Omet navegació

Relacions i funcions

Sabers

  1. Revisió del concepte i propietats de les funcions polinòmiques (constants, lineals o de proporcionalitat directa, afins i quadràtiques) i de proporcionalitat inversa.
    #ESP.VM
    #ALG.MM
    #EST.IN
  2. Estudi i aplicació en contextos de la funció exponencial i les seves característiques: representació, estudi de la relació entre la gràfica i el valor de la base en l'expressió algebraica de la funció exponencial. , ,
    #ESP.VM
    #ALG.MM
    #EST.IN
  3. Estudi de l'efecte dels paràmetres en diferents tipus de funcions estudiades.
    #ESP.LS
    #ALG.PA
    #ALG.VA
  4. Estudi i aplicació en contextos de les funcions definides a trossos i les seves característiques.
    [AMP]
    #ESP.VM
    #ALG.MM
  5. Anàlisi de les propietats de diferents tipus de funcions a partir de la seva gràfica: creixement i decreixement, màxims i mínims, domini i recorregut, simetries, continuïtat…
  6. Ús de recursos digitals i interactius per representar taules i gràfics.
    #ALG.PC
  7. Extracció d'informació d'una funció donada gràficament, mitjançant una taula, una expressió algebraica i verbalment.
    #ALG.ID

Descripció i orientacions

Reflexions generals

Tal com es comenta als documents dels cursos anteriors, un dels conceptes matemàtics fonamentals que s’estudien al llarg de l’etapa de secundària és el de funció. Les funcions ens permeten estudiar fenòmens de canvi i relacions entre variables, per la qual cosa són una part fonamental en la modelització de situacions contextualitzades ( #4.ALG.MM) i permeten establir connexions amb altres camps de les ciències o les ciències socials.

Ara, a 4t d’ESO, s’ha de seguir el camí iniciat als cursos anteriors, partint del fet que les funcions proporcionen contextos per pensar en les relacions de canvi i procurar que l’alumnat no es quedi amb una visió poc profunda de les funcions que limiti el concepte de funció a una fórmula o al seguiment de pautes per aconseguir un gràfic. Al llarg de tot aquest bloc Relacions i funcions, és important continuar tenint en compte, tal com es proposa també als cursos anteriors, el bloc Variable, #4.ALG.VA, que cal anar treballant conjuntament donada l’estreta relació que hi té.

Si a 2n d’ESO es proposava començar l’estudi de funcions lineals i afins i, a 3r, se suggeria continuar amb l’estudi de relacions de proporcionalitat inversa i quadràtiques analitzant aquestes relacions, per començar a construir famílies de funcions a partir de les característiques, ara a 4t, es recomana seguir la mateixa línia amb les funcions exponencials. Una eina que hem de tenir present en l’estudi d’aquestes característiques són els programes de geometria dinàmica, que poden ajudar a millorar-ne la comprensió conceptual.

Comentaris sobre les connexions

Com ja s’ha comentat a l’apartat Reflexions generals, és evident la connexió amb el bloc Variable, #4.ALG.VA, i també amb el bloc Igualtat i desigualtat, #4.ALG.ID, ja que no es pot deslligar l’estudi de les característiques de les funcions de la resolució d’equacions, vist tant des del punt de vista analític com gràfic.

A través de les funcions, podem descriure molts fenòmens, ja siguin quotidians, d’altres àmbits de coneixement o fins i tot de les matemàtiques mateixes. Estem parlant, per tant, de modelització matemàtica i establint connexions directes amb els blocs #4.ALG.MM i #4.ESP.VM. També s’estableixen connexions amb #4.ESP.LS quan es treballa l’efecte del pendent i l’ordenada a l’origen de les funcions lineals i afins.

