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Tuesday, September 30, 2014

感動したことは忘れない!


今日の授業:パスカルの三角形と二項式の展開公式の関係について。
 
目標は(x+y)^3の展開公式を覚えてもらうことであった。
 

まず最初の5分でパスカルの三角形を紹介。
最初の3段を書いてから、4段目を生徒に予想させる。
といっても、”細胞分裂のように“とヒントはいっていたので、4段目から正解を書ける生徒も結構いた。
5段目、6段目と一段ずつ予想させては答えを示すことを続け、
9段目の頃には全員理解できていた。


9段目まで完成させたパスカルの三角形を黒板の左側に残して、右側に移動。
(x+y)^nの展開に入る。 
まず生徒に(x+y)^3の展開をさせる。
計算ミスをする生徒も結構いるが、問題を出してから2分後くらいには黒板に正解を書く。
 
次に(x+y)^4も展開させてみる。
ここで計算ミスなく展開を成功させた生徒に“感動した??”って尋ねるも返答は“No!”
うーん、案外直前にやったパスカルの三角形との関連性には気付かないものらしい。
4乗の展開の正解を黒板に書く。

次は5乗。
ここからは計算ではなく予想させてみる。
そして少し間をおいて正解を黒板に書いていく。これを繰り返す。
5乗の段階では殆どの生徒は予想を外していた。

かまわず次に(x+y)^6を予想させる。
数人はパスカルの三角形との関係に気付いてくる。
このあたりで“感動した”って答えてくれる生徒が出てきた。
でもまだ半分くらいはパスカルの三角形との関連性に気付かず、正解をかけない。
とはいえ、係数はわからなくてもxとyの部分と項数はちゃんと書けるようになってきているからあと少しの辛抱かな。


(x+y)^7で再び予想させてみる。
ヒントとして、あと2度しかパターンに気付くチャンスはないことを生徒に伝える。
何しろ黒板にあるパスカルの三角形は9段目までしか完成させていないからだ。
(x+y)^nの展開も8乗で(9段目に対応)ストップするつもりだった。
ここまで私は黒板の左側をみることなく右側に正解を示してきたが、
今度は私ではなく一人の生徒に前に出てもらって答えを書いてもらった。
私とちがってこの生徒は黒板に書き残してあったパスカルの三角形をちらちら見ながら答えを書いていったので、それをちゃんと観察していた生徒数名は秘密を理解した。

そして最後に(x+y)^8の展開式を予想させた。
殆どの生徒が理解して正解を書けていた!
しかし何と2人ほどまだパターンに気付いていなかった!
もう一度、7乗あたりで秘密に気付いた生徒を前に呼んで、答えを黒板に書いてもらった。
前の生徒よりもわかりやすい仕草でパスカルの三角形を見ながら答えを書いていく。
2人のうち1人は関係に気付いた。
しかしまだ1人気付かない!
最後にまた別の生徒に秘密をクラス全員に説明してもらい、最後の一人もちゃんと関係を飲み込めた。

 


今日の授業は面白かった。
私の予想に反して、案外生徒はすぐにはパターンに気付かない。
でも今回は最後まで私の口から関係を言わずに、生徒に予想させることに徹した。
それによって、徐々に生徒達が理解していく様子がよくみることができた。

既に二項定理を知っている人、直ぐに関係性に気付く生徒、中々気付かない生徒。

あぁ、理解までにかかる時間にかなりのばらつきがあるのだな、と驚いた。
これは今後の授業準備で参考になる。

でも最後には全員理解してくれた。
今日の授業はあまり知識を与えてはいないけど(二項定理だけで応用も何もない。組み合わせも使ってないから二項定理の一部だ)、自分で発見し感動することを与えられたと思う。
パターンの認識のトレーニングにもなったかな。

自画自賛になるけど、今日の授業はうまくいったと思う。
きっとみんな今日の授業内容は忘れないのではないかなと思う。
 
毎回できるわではないが、できるだけ沢山生徒自身に発見させ、感動を味わわせるような授業を行いたい。
毎回やると授業で叩き込める知識量が少なくて、シラバスをこなせない気がする。
少なくとも今の私の力量ではまだ無理だろう。
生徒に多く感動させて、授業外時間に自ら数学にどんどん取り組むように持って行くだけのパワーを身につけなければな。
 
