Перейти к содержанию

3 · Геометрия и тригонометрия

International Baccalaureate · IB Diploma · Mathematics: Analysis and Approaches · HL · Тема 3

3.1

Область применения и требования

Поддерживаемый фокус HL. Первая оценка 2021; актуально до 2028. Курс с первой оценкой 2029 является отдельным. Оставшиеся требования к руководству, оценке и практической деятельности сохраняют свои зарегистрированные значения.

Предварительные требования: прочитайте указанные количества и единицы измерения, используйте арифметику и нижеприведённые условия модели. Каждый урок осваивает собственный метод перед независимым переносом.

Это оригинальные или явно вымышленные учебные примеры, а не фактические измерения или завершённые оценочные исследования учащихся.

English Русский
scale factor/skeɪl ˈfæktə/ Коэффициент подобия
hypotenuse/haɪˈpɒtənjuːs/ Гипотенуза
radian/ˈreɪdɪən/ Радиан
resultant/rɪˈzʌltənt/ Результирующий вектор
3.2

Угловые рассуждения, подобие и метрика

Масштабируется ли объём как длина?

  • У модели длины составляют одну треть от реального объекта. Во сколько раз меньше его площадь и объем?
  • Этот урок посвящен коэффициенту масштабирования: множителю, связывающему соответствующие длины в подобных фигурах.

Выберите математическую структуру

  • Для подобных фигур с коэффициентом подобия длин k площади масштабируются как k², а объёмы — как k³. Явно укажите причины равенства углов. Касательная к окружности перпендикулярна радиусу в точке касания.
  • Укажите допустимые входные данные и единицы измерения перед вычислением. Уравнение должно отражать зависимость, а не просто фиксировать ввод в калькулятор.

Пройдите через проверенный случай

$$\frac{A_2}{A_1}=k^2,\qquad \frac{V_2}{V_1}=k^3$$
  • Проверьте результат по исходным величинам. Подставьте значения в исходное соотношение или сравните график и числовой ответ, где это уместно.

Пример:

Если коэффициент отношения модельной длины к реальной равен 3, то модельная площадь 12 см² соответствует реальной площади 12×3²=108 см², а модельный объём 8 см³ соответствует реальному объёму 8×3³=216 см³. Цилиндр с r=3, h=5 имеет объём πr²h=45π.

Угловые рассуждения, подобие и вычисление площадей/объёмов — оригинальная учебная диаграмма

Проверьте соблазнительное упрощение

  • Равенство углов само по себе устанавливает подобие, но не равенство размера. Используйте соответственные длины в том же порядке. Преобразуйте линейные единицы перед вычислением площади или объема, либо правильно возведите коэффициент преобразования в квадрат или куб.
  • Если сокращение приводит к ошибке, определите нарушенное предположение. Сохраняйте точное значение до момента, когда требуется финальное округление.

Предупреждение:

Удвоение каждой длины твёрдого тела удваивает его объём. Это утверждение ложно. Объясните, какому определению или предпосылке оно противоречит.


Интерпретируйте новую ситуацию

  • Геометрическое доказательство должно называть соответствующую теорему, указывать равные углы или соотношения сторон и делать вывод. Масштабный чертёж является доказательством только тогда, когда задание допускает измерения.
  • Полное решение должно содержать математический результат и объяснение его смысла. Убедитесь, что полученный результат возможен в заданном контексте.

Используйте это в своем курсе

  • Текущая первая оценка - 2021 Анализ и подходы HL. Это концептуальная поддержка; для сертификации каждой цели необходим полный гайдлайнд.
  • Приводите ход решения до финального ответа и соблюдайте правила использования калькулятора и формул, указанные в экзаменационном билете. Проанализируйте неверный ответ, найдя первый недопустимый шаг.

Ключевые моменты:

Множитель, связывающий соответствующие длины в подобных фигурах. Выберите соотношение, покажите метод, проверьте его предпосылки и интерпретируйте результат.

3.3

Прямоугольные треугольники и треугольники общего вида

Какую сторону нужен для лестницы?

  • Лестница достигает высоты 4 м, а её основание находится на расстоянии 3 м от стены. Какие стороны известны, и какой угол нам нужен?
  • Этот урок посвящён гипотенузе: стороне, лежащей напротив прямого угла в прямоугольном треугольнике.

