Определение времени достижения порога при убывании в фиксированное число раз — диагностика ошибок, 10 класс
Учебная цель: проверять первый момент, когда положительная величина при многократном делении становится не больше порога.
Это не линейное уменьшение «на одно и то же количество». Каждый шаг делит текущее значение на одно и то же число q > 1. Формула: A(n) = A(0) / qn. Все пороги трактуются как «не больше T»; равенство уже считается достижением.
Содержание статьи7 разделов
Разобранная ошибочная работа
В лаборатории начальные 1024 условные единицы каждые сутки уменьшаются в 2 раза. Требуется не больше 70 единиц. Ученик написал: «1024 − 2n ≤ 70, следовательно, n ≥ 477». Ошибка в выборе модели: каждый день не вычитают двойку, а делят на неё. Правильные значения: после трёх суток 128, после четырёх 64. Значит, первый подходящий момент — 4 суток.
Для обратной проверки подставляем n = 4 и n = 3 в исходное выражение, а не в ошибочно преобразованное неравенство. Если оба числа не сравнить с порогом, нельзя обосновать минимальность срока.
Шесть ошибок, которые нужно обнаруживать
- Подмена деления на q вычитанием q: A(0)/qⁿ неверно превращают в A(0) − qn.
- Указание «первого» срока без проверки предыдущего шага; правильного результата может быть недостаточно.
- Неверное отношение к равенству: для условия «не больше» значение ровно T допустимо.
- Автоматическое округление дробного срока в меньшую сторону; достигнуть порога можно только на целочисленном шаге.
- Забытый нулевой шаг: если уже A(0) ≤ T, ответ ноль, сколько бы ни было задано коэффициентов.
- Попытка получить точный ноль делением положительного числа на конечную степень q; это невозможно.
Карточка 1. Обратная проверка результатов
В заданиях 1–8 найдите минимальное n. Работайте последовательно: запишите формулу, вычислите величину перед предполагаемым сроком, затем проверьте сам срок. Часть чисел подобрана так, чтобы порог достигался ровно, а часть — между двумя соседними шагами.
- Начальное значение 4096; на каждом шаге делится на 2; нужно добиться значения не больше 260. Определите n и покажите обратную проверку.
- Начальное значение 6561; на каждом шаге делится на 3; нужно добиться значения не больше 100. Определите n и покажите обратную проверку.
- Начальное значение 1000; на каждом шаге делится на 2; нужно добиться значения не больше 125. Определите n и покажите обратную проверку.
- Начальное значение 1000; на каждом шаге делится на 2; нужно добиться значения не больше 124. Определите n и покажите обратную проверку.
- Начальное значение 512; на каждом шаге делится на 2; нужно добиться значения не больше 64. Определите n и покажите обратную проверку.
- Начальное значение 10000; на каждом шаге делится на 10; нужно добиться значения не больше 10. Определите n и покажите обратную проверку.
- Начальное значение 729; на каждом шаге делится на 3; нужно добиться значения не больше 27. Определите n и покажите обратную проверку.
- Начальное значение 300; на каждом шаге делится на 2; нужно добиться значения не больше 50. Определите n и покажите обратную проверку.
Карточка 2. Новое ограничение и опасные исключения
Случаи 9–16 требуют не только числа шагов, но и пояснения, почему раньше порог не был достигнут. Если цель недостижима, так и напишите; «бесконечно много шагов» не является целым конечным ответом.
- Из 900 после каждого периода остаётся одна 3-я часть. Порог — 100 или меньше. Сколько периодов потребуется впервые?
- Из 1600 после каждого периода остаётся одна 2-я часть. Порог — 100 или меньше. Сколько периодов потребуется впервые?
- Из 625 после каждого периода остаётся одна 5-я часть. Порог — 20 или меньше. Сколько периодов потребуется впервые?
- Из 1200 после каждого периода остаётся одна 4-я часть. Порог — 75 или меньше. Сколько периодов потребуется впервые?