Observacions sobre alguns sabers d’aquest bloc

L’estudi de la funció exponencial, saber #4.ALG.RF.B, proporciona una comprensió essencial d’un tipus de funcions que són àmpliament utilitzades en ciències, tecnologia i altres camps. La comprensió de les seves propietats, com ara l’evolució del creixement i el decreixement exponencial, ajuda a aprofundir en la comprensió conceptual de les propietats de les funcions i a enfortir els coneixements sobre càlcul i àlgebra.

Es continua treballant el saber #4.ALG.RF.E, introduït a 3r, per tal d’aportar a la comprensió conceptual de la idea de funció. Les gràfiques permeten veure intuïtivament com es comporta una funció. Entendre les propietats com el creixement, el decreixement, els màxims, els mínims, les simetries, etc. a partir de la gràfica, ajuda a visualitzar com les funcions canvien i a identificar patrons ràpidament. D’altra banda, treballant els gràfics de les funcions, l’alumnat desenvolupa habilitats per analitzar i interpretar informació de manera crítica.

Respecte al saber #4.ALG.RF.F, els recursos digitals de geometria dinàmica poden ajudar l’alumnat a veure clarament com les relacions entre les variables es modifiquen de manera immediata quan canvien certs valors. Aquesta interactivitat facilita la comprensió i permet l’estudi de moltes situacions de canvi: com canvia el gràfic d’una funció quan modifiquem els coeficients d’una equació, com es comporten les funcions en diferents intervals del seu domini o com es transformen les gràfiques a mesura que es modifiquen certs paràmetres, per exemple. Aquests recursos permeten que l’alumnat vegi i experimenti amb els conceptes de manera més intuïtiva, ajudant a millorar la comprensió de les relacions funcionals.

Respecte al saber #4.ALG.RF.G, anàlogament als cursos anteriors, es pretén que l’alumnat sigui capaç d’extreure informació d’una funció donada a través de qualsevol de les representacions possibles. A l’hora de fer-ho a partir de gràfics, és interessant treballar també amb situacions no quantificades per centrar el focus en els diferents tipus de variació d’una funció, i no només en els valors concrets que pren.

Comentaris sobre els sabers essencials i d’ampliació

Tenint en compte que és l’últim curs de l’educació obligatòria i veient el nivell d’abstracció necessari per treballar tots els conceptes del bloc, s’ha considerat que no s’havia de posar cap saber essencial malgrat que es considerin tots ells molt importants per a tots els alumnes, especialment per a aquells que pretenen continuar el seu camí acadèmic fent batxillerat.

Com que les funcions definides a trossos conceptualment són diferents de la resta i, per definició, incorporen totes les altres, s’ha decidit que aquest saber s’havia de considerar d’ampliació. Malgrat aquesta consideració, es poden trobar contextos que involucrin les funcions a trossos que permeten treballar aquest tipus de funcions senzillament i fent que s’entengui bé el concepte.

Revisió del concepte i propietats de les funcions polinòmiques (constants, lineals o de proporcionalitat directa, afins i quadràtiques) i de proporcionalitat inversa.

Estudi i aplicació en contextos de la funció exponencial i les seves característiques: representació, estudi de la relació entre la gràfica i el valor de la base en l'expressióAlgebraica de la funció exponencial.

Estudi de l'efecte dels paràmetres en diferents tipus de funcions estudiades.

Estudi i aplicació en contextos de les funcions definides a trossos i les seves característiques.

Anàlisi de les propietats de diferents tipus de funcions a partir de la seva gràfica: creixement i decreixement, màxims i mínims, domini i recorregut, simetries, continuïtat…

Ús de recursos digitals i interactius per representar taules i gràfics.

Extracció d'informació d'una funció donada gràficament, mitjançant una taula, una expressióAlgebraica i verbalment.

