ریاضیات مهندسی - شفیعی، ساروی - مهندسی کامپیوتر پیام نور

کتاب ریاضیات مهندسی

تالیف دکترمسعود شفیعی، مسعود ساروی

منبع رشته مهندسی کامپیوتر دانشگاه پیام نور

شامل 279 صفحه کتاب با فرمت pdf

تحقیق درباره روش تدریس ریاضیات از دیدگاه روانشناسی

نوع فایل: word قابل ویرایش 

مقدمه:

دبیر ریاضی دبیرستانها:

با پیشرفت سریع علوم دقیقه بویژه ریاضیات و توسعة تکنولوژی در قرن بیستم که بر تمامی ابعاد زندگی بشر و تشکیلات اجتماعی تاثیر گذاشته ، لازم است در کلیة برنامه ریزیها ، متناسب با نیازها تحولاتی ایجاد گردد .دراین میان تغییر اصولی در برنامه های آموزشی که مهمترین و اساسی ترین مسالة اجتماعی می باشد ، از اهمیت فوق العاده ای برخودار است . سازمان آموزش وپرورش که مادر تمامی ساحتارهای اجتماعی است ، در کیفیت و ارتقاء سایرین نقش بسزا دارد . یعنی بدون بهره گیری از آموزش صحیح ، پیشرفت هر تشکیلاتی محال به نظر میرسد . آنهم آموزشی که مبتنی براصول علمی و روانشناسی باشد .درغیراین صورت سرمایه های مادی و معنوی جامعه به هدر خواهد رفت . معلمین که مهمترین نقش را در آموزش به عهده دارند ، بایستی از با استعدادترین و علاقمندترین و دلسوزترین افراد و در حقیقت از ستارگان جامعه باشند . معلم است که به مفاهیم جان می بخشد . لذا باید همواره در حال مطالعه و توسعة اطلاعات خود باشد ، تابا دانش روز هماهنگ شود . مستلزم این عمل رفاه زندگی در حد متوسط می باشد تابا خیال آسوده به تحقیق و پژوهش بپردازد . عامل مهم دیگر در امر آموزش کتب درسی است که از جوانب متعددی باید مورد توجه قرار گیرند . محتوای کتابها بایستی مملو از موضوعات علمی بوده ، و ضمن در نظر گرفتن اصول روانشناسی و فرهنگ جامعه با بهترین روش آرایش یافته ، و متناسب با موقعیت سنی دانش آموزان باشد . بهتر است تالیف کتابهای درسی را از حالت انحصاری در آورده و قلمها در نوشتن کتب درسی مختلف آزاد باشند .  فضای آموزشی مناسب از هر حیث ، همراه با وسایل کمک آموزشی لازم ، میزان دستیابی به اهداف آموزشی را فراهم نموده ، اما این روش تدریس معلم است که ، به کتاب و سایر وسایل کارایی می بخشد . آشکارا معلمین از نظر استعداد و میزان معلومات و ذوق و سلیقه ، حتی اگر در یک رشته باشند باهم فرق دارند . لذا صرفنظر از علاقمندنبودن و عدم احساس مسؤلیت ناشی از مسایل مادی زندگی ، با روش تدریسهای متنوع و گوناگونی در بین معلمان روبرو هستیم

انتگرال - 15 صفحه

اَنتِگرال (integral) مقدار مشترک ممکن زیرینۀ مجموعه‌ای ریمانی و زبرینۀ مجموعه‌ای ریمانی یک تابع حقیقی در بازۀ مفروض است. انتگرال از مفاهیم اساسی در ریاضیات است که در کنار مشتق دو عملگر اصلی حساب دیفرانسیل و انتگرال را تشکیل می‌دهند.

نخستین بار لایب نیتس نماد استانداردی برای انتگرال معرفی کرد.

