חלוקת ריבוע לריבועים קטנים - למורה

מבנה המשימה

محتوى المهمة

משימה

  1. האם ניתן לחתוך ריבוע ל-4 ריבועים קטנים?
  2. האם ניתן לחתוך ריבוע ל-9 ריבועים קטנים?
  3. האם ניתן לחתוך ריבוע ל-34 ריבועים קטנים?

מדרגה

  • הציעו דרכים לחלוקה של ריבוע ל- 7 ריבועים קטנים? ל- 10 ריבועים קטנים?
  • הציגו את החלוקות בעזרת סרטוט.
  • כמה ריבועים נוספו בכל חלוקה?
  • האם ניתן להמשיך בחלוקות הנ״ל?
  • הציעו הכללה למספרי הריבועים שהתקבלו.

הנחיות למורה

כיתה מומלצת

  • כיתה ז', שליש ראשון.

סוג המשימה

  • בעיית חקר.
  • ריבוי דרכי פתרון.

הידע הדרוש

  • הגדרה ותכונות של ריבוע.
  • חשבון של חזקות ברמה בסיסית.

מה נלמד

  • חוקיות.
  • הכללה של תופעות מספריות.

הדגשים ומטרות

  • ההשפעה של כל חלוקה או מחיקה על מספר הריבועים.
  • התאמת ביטויים אלגבריים לחלוקות מוצעות.
  • חלוקות שונות מתאימות לביטויים זהים.
  • חלוקה אחת מתאימה לביטויים שונים.

מערך דידקטי מומלץ

  • הצגת המשימה לתלמידים ואופן העבודה.
  • עבודה של התלמידים בקבוצות על סעיפים א׳ וב׳.
  • דיון כיתתי: חשוב להציג גם את התרשים שמוביל לפתרון.
  • עבודה בקבוצות על סעיף ג׳.
  • דיון כיתתי מסכם בו יעלו התלמידים את הצעותיהם.
  • הצעה להרחבה של האפשרויות– מחיקה של חלוקות.

הצעות לפתרונות:

הערה מקדימה: התלמידים שמשתתפים בפעילות לא בהכרח מכירים את מושג המשתנה.

לכן כדאי להסביר להם את הפתרון באופן מילולי וללא שימוש במשתנה \(n\).

 

יוצאים מריבוע אחד.

את הריבוע הזה ניתן לחלק ל- 4 ריבועים באופן הבא:

כל אחד מהריבועים הקטנים ניתן לחלוקה לארבעה ריבועים באופן הבא:

כך נוספים 3 ריבועים חדשים בכל חלוקה:

מתקבלים 7 ריבועים

מתקבלים 10 ריבועים.

אם נמשיך בחלוקות הללו נקבל את מספרי הריבועים הבאים:

\(1, \space4,\space7,\space10,\space13,\space16,\space19,\space22,\space25,………\)

מספר הריבועים שכל חלוקה יוצרת מהווים סדרה חשבונית עם איבר כללי \(3n-2\).

באופן דומה ניתן

כל אחד מהריבועים הקטנים, שוב ניתן לחלוקה לארבעה ריבועים, באופן הבא:

כך נוספים 3 ריבועים חדשים בכל חלוקה:

מתקבלים 12 ריבועים

מתקבלים 15 ריבועים

אם נמשיך בחלוקות הללו נקבל את מספרי הריבועים הבאים:
\(9,\space12,\space15,……\)

מספר הריבועים שכל חלוקה יוצרת (חוץ מהריבוע ה- 1) מהווים סדרה חשבונית עם איבר כללי \(3n\), כאשר \((n≥3)\).

שוב יוצאים מריבוע שמחולק ל- 9 ריבועים קטנים.

נמחק חלוקה אחת (2×2) מריבוע שמורכב מ- 9 ריבועים קטנים (בדומה לחלוקה שעשינו קודם)

מתקבלים 6 ריבועים

ואם נשלב את שני המהלכים האחרונים שמתייחסים לריבוע המחולק ל- 9 ריבועים קטנים, מתקבלים המספרים:

\(6,\space9,\space12,\space15,\space18,……..\)
כלומר האיבר הכללי נשמר והוא \(3n\), כאשר \((n≥2)\).

נצא שוב מריבוע אחד. הפעם נחלק אותו ל- 16 ריבועים קטנים.

כל אחד מהריבועים הקטנים שוב ניתן לחלוקה לארבעה ריבועים באופן הבא:

כך נוספים 3 ריבועים חדשים בכל חלוקה:

מתקבלים 19 ריבועים

מתקבלים 22 ריבועים

אם נמשיך בחלוקות הללו נקבל את מספרי הריבועים הבאים:

\(16,\space19,\space22,…….\)

חלוקות למספרי הריבועים הללו התקבלו כבר קודם.

אבל, אם נמחק את החלוקה של 3×3 באופן הבא:

מתקבלים 8 ריבועים

ונמשיך בחלוקות של הריבועים הקטנים:

מתקבלים 11 ריבועים

אם נמשיך נקבל את החלוקות הבאות:

\(8,\space11,\space14,\space17,\space20,\space23,\space26,\space29,\space32,\space35,………\) 

מספר הריבועים שכל חלוקה יוצרת (חוץ מהריבוע ה- 1) מהווים סדרה חשבונית עם איבר כללי \(3n+2\), כאשר \((n≥2)\).

לסיכום: בעזרת שילוב של חלוקות ומחיקות מתקבלים כל המספרים הבאים:

\(4,\space6,\space7,\space8,\space9,\space10,\space11,\space12,\space13,\space14,\space15,\space16,…..\)

לא ניתן להגיע למספרים: \(2,\space 3,\space 5\).

אז איך מתקבלים 34 ריבועים?

אם יוצאים מריבוע שחולק ל- 4 ריבועים קטנים – האיבר הכללי שהתקבל הוא:

\(3n-2\), והצבה של 12 תביא אותנו ל- 34.

לאור זאת,

האם ניתן לחלק ריבוע ל- 200 ריבועים קטנים?

הציעו דרכים לחלוקה.

(שאלה זו או דומה לה ניתנת להצגה גם לתלמידים, על פי שיקול הדעת של המורה).