Что такое прямая и обратная пропорциональность. Прямая и обратная пропорциональные зависимости
§ 129. Предварительные разъяснения.
Человек постоянно имеет дело с самыми разнообразными величинами. Служащий и рабочий стараются к определённому времени попасть на службу, на работу, пешеход спешит дойти до известного места кратчайшим путём, истопник парового отопления беспокоится о том, что температура в котле медленно поднимается, хозяйственник строит планы снижения стоимости продукции и т. д.
Таких примеров можно было бы привести сколько угодно. Время, расстояние, температура, стоимость - всё это разнообразные величины. В первой и во второй частях настоящей книги мы ознакомились с некоторыми особенно часто встречающимися величинами: площадью, объёмом, весом. Со многими величинами мы встречаемся при изучении физики и других наук.
Представьте себе, что вы едете в поезде. Время от времени вы смотрите на часы и замечаете, как долго вы уже находитесь в пути. Вы говорите, например, что со времени отправления вашего поезда прошло 2, 3, 5, 10, 15 часов и т. д. Эти числа обозначают различные промежутки времени; они называются значениями этой величины (времени). Или вы смотрите в окно и следите по дорожным столбам за расстоянием, которое проходит ваш поезд. Перед вами мелькают числа 110, 111, 112, 113, 114 км. Эти числа обозначают различные расстояния, которые прошёл поезд от места отправления. Они тоже называются значениями, на этот раз другой величины (пути или расстояния между двумя пунктами). Таким образом, одна величина, например время, расстояние, температура, может принимать сколько угодно различных значений.
Обратите внимание на то, что человек почти никогда не рассматривает только одну величину, а всегда с в я з ы в а е т её с какими-нибудь другими величинами. Ему приходится одновременно иметь дело с двумя, тремя и большим числом величин. Представьте себе, что вам нужно к 9 часам попасть в школу. Вы смотрите на часы и видите, что в вашем распоряжении 20 минут. Тогда вы быстро соображаете, стоит ли вам садиться в трамвай или вы успеете дойти до школы пешком. Подумав, вы решаете идти пешком. Заметьте, что в то время, когда вы думали, вы решали некоторую задачу. Эта задача стала простой и привычной, так как вы решаете такие задачи каждый день. В ней вы быстро сопоставили несколько величин. Именно вы посмотрели на часы, значит, учли время, затем вы мысленно представили себе р а с с т о я н и е от вашего дома до школы; наконец, вы сравнили две величины: скорость вашего шага и скорость трамвая, и сделали вывод, что за данное время (20 мин.) вы успеете дойти пешком. Из этого простого примера вы видите, что в нашей практике некоторые величины связаны между собой, т. е. зависят друг от друга
В главе двенадцатой было рассказано об отношении однородных величин. Например, если один отрезок равен 12 м, а другой 4 м, то отношение этих отрезков будет 12: 4.
Мы говорили, что это есть отношение двух однородных величин. Можно сказать иначе, что это есть отношение двух чисел одного наименования.
Теперь, когда мы больше познакомились с величинами и ввели понятие значения величины, можно по-новому высказать определение отношения. В самом деле, когда мы рассматривали два отрезка 12 м и 4 м, то мы говорили об одной величине - длине, а 12 м и 4 м - это были только два разных значения этой величины.
Поэтому в дальнейшем, когда мы станем говорить об отношении, то будем рассматривать при этом два значения одной какой-нибудь величины, а отношением одного значения величины к другому значению той же величины будем называть частное от деления первого значения на второе.
§ 130. Величины прямо пропорциональные.
Рассмотрим задачу, в условие которой входят две величины: расстояние и время.
Задача 1. Тело, движущееся прямолинейно и равномерно, проходит в каждую секунду 12 см. Определить путь, пройденный телом в 2, 3, 4, ..., 10 секунд.
Составим таблицу, по которой можно было бы следить за изменением времени и расстояния.
Таблица даёт нам возможность сопоставить эти два ряда значений. Мы видим из неё, что когда значения первой величины (времени) постепенно увеличиваются в 2, 3, ..., 10 раз, то и значения второй величины (расстояния) тоже увеличиваются в 2, 3,..., 10 раз. Таким образом, при увеличении значений одной величины в несколько раз значения другой величины увеличиваются во столько же раз, а при уменьшении значений одной величины в несколько раз значения другой величины уменьшаются во столько же раз.
Рассмотрим теперь задачу, в которую входят две такие величины: количество материи и стоимость её.
Задача 2. 15 м ткани стоят 120 руб. Вычислить стоимость этой ткани для нескольких других количеств метров, указанных в таблице.
По этой таблице мы можем проследить, каким образом постепенно возрастает стоимость товара в зависимости от увеличения его количества. Несмотря на то что в этой задаче фигурируют совсем другие величины (в первой задаче - время и расстояние, а здесь - количество товара и его стоимость), тем не менее в поведении этих величин можно обнаружить большое сходство.
