|
Blog > Komentarze do wpisu
Tichy miał rację
Gdy mówiłem czym są odmienne trygonometryczne od innych funkcji elementarnych, cztery z nich zupełnie mi do szczęścia wystarczały. Zresztą od dawien dawna mi wystarczają. A tu Tichy w komentarzach miał mi za złe, że sekansa i kosekansa wylałem do doniczki. I argumentował zgrabnie, więc grzecznie mu powiedziałem:
Tichy, taki marketing wymaga z mojej strony rozwagi i przemyślę jeszcze mój stosunek do sekansa
i oczywiście obietnicy nie spełniłem, bo miałem inne kotki do pieszczenia i w dodatku dziury w pamięci. A tu sprawa sama do mnie wróciła i od tej chwili staję się kosekansowym konwertytą.
Biedzę się nad czymś zupełnie innym, nad tekstem z teorii Galois, i gdy się da, próbuję coś tam szkicować, bo wierzę, że tędy idą skróty do zrozumienia. I wpadło mi na papier coś, co w tekście jednak się nie przyda, ale jest bardzo miłym zadaniem szkolnym na prostokątne przerzucanie punktu między dwoma ramionami kąta:
Zadanie jest bardzo łatwe (jeśli dziecko patrzy i myśli) albo bardzo trudne (jeśli ciągi geometryczne zakuwało w innym roku niż trygonometrię). Ale w tym szkicu jest mała niespodzianka: to jest uniwersalny model nieskończonego sumowania ciągów geometrycznych z ilorazem dodatnim ale mniejszym od 1.
Dokładniej mówiąc:
Suma wszystkich parzystych potęg, począwszy od zerowej, cosinusów ostrego kąta a jest kwadratem kosekansu tego kąta.
Prawdą jest także, że suma wszystkich elementów jakiegokolwiek ciągu geometrycznego zaczynającego się od 1 i mającego iloraz dodatni mniejszy niż 1 może być przedstawiona w ten sposób.
To odwrotne stwierdzenie rachunkowo jest banałem: jeśli ów iloraz to q, to po prostu a = arc cos √q .
Jeśli chcemy znaleźć kąt rysunkowo, trwa to trochę dłużej, ale używa się tylko Kartezjuszowej konstrukcji pierwiastka:
Biorę połowę odcinka o długości 1+q, zataczam półokrąg tą połową, wystawiam prostopadłą do półokręgu z punktu łączącego 1 z q.
Używam owego pierwiastka do zatoczenia łuku, przetnę go prostopadłą wychodzącą z poziomego odcinka w punkcie q. Centrum z którego zataczałem łuk i ów punkt przecięcia dają mi półprostą tworzącą z poziomym odcinkiem szukany kąt.
Zaskakuje mnie, że (jak sądzę) tej interpretacji nie ma po podręcznikach. Trochę trudno by mi było uwierzyć, że nikt na to wcześniej nie wpadł, ale wygląda na to, że jeśli gdzieś to jest, to tak zagrzebane, że trzeba by prosić archeologów o pomoc.
Najprościej by było sprawdzić to wysyłając np. do Mathematics Magazine, by za dwa lata recenzent odpowiedział: „drogi panie, rzecz jest świetnie znana, widziano to już nawet w jakimś polskim blogu”. czwartek, 16 lipca 2009, andsol-br
TrackBack
Komentarze
2009/07/16 15:48:07
O! Jak miło miiec dedykowany post! Jestem zaszczycony.