Recursos i activitats

Recursos i activitats generals per al bloc de sabers

Per treballar bona part dels sabers d’aquest bloc hi ha la seqüència didàctica a l’ARC Funcions: interpretació de gràfiques de la professora Victòria Oliu. La seqüència consta d’activitats introductòries com ara l’observació de la gràfica de la demanda elèctrica en temps real i l’observació de diferents gràfiques en aplicacions GeoGebra. També s’hi poden trobar activitats de repàs de funcions treballades a 3r d’ESO i activitats d’aprenentatge: seqüència d’aplicacions GeoGebra que permeten un treball individual, o en petits grups, amb propostes per observar i reflexionar. Per acabar, hi ha l’activitat final que tracta de fer un mapa conceptual de tot allò que s’ha treballat.

Al web NRICH i a DESMOS hi ha tot un seguit de propostes breus per treballar funcions i gràfiques amb diferents nivells de dificultat. La majoria de les propostes es poden dur a terme en una sessió i totes tenen en comú que involucren part dels processos matemàtics, com ara la resolució de problemes, el raonament, la comunicació i la representació.

Hi ha moltes més activitats d’aquest tipus al magnífic llibre El lenguaje de funciones y gráficas (Shell Centre for Mathematical Education, 1990). En aquest enllaç es pot descarregar la versió en castellà gratuïtament.

Recursos i activitats per treballar sabers concrets

A continuació, es presenten algunes idees sobre recursos i activitats d’aprenentatge que poden contribuir a l’adquisició dels sabers d’aquest bloc.

A. Revisió del concepte i propietats de les funcions polinòmiques (constants, lineals o de proporcionalitat directa, afins i quadràtiques) i de proporcionalitat inversa. #ESP.VM #ALG.MM #EST.IN

Graficar historias

Per treballar el saber #4.ALG.RF.A, proposem l’activitat Graficar historias de DESMOS. En aquesta activitat, es presenten diferents situacions en format de vídeos curts de 15 segons, en cadascuna de les quals s’identifica clarament la variació d’alguna variable respecte al temps. A la primera activitat es demana, per començar, identificar totes les variables que es podrien estudiar a partir del vídeo: Quines són les diferents mesures que canvien a mesura que va avançant el vídeo?

DESMOS. Graficar historias,

A continuació, es concreten dues variables (altura de la cintura respecte al terra i temps transcorregut) i es demana als alumnes que dibuixin la gràfica de la relació. Un cop acabades es poden posar en comú les diferents produccions, començant per les més senzilles i acabant per les més precises, i es demana una valoració de cada una: una característica que els agradi i una que es pugui millorar. Posteriorment, cadascú millora la seva gràfica segons els consells rebuts.

En les activitats següents es proposen noves situacions: omplir amb aigua un recipient, la quantitat d’ous que hi ha en una ouera tal com es van traient, i com varia la distància d’una persona a un punt fix si aquesta està en un gronxador que va fent voltes. En cada una d’aquestes situacions, la funció que la modelitza té característiques diferents que es poden analitzar en acabar l’activitat i poden donar peu a l’anàlisi de les característiques funcionals: continuïtat, periodicitat, etc. El cas de l’ouera proporciona una oportunitat per parlar de les funcions esglaonades i com dibuixar-les de manera precisa, per tal que un valor de la variable independent (en aquest cas, en un moment de temps determinat) no tingui mai dues imatges (el nombre d’ous).

El dòmino quadràtic

Recurs per treballar elsaber #4.ALG.RF.A i saber #4.ALG.RF.C

Un recurs interessant és El dòmino quadràtic, activitat recollida a l’ARC.

L’objectiu de l’activitat és saber reconèixer la relació entre les diferents expressions algebraiques de la funció quadràtica i la forma gràfica, a partir de la determinació del vèrtex.

Cada petit grup d’alumnes crea un dòmino propi de 28 fitxes com aquesta:

Font: El dòmino quadràtic, de Ramon Bergadà
Ramon Bergadà. El dòmino quadràtic

Se’ls presenta una plantilla buida que ells han d’omplir en format digital, amb la qual cosa caldrà que facin servir programari específic, com per exemple el GeoGebra, per a la representació gràfica, i un editor d’equacions, per a la part algèbrica. Cada grup crearà el seu dòmino, que s’imprimirà i es plastificarà per poder jugar amb les regles habituals.