В самом деле, в верхней строке таблицы идут числа, обозначающие число метров ткани, под каждым из них написано число, выражающее стоимость соответствующего количества товара. Даже при беглом взгляде на эту таблицу видно, что числа и в верхнем и в нижнем ряду возрастают ; при более же внимательном рассмотрении таблицы и при сравнении отдельных столбцов обнаруживается, что во всех случаях значения второй величины возрастают во столько же раз, во сколько возрастают значения первой, т. е. если значение первой величины возросло, положим, в 10 раз, то и значение второй величины увеличилось тоже в 10 раз.
Если мы станем просматривать таблицу справа налево , то обнаружим, что указанные значения величин будут уменьшаться в одинаковое число раз. В этом смысле между первой задачей и второй имеется безусловное сходство.
Пары величин, с которыми мы встретились в первой и второй задачах, называются прямо пропорциональными.
Таким образом, если две величины связаны между собой так, что с увеличением (уменьшением) значения одной из них в несколько раз значение другой увеличивается (уменьшается) во столько же раз, то такие величины называются прямо пропорциональными.
О таких величинах говорят также, что они связаны между собой прямо пропорциональной зависимостью.
В природе и в окружающей нас жизни встречается множество подобных величин. Приведём примеры:
1. Время работы (день, два дня, три дня и т. д.) и заработок , полученный за это время при подённой оплате труда.
2. Объём какого-нибудь предмета, сделанного из однородного материала, и вес этого предмета.
§ 131. Свойство прямо пропорциональных величин.
Возьмём задачу, в которую входят следующие две величины: рабочее время и заработок. Если ежедневный заработок 20 руб., то заработок за 2 дня будет 40 руб., и т. д. Удобнее всего составить таблицу, в которой определённому числу дней будет соответствовать определённый заработок.
Рассматривая эту таблицу, мы видим, что обе величины приняли 10 различных значений. Каждому значению первой величины соответствует определённое значение второй величины, например 2 дням соответствуют 40 руб.; 5 дням соответствуют 100 руб. В таблице эти числа написаны одно под другим.
Мы уже знаем, что если две величины прямо пропорциональны, то каждая из них в процессе своего изменения увеличивается во столько же раз, во сколько раз увеличивается и другая. Отсюда сразу следует: если мы возьмём отношение каких-нибудь двух значений первой величины, то оно будет равно отношению двух соответствующих значений второй величины. В самом деле:
Почему это происходит? А потому, что эти величины прямо пропорциональны, т. е. когда одна из них (время) увеличилась в 3 раза, то и другая (заработок) увеличилась в 3 раза.
Мы пришли, следовательно, к такому выводу: если взять два каких-нибудь значения первой величины и разделить их одно на другое, а потом разделить одно на другое соответствующие им значения второй величины, то в обоих случаях получится одно и то же число, т. е. одно и то же отношение. Значит, два отношения, которые мы выше написали, можно соединить знаком равенства, т. е.
Нет сомнения в том, что если бы мы взяли не эти отношения, а другие и не в том порядке, а в обратном, то также получили бы равенство отношений. В самом деле, будем рассматривать значения наших величин слева направо и возьмём третьи и девятые значения:
60:180 = 1 / 3 .
Значит, мы можем написать:
Отсюда вытекает такой вывод: если две величины прямо пропорциональны, то отношение двух произвольно взятых значений первой величины равно отношению двух соответствующих значений второй величины.
§ 132. Формула прямой пропорциональности.
Составим таблицу стоимости различных количеств конфет, если 1 кг их стоит 10,4 руб.
Теперь поступим таким образом. Возьмём любое число второй строки и разделим его на соответствующее число первой строки. Например:
Вы видите, что в частном всё время получается одно и то же число. Следовательно, для данной пары прямо пропорциональных величин частное от деления любого значения одной величины на соответствующее значение другой величины есть число постоянное (т. е. не изменяющееся). В нашем примере это частное равно 10,4. Это постоянное число называется коэффициентом пропорциональности. В данном случае оно выражает цену единицы измерения, т. е. одного килограмма товара.
Как найти или вычислить коэффициент пропорциональности? Чтобы это сделать, нужно взять любое значение одной величины и разделить его на соответствующее значение другой.
Обозначим это произвольное значение одной величины буквой у , а соответствующее значение другой величины - буквой х , тогда коэффициент пропорциональности (обозначим его К ) найдём посредством деления:
В этом равенстве у - делимое, х - делитель и К - частное, а так как по свойству деления делимое равно делителю, умноженному на частное, то можно написать:
y = Kx
Полученное равенство называется формулой прямой пропорциональности. Пользуясь этой формулой, мы можем вычислить сколько угодно значений одной из прямо пропорциональных величин, если знаем соответствующие значения другой величины и коэффициент пропорциональности.
Пример. Из физики мы знаем, что вес Р какого-либо тела равен его удельному весу d , умноженному на объём этого тела V , т. е. Р = d V .