مقاله کامل در مورد ریاضی

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه: 71

ریاضیات در گذشته چگونه بود؟

از قدیم ریاضی به دو دسته ی حساب و هندسه تقسیم میشده در یونان بیشتر ریاضیدانان بزرگ به علم هندسه پرداخته اند زیرا در آن زمان که یونانی ها برده داری میکردند علومی را که کاربردی بود تحقیر میکردند زیرا آنها تمام کارها و علوم کاربردی را مختص برده ها می دانستند و چون فکر میکردند که علم هندسه کاربردی ندارد به علم هندسه پرداختند و کشفهای زیادی را در هندسه به دست آوردند ولی در زمینه ی حساب ضعف های زیادی داشتند البته در چند سده ی آخر که بیشتر دانشمندان به اسکندریه رو آورده بودند کارهای اندکی در زمینه ی ریاضیات محاسبهای داشتند.یونانی ها حتی نتوانستند راه ساده ای برای عدد نویسی پیشنهاد کنند و عددها را به کمک حروف الفبا مینوشتند.
اما در سده ها و هزاره های پیش از دانش یونان مردمی که در سرزمینهای ایران، بابل، مصر، چین و جاهای دیگر زندگی می کردند از آن جا که به کاربرد های ریاضیات نظر داشتند نه تنها در عدد نویسی، که به طور کلی در زمینه های مختلف ریاضیات محاسبه ای، بسیار پیشرفته بودند و با عددهای کوچک و بزرگ کار می کردند.

روابط جالب در ریاضی

1=1×1
121=11×11
12321=111×111
1234321=1111×1111
...

2121=21×101
3838=38×101
9393=93×101
قانون: هر عددی در 101 ضرب شود در حاصل دوبار تکرار می شود

 
ابتکار گوس

در ریاضیات آنچه که مهم است فکر کردن، استدلال کردن و نتیجه گرفتن است . ریاضیات راهی برای اندیشیدن و روشی برای استدلال و درست فکرکردن است . استدلال وسیلهای است که به کمک آن میتوان از روی اطلاعاتی که داریم حقایقی را کشف کنیم . البته ریاضیات به تجربه و مشاهده نیز مربوط می شود ولی قسمت اعظم آن همان اندیشیدن، استدلال کردن و نتیجه گرفتن است.

گوس ریاضی دان آلمانی ده ساله بود. روزی معلم از دانش آموزان کلاس خواست که مداد و کاغذ بردارند و حاصل جمع اعداد 100 تا1 را به دست آورند. دو دقیقه نگذشته بود که معلم گوس را دید که به کار دیگری مشغول است از او پرسید : چرا مسأله را حل نمی کنی؟ او جواب داد: تمام شد.
معلم با ناراحتی گفت: این غیر ممکن است ولی کوس گفت: خیلی هم آسان بود
اول چنین نوشتم : 100+99+98+97+...+3+2+1
و بعد چنین: 1+2+3+...+96+97+98+99+100
و جفت جفت از اول با آخر جمع کردم :
101+101+101+...+101+101+101+101
بدین ترتیب 50 تا عدد 101 به دست آوردم که حاصل جمع آنها

میشود 5050=101×50 پس حاصل جمع اعداد 1 تا100
میشود 5050

فیثاغورس . ریاضیدان یونانی که پیش از میلاد مسیح زندگی میکرد

وهم جنین هواداران او برای اعداد اهمییتی خاص عائل می شدند.

آنان اعداد را سرچشمه ی شناخت همه ی پدیده های مادی و معنوی

می دانستند ومی گفتند : چیزی درجهان وجود ندارد که به کمک عدد

قابل بیان نباشد .

فیثاغورس دیدگاههای نادرست راباید سرچشمه ی بسیاری از دیدگاهای خرافی بشرنسبت به عدد دانست که برای نمونه (7) عددی مقدس ویا (13) عددی نحس است.فیثاغورس قضیه ای از هندسه

را که به قضیه ی فیثاغورس است کشف کرد.

اکر ضلع های پهلوی زاویه ی قائمه درمثلث قائم الزاویه را با طول های a وb وترآن را باطول cنشان ذهیم  :   a*a+b*b=c*c

باتوجه به آنچه گفته شد مثلث قائم الزاویه متساوی الساقینی را درنظر بگیریم  که طول هر ضلع پهلوی زاویه ی قائمه ی آن برابر 1  باشد  نسبت آنها برابر با طول وتر این مثلث باشد  نسبت طبیعی 2و3 یعنی 3 تقسیم بر 2 یا یک ونیم بازهم به تقریب برابر طول وتر ولی از آن بیشتر است  .  او هر چه  کار را   ادامه داد به عددی دهدهی نرسید که مجذور آن برابر 2 باشد. این رویداد برای فلسفه ی او مسئله ی زندگی ومرگ بود زیرا نمی توانست یک پاره خط راست ساده راباعدد بیان کند . انجمن های هوادار فلسفه ی او پنهانی بودند . بین خود پدیده ها را به دو قسمت عبارت است از :  اول آنها که با عدد قابل بیان هستند این پدیده ها را گویا نامیدند  .  دوم آنهایی که با عدد غیر قابل بیان  هستند که نام گنگ را به آنها دادند  . بنابراین طول قطر مربع به ضلع واحد گنگ است . دوستان فیثاغورس این راز که به نتیجه نرسیدن از راه هندسه بود پنهان کردند (نظریه ی نسبت ها )  و (نظریه ی اندازه ناپذیرها)  درتمام دوران ریاضیات یونانی ودر بین ریاضیدانان ایرانی  مورد بحث بود  مانند کرجی  وخیام وطوسی و جمشید کاشانی   تاحد زیادی آن را حل کردند . وبه صورت امروزی مجموعه ی اعداد حقیقی در آمده است.          

