Analisi e spiegazione delle espressioni tra numeri naturali

Le espressioni tra numeri naturali, fondamentali nella matematica elementare, svolgono un ruolo cruciale nel rappresentare e risolvere un’ampia gamma di problemi numerici, che spaziano dai calcoli più elementari a situazioni matematiche di maggiore complessità.

Nel corso di questo articolo, esamineremo in dettaglio la natura delle espressioni tra numeri naturali, apprendendo come definirle, crearle e, soprattutto, risolverle. Prima di cominciare, ti suggerirei un rapido ripasso dei numeri naturali, i protagonisti dell’argomento che andremo a trattare insieme, e delle quattro operazioni della matematica, sempre utilizzate all’interno delle espressioni, ossia addizione, sottrazione, moltiplicazione e divisione: argomenti che puoi apprendere facilmente consultando gli articoli che ritrovi nel nostro blog e, nello specifico, all’interno della categoria Matematica.

Concetto di espressione tra numeri naturali

Un’espressione tra numeri naturali si manifesta come una combinazione di numeri naturali, operatori matematici e, talvolta, parentesi. L’obiettivo principale di tali espressioni è quello di raffigurare un calcolo o una relazione matematica tra i numeri naturali coinvolti. Esse costituiscono un mezzo versatile sia per risolvere problemi matematici che richiedono calcoli di base che per rappresentare regole matematiche più elaborate.

Le operazioni matematiche utilizzate nelle espressioni tra numeri naturali includono l’addizione (+), la sottrazione (), la moltiplicazione (*) e la divisione (/). Le parentesi {[( )]}, invece, vengono utilizzate al fine di stabilire l’ordine di esecuzione delle operazioni.

L’importanza delle parentesi

Le parentesi giocano un ruolo di cruciale importanza nelle espressioni tra numeri naturali, in quanto servono a determinare l’ordine delle operazioni. Difatti, senza parentesi, gli operatori seguirebbero le regole convenzionali dell’ordine delle operazioni matematiche, che stabiliscono che le moltiplicazioni e le divisioni debbano essere effettuate prima delle addizioni e delle sottrazioni. Le parentesi, quindi, permettono di alterare tale ordine, se necessario, per ottenere il risultato desiderato.

Svolgimento delle espressioni tra numeri naturali

Al fine di esemplificare quanto scritto nel nostro articolo, vorrei proporti lo svolgimento di una semplice espressione tra numeri naturali, spiegata ad ogni passaggio e contenente parentesi tonde, quadrate e graffe e i quattro operatori matematici: addizione, sottrazione, moltiplicazione e divisione. Nell’eventualità in cui avessi qualche dubbio riguardante lo svolgimento delle espressioni, ti invito ad esporlo attraverso la sezione commenti, dove lo chiariremo insieme.

Qualora ci trovassimo in una situazione in cui occorre risolvere un’espressione matematica, dato che svolgerla in un unico passaggio risulterebbe un’ardua impresa, dovremo seguire i seguenti passi:

  1. riportiamo su un foglio il testo iniziale dell’espressione, attenzionando a non commettere errori durante la fase di trascrizione:
    (80−40):{[(42−25)⋅3−37]:7+9:3}=
  2. svolgiamo i calcoli eseguibili all’interno delle parentesi tonde, al fine di eliminarle:
    40:{[17⋅3-37]:7+9:3}=
  3. proseguiamo i calcoli all’interno delle parentesi quadre, rispettando le regole convenzionali dell’ordine delle operazioni matematiche. Nel caso del nostro esempio il primo calcolo da eseguire sarà quello della moltiplicazione, ossia 17⋅3:
    40:{[51-37]:7+9:3}=
  4. eliminiamo le parentesi quadre tramite lo svolgimento dell’ultimo passaggio rimasto, quindi quello della sottrazione:
    40:{14:7+9:3}=
  5. dopo aver svolto i passaggi soprastanti, ci ritroveremo di fronte all’ultima parentesi rimasta, quella graffa. Nuovamente, svolgeremo i calcoli rispettando le nozioni comuni dell’ordine degli operatori matematici. Nel caso della nostra espressione, quindi, potremo svolgere contemporaneamente ben due passaggi riguardanti la divisione, ossia 14:7 e 9:3:
    40:{2+3}=
  6. procediamo andando a sommare i due addendi dell’addizione, raffiguranti l’ultimo passaggio rimasto all’interno delle parentesi graffe, al fine di eliminare quest’ultime:
    40:5=
  7. prima di terminare la nostra espressione, bisogna svolgere l’ultimo passaggio rimasto, in modo da ottenere il risultato finale. In questa circostanza occorrerà dividere 40 per 5 ed ottenere come quoziente 8:
    40:5= 8