Возьмём пять железных болванок различного объёма; зная удельный вес железа (7,8), можем вычислить веса этих болванок по формуле:
Р = 7,8 V .
Сравнивая эту формулу с формулой у = Кх , видим, что у = Р , х = V , а коэффициент пропорциональности К = 7,8. Формула та же, только буквы другие.
Пользуясь этой формулой, составим таблицу: пусть объем 1-й болванки равен 8 куб. см, тогда вес её равен 7,8 8 = 62,4 (г). Объём 2-й болванки 27 куб. см. Её вес равен 7,8 27 = 210,6 (г). Таблица будет иметь такой вид:
Вычислите сами числа, недостающие в этой таблице, пользуясь формулой Р = d V .
§ 133. Другие способы решения задач с прямо пропорциональными величинами.
В предыдущем параграфе мы решили задачу, в условие которой входили прямо пропорциональные величины. Для этой цели мы предварительно вывели формулу прямой пропорциональности и потом эту формулу применяли. Теперь мы покажем два других способа решения подобных задач.
Составим задачу по числовым данным, приведённым в таблице предыдущего параграфа.
Задача. Болванка объёмом 8 куб. см весит 62,4 г. Сколько будет весить болванка объёмом 64 куб. см?
Решение. Вес железа, как известно, пропорционален его объёму. Если 8 куб. см весят 62,4 г, то 1 куб. см будет весить в 8 раз меньше, т. е.
62,4: 8 = 7,8 (г).
Болванка объёмом 64 куб. см будет весить в 64 раза больше, чем болванка в 1 куб. см, т. е.
7,8 64 = 499,2(г).
Мы решили нашу задачу способом приведения к единице. Смысл этого названия оправдывается тем, что для её решения нам пришлось в первом вопросе найти вес единицы объёма.
2. Способ пропорции. Решим эту же задачу способом пропорции.
Так как вес железа и его объём - величины прямо пропорциональные, то отношение двух значений одной величины (объёма) равно отношению двух соответствующих значений другой величины (веса), т. е.
(буквой Р мы обозначили неизвестный вес болванки). Отсюда:
(г).
Задача решена способом пропорций. Это значит, что для её решения была составлена пропорция из чисел, входящих в условие.
§ 134. Величины обратно пропорциональные.
Рассмотрим следующую задачу: «Пять каменщиков могут сложить кирпичные стены дома в 168 дней. Определить, во сколько дней могли бы выполнить ту же работу 10, 8, 6 и т. д. каменщиков».
Если 5 каменщиков сложили стены дома за 168 дней, то (при одинаковой производительности труда) 10 каменщиков могли бы выполнить это вдвое скорее, так как в среднем 10 человек выполняют работу в два раза большую, чем 5 человек.
Составим таблицу, по которой можно было бы следить за изменением числа рабочих и рабочего времени.
Например, чтобы узнать, сколько дней потребуется 6 рабочим, надо сначала вычислить, сколько дней требуется одному рабочему (168 5 = 840), а затем - шести рабочим (840: 6 = 140). Рассматривая эту таблицу, мы видим, что обе величины приняли шесть различных значений. Каждому значению первой величины соответствует определённее; значение второй величины, например 10-ти соответствует 84, числу 8 - число 105 и т. д.
Если мы будем рассматривать значения обеих величин слева направо, то увидим, что значения верхней величины возрастают , a значения нижней убывают . Возрастание и убывание подчинено следующему закону: значения числа рабочих увеличиваются во столько же раз, во сколько раз уменьшаются значения затраченного рабочего времени. Ещё проще эту мысль можно выразить так: чем б о л ь ш е занято в каком-либо деле рабочих, тем меньше им нужно времени для выполнения определённой работы. Две величины, с которыми мы встретились в этой задаче, называются обратно пропорциональными.
Таким образом, если две величины связаны между собой так, что с увеличением (уменьшением) значения одной из них в несколько раз значение другой уменьшается (увеличивается) во столько же раз, то такие величины называются обратно пропорциональными.
В жизни встречается много подобных величин. Приведём примеры.
1. Если на 150 руб. нужно купить несколько килограммов конфет, то количество конфет будет зависеть от ц е н ы одного килограмма. Чем выше цена, тем меньше можно купить на эти деньги товара; это видно из таблицы:
С повышением в несколько раз цены конфет уменьшается во столько же раз число килограммов конфет, какое можно купить на 150 руб. В этом случае две величины (вес товара и его цена) обратно пропорциональны.
2. Если расстояние между двумя городами 1 200 км, то оно может быть пройдено в различное время в зависимости от скорости передвижения. Существуют разные способы передвижения: пешком, на лошади, на велосипеде, на пароходе, в автомобиле, поездом, на самолёте. Чем меньше скорость , тем больше нужно времени для передвижения. Это видно из таблицы:
С увеличением скорости в несколько раз время передвижения уменьшается во столько же раз. Значит, при данных условиях скорость и время - величины обратно пропорциональные.
§ 135. Свойство обратно пропорциональных величин.