Выберите математическую структуру

  • В прямоугольном треугольнике a²+b²=c²; sinθ=противолежащая/гипотенуза, cosθ=прилежащая/гипотенуза и tanθ=противолежащая/прилежащая. Для других треугольников используйте теорему синусов или косинусов, либо площадь=ab sin C/2.
  • Укажите допустимые входные данные и единицы измерения перед вычислением. Уравнение должно отражать зависимость, а не просто фиксировать ввод в калькулятор.

Пройдите через проверенный случай

$$a^2+b^2=c^2,\qquad \tan\theta=\frac{\mathrm{opposite}}{\mathrm{adjacent}}$$
  • Проверьте результат по исходным величинам. Подставьте значения в исходное соотношение или сравните график и числовой ответ, где это уместно.

Пример:

Длина лестницы c=√(3²+4²)=5 м. Её угол с землёй удовлетворяет условию tanθ=4/3, следовательно θ≈53.1°. При наличии двух сторон 6 и 8, охватывающих угол 60°, c²=6²+8²-2×6×8 cos60°=52.

Прямоугольные и непрямоугольные треугольники — оригинальная учебная диаграмма

Проверьте соблазнительное упрощение

  • Подпишите стороны относительно выбранного угла. Теорема Пифагора требует наличия прямого угла. Ошибка в режиме углов калькулятора может дать правдоподобный, но неверный результат. Сохраняйте нерасчётные значения для дальнейших шагов.
  • Если сокращение приводит к ошибке, определите нарушенное предположение. Сохраняйте точное значение до момента, когда требуется финальное округление.

Предупреждение:

Теорема Пифагора применима к любому треугольнику, включая треугольники без прямого угла. Это утверждение ложно. Объясните, какое определение или предположение оно нарушает.


Интерпретируйте новую ситуацию

  • Используйте план или вид спереди для трёхмерной задачи перед применением правила треугольника. Объясните, почему выбранный треугольник содержит требуемую длину или угол.
  • Полное решение должно содержать математический результат и объяснение его смысла. Убедитесь, что полученный результат возможен в заданном контексте.

Используйте это в своем курсе

  • Текущая первая оценка - 2021 Анализ и подходы HL. Это концептуальная поддержка; для сертификации каждой цели необходим полный гайдлайнд.
  • Приводите ход решения до финального ответа и соблюдайте правила использования калькулятора и формул, указанные в экзаменационном билете. Проанализируйте неверный ответ, найдя первый недопустимый шаг.

Ключевые моменты:

Сторона, лежащая напротив прямого угла в прямоугольном треугольнике. Выберите соотношение, покажите метод, проверьте его допущения и интерпретируйте результат.

3.4

Радианы, тождества и тригонометрические уравнения

Какое расстояние проходит обод?

  • Вращающееся колесо описывает дугу. Радианы позволяют напрямую связать угол с пройденным расстоянием по ободу.
  • Этот урок посвящён радиану: углу, опирающемуся на дугу, длина которой равна радиусу.

Выберите математическую структуру

  • Для θ в радианах длина дуги s=rθ, а площадь сектора A=r²θ/2. Используйте sin²θ+cos²θ=1 и тригонометрические тождества для упрощения или решения. Перечислите все решения в указанном интервале.
  • Укажите допустимые входные данные и единицы измерения перед вычислением. Уравнение должно отражать зависимость, а не просто фиксировать ввод в калькулятор.

Пройдите через проверенный случай

$$s=r\theta,\qquad A=\frac12 r^2\theta,\qquad \sin^2\theta+\cos^2\theta=1$$
  • Проверьте результат по исходным величинам. Подставьте значения в исходное соотношение или сравните график и числовой ответ, где это уместно.

Пример:

Для r=4 и θ=π/3, s=4π/3 и A=8π/3. Решая sin x=1/2 на 0≤x<2π, получаем x=π/6 и 5π/6. Для sin2x=1/2, решите сначала на 0≤2x<4π, прежде чем делить на 2.

Радианы, тождества и тригонометрические уравнения — оригинальная учебная схема

Проверьте соблазнительное упрощение

  • Обратный синус калькулятора выдает одно главное значение. Он не дает всех решений. Деление на sin x может привести к потере решений, где sin x=0; проверьте этот случай отдельно.
  • Если сокращение приводит к ошибке, определите нарушенное предположение. Сохраняйте точное значение до момента, когда требуется финальное округление.