A més, podeu veure

B. Estudi i aplicació en contextos de la funció exponencial i les seves característiques: representació, estudi de la relació entre la gràfica i el valor de la base en l'expressió algebraica de la funció exponencial. , , #ESP.VM #ALG.MM #EST.IN

Funcions exponencials i logarítmiques

Una aplicació molt interessant sobre la funció exponencial és el recurs Funcions exponencials i logarítmiques del professor Manel Martínez. La construcció permet visualitzar com canvia una funció exponencial quan se’n modifica el valor de la base, així com l’efecte dels signes tant en la base com en l’exponent i la funció inversa. També disposa d’una sèrie de preguntes per guiar-ne la descoberta.

Font: Funcions exponencials i logarítmiques, de Manel Martínez
Manel Martínez. Funcions exponencials i logarítmiques

Les truites de l’estany

Per treballar la funció exponencial en context, hi ha el recurs a l’ARC Les truites de l’estany del professor Lluís Mora. Es proposa la situació següent: En un llac del Pirineu, s’han de repoblar les truites atès que cada any, per diversos motius, la població en disminueix. L’activitat està plantejada com un treball d’investigació, en què l’alumnat haurà d’elaborar primer una hipòtesi de treball i, després d’uns càlculs d’aplicació de la funció exponencial, haurà de portar a terme una recerca sobre com pot variar la població de truites a l’estany en funció de com canvien cadascuna de les tres variables. Per fer-ho, caldrà que emprin aplicacions o fulls de càlcul que hauran d’elaborar. En funció del nivell al qual estiguem treballant, podrem demanar l’obtenció d’una expressió algebraica general.

C. Estudi de l'efecte dels paràmetres en diferents tipus de funcions estudiades. #ESP.LS #ALG.PA #ALG.VA

Investiga amb funcions

El recurs Investiga amb funcions del professor Guillem Bonet permet fer exploracions en diferents situacions per trobar el tipus de funció que les descriu. En cas que siguin funcions afins o quadràtiques, es proposa també ajustar els paràmetres per trobar-ne l’expressió algebraica, la qual cosa permet visualitzar intuïtivament quin és l’efecte que tenen en la representació gràfica de la funció. En cas que es vulgui anar més enllà, es pot estirar l’activitat treballant amb les expressions algebraiques per tal de justificar les conjectures que s’han fet respecte al tipus de funció que descriu la situació.

Font: Investiga amb funcions, de Guillem Bonet
Guillem Bonet. Investiga amb funcions

Paràboles a l’atzar

Un altre recurs interessant per treballar l’efecte dels paràmetres en les funcions quadràtiques és Paràboles a l’atzar del professor Pep Bujosa, recollida a l’ARC. Ajuden a treballa els saber #4.ALG.RF.A i #4.ALG.RF.C. La proposta consta de tres activitats: la primera, d’introducció, permet observar els efectes de la variació dels paràmetres en la representació gràfica de la funció. La segona activitat consisteix a trobar l’expressió algebraica d’una funció quadràtica que passi per uns punts donats prèviament (en vermell a la imatge), tot ajustant els paràmetres de la funció dibuixada en blau.

Font: Paràboles a l’atzar, de Pep Bujosa
Pep Bujosa. Paràboles a l’atzar

Per acabar, l’activitat 3 proposa trobar l’expressió algebraica de funcions quadràtiques a partir d’alguns dels seus punts. El mateix programa genera aleatòriament diferents funcions.

Per utilitzar els enllaços inclosos en l’activitat de l’ARC, caldrà tenir instal·lat el programari GeoGebra a l’ordinador. En cas contrari es pot accedir als recursos a través de GeoGebra en línia: Activitat 1, Activitat 2 i Activitat 3.