Возьмём второй пример, который мы рассматривали в предыдущем параграфе. Там мы имели дело с двумя величинами - скоростью движения и временем. Если мы будем рассматривать по таблице значения этих величин слева направо, то увидим, что значения первой величины (скорости) возрастают, а значения второй (времени) убывают, причём скорость увеличивается во столько же раз, во сколько раз уменьшается время. Нетрудно сообразить, что если написать отношение каких-нибудь значений одной величины, то оно не будет равно отношению соответствующих значений другой величины. В самом деле, если мы возьмём отношение четвёртого значения верхней величины к седьмому значению (40: 80), то оно не будет равно отношению четвёртого и седьмого значений нижней величины (30: 15). Это можно написать так:
40: 80 не равно 30: 15, или 40: 80 =/= 30: 15.
Но если вместо одного из этих отношений взять обратное, то получится равенство, т. е. из этих отношений можно будет составить пропорцию. Например:
80: 40 = 30: 15,
40: 80 = 15: 30."
На основании изложенного мы можем сделать такой вывод: если две величины обратно пропорциональны, то отношение двух произвольно взятых значений одной величины равно обратному отношению соответствующих значений другой величины.
§ 136. Формула обратной пропорциональности.
Рассмотрим задачу: «Имеется 6 кусков шёлковой ткани разной величины и различных сортов. Стоимость всех кусков одинаковая. В одном куске 100 м ткани ценой по 20 руб. за метр. Сколько метров в каждом из остальных пяти кусков, если метр ткани в эгих кусках соответственно стоит 25, 40, 50, 80, 100 руб.?» Для решения этой задачи составим таблицу:
Нам нужно заполнить пустые клетки в верхней строке этой таблицы. Попробуем сначала определить, сколько метров во втором куске. Это можно сделать следующим образом. Из условия задачи известно, что стоимость всех кусков одинаковая. Стоимость первого куска определить легко: в нём 100 м и каждый метр стоит 20 руб., значит, в первом куске шёлка на 2 000 руб. Так как во втором куске шёлка на столько же рублей, то, разделив 2 000 руб. на цену одного метра, т. е. на 25, мы найдём величину второго куска: 2 000: 25 = 80 (м). Таким же образом мы найдём величину всех остальных кусков. Таблица примет вид:
Нетрудно видеть, что между числом метров и ценой существует обратно пропорциональная зависимость.
Если вы сами проделаете необходимые вычисления, то заметите, что каждый раз вам придётся делить число 2 000 на цену 1 м. Наоборот, если вы теперь начнёте умножать величину куска в метрах на цену 1 м, то всё время будете получать число 2 000. Этого и нужно было ожидать, так как каждый кусок стоит 2 000 руб.
Отсюда можно сделать такой вывод: для данной пары обратно пропорциональных величин произведение любого значения одной величины на соответствующее значение другой величины есть число постоянное (т. е. не изменяющееся).
В нашей задаче это произведение равно 2 000. Проверьте, что и в предыдущей задаче, где говорилось о скорости движения и времени, необходимом для переезда из одного города в другой, существовало также постоянное для той задачи число (1 200).
Принимая во внимание все сказанное, легко вывести формулу обратной пропорциональности. Обозначим некоторое значение одной величины буквой х , а соответствующее значение другой ве личины - буквой у . Тогда на основании изложенного произведение х на у должно быть равно некоторой постоянной величине, которую обозначим буквой К , т. е.
х у = К .
В этом равенстве х - множимое, у - множитель и K - произведение. По свойству умножения множитель равен произведению, делённому на множимое. Значит,
Это и есть формула обратной пропорциональности. Пользуясь ею, мы можем вычислить сколько угодно значений одной из обратно пропорциональных величин, зная значения другой и постоянное число К .
Рассмотрим ещё задачу: «Автор одного сочинения рассчитал, что если его книга будет иметь обычный формат, то в ней будет 96 страниц, если же карманный формат, то в ней окажется 300 страниц. Он испробовал разные варианты, начал с 96 страниц, и тогда у него на странице получилось 2 500 букв. Затем он взял те числа страниц, какие указаны ниже в таблице, и снова вычислил, сколько букв будет на странице».
Попробуем и мы вычислить, сколько будет букв на странице, если в книге будет 100 страниц.
Во всей книге 240 000 букв, так как 2 500 96 = 240 000.
Принимая это во внимание, воспользуемся формулой обратной пропорциональности (у - число букв на странице, х - число страниц):
В нашем примере К = 240 000, следовательно,
Итак, на странице 2 400 букв.
Подобно этому узнаем, что если в книге будет 120 страниц, то число букв на странице будет:
Наша таблица примет вид:
Остальные клетки заполните самостоятельно.
§ 137. Другие способы решения задач с обратно пропорциональными величинами.
В предыдущем параграфе мы решали задачи, в условия которых входили обратно пропорциональные величины. Мы предварительно вывели формулу обратной пропорциональности и потом эту формулу применяли. Теперь мы покажем для таких задач два других способа решения.