تاریخ علم به آدمى یارى مى رساند تا «دانش» را از «شبه دانش» و «درست» را از «نادرست» تشخیص دهد و در بند خرافه و موهومات گرفتار نشود. در میان تاریخ علم، تاریخ ریاضیات و سرگذشت آن در بین اقوام مختلف ، مهجور واقع شده و به رغم اهمیت زیاد، از آن غافل مانده اند. در نظر داریم در این فضاى اندک و در حد وسعمان برخى از حقایق تاریخى( به خصوص در مورد رشته ریاضیات) را برایتان روشن و اهمیت زیاد ریاضى و تاریخ آن را در زندگى روزمره بیان کنیم.

براى بسیارى از افراد پرسش هایى پیش مى آید که پاسخى براى آن ندارند: چه شده است که محیط دایره یا زاویه را با درجه و دقیقه و ثانیه و بخش هاى شصت  شصتى اندازه مى گیرند؟ چرا ریاضیات با کمیت هاى ثابت ادامه نیافت و به ریاضیات با کمیت هاى متغیر روى آوردند؟ مفهوم تغییر مبناها در عدد نویسى و عدد شمارى از کجا و به چه مناسبت آغاز شد؟ یا چرا در سراسر جهان عدد نویسى در مبناى ۱۰ را پذیرفته اند، با اینکه براى نمونه عدد نویسى در مبناى ۱۲ مى تواند به ساده تر شدن محاسبه ها کمک کند؟ ریاضیات از چه بحران هایى گذشته و چگونه راه خود را به جلو گشوده است؟ چرا جبر جانشین حساب شد، چه ضرورت هایى موجب پیدایش چندجمله اى هاى جبرى و معادله شد؟ و… براى یافتن پاسخ هاى این سئوالات و هزاران سئوال مشابه دیگر در کلیه رشته ها، تلاش مى کنیم راه را نشان دهیم، پیمودن آن با شماست…

