Uvod

Uvod

Avtor: E-um (vsebinsko), Skupina NAUK (tehnično)

Učni cilji: Zakaj sploh potrebujemo matematiko?

Uvod

Kdo si je izmislil matematiko? Je smisel matematike računanje? Zakaj matematiko sploh potrebujemo?!

Poskusimo odgovoriti na ta vprašanja.


(zivljenje.GIF)


Ljudje smo radovedna bitja, že od nekdaj se sprašujemo zakaj, od kod, koliko ... In kar nekaj teh odgovorov lahko dobimo s pomočjo matematike. Matematika je povsod okoli nas. Matematika je tudi v nas, le da je pri enih bolj zakopana kot pri drugih ... Tudi glasba je v vseh, a eni imajo dober posluh, drugi pa ne. Toda pri vseh se lahko razvije do določene stopnje.

Kakšen bi bil svet brez matematike? Običajno se v vsaki družbi najde kdo, ki bi prodal dušo, da matematike ne bi bilo. Na prvi pogled je ponudba morda mamljiva, toda raje malo premislimo. Bi brez matematike obstajal računalnik? Bi imeli telefone in mobije? Bi lahko poslušali svojo najljubšo glasbo na MP3? Bi lahko trgovali? Bi lahko živeli v bloku, hiši ali kakšni drugi stavbi? Bi lahko ...

Kar nekaj takih vprašanj bi še lahko našli in prav vsa imajo isti odgovor: Ne. Torej življenje brez matematike ni tako čudovito, kot se zdi na prvi pogled. Lahko bi rekli celo, da je dolgočasno ...

Kako se je vse začelo...

Vse se je začelo s štetjem. Prve kosti s črticami, ki naj bi nakazovale število ulovljenih živali, segajo kar 40000 let v preteklost. Okrog 9000 pred našim štetjem so Sumerci trgovske posle že urejali s posebnimi kamenčki, imenovanimi calculi. 4000 let pred našim štetjem so Babilonci in Egipčani naredili prvi koledar. Kako bi danes sledili času brez koledarja? 1000 let kasneje so izumili prvo pomagalo za računanje– abak. Si vedel, da je prvi kalkulator že tako star? Približno v istem času so Babilonci za trgovanje začeli uporabljati šestdesetiški mestni zapis števil (še brez ničle). Babilonci so bili prvi pri mnogih matematičnih odkritjih: 1950 pred našim štetjem so rešili kvadratno enačbo, sto let kasneje so že vedeli za Pitagorov izrek (dokazal ga je Pitagora okrog 500 pred našim štetjem), 1750 pred našim štetjem pa so imeli tudi tabele za kvadratni in kubični koren.

Matematika in civilizacija

(hodnikThumbnail.png) (kroglaThumbnail.png) (glasba_kvaThumbnail.png)



Razmišljanje o matematiki in civilizaciji najlepše strne misel nemškega pisatelja Hansa Magnusa Enzensbergerja:

'Matematična spoznanja so med najpomembnejšimi dosežki civilizacije.'


Začetek civilizacije določa začetek arhitekture in poljedelstva. Da v arhitekturi in gradbeništvu ne gre brez matematike, je precej logično. In v kakšni zvezi sta poljedelstvo in matematika? V Egiptu so morali zaradi poplavljanja Nila vsako leto na novo odmeriti zemljišča. Za to so bile seveda potrebne natančne meritve in znanje iz geometrije (računanje površine zemljišča). Od tod tudi ime geometrija: geo od besede Zemlja, metrija od besede za merjenje (iz grščine), geometrija torej pomeni merjenje zemlje. Na polju potem običajno nekaj raste. In ta nekaj nato skuhamo v določeni kombinaciji ... Če imamo recept za štiri osebe in šest lačnih, tudi tukaj brez matematike ne bo šlo.

S civilizacijo se pojavi tudi umetnost. Si predstavljaš, kako bi zvenelo glasbilo, ki bi bilo narejeno povsem brez matematike? Verjetno bi bilo zelo razglašeno, saj v glasbi vladajo stroga razmerja, ki jih določa naše uho. O matematiki in glasbi bomo še govorili.

Matematika in šport

(kosarkaaThumbnail.png) (nogometThumbnail.png) (bovlinggThumbnail.png)



V moderni teoriji športa se ukvarjajo z optimalno tehniko (npr. pri smučanju) in pri tem je veliko matematike. Pravzaprav se pri športu stalno meri, šteje in računa ...


Za pokušino si oglejmo, kako se računa število doseženih točk pri bovlingu:

Igra je sestavljena iz desetih okvirov (frame). V vsakem okviru skuša igralec v dveh metih s kroglo podreti deset kegljev. Število točk v posameznem okviru je vsota števila podrtih kegljev v tem okviru in števila točk iz prejšnjega okvira. Primer: Če igralec v prvem metu prvega okvira podre 5 kegljev, v drugem metu pa 4 keglje, dobi za ta okvir 9 točk. Če nato v drugem okviru podre s prvim metom 3 keglje in z drugim 2 keglja, dobi v tem okviru 14 točk (3 + 2 + 9 = 14). Če igralcu že s prvim metom v okviru uspe podreti vseh 10 kegljev (strike), se mu k desetim točkam iz tega okvira poleg točk iz prejšnjega okvira prištejejo še točke, dobljene v naslednjih dveh metih. Če igralcu uspe podreti vse keglje z drugim metom v okviru (spare), se mu v tem okviru prištejejo še točke naslednjega meta (podobno kot pri striku). Popolna igra je sestavljena iz samih strikov in je vredna 300 točk, torej se pri bovlingu doseže maksimalno 300 točk. Na srečo se pri bovlingu lahko povsem sprostimo, saj namesto nas računa računalnik, toda včasih je bilo vse drugače ...

