Проверка линейности зависимости по трём точкам — проверочная работа, 7 класс
Практический кейс. Три экспериментальных измерения могут лежать на одной прямой, а могут не укладываться в единую линейную модель. Задача проверочной — отличать эти случаи по значениям, в том числе когда шаги x неодинаковы.
Содержание статьи6 разделов
Метод исследования
Для трёх точек с попарно различными аргументами сравните два наклона: k₁ = (y₂−y₁)/(x₂−x₁) и k₂ = (y₃−y₂)/(x₃−x₂). Если они равны, все три точки лежат на одной прямой. Удобная проверка без дробей: (y₂−y₁)(x₃−x₂) = (y₃−y₂)(x₂−x₁).
Если два x совпали, сначала проверьте, что им соответствует одинаковый y. Две разные величины y при одинаковом x несовместимы с функцией. Если повторяется одна и та же точка, данные содержат менее трёх различных точек: она не доказывает линейности новых наблюдений, хотя через две разные точки можно провести единственную прямую.
Разобранный прикладной пример
В лаборатории измерили объём раствора (мл) через разное время (мин): (0;15), (2;25), (7;50). Первый наклон (25−15)/(2−0)=5 мл/мин; второй (50−25)/(7−2)=5 мл/мин. Точки согласуются с моделью V = 5t + 15. Но совпадение трёх измерений с прямой не гарантирует, что природный процесс строго линеен при любых t.
Таблица исходных данных для проверочной
| № | Наблюдение | Три пары (x; y) |
|---|---|---|
| 1 | Стоимость печати, x — листы, y — тенге | (1; 25); (4; 70); (9; 145) |
| 2 | Уровень воды, x — мин, y — см | (0; 18); (3; 24); (7; 32) |
| 3 | Заряд батареи, x — часы, y — % | (0; 96); (2; 82); (5; 60) |
| 4 | Температура, x — часы, y — °C | (1; -4); (3; 2); (8; 17) |
| 5 | Расстояние, x — сек, y — м | (0; 0); (2; 6); (5; 15) |
| 6 | Склад, x — дни, y — коробки | (1; 80); (2; 74); (5; 57) |
| 7 | Производство, x — часы, y — шт. | (0; 14); (3; 26); (6; 38) |
| 8 | Масса, x — нед., y — граммы | (2; 60); (5; 72); (11; 96) |
| 9 | Наблюдение A, x — время, y — величина | (0; 7); (2; 7); (5; 7) |
| 10 | Наблюдение Б, x — время, y — величина | (1; 2); (1; 5); (4; 8) |
| 11 | Наблюдение В, x — время, y — величина | (1; 3); (1; 3); (5; 11) |
| 12 | Пройденный путь, x — мин, y — метры | (2; 12); (6; 36); (11; 66) |
Задания 1–12
Для каждой строки определите, согласуются ли все наблюдения с формулой y=kx+b. Если да и имеются два различных аргумента, найдите k и b; если нет — найдите нарушающее условие. Для строки 11 отдельно объясните, что можно и чего нельзя заключить из повтора точки.
- Стоимость печати, x — листы, y — тенге. Выполните вычисления в черновике; укажите решение и оцените осмысленность единиц.
- Уровень воды, x — мин, y — см. Выполните вычисления в черновике; укажите решение и оцените осмысленность единиц.
- Заряд батареи, x — часы, y — %. Выполните вычисления в черновике; укажите решение и оцените осмысленность единиц.
- Температура, x — часы, y — °C. Выполните вычисления в черновике; укажите решение и оцените осмысленность единиц.
- Расстояние, x — сек, y — м. Выполните вычисления в черновике; укажите решение и оцените осмысленность единиц.
- Склад, x — дни, y — коробки. Выполните вычисления в черновике; укажите решение и оцените осмысленность единиц.
- Производство, x — часы, y — шт.. Выполните вычисления в черновике; укажите решение и оцените осмысленность единиц.
- Масса, x — нед., y — граммы. Выполните вычисления в черновике; укажите решение и оцените осмысленность единиц.
- Наблюдение A, x — время, y — величина. Выполните вычисления в черновике; укажите решение и оцените осмысленность единиц.
- Наблюдение Б, x — время, y — величина. Выполните вычисления в черновике; укажите решение и оцените осмысленность единиц.
- Наблюдение В, x — время, y — величина. Выполните вычисления в черновике; укажите решение и оцените осмысленность единиц.
- Пройденный путь, x — мин, y — метры. Выполните вычисления в черновике; укажите решение и оцените осмысленность единиц.
Полный ключ с обоснованиями
| № | Сюжет | Результат и проверка |
|---|---|---|
| 1 | Стоимость печати, x — листы, y — тенге | да: k₁=k₂=15; b=10; модель y = 15x + 10. |
| 2 | Уровень воды, x — мин, y — см | да: k₁=k₂=2; b=18; модель y = 2x + 18. |
| 3 | Заряд батареи, x — часы, y — % | нет: k₁=-7, k₂=-22/3; наклоны не совпадают. |
| 4 | Температура, x — часы, y — °C | да: k₁=k₂=3; b=-7; модель y = 3x − 7. |
| 5 | Расстояние, x — сек, y — м | да: k₁=k₂=3; b=0; модель y = 3x. |
| 6 | Склад, x — дни, y — коробки | нет: k₁=-6, k₂=-17/3; наклоны не совпадают. |
| 7 | Производство, x — часы, y — шт. | да: k₁=k₂=4; b=14; модель y = 4x + 14. |
| 8 | Масса, x — нед., y — граммы | да: k₁=k₂=4; b=52; модель y = 4x + 52. |
| 9 | Наблюдение A, x — время, y — величина | да: k₁=k₂=0; b=7; модель y = 7. |
| 10 | Наблюдение Б, x — время, y — величина | нет: одинаковому x соответствуют различные значения y, функция не определена. |
| 11 | Наблюдение В, x — время, y — величина | Повтор одной точки: имеются только две разные пары; прямая y = 2x + 1 проходит через них, но третьего независимого наблюдения нет. |
| 12 | Пройденный путь, x — мин, y — метры | да: k₁=k₂=6; b=0; модель y = 6x. |
Самооценка и вывод
- За строку с правильным выводом и вычислением двух наклонов — 2 балла; за частично верный ход — 1. Всего 24 балла.
- 21–24: уверенное владение; 16–20: повторите неравномерный шаг x; 10–15: потренируйтесь сравнивать дроби; меньше 10: снова отработайте построение k по двум точкам.
- Если числовые значения y одинаковы при трёх различных x, это тоже линейная зависимость — постоянная функция с k=0.
- «Лежат на прямой» означает математическую совместимость наблюдений, а не доказательство физического закона за пределами исследованного интервала.
Единицы измерения: для тарифа k измеряется в тенге/лист, для уровня воды — в см/мин, для заряда — в процентных пунктах/час. В самих проверках равенства наклонов сравниваются значения в одинаковых единицах и с одинаковым определением осей.
Сохраните материал или отправьте тому, кому он пригодится.