پیدایش مثلثات

از نامگذارى «مثلثات» مى توان حدس زد که این شاخه از ریاضیات دست کم در آغاز پیدایش خود به نحوى با «مثلث» و مسئله  هاى مربوط به مثلث بستگى داشته است. در واقع پیدایش و پیشرفت مثلثات را باید نتیجه اى از تلاش هاى ریاضیدانان براى رفع دشوارى هاى مربوط به محاسبه هایى دانست که در هندسه روبه روى دانشمندان بوده است. در ضمن دشوارى هاى هندسى، خود ناشى از مسئله  هایى بوده است که در اخترشناسى با آن روبه رو مى شده اند و بیشتر جنبه محاسبه اى داشته اند. در اخترشناسى اغلب به مسئله   هایى بر مى خوریم که براى حل آنها به مثلثات و دستورهاى آن نیازمندیم. ساده ترین این مسئله  ها، پیدا کردن یک کمان دایره (بر حسب درجه) است، وقتى که شعاع دایره و طول وتر این کمان معلوم باشد یا برعکس، پیدا کردن طول وترى که طول شعاع دایره و اندازه کمان معلوم باشد. مى دانید سینوس یک کمان از لحاظ قدر مطلق برابر با نصف طول وتر دو برابر آن کمان است. همین تعریف ساده اساس رابطه بین کمان ها و وترها را در دایره تشکیل مى دهد و مثلثات هم از همین جا شروع شد. کهن ترین جدولى که به ما رسیده است و در آن طول وترهاى برخى کمان ها داده شده است متعلق به هیپارک، اخترشناس سده دوم میلادى است و شاید بتوان تنظیم این جدول را نخستین گام در راه پیدایش مثلثات دانست. منه لائوس ریاضیدان و بطلمیوس اخترشناس (هر دو در سده دوم میلادى) نیز در این زمینه نوشته هایى از خود باقى گذاشته اند. ولى همه کارهاى ریاضیدانان و اخترشناسان یونانى در درون هندسه انجام گرفت و هرگز به مفهوم هاى اصلى مثلثات نرسیدند. نخستین گام اصلى به وسیله آریابهاتا، ریاضیدان هندى سده پنجم میلادى برداشته شد که در واقع تعریفى براى نیم وتر یک کمان _یعنى همان سینوس- داد. از این به بعد به تقریب همه کارهاى مربوط به شکل گیرى مثلثات (چه در روى صفحه و چه در روى کره) به وسیله دانشمندان ایرانى انجام گرفت. خوارزمى نخستین جدول هاى سینوسى را تنظیم کرد و پس از او همه ریاضیدانان ایرانى گام هایى در جهت تکمیل این جدول ها و گسترش مفهوم هاى مثلثاتى برداشتند. مروزى جدول سینوس ها را تقریبا ۳۰ درجه به ۳۰ درجه تنظیم کرد و براى نخستین بار به دلیل نیازهاى اخترشناسى مفهوم تانژانت را تعریف کرد. جدى ترین تلاش ها به وسیله ابوریحان بیرونى و ابوالوفاى بوزجانى انجام گرفت که توانستند پیچیده ترین دستورهاى مثلثاتى را پیدا کنند و جدول هاى سینوسى و تانژانتى را با دقت بیشترى تنظیم کنند. ابوالوفا با روش جالبى به یارى نابرابرى ها توانست مقدار سینوس کمان ۳۰ دقیقه را پیدا کند و سرانجام خواجه نصیرالدین طوسى با جمع بندى کارهاى دانشمندان ایرانى پیش از خود نخستین کتاب مستقل مثلثات را نوشت. بعد از طوسى، جمشید کاشانى ریاضیدان ایرانى زمان تیموریان با استفاده از روش زیبایى که براى حل معادله درجه سوم پیدا کرده بود، توانست راهى براى محاسبه سینوس کمان یک درجه با هر دقت دلخواه پیدا کند. پیشرفت بعدى دانش مثلثات از سده پانزدهم میلادى و در اروپاى غربى انجام گرفت. یک نمونه از مواردى که ایرانى بودن این دانش را تا حدودى نشان مى دهد از این قرار است: ریاضیدانان ایرانى از واژه «جیب» (واژه عربى به معنى «گریبان») براى سینوس و از واژه «جیب تمام» براى کسینوس استفاده مى کردند. وقتى نوشته هاى ریاضیدانان ایرانى به ویژه خوارزمى به زبان لاتین و زبان هاى اروپایى ترجمه شد، معناى واژه «جیب» را در زبان خود به جاى آن گذاشتند: سینوس. این واژه در زبان فرانسوى همان معناى جیب عربى را دارد. نخستین ترجمه از نوشته هاى ریاضیدانان ایرانى که در آن صحبت از نسبت هاى مثلثاتى شده است، ترجمه اى بود که در سده دوازدهم میلادى به وسیله «گرادوس کره مونه سیس» ایتالیایى از عربى به لاتینى انجام گرفت و در آن واژه سینوس را به کار برد. اما درباره ریشه واژه «جیب» دو دیدگاه وجود دارد: «جیا» در زبان سانسکریت به معناى وتر و گاهى «نیم وتر» است. نخستین کتابى که به وسیله فزازى (یک ریاضیدان ایرانى) به دستور منصور خلیفه عباسى به زبان عربى ترجمه شد، کتابى از نوشته هاى دانشمندان هندى درباره اخترشناسى بود. مترجم براى حرمت گذاشتن به نویسندگان کتاب، «جیا» را تغییر نمى دهد و تنها براى اینکه در عربى بى معنا نباشد، آن را به صورت «جیب» در مى آورد. دیدگاه دوم که منطقى تر به نظر مى آید این است که در ترجمه از واژه فارسى «جیپ»- بر وزن سیب- استفاده شد که به معنى «تکه چوب عمود» یا «دیرک» است. نسخه نویسان بعدى که فارسى را فراموش کرده بودند و معناى «جیپ» را نمى دانستند، آن را «جیب» خواندند که در عربى معنایى داشته باشد.

تاریخچه عدد صفر

یکی از معمول ترین سوال هایی که مطرح میشود این است که: چه کسی صفر را کشف کرد ؟ البته برای جواب دادن به این سوال به دنبال این نیستیم که بگوییم شخص خاصی صفر را ابداع کرد و دیگران از آن زمان به بعد از آن استفاده میکردند.