Applicazioni nelle scienze e nella vita quotidiana

Le espressioni con i numeri naturali non sono solo una nozione astratta della matematica, ma hanno applicazioni pratiche in vari campi. Ad esempio, in fisica, queste espressioni vengono utilizzate per calcolare distanze, velocità e molto altro. Nell’ingegneria sono fondamentali per progettare e costruire strutture e dispositivi. Persino nelle transazioni finanziarie quotidiane, le espressioni con i numeri naturali sono alla base dei calcoli finanziari, dalla determinazione dell’IVA al calcolo degli interessi.

Ciò ci fa capire quanto la matematica sia una materia che, volente o nolente, dovremo applicare costantemente durante la nostra vita. Data la sua importanza, il nostro blog ti propone ogni domenica un nuovo articolo che puoi consultare facilmente accedendo ai tag o alla categoria del soggetto in questione. L’obiettivo principale di ogni post è quello di spiegare al meglio gli argomenti e nozioni della matematica. Inoltre, questo articolo chiude una prima parte di questa materia, ossia quella dei numeri naturali. Ti consiglio di accedere nuovamente la prossima domenica in modo da scoprire quale sarà il prossimo argomento che approfondiremo insieme.

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Le proprietà dell’aritmetica servono a descrivere e comprendere le relazioni e le caratteristiche dei numeri e delle operazioni matematiche. Possono essere definite come regole poste a fornire una base solida per risolvere problemi matematici, dimostrare teoremi e applicare la matematica in vari contesti, tra cui scienze, ingegneria, economia e molte altre discipline.

All’interno di Blogdidattico puoi ritrovare già alcuni precedenti articoli in cui ho avuto l’opportunità di mostrarti alcuni approfondimenti inerenti all’addizione, sottrazione, moltiplicazione e divisione. Ti consiglio vivamente di consultarli nel momento in cui ritengo che siano presenti numerose informazioni che possano tornarti utili.

Nel corso di quest’articolo, invece, vorrei riportare tutte le proprietà delle operazioni matematiche, in modo da poter disporre di un quadro generale sulla questione. Analizzerò, tuttavia, soltanto le regole, spiegandone il contenuto, senza riportare esempi che invece trovi nei miei post scritti in precedenza.

Le proprietà dell’addizione

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L’addizione è un concetto matematico cardinale che ci permette di combinare quantità o numeri per ottenere una somma. Le sue caratteristiche sono delineate da due proprietà fondamentali ossia la proprietà commutativa e la proprietà associativa.

Proprietà commutativa: enuncia che cambiando l’ordine degli addendi, ossia i numeri da sommare di un’addizione, la somma, quindi il risultato dell’addizione, non cambia.

Proprietà associativa: rivelandosi un po’ più macchinosa della prima proprietà riportata, essa espone che la somma di tre o più addendi non cambia se a due o più di essi si sostituisce la loro somma.

Le proprietà della sottrazione

La sottrazione, proprio come riportato nel nostro precedente articolo, è l’operazione matematica che consiste nel trovare la differenza tra due numeri, noti come il minuendo e il sottraendo. Il risultato di una sottrazione è chiamato differenza o resto. Essa vanta di una sola proprietà che permette di comprendere facilmente il meccanismo della sottrazione: la proprietà invariantiva.

Proprietà invariantiva: in una sottrazione, se aggiungiamo o togliamo la stessa quantità al minuendo e al sottraendo, il risultato finale (cioè, la differenza) non cambia.