Przy okazji, do Wiecha: Pod postem "Liczenie figur" jest do Ciebie odpowiedź. Jedno słoweczko jest zbędne (nawet szkodliwe) w następującej frazie: "nieskończonego sumowania ciągów geometrycznych z ilorazem dodatnim ale mniejszym od 1. " Wskazówka: ma trzy litery. Długo, długo dłużej myślałem jak by zadanie o sumie rozwiązało mądre dziecko (bez szeregów). Widocznie wyrosłem albo komórki mi zdrewniały, bo nie wiem. Jedno co mi przyszło do głowy, to Tales i proporcja. Jak suma = S, skoro proporcja jest cos^2 alfa, zas poczynajac od drugiego trojkata suma bylaby proporcjonalnie mniejsza, S cos^2 alfa. Ale to niemal ta sama co oryginalna, tylko brakuje jej 1. Wiec S cos^2alfa + 1 = S. Rozwiazujemy, i juz. A propos, suma ukosnych odcinkow - to czysty kosekans. Wracajac do powyzszego, gdzie niby nie ma szeregów... Niestety, są. Ukryte tylko, nie nazwane, przemilczane. Taki typ rozumowania czesto wiedzie na manowce (do stwierdzen typu 1=0). Potrzebne jest wpierw udowodnienie ISTNIENIA S'a. A jak to uczynic bez szeregów... No mozna, np. pokazujac ograniczonosc (wzrost jest oczywisty)... ale tu tez, pomijajac slowo "szereg", trzeba dokladnie technike stosować... No więc, nie wiem, jak by mądre dziecko miało to rozwiązać.... 2009/07/16 16:52:05
@Tichy: zbędne słowo zaraz wybiję, dziękuję.
"Bez szeregów" nie istnieje, bo jak jest szereg, to jest. Rzecz w tym, że w szkole przemyca się (i słusznie, moim zdaniem) wzór na sumę szeregu geometrycznego - jest to intuicyjne, o ile sensownie wprowadzone. Więc może być tak: dziecko patrzy na dwa największe trójkąty w tej figurze i widzi, że najdłuższe w nich odcinki (zresztą przeciwprostokątne) to cos(a) i cos^2(a). Ponieważ reszta jest repliką, to oczywiście czerwone punkty dają odcinki o długościach cos^{2n}(a) - ciąg geometryczny. Przypomina sobie, że S_{\infty}=1/(1-q) i ma kwadrat cosekansa. Czuję pewien Twój opór w kwestii "intuicyjnego wprowadzania szeregu", ale to jest odwieczny i chyba nierozwiązalny dylemat. Jeśli bardzo dbać o sensowność terminów, to mówienie o szeregach w szkole w praktyce jest niemożliwe, bo mózgi nie operują jeszcze na tym poziomie sprawności w żonglerce pojęciami. Jak zostać tylko przy intuicyjnym pojmowaniu słów, to wielu ich użytkowników wpadnie w te same pułapki, z których matematyka w ciągu wieków z trudem się wygrzebała. Dlatego sądzę, ze nie ma niczego szkodliwego w dość powszechnym (pojawiającym się we wszelkich dziedzinach) "procesie przybliżania prawdy" - na początku uczymy w sposób, którego braki świetnie rozumiemy, ale to jest gładkie wejście do problemu, potem następuje niekończący się cykl coraz delikatniejszych korekcji...
Gość: Wiechu, ici2.internetdsl.tpnet.pl
2009/07/16 21:17:34
@Pan Tichy. Widziałem wpis i zastanawialem się nad pierwszymi 10-ma jego literami.
Podzielam Pana zdanie :" nie wiem, jak by mądre dziecko miało to rozwiązać.... " Patrzę na wywód Andsola oczami moich (byłych) uczniów i bez dobrego objaśnienia co to jest to sumowanie w taki sposob pokazane, chyba mieliby trudności z "zajarzenem". Kiedyś pokazywałem im takie sumowanie na kwadracie. 1+ 1/2+ 1/2(1/2) + 1/2[(1/2(1/2)] +... Zajarzyli w mig że suma jest równa 2, czemu początkowo nie dowierzali. Chyba problem leży w technologii. Wiechu. 2009/07/17 06:22:53
Wiechu, nie wiem, co masz na myśli, gdy mówisz o 10 pierwszych literach, bo w tych 10-u nic nie ma do zastanawiania się. Do czego doszedłem, zastanawiając się.
