יסודות החשבון מאפס
יסודות החשבון מאפס
פרק 1 - מספרים מכוונים, סדר פעולות, מחשבון מדעי ומבוא לזוויות ורדיאנים
ברוכים הבאים לצעד הראשון במסע המתמטי שלכם. חוברת זו נכתבה מתוך הבנה עמוקה שכל תלמיד יכול להצליח בלימודי הנדסה, בתנאי שהיסודות נבנים בסבלנות, בבהירות וללא דילוג על אף שלב ביניים. כאן אנו מתחילים ממש מנקודת האפס: מהבנת המספרים השליליים, דרך כללי הסימנים וסדר פעולות החשבון, וכלה בהפעלת המחשבון המדעי והבנה אינטואיטיבית של זוויות ורדיאנים. כל תרגיל נפתר צעד אחר צעד במלואו.
מטרות למידה מרכזיות:
- הבנת המשמעות של מספרים חיוביים ושליליים על ציר המספרים וביטוים במצבי מציאות
- שליטה מלאה בכללי חיבור וחיסור במספרים מכוונים ללא שגיאות סימן
- יישום מדויק של כללי כפל, חילוק וסדר פעולות החשבון עם סוגריים מרובי רמות
- שימוש מושכל במחשבון Casio fx-991ES: הבחנה בין סימן שלילי לחיסור, סדר פעולות, סוגריים ובדיקת היגיון
- הבנה גיאומטרית אינטואיטיבית של זוויות, מעלות ורדיאנים והמרות ביניהם
מספרים חיוביים, שליליים וציר המספרים
בחיי היומיום אנו פוגשים מדי יום גדלים שיכולים להימצא מעל או מתחת לנקודת ייחוס קבועה. הדוגמה המוכרת ביותר היא טמפרטורה: כאשר אומרים שחם בחוץ, הטמפרטורה היא מעל האפס. כאשר יש קרה חורפית עמוקה, הטמפרטורה יורדת מתחת לאפס. באופן דומה, בחשבון בנק אנו מבדילים בין יתרת זכות לבין יתרת חובה, ובגיאוגרפיה אנו מודדים גובה מעל פני הים או עומק מתחת לפני הים.
ציר המספרים הוא כלי ויזואלי יסודי הממחיש את המספרים: נקודת האפס נמצאת במרכז, המספרים החיוביים נמצאים מימינה והולכים וגדלים, ואילו המספרים השליליים נמצאים משמאלה.
כיצד נזהה ונחשב חיבור וחיסור של מספרים מכוונים ללא בלבול:
כלל ראשון: כאשר לשני המספרים סימן זהה, מחברים את הגדלים שלהם ושומרים על הסימן המשותף.
כלל שני: כאשר לשני המספרים סימנים שונים, מוצאים את ההפרש בין הגודל הגדול לגודל הקטן, ונותנים לתוצאה את הסימן של המספר בעל הערך הגדול יותר.
כלל שלישי: חיסור של מספר שלילי הופך לפעולת חיבור, משום שביטול של חוב שקול להוספת כסף.
טעות נפוצה ביותר אצל לומדים היא לומר מינוס ומינוס זה פלוס גם בפעולות חיבור. כלל זה נכון אך ורק עבור כפל וחילוק, או כאשר מופיעים שני סימני מינוס צמודים ברצף (חיסור של מספר שלילי). בחיבור שני חובות, התוצאה נשארת שלילית.
תרגיל 1
רמת קושי: בסיסיבבוקר נמדדה בחרמון טמפרטורה של 4 מעלות מתחת לאפס. בצהריים עלתה הטמפרטורה ב-9 מעלות, ובלילה ירדה ב-7 מעלות לעומת הצהריים. מה הייתה הטמפרטורה שנמדדה בלילה?
שלב 1: נציג את טמפרטורת הבוקר כמספר שלילי:
שלב 2: בצהריים הטמפרטורה עלתה ב-9 מעלות, ולכן נוסיף 9 לטמפרטורת הבוקר:
שלב 3: בלילה הטמפרטורה ירדה ב-7 מעלות, ולכן נחסר 7 מטמפרטורת הצהריים:
שלב 4: המסקנה היא שבלילה נמדדה טמפרטורה של 2 מעלות מתחת לאפס.
תרגיל 2
רמת קושי: בסיסיחשבו את תוצאות החיבור והחיסור הבאות:
שלב 1: נחשב את החיסור הראשון, שבו מחסרים מספר גדול ממספר קטן:
שלב 2: נחשב חיבור של שני מספרים שליליים בעלי סימן זהה:
שלב 3: נחשב חיבור של שני מספרים בעלי סימנים מנוגדים: