Andiamo con ordine: che cosa significa addizionare o sottrarre un numero ASSOLUTO a un numero relativo?
Addizionare un numero naturale a un numero relativo significa spostarsi a destra sulla retta dei numeri interi; sottrarre un numero naturale a un numero relativo significa spostarsi a sinistra sulla retta dei numeri interi.
Ora, che cosa significa addizionare o sottrarre un RELATIVO a un relativo?
Mi è venuta un'idea per visualizzare in modo alternativo a quello della retta orientata: ricordi le cariche elettriche?
La carica non cambia se si aggiungono n protoni o si tolgono n elettroni... ma certamente cambia l'elemento chimico! Alla matematica questo però non interessa!
E dimmi: funziona per te questo modello? Ne sono felice! Ma le cariche elettriche non sono l'unica possibilità di vedere le somme algebriche...
MATHLAB Esercitati ad addizionare e sottrarre numeri relativi con questo laboratorio Phet Colorado. L'attività con i gettoni è analoga a quella delle cariche che ti ho appena presentato: perciò pensa ai gettoni gialli come ai protoni e ai gettoni rossi come agli elettroni.
Avvertenza: ricorda che 2 segni vicini non possono stare; in questo laboratorio la parentesi è sottintesa.
Puoi anche considerare il segno davanti alla parentesi come un operatore che ha come argomento il contenuto della parentesi:
+ (argomento = numero relativo r) = r, cioè lascia invariato l'argomento;
- (argomento = numero relativo r) = -r, cioè trasforma l'argomento nel suo opposto.
Esempi:
+(+15) = +15, lascia invariato l'argomento +15;
+(-4) = -4, lascia invariato l'argomento -4;
-(+10) = -10, trasforma l'argomento +10 nel suo opposto -10;
-(-8) = +8, trasforma l'argomento -8 nel suo opposto +8
Oppure puoi considerare la REGOLA DEI SEGNI:
PLAYMATH Sfida i tuoi compagni! Divisi a squadre, alternatevi nel rispondere! Chi avrà più punti, avrà vinto! Occhio al tempo...
Per eliminare le parentesi, scegli perciò il tuo metodo!
... e cosa fare una volta che le parentesi siano state eliminate? Come ridurre le somme algebriche finalmente ottenute?
Una volta che siano state eliminate le parentesi, si ottiene un'espressione in cui si addizionano o sottraggono numeri naturali, come visto in cima a questa pagina. Per ridurla, orientarsi sulla retta comporta sommare o sottrarre un termine alla volta e comunque può non essere immediato quando i numeri diventano "grandi".
Si può, allora, procedere considerando ogni differenza come somma, perché sottrarre un positivo è equivalente a sommare un negativo: per questo un'espressione che contenga soltanto addizioni e sottrazioni di numeri naturali è detta somma algebrica.
Quindi si può considerare il segno come parte del numero (anziché come operatore) e ritenere sottinteso l'operatore + che lascia invariato il segno dei numeri relativi che lo seguono.
Esempio:
- 5 + 7 = (-5) + (+7)
+ 8 - 9 = (+8) + (-9)
Allora è tutto questione di somme! Come riuscire a "vedere" in questo modo le somme algebriche? Cerchia di rosso i numeri negativi e di blu i positivi, come fossero palloni, avendo cura di comprendere anche il segno che li precede!
Questa modalità di considerare le somme algebriche ha un grande vantaggio: poiché l'addizione è commutativa, nelle somme algebriche puoi commutare i termini (per esempio, per sommare tutti i termini positivi da una parte e quelli negativi dall'altra).
Ridurre una somma algebrica diventa così equivalente a sommare numeri relativi.
Eh sì: fare il giocoliere - come Don Bosco! - ha i suoi vantaggi!
Per ridurre una somma algebrica si può poi considerare la seguente regola operativa:
Riassumiamo il tutto? Per ridurre una somma algebrica, segui questi 2 passi:
PASSO 1: RIDUCI IL CONTENUTO DELLE PARENTESI
PASSO 2: ELIMINA LE PARENTESI
PASSO 3: CANCELLA I TERMINI OPPOSTI
PASSO 4: RIDUCI LA SOMMA ALGEBRICA RISULTANTE
Ora sai proprio tutto ciò che occorre per affrontare qualsiasi somma algebrica!
PLAYMATH Un'altra sfida tra voi compagni! Scegliete una scatola e riducete la somma algebrica proposta!
Passiamo ora alle altre operazioni fra numeri relativi...
Hai notato? Si tratta sempre della stessa regola, quella dei segni! Sarà un caso? Noooo: non lo è! Poco fa ti avevo detto che il segno può essere considerato come un operatore: ora ti spiego perchè!
Poiché moltiplicare per +1 un qualsiasi numero significa lasciarlo immodificato (+1 è l'elemento neutro di ℝ rispetto alla moltiplicazione), mentre moltiplicare per -1 un qualsiasi numero significa trasformarlo nel suo opposto, allora l'operatore segno davanti alla parentesi può essere reinterpretato come un fattore uguale a:
+1 se l'operatore è +
-1 se l'operatore è -
Esempi:
+(+15) = (+1) · (+15) = +15
+(-4) = (+1) · (-4) = -4
-(+10) = (-1) · (+10)= -10
-(-8) = (-1) · (-8) = +8
Ma se per l'eliminazione delle parentesi il ragionamento è chiaro (sottrarre negatività = aggiungere positività), perché mai "meno per meno dà più"?
Quanto all'elevamento a potenza: il segno viene generalmente conservato dalla potenza, tranne in un caso solo...
ICONMAP
Ora, poiché il numero relativo può essere sia alla base sia all'esponente, allora occorre prima definire le potenze a esponente negativo nell'unico modo possibile affinché le proprietà delle potenze si conservino: il reciproco del numero stesso.
Inoltre, per calcolarle, procedi in 2 tempi: prima eleva alla -1, poi al valore assoluto dell'esponente!
Esempio:
Hai notato? Il segno - dell'esponente non influisce affatto sul segno della potenza!
Ancora una precisazione... seguimi!