1. Способ приведения к единице.
Задача. 5 токарей могут сделать некоторую работу в 16 дней. Во сколько дней могут выполнить эту работу 8 токарей?
Решение. Между числом токарей и рабочим временем существует обратно пропорциональная зависимость. Если 5 токарей делают работу за 16 дней, то одному человеку для этого понадобится в 5 раз больше времени, т. е.
5 токарей выполняют работу в 16 дней,
1 токарь выполнит её в 16 5 = 80 дней.
В задаче спрашивается, во сколько дней выполнят работу 8 токарей. Очевидно, они справятся с работой в 8 раз скорее, чем 1 токарь, т. е. за
80: 8 = 10 (дней).
Это и есть решение задачи способом приведения к единице. Здесь пришлось прежде всего определить время выполнения работы одним рабочим.
2. Способ пропорции. Решим ту же задачу вторым способом.
Так как между числом рабочих и рабочим временем существует обратно пропорциональная зависимость, то можно написать: продолжительность работы 5 токарей новое число токарей (8) продолжительность работы 8 токарей прежнее число токарей (5) Обозначим искомую продолжительность работы буквой х и подставим в пропорцию, выраженную словами, необходимые числа:
Та же самая задача решена способом пропорций. Для её решения нам пришлось составить пропорцию из чисел, входящих в условие задачи.
Примечание. В предыдущих параграфах мы рассмотрели вопрос о прямой и обратной пропорциональности. Природа и жизнь дают нам множество примеров прямой и обратной пропорциональной зависимости величин. Однако нужно заметить, что эти два вида зависимости являются только простейшими. Наряду с ними встречаются иные, более сложные зависимости между величинами. Кроме того, не нужно думать, что если какие-нибудь две величины одновременно возрастают, то между ними обязательно существует прямая пропорциональность. Это далеко не так. Например, плата за проезд по железной дороге возрастает в зависимости от расстояния: чем дальше мы едем, тем больше платим, ко это не значит, что плата пропорциональна расстоянию.
Пропорциональность — это взаимосвязь между двумя величинами, при которой изменение одной из них влечет за собой изменение другой во столько же раз.
Пропорциональность бывает прямой и обратной. В данном уроке мы рассмотрим каждую из них.
Содержание урокаПрямая пропорциональность
Предположим, что автомобиль двигается со скоростью 50 км/ч. Мы помним, что скорость это расстояние, пройденное за единицу времени (1 час, 1 минуту или 1 секунду). В нашем примере автомобиль двигается со скоростью 50 км/ч, то есть за один час он будет проезжать расстояние, равное пятидесяти километрам.
Изобразим на рисунке расстояние, пройденное автомобилем за 1 час
Пусть автомобиль проехал еще один час с той же скоростью, равной пятидесяти километрам в час. Тогда получится, что автомобиль проедет 100 км
Как видно из примера, увеличение времени в два раза привело к увеличению пройденного расстояния во столько же раз, то есть в два раза.
Такие величины, как время и расстояние называют прямо пропорциональными. А взаимосвязь между такими величинами называют прямой пропорциональностью .
Прямой пропорциональностью называют взаимосвязь между двумя величинами, при которой увеличение одной из них влечет за собой увеличение другой во столько же раз.
и наоборот, если одна величина уменьшается в определенное число раз, то другая уменьшается во столько же раз.
Предположим, что изначально планировалось проехать на автомобиле 100 км за 2 часа, но проехав 50 км, водитель решил отдохнуть. Тогда получится, что уменьшив расстояние в два раза, время уменьшится во столько же раз. Другими словами, уменьшение пройденного расстояния приведет к уменьшению времени во столько же раз.
Интересная особенность прямо пропорциональных величин заключается в том, что их отношение всегда постоянно. То есть, при изменении значений прямо пропорциональных величин, их отношение остается неизменным.
В рассмотренном примере расстояние сначала было равно 50 км, а время одному часу. Отношение расстояния ко времени есть число 50.
Но мы увеличили время движения в 2 раза, сделав его равным двум часам. В результате пройденное расстояние увеличилось во столько же раза, то есть стало равно 100 км. Отношение ста километров к двум часам опять же есть число 50
Число 50 называют коэффициентом прямой пропорциональности . Он показывает сколько расстояния приходится на час движения. В данном случае коэффициент играет роль скорости движения, поскольку скорость это отношение пройденного расстояния ко времени.
Из прямо пропорциональных величин можно составлять пропорции. К примеру, отношения и составляют пропорцию:
Пятьдесят километров так относятся к одному часу, как сто километров относятся к двум часам.
Пример 2 . Стоимость и количество купленного товара являются прямо пропорциональными величинами. Если 1 кг конфет стоит 30 рублей, то 2 кг этих же конфет обойдутся в 60 рублей, 3 кг в 90 рублей. С увеличением стоимости купленного товара, его количество увеличивается во столько же раз.