ふぅ、これを一通り書きおえて、ふと思った。
今日の授業で一番感動したのは生徒ではなくて私自身だったかもしれないな。
 
 

Monday, April 7, 2014

95%はデジタル、5%はアナログ、という見方。

10ドルの買い物をするごとにスタンプ1個もらえる店が近くにある。
スタンプが100個あつまると20ドルの商品券になる。

私はここでは頻繁に買い物をしないのでスタンプ100個集めるのに3年くらいかかる。
今日は29.50ドルの買い物をした。
スタンプのルールは四捨五入ではなく10ドル未満の端数は切り捨てだから
私がもらえるスタンプの個数は2個ということになる。
30ドルにかなり近いから3個くれないかなぁという淡い期待もあったが、
今日は3個もらうことができた。

スタンプを3個分押したレジ係りはルールを破っていることになるだろう。
しかし間違った行動とはいえない。
そもそもスタンプのシステムはサービスで、客を常連客とする狙いがあるからではなかろうか。
ここでスタンプのルールを徹底すると、毎日私のようにあとわずかでスタンプが1個増えるような金額の買い物をする人が沢山いるはずだ。その彼らに融通の効かないレジ係り、ケチな店だという印象を与えてしまう。これでは何の為のサービスだか分からなくなる。
もしかしたら、~9ドルの時に、1ドル程度の商品を追加させる効果があるかもしれないが、たかだかスタンプ1個のために余計な買い物をする人がどれほどいるのか?私もそんなことをしたことが学生時代にはあったが、今はしないだろう。何しろスタンプは100個で20ドル、1個は20セント以下の価値しかない。

だからグレーゾーンがあるのだろう。端数が9ドル以上だったらスタンプを押すといったようなどこにも書かれていないルールが。もしかしたら今日のレジ係りの独断、個人的な考え、善意によるものかもしれない。いずれにせよ、ここで3個押してもらえるのは、得をした気分になるし、個人の善意によるものならば尚嬉しくなる。スタンプ1個は20セント以下の価値だけど、こういう好意を受けることによる喜びの価値はそれ以上だと思う。だから私は再びこの店に足を運ぶことになるのだろう。

レジ係りが人からコンピュータに取って代わられたところもあり、これからその変化は進むかもしれない。しかしコンピュータによる自動化となると、好意を受ける機会が無くなってしまうわけで、我々消費者にとってはあまり歓迎すべき変化ではないと思う。

ところで、私が学校の教師として、成績をつける立場にある。
私の成績のつけ方は前出のレジ係りのやり方に似ていてグレーゾーンが存在する。
すなわち、合格ラインに僅かに届かない生徒の成績の扱い方において、成績算出計算法から外れたことをすることがあるのだ。
スタンプをあげないほうが、今後の指導に良いこともあるが、
逆にスタンプをあげたほうが、うまくいくこともある。
宿題点、テスト点などの数値だけで学生の能力を100%判定できるはずもなく、
境界線ギリギリのところでは、人間の判断力、人情、そういった潤滑油があるほうが良いと私は思う。

結論:
100%デジタルで処理できることでも、5%くらいはグレーゾーンを設けて人間的な処理をする方が効果的なのではなかろうか。スタンプは10ドルの5%は50セントだから、今回の私は5%灰色ならば、スタンプをもらえる。29.00ドルしか買っていなかったらもらえなかったということになる。大量に処理すべきことや曖昧さが許されない事象に関しては全てデジタル処理すべきだろう。統計学に登場する有意水準の設定が我々の経験や判断によるように、グレーゾーンの幅もケースバイケースで決めていくのがいいと思う。私の経験ではスタンプのグレーゾーンは10%より大きいのだが、レジ係りによりけりといったところだ。私の成績をつけるときのグレーゾーンの幅は...秘密です。






Tuesday, February 26, 2013

x>”5” かつ x<”0”を満たすものは?