Andsolu - co do intuicji... nie mam nic przeciwko, bo wiem, że sa intuicje różnego stopnia - ba ja wiem jak to nazwać - świeżości, adekwatności? No, krótko mówiąc, sa intuicje dobre i niedobre, celne i niecelne, trafne i nietrafne. Jasne, że te dobre, celne i trafne popieram, a tych drugich - nie. Jak każdy. Z szeregami (i czymkolwiek co dotyka nieskonczoności) - zawsze problem. Może warto jest je przemycać, uważając by ani słowa "nieskończoność" nie wymówić, ani nawet jako subskryptu go uzyć. Ów ciąg geometryczny, i jego suma - służy niemal jak wzorzec metra w Sevres pod Paryżem. Warto wprowadzić wcześnie, bez epatowania nieskończonością. Zwłaszcza, że można. Suma - będzie istniała, algebra (wyłaczanie i właczenie wyrazów) - do uwierzenia, więc rzecz się zredukuje do prostego równania. Bez dotykania nieskończoności. Tak, że nie mam oporów ogólnie, mam opory przed konkretnymi próbami. I znowuż, takimi konkretnymi, które psują, w odróżnieniu od tych, co pomagają. 2009/07/17 13:46:10
Tichy, bardzo celna jest Twoja fraza o wzorcu metra. Od czasów studenckich zastanawia mnie, że wszelkie kryteria zbieżności szeregów (as far as I can see) mają ukryte w swoich trybach odwołania do szeregu geometrycznego, czy to wprost czy to w subtelnych rachunkach dowodzących poprawności owych kryteriów. Może dlatego, że przy ilorazie "bardzo, bardzo bliskim 1" można robić ciągi cholernie podobne "z początku" do stałych...
Co mi przypomina, żekiedyś (bardzo kiedyś) Gienek Porada zacukał na parę dni Instytut prostym pytaniem: czy może istnieć ciąg monotonicznie malejący do zera, ale tak powoli, że dla każdego naturalnego n szereg jego n-tych potęg pozostaje rozbieżny? Wreszcie sam skonstruował potworka - i widać było na tym przykładzie, że ciągi okropnie powoli malejące, dużo wolniej niż wszelkie geometryczne, mają w sobie coś sztucznego, że nie należy oczekiwać ich pojawienia się w matematycznej codzienności. 2009/07/17 14:01:30
Tak samo zauważają Ian Steward i Jack Kohen w książce "Nauka Świata Dysku". Nazywają takie nauczanie kłamstwami dla dzieci (swoją drogą, cytujący błędnie przypisał autorstwo Pratchettowi).
2009/07/18 06:31:57
Celna, mówisz?
