Анализ ошибок заочной математической школы (стр. 4 из 7)

Рассуждения ученика: Так как множество B содержит 15 элементов, то множество A будет содержать 25 – 15 = 10 элементов.

Анализ ошибки: Следует заметить, что, выполняя задание “Комбинаторика”, большинство учеников впервые знакомятся с теорией множеств. В связи с этим они пытаются найти свойства, схожие со свойствами уже знакомых им объектов. Так операцию объединения двух множеств школьники часто связывают с операцией сложения двух чисел. Это вполне логично, ведь в свою очередь числа еще в младшем возрасте они изучали при помощи подручных предметов, к примеру, тех же счетных палочек, то есть, фактически, с помощью операций над множествами. При решении задачи ученик действовал с множествами, как с числами. Это было бы верно, если бы пересечение множеств было пустым, как при работе со счетными палочками. Но если это не так, то число элементов в объединении и сумма количеств элементов в каждом из множеств – это разные величины. Но ученик действовал по уже сформированному стереотипу, поэтому в ответе он получил не количество элементов множества A, а количество элементов, принадлежащих только A. Исходя из классификации, данной в §1, эту ошибку следует отнести к классу необоснованных аналогий. Причина ошибки состоит в том, что ребенок при решении задачи неосознанно работает с любыми двумя множествами как с непересекающимися. Проверяющему следует помочь ученику разобраться в понятиях пересечения и объединения, сделав упор на том, что отличает объединение множеств от сложения чисел. Это можно сделать, разобрав конкретную задачу. Целесообразно использовать круги Эйлера, так как графические иллюстрации помогают ученику лучше воспринимать информацию. Рассмотрим конкретный пример.

Задача. Множество A содержит 7 элементов, множество B – 10, объединение множеств A и B – 15.Сколько элементов содержит пересечение множеств A и B(c)?

Объединение множеств A и B можно разделить на три подмножества: 1) элементы, принадлежащие только множествуA; 2) элементы, принадлежащие пересечению множеств A и B; 3) элементы, принадлежащие только множеству B. Сложив количество элементов трех групп, мы получим количество элементов в объединении множеств A и B. Это видно и на кругах Эйлера. Обозначим за x– количество элементов пересечения. Тогда в первой группе 7 – x элементов, во второй x, в третьей 10 – x. В объединении (7 – x) + x + (10 – x) = 17 – x = 15 Þx = 2. Можно предложить ученику решить данную задачу в общем виде, заменив числа 7, 10 и 15 на a, bи с. Тем самым он получит выражение с = a + b – х, характеризующее количественное отношение двух множеств.

Задача 1-14. Записать формулами множества, заштрихованные на диаграммах (приведено несколько диаграмм, из которых мы рассмотрим одну).

Рассуждения ученика: Интересующее нас множество можно записать как AÇC + BÇC.

Анализ ошибки: Ученик отождествляет сложение с объединением. Надо убедить его, что между этими двумя операциями есть разница.

Не так важно, как называет ученик объединение (“объединение первого и второго множеств” или “прибавим к первому второе множество”, как-то иначе), важно то, что он подразумевает под ним, понимает ли он суть операции объединения. Поэтому нельзя считать, что ученик действовал при решении данной задачи неправильно. Надо указать, что при оперировании с числами употребляется знак “+”, а с множествами – “È”. Разделение этих операций исключает из рассуждений ненужную путаницу.

Рассуждения ученика: Интересующее нас множество можно записать формулой AÇC + BÇC– AÇBÇC.

Анализ ошибки: ученик множествами оперирует, как числами. Он решает совсем другую задачу: сколько элементов содержит заштрихованное множество. Задача проверяющего – разъяснить разницу между множеством и количеством элементов в этом множестве. Ошибка напрямую связана с формальным знанием определений операций над множествами. По классификации она относится к разделу неправильное понимание определения (неверная конкретизация). Поэтому в данной ситуации проверяющему рекомендуется дать кроме приведенных в методическом пособии определений на диаграммах, словесные определения:

AÈB – множество всех элементов, которые принадлежат либо A либо B.

AÇB – множество всех элементов, которые принадлежат и A иB одновременно.

A\B – множество всех элементов, принадлежащих A, но не принадлежащие множеству B.

– множество всех элементов, не принадлежащих A.

Рекомендуется также сказать, что при объединении одинаковые объекты сливаются в один. Именно из таких объектов, которые содержатся в обоих множествах, и состоит пересечение. Пусть ученик сравнит определения с их графическими иллюстрациями. Сначала лучше научиться строить множества по формулам (их достаточно в пособии), а потом переходить к написанию формул по диаграммам.

Задача 2-6. Сколько существует семизначных чисел, цифры которых идут в убывающем порядке?

Рассуждения ученика: всё решение сводится к указанию того факта, что семизначных чисел столько же, сколько трехзначных с соответствующим убывающим порядком цифр. Отсутствует доказательство этого факта.

Анализ ошибки: Стоит упомянуть то, что перед данной задачей разобрана следующая : сколько существует восьмизначных чисел, цифры которых идут в убывающем порядке? Подробно рассмотрено решение, суть которого состоит в установлении взаимнооднозначного соответствия между восьмизначными и двузначными числами. Количество двузначных чисел нам уже известно. Авторы хотели тем самым дать образец решения. Хорошо выделили этапы доказательства: каждому двузначному сопоставлено ровно одно восьмизначное; каждому восьмизначному сопоставлено ровно одно двузначное; установлено взаимноооднозначное соответствие, следовательно, и тех и других чисел одинаковое число. Предполагалось, что школьники будут действовать аналогично. Действительно, многие ученики привели полностью обоснованное решение, но есть и те, кто не написал его, посчитав излишним приводить обоснования, аналогичные изложенным в методическом пособии. Необязательно требовать от ученика полностью приводить все доказательство, но в чем отличие рассуждений с семизначными числами от рассуждений с восьмизначными и почему действия будут аналогичными – ученик должен написать. Иначе это – необоснованная аналогия и решением не является. Одного ответа в данной задаче недостаточно, ученик должен понимать суть подсчета и уметь его осуществлять в подобных ситуациях. Ссылаться на соответствующий результат можно лишь после того, как показано, что решение при этом будет действительно аналогичное. Для убедительности надо привести задачу, в которой действия по аналогии приводят к неверному ответу. Можно привести задачу на поиск количества девяток в числах от 1 до 100. Рассуждаем следующим образом. От 1 до 10 – одна девятка, от 11 до 20 также – одна, получается в каждом десятке по одной девятке. Так как десятков десять, то девятка в числах от 1 до 100 встречается 10 раз. Все вроде бы верно, за исключением того, что в каждом числе от 90 до 99 включительно девятка встречается еще и в разряде десятков (в других десятках она встречается лишь в разряде единиц), поэтому аналогия на этот десяток неверная. В результате вместо верного результата 20 мы получили всего лишь 10.

На таких, очевидных с виду задачах, подобных задаче 2-6, и нужно развивать умение строго обосновывать каждый шаг в рассуждениях.

Задача 3-5. б) Четыре футбольных команды A, B, Cи D, провели друг с другом несколько тренировочных матчей. Известно, что команда A участвовала в 6 матчах, команда B – в 5, C – в 7,D – в 10. Сколько всего состоялось матчей?

в) Три футбольных команды, A, Bи C провели друг с другом несколько тренировочных матчей. Известно, что команда A участвовала в 6 матчах, команда B – в 7 матчах, а команда C – в 11 матчах. Сколько матчей сыграли друг с другом команды A и C?

Рассуждения ученика сводятся к рассмотрению конкретных графов, иллюстрирующих турнир. Подсчитав количество матчей, он дает ответ.

Анализ ошибки: Нет гарантий, что при построении другого графа ответ будет таким же. Это необоснованное обобщение в многих случаях приводит к неполному ответу. Приведем конкретный пример.

Возьмем 4 команды. Aсыграла одну игру, B– две, C – три, D – две. Сколько игр сыграли между собой команды Bи C? Понятно, что ответ неоднозначен. Может быть две игры, может быть одна.

Пусть теперь ученик докажет, что в его задаче такая ситуация не возникнет. Это подтолкнет его к рассуждениям в общем виде, и не стоит на этом этапе писать подсказки, которые лишают ученика возможности самостоятельного решения задачи. Ученик должен сам дойти до сути, в этом состоит один из главных принципов обучения в ВЗМШ.

Задача 3-6. Можно ли устроить такой турнир, чтобы в нем:

а) участвовало 13 команд, и каждая команда сыграла ровно 5 матчей;

б) участвовало 10 команд, и каждая команда сыграла бы ровно 5 матчей;

в) участвовало 9 команд, и каждая команда сыграла бы 4 матча?

Рассуждения ученика: а) так как каждая команда сыграла 5 матчей, то всего было

игр, то есть не целое число. Но в любом турнире всегда количество игр – целое число. Приходим к противоречию. Следовательно турнир устроить нельзя.