数学では2は特別扱いを受ける。

n乗根の記号は√の左に小さくnを書くのが一般的だが、n=2のときは書かない。

2次式は高校数学で大分詳しく扱うが、3次以降はあまり詳しくは扱わない。
2次式は解の公式を習うけど、3,4次の公式は見ることすらないだろう。

nが3以上なら、n角形というものがあるけど、2角形は存在しない。(1角形もないけど)

2x2=2+2 (こんな数は他には0だけ。正の数に限定すれば2のみ)

2=2! (こんな数は他は1だけだろう)

V-E+F=2 (凸多面体ならば)

素数の中で2だけが偶数である。

2月だけ30日までない。

トランプゲーム、大富豪では2はAより強い。
また、ポーカーの変則ルールで2がジョーカー扱いになることもある。
戦争では2は最弱だが、最強のAに打ち勝てる。
ナポレオンではセイム2という特殊なルールがあり、やはり2は特別扱いだ。


私の職場では二連休という言葉を耳にすることはない。
普段は土日が休みだからだ。
連休という言葉は3日以上のときにしか聞かない。
でも実はほぼ毎週末、連休なのだ。週末に仕事が入ることもあるが、休みの事のほうが多い。
二連休という言葉が存在しないとはなんと恵まれた職場なのだろうか!

さて、題名の答えだが、勿論答えは2だ。
ジャンケンの勝負手で見せる指の本数だ。
X>Yで、勝負手Xが勝負手Yに克つことを表し、引き分けをX=Yとすると、
”5”>”0”、”0”>”2”、”2”>”5”


Monday, January 7, 2013

日常から良い例題探しをせねば!

今まで授業中に数学の例題を出すときには面白くも無いどこにでもありそうな例題で済ませていたが、改善の余地はありそうだ。もっと生徒を惹く力をもった例を用意するようにしたい。

三角比:

地平から東京タワーとスカイツリーの頂が見えるところから、
東京タワーまでの距離とスカイツリーまでの距離を三角比を用いて求められる。
そこから余弦定理を用いて東京タワーからスカイツリーまでの距離を求められる。

数学IIの三角関数の例題にはタイムリーでよいのではないか?
築地で寿司を食べたあとにスカイツリーを眺めながらそんなことを思っていた。
しかしスマホがある人にはどうでも良い話になってしまうか。
すると、GPSがどうやって現在地を算出しているかまで説明することになりそう。



If-Then:

マリオさんがある?ボックスを叩くと・・・、

ちびマリオさんのときは、スーパーキノコが出てくる。(逆も真、のような?ボックスとしておく)
スーパーマリオさんのときは、スーパーフラワーが出てくる。 (逆は偽)

他に誰もが知っているゲームはないかな?


部分集合:

中国の言い分:
尖閣諸島が台湾のものならそれは中国のものである。
何故ならA ⊂ B かつ B ⊂ C なら A ⊂ Cだからである。つまり、

尖閣 ⊂ 台湾 かつ 台湾 ⊂ 中国 -> 尖閣 ⊂ 中国

政治家は高校1年で習う集合を理解していなければならない、ということでしょうか?


Tuesday, December 18, 2012

私達は”I"の存在を認めている・・・。

私はこの世に存在しているのか?
今日の授業中、虚数iの意義について尋ねられた。
よくある質問なのだけれど、
私達の存在性自体虚数そのものなのではないか、なんて思った。
私はこの世に本当に存在しているのか???
実際怪しい。勝手に自分を存在する者として認識しているが、単にそう思い込んでいるだけかも。
ま、存在しているものとして扱った方が何かと話がわかりやすい。
So here i am.



Monday, December 3, 2012

増減凹凸表!