Matematika in tehnologija

(mobiiThumbnail.png) (racunalnikThumbnail.png) (pcmThumbnail.png)



Danes pravzaprav ne znamo več živeti brez mobilnih telefonov in računalnika. In seveda je v vsej tehnologiji, ki jo uporabljamo, skrita matematika.



Z vsem je začel Leibniz. Leta 1673 je razvil nepopoln računski stroj, ki je množil, delil in korenil. Šest let kasneje se je začel ukvarjati z binarno aritmetiko (dvojiški sistem, sestavljen iz ničel in enk), njegove ugotovitve so bile objavljene 22 let kasneje, leta 1701. Očitno je že takrat videl, kako se bo razvila tehnologija, danes je namreč skorajda v vsaki napravi skrit binarni sistem. Enke in ničle se (povedano poenostavljeno) spremenijo v električni tok– ali je (1) ali ga ni (0). Vendar sta razvoj tehnologije in reševanje matematičnih problemov zadnje čase tako bliskovita, da bo kmalu tudi binarni sistem zgodovina. Smo na pragu revolucionarnih odkritij v mikrobiologiji, ki tudi temelji na razumevanju logične zgradbe narave.

Veliko uporabljamo zvok (prenos zvoka – telefoni, zapis na zgoščenki, mp3 ...). Za pretvarjanje iz analognega v digitalni sistem se uporablja PCM (pulse-code modulation) kodiranje. Postopek je prikazan na zadnji sliki pod naslovom. Analogni signal je predstavljen s sinusoido (rdeča črta). Računalnik razkosa vsako sekundo na drobne delčke, nato s pomočjo funkcije celi del (ta vsakemu številu priredi njegov celi del) naredi približek za vsak košček. Tako ima vsak košček svojo številko, le-to pa se da zapisati v računalniškem jeziku– z enkami in ničlami.

Glasbeni zapis MP3 poleg PCM–kodiranja uporabi še psihoakustiko (veda, ki raziskuje sluh). Z znanjem iz psihoakustike so določili kodiranje, ki zanemari razlike, ki jih naše uho ne zazna, in tako precej zmanjša število podatkov in s tem velikost datoteke.

Matematika in astronomija

Brez matematike res ne bi mogli pristati na luni in tudi sateliti bi bili le znanstvena fantastika. Astronomija je tako pomembna, da za sveža odkritja izvemo kar pri dnevnih poročilih. Tokrat si bomo zato raje ogledali utrinek iz zgodovine.

Že stari Grki so na nebu opazovali nenavadno gibanje Marsa. Glede na mnogo bolj oddaljene zvezde se je Mars med letom gibal v isti smeri in se vmes prav smešno ustavil, se „zaguncal″ nazaj, potem pa spet naprej. Ptolomej je imel za to obnašanje Marsa zanimivo, a napačno razlago. Na spodnji animaciji opazuj, kako približno se na nočnem nebu giblje Mars. En obhod sonca pomeni eno leto.

Dokončno in lepo je na to veliko uganko odgovoril šele Kepler, ki je ugotovil, da se planeti bližje Soncu gibljejo hitreje kot tisti bolj oddaljeni. Opazuj spodnjo animacijo in razmisli, ali znaš razložiti “zgornji pojav”.

Aplikacija RiŠ se ni mogla zagnati. Prosim preverite, ali imate v brskalniku namescen program Java 1.4.2 (ali novejsi) (Kliknite tu za namestitev Jave)


Dokončno in lepo je na to veliko uganko odgovoril šele Kepler, ki je ugotovil, da se planeti bližje Soncu gibljejo hitreje kot tisti bolj oddaljeni. Opazuj spodnjo animacijo in razmisli, ali znaš razložiti “zgornji pojav”.

Aplikacija RiŠ se ni mogla zagnati. Prosim preverite, ali imate v brskalniku namescen program Java 1.4.2 (ali novejsi) (Kliknite tu za namestitev Jave)

Matematika in človeška radovednost

Matematika odgovori na veliko radovednih vprašanj. In za vsakim odgovorom se skriva ogromno računanja in razmišljanja. Brez računstva res ne gre ... Včasih se je ljudem marsikaj zdelo nadnaravno. Toda z razvojem matematike so se počasi razkrile zakonitosti narave in svet, v katerem živimo, je postal veliko bolj logičen in domač. Če pogledamo naravo skozi matematične oči, se zdi, da se Mati Narava igra s skrivnimi enačbami, da je v resnici vse že vnaprej določeno ...

(eksponentna_slo.JPG)



Dodatne naloge

1. Ali poleg šole obiskuješ kakšno interesno dejavnost? Na svetovnem spletu razišči povezavo med matematiko in tvojo dejavnostjo. Če nimaš posebne dejavnosti razišči povezavo s tvojim najljubšim šolskim predmetom. Povezave najdeš tako, da v brskalnik vneseš 'matematika in tvoja dejavnost oziroma predmet'. Več povezav bo v angleščini (iščeš 'math and...').

2. Poskusi najti čimveč stvari iz vsakdanjega življenja, ki so povezane z matematiko oziroma stvari, ki jih imamo zaradi matematike.

3. Poskusi poiskati čimveč zanimivih uporab matematike v različnih poklicih. Povprašaj sorodnike in prijatelje ter pobrskaj po svetovnem spletu. Poišči tudi znane ljudi, ki so kot matematiki opravljali razne zanimive poklice.

0%
0%