- Из 2401 после каждого периода остаётся одна 7-я часть. Порог — 7 или меньше. Сколько периодов потребуется впервые?
- Из 90 после каждого периода остаётся одна 3-я часть. Порог — 100 или меньше. Сколько периодов потребуется впервые?
- Из 128 после каждого периода остаётся одна 2-я часть. Порог — 0 или меньше. Сколько периодов потребуется впервые?
- Из 1728 после каждого периода остаётся одна 12-я часть. Порог — 1 или меньше. Сколько периодов потребуется впервые?
Ключ с двумя соседними проверками
- 1. 4 шаг(ов): на шаге 3 получаем 512 > 260, на шаге 4 получаем 256 ≤ 260.
- 2. 4 шаг(ов): на шаге 3 получаем 243 > 100, на шаге 4 получаем 81 ≤ 100.
- 3. 3 шаг(ов): на шаге 2 получаем 250 > 125, на шаге 3 получаем 125 ≤ 125.
- 4. 4 шаг(ов): на шаге 3 получаем 125 > 124, на шаге 4 получаем 62,5 ≤ 124.
- 5. 3 шаг(ов): на шаге 2 получаем 128 > 64, на шаге 3 получаем 64 ≤ 64.
- 6. 3 шаг(ов): на шаге 2 получаем 100 > 10, на шаге 3 получаем 10 ≤ 10.
- 7. 3 шаг(ов): на шаге 2 получаем 81 > 27, на шаге 3 получаем 27 ≤ 27.
- 8. 3 шаг(ов): на шаге 2 получаем 75 > 50, на шаге 3 получаем 37,5 ≤ 50.
- 9. 2 шаг(ов): на шаге 1 получаем 300 > 100, на шаге 2 получаем 100 ≤ 100.
- 10. 4 шаг(ов): на шаге 3 получаем 200 > 100, на шаге 4 получаем 100 ≤ 100.
- 11. 3 шаг(ов): на шаге 2 получаем 25 > 20, на шаге 3 получаем 5 ≤ 20.
- 12. 2 шаг(ов): на шаге 1 получаем 300 > 75, на шаге 2 получаем 75 ≤ 75.
- 13. 3 шаг(ов): на шаге 2 получаем 49 > 7, на шаге 3 получаем 7 ≤ 7.
- 14. 0 шагов: исходное 90 уже не превышает 100.
- 15. порог 0 не достигается при конечном числе делений: положительная величина остаётся больше нуля.
- 16. 3 шаг(ов): на шаге 2 получаем 12 > 1, на шаге 3 получаем 1 ≤ 1.
Когда решение кажется неожиданным
№ 3 и № 4. Исходное число и делитель одинаковы (1000 и 2), однако различаются пороги: 125 и 124. В первом случае достаточно трёх шагов: 1000/8 = 125. Во втором требуется четвёртый: 125 больше 124, а 62,5 уже не больше. Это пример того, почему одна единица в пороге меняет дискретный срок на целый период.
№ 14. Модель не требует хоть одного шага только потому, что речь идёт об убывании: 90 ≤ 100 ещё до начала испытания. № 15. При любом конечном n число 128/2ⁿ строго положительно. Оно стремится к нулю, но нуля не достигает; знак «≤ 0» никогда не выполняется.
№ 16. Число 1728 разделили на 12 трижды: 1728 → 144 → 12 → 1. Здесь порог достигнут точно, а не «почти»; сам момент n = 3 обязательно включается в ответ.
Методическая проверка
Взаимопроверка: ученик А называет срок, ученик Б пытается опровергнуть его, проверяя ровно один предыдущий шаг. Если А предъявил только вычисление в найденном году, Б вправе попросить доказать минимальность. Для всех заданий число шагов неотрицательное и целое. При самостоятельной работе достаточно двух пунктов из карточки 1 и одного нестандартного из карточки 2; оставшиеся можно раздать как варианты.
Сохраните материал или отправьте тому, кому он пригодится.