اولین نکته شایان ذکر در مورد عدد صفر این است که این عدد دو کاربرد دارد که هر دو بسیار مهم تلقی می شود. یکی از کاربرد های عدد صفر این است که به عنوان نشانه ای برای جای خالی در دستگاه اعداد (جدول ارزش مکانی اعداد) به کار می رود. بنابر این در عددی مانند ۲۱۰۶ عدد صفر استفاده شده تا جایگاه اعداد در جدول مشخص شود که به طور قطع این عدد با عدد ۲۱۶ کاملا متفاوت است. دومین کاربرد صفر این است که خودش به عنوان عدد به کار می رود که ما به شکل عدد صفر از آن استفاده می کنیم.

هیچکدام از این کاربرد ها تاریخچه پیدایش واضحی ندارند. در دوره اولیه تاریخ کاربرد اعداد بیشتر به طور واقعی بوده تا عصر حاضر که اعداد مفهوم انتزاعی دارند. به طور مثال مردم دوران باستان اعداد را برای شمارش تعداد اسبان، …به کار می بردند و در این گونه مسایل هیچگاه به مساله ای برخورد نمی کردند که جواب آن صفر یا اعداد منفی باشد.

بابلی ها تا مدتها در جدول ارزش مکانی هیچ نمادی را برای جای خالی در جدول به کار نمی بردند. می توان گفت از اولین نمادی که آنها برای نشان دادن جای خالی استفاده کردند گیومه (") مثلا عدد ۶"۲۱ نمایش دهنده ۲۱۰۶ بود. البته باید در نظر داشت که از علا‌‌ئم دیگری نیز برای نشان دادن جای خالی استفاده می شد ولیکن هیچگاه این علائم به عنوان آخرین رقم آورده نمی شدند بلکه همیشه بین دو عدد قرار می گرفتند. به طور مثال عدد "۲۱۶ را با این گونه علامت گذاری نداریم. به این ترتیب به این مطلب پی می بریم که کاربرد اولیه عدد صفر برای نشان دادن جای خالی اصلا به عنوان یک عدد نبوده است.

البته یونانیان هم خود را از اولین کسانی می دانند که در جای خالی از صفر استفاده می کردند. اما یونانیان دستگاه اعداد (جدول ارزش مکانی اعداد) مثل بابلیان نداشتند. اساسا دستاورد های یونانیان در زمینه ریاضی بر مبنای هندسه بوده و به عبارت دیگر نیازی نبوده است که ریاضیدانان یونانی از اعداد نام ببرند؛ زیرا آنها اعداد را به عنوان طول خط مورد استفاده قرار میدادند.

البته بعضی از ریاضیدانان یونانی ثبت اطلاعات نجومی را بر عهده داشتند. در این قسمت به اولین کاربرد علامتی اشاره می کنیم که امروزه آن را به این دلیل که ستاره شناسان یونانی برای اولین بار علامت 0 را برای آن اتخاذ کردند، عدد صفر می نامیم. تعداد معدودی از ستاره شناسان این علامت را به کار بردند و قبل از این که سر انجام عدد صفر جای خود را به دست آورد، دیگر مورد استفاده قرار نگرفت و سپس در ریاضیات هند ظاهر شد.

هندیان کسانی بودند که پیشرفت چشمگیری از اعداد و جدول ارزش مکانی اعداد ایجاد کردند. هندیان نیز از صفر برای نشان دادن جای خالی در جدول استفاده می کردند.

اکنون اولین حضور صفر را به عنوان یک عدد مورد بررسی قرار می دهیم: اولین نکته ای که می توان به آن اشاره کرد این است که صفر به هیچ وجه نشان دهنده یک عدد به طور معمول نمی باشد. از زمان های پیش اعداد به مجموعه ای از اشیاء نسبت داده می شدند و در حقیقت با گذشت زمان مفهوم صفر و اعداد منفی که از ویژگی های مجموعه اشیاء نتیجه نمی شدند، ممکن شد. هنگامی که فردی تلاش می کند تا صفر و اعداد منفی را به عنوان عدد در نظر بگیرد با این مشکل مواجه می شود که این عدد چگونه در عملیات محاسباتی جمع، تفریق، ضرب و تقسیم عمل میکند. ریاضیدانان هندی سعی بر آن داشتند تا به این سوالات پاسخ دهند و در این زمینه نیز تا حدودی موفق بوده اند.

این نکته نیز قابل ذکر است که تمدن مایاها که در آمریکای مرکزی زندگی می کردند نیز از دستگاه اعداد استفاده می کردند و برای نشان دادن جای خالی صفر را به کار می بردند.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید

حل المسائل ریاضیات پایه - بر اساس کتاب لیدا فرخو - مدیریت

کتاب راهنما و حل المسائل ریاضیات پایه

 بر اساس کتاب لیدا فرخو 

منبع رشته مدیریت

شامل 167 صفحه با فرمت pdf