Поскольку стоимость товара и его количество являются прямо пропорциональными величинами, то их отношение всегда постоянно.
Запишем чему равно отношение тридцати рублей к одному килограмму
Теперь запишем чему равно отношение шестидесяти рублей к двум килограммам. Это отношение опять же будет равно тридцати:
Здесь коэффициентом прямой пропорциональности является число 30. Этот коэффициент показывает сколько рублей приходится на килограмм конфет. В данном примере коэффициент играет роль цены одного килограмма товара, поскольку цена это отношение стоимости товара на его количество.
Обратная пропорциональность
Рассмотрим следующий пример. Расстояние между двумя городами 80 км. Мотоциклист выехал из первого города, и со скоростью 20 км/ч доехал до второго города за 4 часа.
Если скорость мотоциклиста составила 20 км/ч это значит, что каждый час он проезжал расстояние равное двадцати километрам. Изобразим на рисунке расстояние, пройденное мотоциклистом, и время его движения:
На обратном пути скорость мотоциклиста была 40 км/ч, и на тот же путь он затратил 2 часа.
Легко заметить, что при изменении скорости, время движения изменилось во столько же раз. Причем изменилось в обратную сторону — то есть, скорость увеличилась, а время наоборот уменьшилось.
Такие величины, как скорость и время называют обратно пропорциональными. А взаимосвязь между такими величинами называют обратной пропорциональностью .
Обратной пропорциональностью называют взаимосвязь между двумя величинами, при которой увеличение одной из них влечет за собой уменьшение другой во столько же раз.
и наоборот, если одна величина уменьшается в определенное число раз, то другая увеличивается во столько же раз.
К примеру, если на обратном пути скорость мотоциклиста составила бы 10 км/ч, то те же 80 км он преодолел бы за 8 часов:
Как видно из примера, уменьшение скорости привело к увеличению времени движения во столько же раз.
Особенность обратно пропорциональных величин заключается в том, что их произведение всегда постоянно. То есть, при изменении значений обратно пропорциональных величин, их произведение остается неизменным.
В рассмотренном примере расстояние между городами было равно 80 км. При изменении скорости и времени движения мотоциклиста, это расстояние всегда оставалось неизменным
Мотоциклист мог проехать это расстояние со скоростью 20 км/ч за 4 часа, и со скоростью 40 км/ч за 2 часа, и со скоростью 10 км/ч за 8 часов. Во всех случаях произведение скорости и времени было равно 80 км
Понравился урок?
Вступай в нашу новую группу Вконтакте и начни получать уведомления о новых уроках
Понятие о прямой пропорциональности
Представьте, что вы задумали купить своих любимых конфет (или чего угодно, что вам очень нравится). У конфет в магазине своя цена. Предположим, 300 рублей за килограмм. Чем больше конфет вы купите, тем больше денег заплатите. То есть если захотите 2 килограмма – заплатите 600 р., а захотите 3 кило – отдадите 900 рублей. С этим вроде бы все ясно, верно?
Если да, то тогда вам сейчас ясно и что такоепрямая пропорциональность– это понятие, которое описывает отношение двух зависящих друг от друга величин. И отношение этих величин остается неизменным и постоянным: на сколько частей увеличивается или уменьшается одна из них, на столько же частей пропорционально увеличивается или уменьшается вторая.
Описать прямую пропорциональность можно такой вот формулой:f(x) = a*x, и a в этой формуле – постоянная величина (a = const). В нашем примере про конфеты цена – это постоянная величина, константа. Она не возрастает и не уменьшается, сколько бы конфет вы не задумали купить. Независимая переменная (аргумент)x– это то, сколько килограммов конфет купить вы собираетесь. А зависимая переменнаяf(x) (функция) – то, сколько денег вы в итоге заплатите за свою покупку. Так что можем подставить в формулу цифры и получить: 600 р. = 300 р. * 2 кг.
Промежуточный вывод такой: если возрастает аргумент, возрастает и функция, если аргумент убывает, функция тоже убывает
Функция и ее свойства
Функцией прямой пропорциональности является частный случай линейной функции. Если линейная функция это y = k*x + b, то для прямой пропорциональности это выглядит так: y = k*x, гдеk называется коэффициентом пропорциональности, и это всегда не равно нулю число. Вычислитьk легко – он находится как частное функции и аргумента: k = у/х.
Чтобы было нагляднее, возьмем еще один пример. Представьте, что из пункта А в пункт Б движется автомобиль. Его скорость – 60 км/ч. Если предположить, что скорость движения остается постоянной, то ее можно принять за константу. И тогда запишем условия в виде: S = 60*t , и эта формула аналогична функции прямой пропорциональности y = k *x . Проведем параллель дальше: если k = у/х, то и скорость автомобиля можно вычислить, зная расстояние между А и Б и затраченное на дорогу время: V = S /t .