今の職場で微分積分を教えるのは今年で3年目になる。

現在、第一次導関数と第二次導関数を利用して、関数のグラフを描く問題を説明するところ。

去年までは全く気にならなかったのだが、今年気になった点がひとつある。
それは、fの増減とf’の符号をまとめた表のことは”増減表”というのだが、
f’’まで含めた表には特に名称がないことだ。

私の手元にある教科書には見当たらない。
アメリカの教科書を調べても特に名前を与えていない。Sign Table, the tableくらいだ。
表の書き方は教科書によって微妙に異なる。縦と横が逆だったり、f、f’、f’’の順番が違ったりする。それは構わないのだが、表に名前がないは不便だと感じたので勝手に命名することにした。

f’の符号とfの増減の表は教科書どおり”増減表”
f’’の符号とfの凹凸の表は”凹凸表”

そしてf’’、f’の符号をまとめた票は、”増減凹凸表”

何のひねりも無い。
でも解りやすいことが一番大切。
そう思ったので、ここでは私の優れたネーミングセンスを披露しないだけさ。







Sunday, September 25, 2011

全体像をつかむ

例えば、2x+1=7-x という簡単な一次方程式について考えてみる。

これをそのまま解くと、
2x+x=7-1
3x=6
x=2



つまりx=2のときに左辺と右辺が等しくなるということが分かる。


でも、これを平面にグラフして解く方法もある。

青線はy=2x+1
赤線はy=7-x です。

青線の高さ(y)は左辺の値を表しています。
xの値を変えると(つまり青線を左右に移動すると)左辺の値がどう変化するのかが見えるのです。
例えば、x=1のとき、左辺は3. x=-1のときは左辺はー1.

2x+1を特定の入力値の時だけ見るのではなく、2x+1の変化の具合を巨視的に眺めているのです。代入する値xを増やすと、2x+1も上がっていくことも一目瞭然です。

同様に、赤線の高さは右辺の値を表しています。
そして、左辺と右辺の値が(つまり高さが)一致するのは、x=2のときだけだということがグラフから分かります。そして、その時の一致する両辺の値が5であることもわかります。


結局同じ結論にたどり着くわけですが、この2つの解き方は視点がまるで違います。
式を操作して解いた最初の解法は答えの位置しかみていません。
グラフによる解法はひとつ上の次元で問題をみているのです。

喩えるなら、Google Map。
私は初めて行く場所はGoogle MapのDirectionとMapを使います。
最初の解き方はDirectionだけ見ているようなもの。
xx道を300m行ったら△□通りを右折・・・って感じの指示の羅列。
確かに、この通りに行けば、目的地にたどり着けるだろう。
しかし周りはまったく理解しないまま。別ルートも分からないままだし、辿ってきた道の方角も分からないだろう。

グラフを用いて解いた方法はDirectionだけでなくMapも用いるようなもの。

以下、マンハッタンからボストンのDirectionをGoogleMapから引用。
こんなのみても私にはピンときません。




Driving directions to Boston, MA

This route has tolls.

New York, NY
1. Head southwest on Broadway toward Chambers St
0.2 mi
2. Turn right onto Barclay St
0.3 mi
3. Turn right onto West St
1.7 mi
4. Continue onto 11th Ave
0.6 mi
5. Continue onto New York 9A N/12th Ave
Continue to follow New York 9A N
7.4 mi
6. Take exit 14 for I-95/George Washington Bridge toward Cross Bronx Expy/W 178 St
0.4 mi
7. Follow signs for I-95 N/Cr Bronx Expy
0.2 mi
8. Keep left at the fork, follow signs for Interstate 95 N/Cross Bronx Expressway and merge onto Interstate 95 Lower Level N/George Washington Bridge
0.7 mi
9. Continue onto I-95 N
Partial toll road
Entering Connecticut
69.7 mi
10. Take exit 48 on the left to merge onto I-91 N toward Hartford
36.8 mi
11. Take exit 29 to merge onto CT-15 N/US-5 N toward I-84 E/E Hartford/Boston
0.5 mi
12. Continue onto CT-15 N
1.5 mi
13. Merge onto I-84 E
Partial toll road
Entering Massachusetts
40.8 mi
14. Keep right at the fork, follow signs for I-90 E/N.H. - Maine/Boston and merge onto I-90 E
Partial toll road
55.9 mi
15. Take exit 24 on the left for Interstate 93 S toward Quincy
Toll road
0.1 mi
16. Take exit 24A toward S Station
Toll road
0.1 mi
17. Keep left at the fork and merge onto Atlantic Ave
Partial toll road
0.6 mi
18. Keep right at the fork
0.4 mi
19. Turn left onto State St
0.4 mi
20. Slight left onto Tremont St
371 ft
Boston, MA