κέντρο ομοιοθεσίας την αρχή των αξόνων.
Γιώργο σωστά. Πράγματι αυτή είναι η ομοιοθεσία. Επιμένω όμως ότι επειδή τα παιδιά δεν είναι εξοικειωμένα με την ομοιοθεσία, αν πρόκειται να συζητηθεί αυτό το θέμα στην τάξη αυτό είναι προτιμότερο να γίνει χωρίς ομοιοθεσία αλλά με την ιδέα που έχουν τα παιδιά για την ομοιότητα. Στο σχήμα φαίνεται η διαδικασία που περιέγραψα παραπάνω. Η f μετασχηματίζεται διαδοχικά σε f_1, f_2, f_3, g. Όπως ανέφερα θεωρώ ότι το δύσκολο σημείο είναι η μετάβαση από την f_2 την f_3.

Για κάποιο λόγο δε μπορώ να βάλω την εικόνα. Την χρωστάω.
homothetic2.png
homothetic2.png (28.53 KiB) Προβλήθηκε 1299 φορές
Αν κανείς δεν ελπίζει, δεν θα βρεί το ανέλπιστο, οι δρόμοι για το ανεξερεύνητο θα είναι κλειστοί.
Ηράκλειτος
Άβαταρ μέλους
Γιώργος Ρίζος
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 5516
Εγγραφή: Δευ Δεκ 29, 2008 1:18 pm
Τοποθεσία: Κέρκυρα

Re: "Όμοιες" γραφικές παραστάσεις.

#8

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Γιώργος Ρίζος »

Νίκο καλησπέρα. Είχαμε ήδη επιχειρήσει μια απόδειξη της εικασίας με τον Κώστα Δόρτσιο, αλλά αφήσαμε να εξελιχθεί η συζήτηση στο :logo: , ώστε να εμπλακεί όποιος θα ήθελε να ασχοληθεί με το θέμα.

Απόδειξη:
Έστω συνάρτηση  \displaystyle f:\;\left[ {a,\;b} \right] \to R

Για κάθε  \displaystyle M\left( {{x_0},\;f\left( {{x_0}} \right)} \right) με  \displaystyle {x_0} \in \left[ {a,\;b} \right] , το σημείο  \displaystyle M'\left( {\lambda {x_0},\;\lambda f\left( {{x_0}} \right)} \right) είναι ομοιόθετο του M , με λόγο ομοιοθεσίας  \displaystyle \lambda, \lambda  \ne 0 και κέντρο ομοιοθεσίας την αρχή των αξόνων.

Για τις συντεταγμένες (x, y) του M' έχουμε  \displaystyle \left\{ \begin{array}{l} 
x = \lambda {x_0}\\ 
y = \lambda f\left( {{x_0}} \right) 
\end{array} \right. , με  \displaystyle x \in \left[ {\lambda a,\;\lambda b} \right] , οπότε είναι  \displaystyle y = \lambda f\left( {\frac{x}{\lambda }} \right) , άρα τα σημεία  \displaystyle {\rm M}' κινούνται στη γραφική παράσταση της  \displaystyle g:\;\left[ {\lambda a,\;\lambda b} \right] \to R,\;\;\;\mu \varepsilon \;\;\;g\left( x \right) = \lambda f\left( {\frac{x}{\lambda }} \right) .

Η παράλληλη μεταφορά του σημείου Μ’ κατά διάνυσμα  \displaystyle \vec \delta  = \left( {k,\;m} \right),\;\;k,m \in R , αντιστοιχεί στο σημείο  \displaystyle M''\left( {\lambda {x_0} + k,\;\lambda f\left( {{x_0}} \right) + m} \right) , άρα η συνάρτηση που δίνει την «όμοια» συνάρτηση της f, που προκύπτει από ομοιοθεσία με λόγο λ και παράλληλη μεταφορά κατά διάνυσμα  \displaystyle \vec \delta είναι

 \displaystyle h:\;\left[ {\lambda a + k,\;\lambda b + k} \right] \to R,\;\;\;\mu \varepsilon \;\;\;h\left( x \right) = \lambda f\left( {\frac{{x - k}}{\lambda }} \right) + m .

Στο παρακάτω σημείο:
nsmavrogiannis έγραψε: Τετ Φεβ 12, 2020 8:04 pm 2) Με το επιχείρημα ότι όμοιες γραφικές παραστάσεις πρέπει να συνδέονται με την ίδια μεταβολή κατά πλάτος και ύψος να βρούμε πώς θα μεταβληθούν τα y (αυτό είναι το εύκολο μέρος) και τα χ. Τ
αναζήτησα μια πιο αυστηρή διατύπωση (δηλαδή ορισμό της έννοιας "όμοιες συναρτήσεις").

Νομίζω ότι σε ένα πιο αυστηρό πλαίσιο, είναι αναγκαστική η διαδρομή μέσω της ομοιοθεσίας και της μεταφοράς κατά διάνυσμα σημείου, όπως περιγράφονται στο παλιό βιβλίο της Κατεύθυνσης (έκδοση 1999, σσ. 45-46).


16-02-2020 Ομοιοθεσία.jpg
16-02-2020 Ομοιοθεσία.jpg (69.84 KiB) Προβλήθηκε 1367 φορές

Ασφαλώς, όμως, σε μια διερευνητική συζήτηση σε μια τάξη(*) πρέπει να εργαστούμε με τη διαισθητική αντίληψη με τα βήματα που περιγράφουν παραπάνω ο Νίκος και ο Κώστας, εφόσον τα εργαλεία που αναφέρω είναι εκτός ύλης. Στο τέλος ας κάνουμε μια αναφορά (εν είδει μνημοσύνου) στην αξία και την αναγκαιότητα διδασκαλίας Γραμμικής Άλγεβρας για τους μελλοντικούς φοιτητές Πολυτεχνείων, ΦΜΣ και Πληροφορικής που θα χρειάζεται να μεταφέρουν και να μεγεθύνουν γραφήματα.

(*) Η ύπαρξη τέτοιας τάξης σε Λύκειο είναι ο μύχιος πόθος κάθε ευσυνείδητου διδάσκοντα! Εικάζεται η ύπαρξή της. Για την ώρα βολευόμαστε με τους εθελοντές μαθητές μας των Μαθηματικών Ομίλων...
Απάντηση

Επιστροφή στο “Άλγεβρα”

Μέλη σε σύνδεση

Μέλη σε αυτήν τη Δ. Συζήτηση: Δεν υπάρχουν εγγεγραμμένα μέλη και 1 επισκέπτης