А теперь от прикладного применения знаний о прямой пропорциональности вернемся обратно к ее функции. К свойствам которой относится:
областью ее определения является множество всех действительных чисел (а также его подмножества);
функция нечетная;
изменение переменных прямо пропорционально осуществляется по всей длине числовой прямой.
Прямая пропорциональность и ее график
График функции прямой пропорциональности – это прямая, которая пересекает точку начала координат. Чтобы его построить, достаточно отметить только еще одну точку. И соединить ее и начало координат прямой.
В случае с графикомk– это угловой коэффициент. Если угловой коэффициент меньше нуля (k < 0), то угол между графиком функции прямой пропорциональности и осью абсцисс тупой, а функция убывающая. Если угловой коэффициент больше нуля (k > 0), график и ось абсцисс образуют острый угол, а функция – возрастающая.
И еще одно свойство графика функции прямой пропорциональности напрямую связано с угловым коэффициентомk. Предположим, у нас две не идентичных функции и, соответственно, два графика. Так вот, если коэффициентыkэтих функций равны, их графики расположены на оси координат параллельно. А если коэффициентыkне равны друг другу, графики пересекаются.
Примеры задач
А теперь решим пару задач на прямую пропорциональность
Начнем с простого.
Задача 1: Представьте, что 5 куриц за 5 дней снесли 5 яиц. А если будет 20 куриц, сколько яиц они снесут за 20 дней?
Решение: Обозначим неизвестное какх. И рассуждать будем следующим образом: во сколько раз больше куриц стало? Разделим 20 на 5 и узнаем, что в 4 раза. А во сколько раз больше яиц снесут 20 куриц за те же 5 дней? Тоже в 4 раза больше. Значит, находим нашх так: 5*4*4 = 80 яиц снесут 20 куриц за 20 дней.
Теперь пример чуть сложнее, перефразируем задачу из «Всеобщей арифметики» Ньютона. Задача 2: Писатель за 8 дней может сочинить 14 страниц новой книги. Если бы у него были помощники, сколько бы человек понадобилось, чтобы написать 420 страниц за 12 дней?
Решение: Рассуждаем, что количество человек (писатель + помощники) увеличивается с увеличением объема работы, если бы ее пришлось сделать за то же количество времени. Но во сколько раз? Разделив 420 на 14, узнаем, что увеличивается в 30 раз. Но так как по условию задачи на работу дается больше времени, то количество помощников увеличивается не в 30 раз, а таким образом: х = 1 (писатель) * 30 (раз) : 12/8 (дней). Преобразуем и выясним, что х = 20 человек напишут 420 страниц за 12 дней.
Решим еще задачу, похожую на те, что были у нас в примерах.
Задача 3: В одно и то же путешествие отправилось два автомобиля. Один двигался со скоростью 70 км/ч и за 2 часа проделал тот же путь, что другой за 7 часов. Найдите скорость второго автомобиля.
Решение: Как вы помните, путь определяется через скорость и время – S = V *t . Поскольку путь оба автомобиля проделали одинаковый, мы можем приравнять два выражения: 70*2 = V*7. Откуда найдем, что скорость второго автомобиля, это V = 70*2/7 = 20 км/ч.
И еще пару примеров заданий с функциями прямой пропорциональности. Иногда в задачах требуется найти коэффициент k.
Задача 4 : Даны функции у = - х/16 и у = 5х/2, определите их коэффициенты пропорциональности.
Решение: Как вы помните, k = у/х. Значит, для первой функции коэффициент равен -1/16, а для второй k = 5/2.
А еще вам может встретиться задание, как Задача 5 : Запишите формулой прямую пропорциональность. Ее график и график функции у = -5х + 3 расположены параллельно.
Решение: Функция, которая дана нам в условии, – линейная. Нам известно, что прямая пропорциональность – частный случай линейной функции. А также мы знаем, что если коэффициенты k функций равны, их графики параллельны. Значит, все, что требуется – это вычислить коэффициент известной функции и задать прямую пропорциональность по знакомой нам формуле: y = k *x . Коэффициент k = -5, прямая пропорциональность: у = -5*х.
Вывод
Теперь вы узнали (или вспомнили, если уже проходили эту тему раньше), что называется прямой пропорциональностью , и рассмотрели ее примеры . Мы также поговорили о функции прямой пропорциональности и ее графике, решили несколько задач для примера.
Если эта статья оказалась полезной и помогла разобраться в теме, расскажите нам об этом в комментариях. Чтобы мы знали, смогли ли принести вам пользу.
blog.сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.
О плюсах обучения с помощью видеуроков можно говорить бесконечно. Во-первых, они излагают мысли четко и понятно, последовательно и структурировано. Во-вторых, они занимают определенное фиксированное время, не являются, зачастую растянутыми и утомительными. В третьих, они являются более увлекательными для школьников, чем обычные уроки, к которым они привыкли. Просмотреть их можно жома в спокойной обстановке.
Во многих задачах из курса математики ученики 6 класса будут сталкиваться с прямой и обратной пропорциональной зависимостью. Прежде, чем начать изучение данной темы, стоит вспомнить, что же такое пропорции, и каким основным свойством они обладают.