Tak przytaczam tego metera, a kiedy ostatni raz sprawdzałem, skąd ów się wziął? Na klasówkę przed ćwierćwiekiem (plus). Oczywiście trzeba było znać wszystkie plusy (zapomniałem jakie są, a nigdzie nie pisze). No, więc, skorzystałem z okazji, i zajrzałem, i do wkipedii, i do BIPM. No coż, w trzeciej ćwiartce IX wieku, 16 krajów się spotkało, z tego jedne mocarstwa a inne nie, i uradziły a przyjęły. Zdaje się Wojna Pruska się akurat skończyła, a Prusy miały inne sprawy na głowie. Także, założyły klub, do którego trzeba płacić składki, by móc się metrem przystojnie posługiwać. Poland, oczywiście, no bo jak trzeba płacić składki, jakżeby mogło jej zabraknąć. Zadziwia spory udział - 25% - Południowej Ameryki. Widać, tamna Południu było więcej krajów, którym się chciało angażowac, i nie miały niczego innego na głowie. Zadziwia udział jednego kraju Ameryki Północnej. Podpisał konwencję, po czym ją olał, i olewa do dzisiaj. Powtórka z rozrywki? Co to ma wspólnego z ciągami geometrycznymi? Aha, wzorzec. Wzorzec ma to do siebie, że jest, ale nie jest jedyny. Takoż i sa inne wzorce na zbieżność czy rozbieżność. Premordialnym podejściem jest oczywiście porównanie. Do znanego. Więc, ponieważ ów geometryczny ciąg czy szereg łatwo uczynić znanym bardzo szybko, więc aż się prosi. Gienka problem, potworek... No, one, te potworki, służą i wypełniają rolę. Mówią - uważaj jak rozumujesz, bo cię zjemy. A propos, to raczej niekorzystne świadectwo owe pytanie (tzn., ta sugerowana niemożność natychmiastowej odpowiedzi) wystawia Instytutowi. Na próżno szukałem fizycznego modelu odbicia w kącie aż do wierzchołka. Ale znalazłem biologiczny. Model pożerania diatomów przez jamochłony i pokrewne. Przykład na to, iż liniowy wkład wysiłku może przynieść geometryczny wkład konsumpcji. Ale o tym innym razem (deczko skomplikowane). Mówiąc o komplikacji, przypomina się prostota, która często jest mylona z uproszczeniem. PS. Pratchet jest ko-autorem - więc zarówno pominięcie pozostałych dwóch, jak i wymóg wyrzucenia Pratcheta z autorstwa - nie uchodzi. 2009/07/18 11:35:08
@Tichy:
Powinno się podać wszystkich trzech. Jednak pominięcie przy tym akurat cytacie tych dwóch panów jest większym uchybieniem, niż byłoby nim pominięcie Pratchetta. Książka ma czytelną strukturę: jeden rozdział opowieści ze Świata Dysku, jeden popularnonaukowy, i tak na przemian. Co prawda, nigdzie wprost tego nie napisano, ale jestem przekonany, że części o nauce to praca zasadniczo Stewarta i Cohena. "Wytwory rzeczywistości" napisali wspólnie 2 lata wcześniej, więc mieli doświadczenie. Cytat pochodzi z "ich" części książki (końcówka rozdziału "Nauka i magia"), nie z Pratchettowej. Pratchettowy Świat Dysku był tylko pretekstem, żeby dotrzeć do większego kręgu odbiorów, więc smutne to jakoś, że z jego nazwiskiem ktoś wiążę tę książkę, a o obu naukowcach zapomina. 2009/07/18 16:08:05
Banderzwierz
Na wstępie, dzięki za zsyłkę do świetnego blogu i wpisu o tangu. Ten zapodany komentarz jest teź doskonały. To, że trumwirat został zredukowany do jednego trumwira, to chyba drobnostka, bez złej woli. Ja serii nie czytalem, ale zostałem zachęcony, zwłaszcza, że poszperałem po wikipediach i innych amazonach, kto i co zacz. Wygląda na to, iż ów pociąg Świata Dysku zostal wykreowny przez Pratchetta. Do pociagu wsiedli Stewart z Cohenem, z doskonałym skutkiem. Każdy z współautorów jest dostatecznie wielki tak że kwestie procentu autorstwa są zaledwie marginesowe. Okładka reprodukowana en.wikipedia.org/wiki/The_Science_of_Discworld podaje wszystkich autorów, z Pratchettem na czele większymi drukowanymi literami. Z idiomem "lies-to-children" zetknąłem się wcześniej, wielokroć, ale myślałem, że jest odwieczny i anonimowego autorstwa. A tu masz - masz autorów! Samo pojęcie "lies-to-children" należy do... siebie samego! Czyli, też jest "a lie-to-children". Bo jest tak, i nie jest tak. Młodopolskie określenie "ściema" zupełnie rozmywa i zaciera sens. |
|
wyłożone przez Clairaut" z 1856 r.)
Wiechu.