Предупреждение:

Главное значение обратного синуса всегда является единственным решением за полный оборот. Это утверждение ложно. Объясните, какое определение или предположение оно нарушает.


Интерпретируйте новую ситуацию

  • Выберите тождество, которое сводит уравнение к одной тригонометрической функции. Сохраняйте точные табличные углы по возможности и проверяйте каждое решение против исходного уравнения.
  • Полное решение должно содержать математический результат и объяснение его смысла. Убедитесь, что полученный результат возможен в заданном контексте.

Используйте это в своем курсе

  • Текущая первая оценка - 2021 Анализ и подходы HL. Это концептуальная поддержка; для сертификации каждой цели необходим полный гайдлайнд.
  • Приводите ход решения до финального ответа и соблюдайте правила использования калькулятора и формул, указанные в экзаменационном билете. Проанализируйте неверный ответ, найдя первый недопустимый шаг.

Ключевые моменты:

Угол, опирающийся на дугу, длина которой равна радиусу. Выберите соотношение, покажите метод, проверьте его допущения и проинтерпретируйте результат.

3.5

Векторы и преобразовательная геометрия

Почему перемещение короче пути?

  • Проходя 4 м на восток и 3 м на север, получаем вектор перемещения 5 м, хотя пройденный путь составляет 7 м.
  • Этот урок посвящён равнодействующей: векторной сумме, представляющей суммарное перемещение или силу.

Выберите математическую структуру

  • Добавьте соответствующие векторные компоненты. Перемещение из A в B равно OB-OA. Параллельные векторы являются скалярными кратными. Вектор имеет величину и направление; расстояние — скалярная величина.
  • Укажите допустимые входные данные и единицы измерения перед вычислением. Уравнение должно отражать зависимость, а не просто фиксировать ввод в калькулятор.

Пройдите через проверенный случай

$$\overrightarrow{AB}=\mathbf b-\mathbf a,\qquad |\mathbf v|=\sqrt{v_x^2+v_y^2}$$
  • Проверьте результат по исходным величинам. Подставьте значения в исходное соотношение или сравните график и числовой ответ, где это уместно.

Пример:

При a=(4,1) и b=(1,3), a+b=(5,4). Их скалярное произведение равно a·b=4×1+1×3=7. Величина (модуль) вектора a равна √17. Для A=(1,2), B=(5,5), AB=(4,3) и |AB|=5.

Vectors and transformation geometry — original teaching diagram

Проверьте соблазнительное упрощение

  • Порядок вычитания важен: BA=-AB. Доказательство параллельности требует наличия соотношения скалярного кратного; одного рисунка недостаточно. Отрицательное подобие отражает фигуру относительно центра подобия.
  • Если сокращение приводит к ошибке, определите нарушенное предположение. Сохраняйте точное значение до момента, когда требуется финальное округление.

Предупреждение:

Векторы AB и BA всегда имеют одинаковые компоненты. Это утверждение ложно. Укажите, какое определение или допущение оно нарушает.


Интерпретируйте новую ситуацию

  • При параллельном переносе каждая точка использует одно и то же перемещение. Для сложных задач прямых различайте радиус-вектор и вектор направления, а также решайте параметрические уравнения последовательно.
  • Полное решение должно содержать математический результат и объяснение его смысла. Убедитесь, что полученный результат возможен в заданном контексте.

Используйте это в своем курсе

  • Текущая первая оценка - 2021 Анализ и подходы HL. Это концептуальная поддержка; для сертификации каждой цели необходим полный гайдлайнд.
  • Приводите ход решения до финального ответа и соблюдайте правила использования калькулятора и формул, указанные в экзаменационном билете. Проанализируйте неверный ответ, найдя первый недопустимый шаг.

Ключевые моменты:

Векторная сумма, представляющая суммарное перемещение или силу. Выберите соотношение, покажите метод, проверьте его допущения и интерпретируйте результат.

Интерактивные уроки по этой теме

Пройдите его шаг за шагом с упражнениями мгновенной проверки.

Больше тем в International Baccalaureate · IB Diploma · Mathematics: Analysis and Approaches · HL

Войти или создать аккаунт

IGCSE, A-Level & AP