Теме “Пропорции” посвящен предыдущий видеоурок. Данный же является логическим продолжением. Стоит отметить, что тема достаточно важная и часто встречаемая. Ее стоит как следует понять раз и навсегда.
Чтобы показать важность темы, видеоурок начинается с задачи. Условие появляется на экране и озвучивается диктором. Запись данных приводится в виде некоторой схемы, чтобы школьник, просматривающий видеозапись, мог как можно лучше понять. Буде лучше, если на первое время он будет придерживаться такой форме записи.
Неизвестное, как это принято в большинстве случаев, обознается латинской буквой x. Для его нахождения необходимо в первую очередь перемножить значения крест-накрест. Таким образом, получится равенство двух соотношений. Это говорит о том, что дело имеет с пропорциями и стоит вспомнить основное их свойство. Обращаем внимание на то, что все величины указаны в одинаковой единице измерения. В противном случае необходимо было привести их к одному измерению.
Просмотрев метод решения в видеозаписи, не должно возникнуть никаких трудностей при подобных задачах. Диктор комментирует каждый ход, объясняет все действия, напоминает изученный материал, который используется.
Сразу после просмотра первой части видеурока «Прямая и обратная пропорциональные зависимости» можно предложить школьнику решить эту же задачу без помощи подсказок. После, можно предложить альтернативную иную задачу.
В зависимости от умственных способностей ученика, можно увеличивать постепенно сложности последующих задач.
После первой рассмотренной задачи приводится определение прямо пропорциональных величин. Определение зачитывается диктором. Основное понятие выделено красным.
Далее демонстрируется еще одна задача, на основе которой объясняется обратная пропорциональная зависимость. Эти понятия школьнику лучше всего записать в тетради. В случае необходимости перед контрольными работами, ученик может с легкостью найти все правила и определения и перечитать.
Просмотрев данную видеозапись, 6-классник поймет, каким образом нужно использовать пропорции в тех или иных задачах. Это достаточно важная тема, которую нельзя пропустить ни в коем случае. Если школьник не приспособлен воспринимать материал, преподносимый учителем во время урока среди других учеников, то подобные обучающие ресурсы станут отличным спасением!
Наряду с прямо пропорциональными величинами в арифметике рассматривались также и величины обратно пропорциональные.
Приведём примеры.
1) Длины основания и высоты прямоугольника при постоянной площади.
Пусть требуется выделить для огорода прямоугольный участок площадью в
Мы «можем произвольно установить, например, длину участка. Но тогда ширина участка будет зависеть от того, какую длину мы выбрали. Различные (возможные) значения длины и ширины приведены в таблице.
Вообще, если обозначить длину участка через х, а ширину - через у, то зависимость между ними можно выразить формулой:
Выразив у через х, получим:
Давая х произвольные значения, будем получать соответствующие значения у.
2) Время и скорость равномерного движения при определённом расстоянии.
Пусть расстояние между двумя городами равно 200 км. Чем больше будет скорость движения, тем меньше времени потребуется, чтобы проехать данное расстояние. Это видно из следующей таблицы:
Вообще, если обозначить скорость через х, а время движения - через у, то зависимость между ними выразится формулой:
Определение. Зависимость между двумя величинами выраженная равенством , где k - определённое число (не равное нулю), называется обратно пропорциональной зависимостью.
Число и здесь называется коэффициентом пропорциональности.
Так же, как и в случае прямой пропорциональности, в равенстве величины х и у в общем случае могут принимать положительные и отрицательные значения.
Но во всех случаях обратной пропорциональности ни одна из величин не может быть равной нулю. В самом деле, если хоть одна из величин х или у будет равна нулю, то в равенстве левая часть будет равна ну
А правая - некоторому числу, не равному нулю (по определению), то есть получится неверное равенство.
2. График обратно пропорциональной зависимости.
Построим график зависимости
Выразив у через х, получим:
Будем давать х произвольные (допустимые) значения и вычислим соответствующие значения у. Получим таблицу:
Построим соответствующие точки (черт. 28).
Если будем брать значения х через меньшие промежутки, то и точки расположатся теснее.
При всевозможных значениях х соответствующие точки расположатся на двух ветвях графика, симметричных относительно начала координат и проходящих в I и III четвертях координатной плоскости (черт. 29).
Итак, мы видим, что графиком обратной пропорциональности является кривая линия. Эта линия состоит из двух ветвей.
Одна ветвь получится при положительных, другая - при отрицательных значениях х.
График обратно пропорциональной зависимости называется гиперболой.
Чтобы получить более точный график, надо строить возможно больше точек.
С достаточно большой точностью гиперболу можно начертить, пользуясь, например, лекалами.
На чертеже 30 построен график обратно пропорциональной зависимости с отрицательным коэффициентом. Составив, например, такую таблицу:
получим гиперболу, ветви которой расположены во II и IV четвертях.