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Sistemi di equazioni sottoderminati e sovradeterminati

Cosa sono i sistemi di equazioni? Qual è l’idea che si cela dietro di essi? Cosa significa che un sistema è sovradeterminato o sottodeterminato? E perché può accadere che un sistema abbia infinite soluzione, oppure che non ne abbia?

Sistemi di equazioniI sistemi di equazioni sono un’evoluzione delle equazioni. Tuttavia, il salto logico non è così banale e molti ragazzi imparano a risolverli ma non sanno dire che cosa rappresentino i sistemi di equazioni. Spiegheremo quale sia l’intuizione dietro ai sistemi di equazioni, cosa significa che un sistema è sovradeterminato oppure sottodeterminato, e perché può accadere che un sistema abbia una sola soluzione, infinite soluzioni o nessuna soluzione.

Intuizione per sistemi di equazioni

Intuitivamente, possiamo pensare a un sistema di equazioni come a un insieme di richieste. Immaginiamo di avere di fronte a noi un gruppo di persone, e di dover dare a ciascuna persona un compito specifico da svolgere.

Un esempio di sistema di equazioni, in modo informale, potrebbe essere il seguente:

  • Anna, risolvi un sistema di equazioni lineari;
  • Giorgio, vai al mare e divertiti;
  • Luca, impedisci ad Anna di chiamare i servizi sociali.

In questa formulazione, una soluzione del sistema di equazioni corrisponde a una lista di accoppiate compito-persona che soddisfa le richieste. In altre parole, esibire una soluzione del sistema significa dire cosa fa Anna, cosa fa Giorgio, e cosa fa Luca (e così via per tutte le persone coinvolte) soddisfacendo le richieste. Nel nostro esempio, Anna deve risolvere un sistema lineare, Giorgio andare al mare, e Luca impedire ad Anna di chiamare i servizi sociali.

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Moltiplicazioni e divisioni per 10, 100, 1000: come spiegarle

Fare moltiplicazioni e divisioni per 10, 100, 1000 sembra una sciocchezza: basta aggiungere o togliere degli zeri, e spostare la virgola se è il caso. Facile se lo si sa già fare, non tanto per un bimbo! Proviamo a esplorare un modo alternativo di spiegare queste operazioni.

Ci sono tanti bimbi che hanno difficoltà a svolgere moltiplicazioni e divisioni per dieci, cento e mille. Spesso le incomprensioni derivano dal fatto che tali operazioni sono presentate al bambino come una cosa nuova, nonostante abbiano a che fare con qualcosa che già conosce. Inoltre spesso il metodo presentato riesce contro-intuitiva al bambino, rendendo ancora più difficile la questione. Proponiamo un metodo alternativo.

Moltiplicazioni per 10, 100, 1000 con furgoncini e caramelle

Moltiplicazioni e divisioni per 10, 100, 1000Si può provare a sottoporre al bimbo la questione nello stesso modo in cui sarebbe opportuno presentargli la moltiplicazione per la prima volta: attraverso un conteggio esplicito. Basta procurarsi una decina di furgoncini giocattolo e una cinquantina di caramelle per un’approccio diverso alle moltiplicazioni per dieci. Tale metodo è particolarmente efficace per bimbi piccoli, basta che sappiano contare almeno fino a 30!

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Perché facciamo prima moltiplicazione e divisione, e poi somma e sottrazione?

Perché l’ordine delle operazioni è proprio quello che è? Cosa hanno di così speciale il “per” e il “diviso” perché abbiano precedenza su “più” e “meno”? Si tratta solo di una convenzione, o c’è qualcosa di più sotto?

Scopriremo che c’è una buona ragione per cui svolgiamo le operazioni nell’ordine che ci è stato insegnato a scuola. Prendiamo la questione alla lontana e cerchiamo di capire fino in fondo le ragioni del tradizionale ordine delle operazioni.

Ordine operazioni: perché per e diviso vengono prima di piùmeno

Ordine operazioniDato che la divisione è l’operazione inversa della moltiplicazione, e lo stesso vale per la sottrazione rispetto alla somma, possiamo limitarci a parlare del per e del più.

Possiamo pensare al più e al per come funzioni (cosa che effettivamente sono), cioè come delle leggi che prendono due numeri e, secondo determinate procedimenti, ne restituiscono un terzo.

Cerchiamo di concretizzare. La somma di due numeri potrebbe essere descritta come un robot che lavora sulle arance: ossia prende un certo numero di arance da una parte del tavolo, un altro numero di arance dall’altra parte del tavolo, le mette al centro e le conta tutte. Il numero che ne deriva è il risultato della funzione somma.

Analogamente, pensiamo al prodotto come al robot che prende delle arance da una parte del tavolo, un certo numero di piatti da un’altra parte del tavolo, e pone un pezzo di ciascuna arancia in ogni piatto. Poi svuota i piatti al centro del tavolo e conta i pezzi di arance; quello è il risultato della moltiplicazione. Per esempio, se il robot deve fare 3 per 2, prende 3 arance e 2 piatti, e mette un pezzo di ciascuno delle arance in ogni piatto. Come risultato si ottengono 6 pezzi di arance.

Ora, noi vogliamo che il nostro robot faccia il meno lavoro possibile. Consideriamo l’espressione 3 + 7 \times 5. Ci sono due modi di svolgerla: fare prima il per e poi il più, oppure viceversa. Facciamo le prove e vediamo se deve lavorare di più se prima fa la moltiplicazione o se prima fa la somma.

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