A més, podeu veure l'activitat proposada El dòmino quadràtic descrita en aquest mateix bloc de sabers #4.ALG.RF.A

D. Estudi i aplicació en contextos de les funcions definides a trossos i les seves característiques. [AMP] #ESP.VM #ALG.MM

Una possibilitat per introduir les funcions definides a trossos (saber #4.ALG.RF.D) és partir de la funció valor absolut. En aquesta activitat d’Underground Mathematics de la Universitat de Cambridge, Absolutely, es parteix de la representació gràfica de la funció valor absolut per analitzar-la i estudiar-ne les característiques. L’activitat està plantejada a partir de preguntes que es formulen a l’alumnat per tal de promoure les conjectures, la conversa matemàtica i el debat a l’aula, per acabar sistematitzant el nou coneixement.

E. Anàlisi de les propietats de diferents tipus de funcions a partir de la seva gràfica: creixement i decreixement, màxims i mínims, domini i recorregut, simetries, continuïtat…

Per treballar el saber #4.ALG.RF.E, les característiques de les funcions, es proposa l’activitat de l’ARC El teu polinomi, una adaptació del Manel Martínez de l’activitat «Personal Polynomial» de James Tanton.

Partint d’una llei de codificació, cada alumne crea el seu DIP (document d’identificació polinomial) en el qual apareixen tres maneres d’expressar una funció: taula de valors, expressió algebraica i gràfica.

Font: “El teu polinomi”, de Manel Martínez
Manel Martínez. El teu polinomi

L’anàlisi de la targeta pròpia i la posada en comú amb el grup permetran estudiar les relacions que hi ha entre una forma d’expressió i les altres, així com algunes característiques de les funcions.

Es pot optar per fer un mural al suro de la classe amb els polinomis de cada membre del grup. Acostuma a passar que el professorat d’altres matèries, en entrar a l’aula, pregunta pel mural i es dona l’espai idoni perquè l’alumnat expliqui el treball que han fet.

Font: elaboració pròpia
Font: elaboració pròpia

F. Ús de recursos digitals i interactius per representar taules i gràfics. #ALG.PC

Podem trobar molts exemples per treballar el saber #4.ALG.RF.F, ús de recursos digitals i interactius de geometria dinàmica per la representació de taules i gràfics, si anem a l’apartat de funcions dels materials de GeoGebra, al web GeoGebra.org. Hi ha tot un ventall de recursos ja preparats per treballar nombrosos aspectes relacionats amb les funcions i les seves característiques.

Per altra banda, gran part de les activitats que es proposen en aquest document per treballar els sabers d’aquest bloc Relacions i funcions incorporen l’ús de programes de geometria dinàmica.

G. Extracció d'informació d'una funció donada gràficament, mitjançant una taula, una expressió algebraica i verbalment. #ALG.ID

What’s that graph

En l’activitat What’s that graph de NRICH, es busca relacionar situacions reals de canvi amb les formes de les representacions gràfiques que les modelitzen. Es parteix d’una activitat oberta en la qual es demana buscar possibles contextos a partir d’unes gràfiques donades, amb creativitat, que l’alumnat faci conjectures, la qual cosa permetrà un debat interessant a l’aula. Posteriorment, es dona el conjunt de situacions perquè l’alumnat relacioni quina és la que correspon a cada gràfica de l’activitat anterior. Per acabar, es demana relacionar-ne cada una amb la seva expressió algebraica general.

Font: What’s that graph, de NRICH

Una extensió de l’activitat consisteix a buscar el valor dels paràmetres en les expressions anteriors per tal d’ajustar al màxim possible les fórmules a la situació contextualitzada.

Aquesta proposta permet treballar el saber #4.ALG.RF.A i saber #4.ALG.RF.G

Creado con eXeLearning (Ventana nueva)