Russian Mathematics Education



Download 1,94 Mb.
Pdf ko'rish
bet129/293
Sana16.09.2021
Hajmi1,94 Mb.
#175473
1   ...   125   126   127   128   129   130   131   132   ...   293
Bog'liq
[Mathematics Education 5] Alexander Karp, Bruce R. Vogeli (editors) - Russian Mathematics Education Programs and Practices (Mathematics Education) (2011, World Scientific Publishing Company)

Elements of Analysis in Russian Schools

217


The next chapter of the textbook is called “Antiderivatives and

Integrals.” The problem that motivates the introduction of the concept

of the antiderivative is taken from mechanics: “Given the acceleration

of an object, find its velocity and coordinates at each moment in time.”

The subsequent presentation is sufficiently traditional. The antideriva-

tive F(x) of a function f(x) is defined on an interval by the equality



F



(x) f(x). The theorem that all antiderivatives of the function f(x)

on an interval have the form F(x) is explicitly formulated and

proven using Lagrange’s theorem. A table of antiderivatives is obtained

by means of an inversion of the table of derivatives. Three rules for

finding antiderivatives are formulated and proven by differentiation:

the sum of antiderivatives is the antiderivative of a sum; if is the

antiderivative of f, then kF is the antiderivative of kf ; and if is

the antiderivative of f, k = 0then

1

k



F(kx b) is the antiderivative of

f(kx b). In this way, the formula for the substitution of a variable

is introduced only in the linear case. Note that students are not

introduced to the concept of an indefinite integral as the set of all

antiderivatives or to the notation



f(x)dx.

The concept of the integral is introduced in the textbook in an

interesting way. First, the following theorem about the area of a

curvilinear trapezoid is proven (the existence of this area is considered

intuitively obvious and thus not discussed).

Theorem. If f is a function that is continuous and nonnegative on the



interval

[ab], and F is its antiderivative on this interval, then the area



S of the corresponding curvilinear trapezoid is equal to the change in the

antiderivative over the interval

[ab], i.e. S F(b) − F(a). (p. 180)

The theorem is proven using the definition of the derivative, while

the change in area S — the area of a “narrow strip” between two

straight lines with coordinates and x — is replaced with the

area of the rectangle f(c)x, which is equal to it (the existence of such

a rectangle is justified by citing the continuity of the function). Hence

S

x

f(c) → f(x) for x → 0 (here, the continuity of the function is

used once again). In this way, the Newton–Leibniz formula is proven

(using geometric language) even before the formal introduction of the

concept of the integral.



March 9, 2011

15:2


9in x 6in

Russian Mathematics Education: Programs and Practices

b1073-ch05

218


Russian Mathematics Education: Programs and Practices

The integral is then introduced as the limit of integral sums of

a particular kind. The interval

[a, b] is divided into equal parts,

and the value of the function is taken at the left endpoint of

each of the intervals thus formed. It is claimed that the sequence



S

n

=

ba



n

(f(x

0

+ · · · + f(x



n−1

)) approaches the area of a curvilinear

trapezoid. Students are then informed that precisely this limit (which

exists for any continuous function) is called the integral. Applications

of integrals in geometry and physics are examined. To compute the

volume of objects, the textbook introduces the formula =



b



a

S(x)dx,

where S(x) is the cross-section of an object with x-coordinate x,

continuously dependent on x. Let us note, by the way, that in the course

in geometry, the volumes of all studied objects, beginning with the

pyramid, are usually computed using integrals (Atanasyan et al., 2006).

Among the physical problems solved using integrals is the problem of

work done by a variable force, the problem of the force of the water

pressure, and the problem of the centers of masses.

Finally, we should note that in contrast to the textbook by Alimov

et al., examined above, exponential and logarithmic functions are stud-

ied in this textbook after derivatives and integrals. The differentiation of

the exponential function is initially carried out on the function e

x

.

The number is introduced in the following way:

Examining the graphs of the functions a

x

for different a

between 2 and 3, we notice that the slopes of the tangents to these

functions at the point (01increase, passing through, as be might

supposed from geometric considerations, the value 45

(whose tangent



is equal to 1). The textbook concludes:

It appears evident that as increases from 2 to 3, we will find a value

of such that the slope will be…equal to 1. (p. 241)

After which the corresponding value of is called the number e. In

other words, is defined as a number such that

e

x

−1

x

→ 1 for x → 0.

From this equality, the formulas for the derivatives e



x

and a



x

and also

for the antiderivatives of these functions, are easily deduced. Then the

derivative of the function = log is derived by differentiating the

basic logarithmic identity e

log x

and the derivative of the power

function with an arbitrary real exponent is obtained as the derivative of




March 9, 2011

15:2


9in x 6in

Russian Mathematics Education: Programs and Practices

b1073-ch05

Elements of Analysis in Russian Schools

219


a composite function. Subsequent study of the properties of elementary

functions can be conducted using derivatives.

Let us note that the textbook of Kolmogorov et al. (1990) also

touches on differential equations: it examines equations of exponential

growth and decay, which lead to a function such as f(x) Ce

kx

,

and the equation of harmonic oscillations, which leads to the function



f(x) cos(ωx φ).

In the opinion of the author of this chapter, the textbook of

Kolmogorov et al. solved an extremely difficult methodological prob-

lem with considerable success: it presented elementary calculus in a way

that is understandable and sufficiently rigorous. No doubt, there is little

reason to suppose that references to the passage to the limit are always

comprehensible to all students, but many topics are presented in a clear

way and with great methodological and mathematical inventiveness.

Very critical judgments of this textbook, however, have also been

expressed (see also Abramov, 2010). This textbook has remained

in print (with certain changes) to this day and plays a role in the

educational process along with other textbooks.




Download 1,94 Mb.

Do'stlaringiz bilan baham:
1   ...   125   126   127   128   129   130   131   132   ...   293




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©hozir.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling

kiriting | ro'yxatdan o'tish
    Bosh sahifa
юртда тантана
Боғда битган
Бугун юртда
Эшитганлар жилманглар
Эшитмадим деманглар
битган бодомлар
Yangiariq tumani
qitish marakazi
Raqamli texnologiyalar
ilishida muhokamadan
tasdiqqa tavsiya
tavsiya etilgan
iqtisodiyot kafedrasi
steiermarkischen landesregierung
asarlaringizni yuboring
o'zingizning asarlaringizni
Iltimos faqat
faqat o'zingizning
steierm rkischen
landesregierung fachabteilung
rkischen landesregierung
hamshira loyihasi
loyihasi mavsum
faolyatining oqibatlari
asosiy adabiyotlar
fakulteti ahborot
ahborot havfsizligi
havfsizligi kafedrasi
fanidan bo’yicha
fakulteti iqtisodiyot
boshqaruv fakulteti
chiqarishda boshqaruv
ishlab chiqarishda
iqtisodiyot fakultet
multiservis tarmoqlari
fanidan asosiy
Uzbek fanidan
mavzulari potok
asosidagi multiservis
'aliyyil a'ziym
billahil 'aliyyil
illaa billahil
quvvata illaa
falah' deganida
Kompyuter savodxonligi
bo’yicha mustaqil
'alal falah'
Hayya 'alal
'alas soloh
Hayya 'alas
mavsum boyicha


yuklab olish