Le proprietà della moltiplicazione

La moltiplicazione è un concetto matematico fondamentale che, combinando due o più numeri per produrne uno nuovo, noto come “prodotto“, svolge un ruolo cruciale nella nostra vita quotidiana, nel momento in cui ci permette di affrontare una vasta gamma di problemi matematici e pratici.

All’interno della moltiplicazione gli elementi coinvolti sono chiamati “fattori“, e i suoi particolari e le sue caratteristiche sono delineate da ben 3 proprietà: proprietà commutativa, proprietà associativa e proprietà distributiva.

Proprietà commutativa: stabilisce, come nel caso dell’addizione che scambiando di posizione i due fattori della moltiplicazione, il prodotto finale non cambia.

Proprietà associativa: oltre a rappresentare un’altra regola della moltiplicazione che può fornire un aiuto nei calcoli a mente, è la proprietà secondo la quale in una moltiplicazione composta da tre o più fattori si possono sostituire due qualsiasi fattori consecutivi con il loro prodotto senza che il prodotto cambi.

Proprietà distributiva: stabilisce che un fattore possa essere sostituito con due numeri il cui prodotto restituisce il numero sostituito, senza che il risultato finale cambi.

Le proprietà della divisione

L’ultima delle quattro operazioni fondamentali è la divisione, operazione che riscontriamo periodicamente all’interno della nostra vita quotidiana. Essa ci consente di distribuire equamente quantità in parti uguali o calcolare il rapporto tra due numeri. Per scoprire quali sono i suoi componenti e quale il suo elemento neutro ti consiglio vivamente di consultare il nostro precedente articolo nel quale avrò l’occasione di mostrarti ulteriori nozioni.

Come nelle altre, anche le caratteristiche della divisione sono delineate da due importanti proprietà: proprietà invariantiva e distributiva.

Proprietà invariantiva: se dividiamo o moltiplichiamo dividendo e divisore per la stessa quantità, il risultato finale (cioè, il quoziente) non cambia.

Proprietà distributiva: espone che dividere una somma (o una differenza) per un numero equivale a dividere tutti i termini della somma (o della differenza) per quel numero, per poi addizionare (o sottrarre) i risultati ottenuti.

Elenco degli insiemi numerici

Gli insiemi numerici sono alla base della matematica e sono utilizzati per descrivere e studiare le proprietà dei numeri. Ogni insieme ha caratteristiche uniche e un campo di applicazione specifico ed etichettati con simboli unici. In questo articolo, esploreremo in dettaglio i principali insiemi numerici: i numeri naturali, interi, razionali, reali, irrazionali e complessi.

Numeri naturali

I numeri naturali sono i numeri che usiamo per contare. Essi includono tutti i numeri interi positivi e, a seconda della definizione, possono includere o escludere lo zero. Si indicano con la lettera N. Quando si vuole includere tutti i numeri escluso lo zero allora il simbolo sarà il seguente: N0.

Insieme: N = {0, 1, 2, 3, 4, 5…}.

Proprietà: i numeri naturali sono chiusi rispetto all’addizione e alla moltiplicazione, ma non alla sottrazione o alla divisione. Ad esempio -3 e 2,5 non sono numeri che appartengono all’insieme dei numeri naturali.

Utilizzo: i numeri naturali sono usati principalmente per contare oggetti e per ordinare.

Numeri interi

I numeri interi includono tutti i numeri naturali, i loro opposti (numeri negativi) e lo zero. Il loro simbolo è la Z.

Insieme: Z = {…-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3…}.

Proprietà: i numeri interi sono chiusi rispetto all’addizione, sottrazione e moltiplicazione, ma non alla divisione.

Utilizzo: i numeri interi sono utilizzati in situazioni in cui si deve rappresentare una quantità che può aumentare o diminuire, come nel caso dei debiti e crediti.

Numeri razionali

I numeri razionali sono numeri che possono essere espressi come il quoziente di due numeri interi, dove il denominatore non è zero. Il loro simbolo è rappresentato dalla Q.

Insieme: Q = {a/b | a, b ∈ Z, b ≠ 0}.

Proprietà: i numeri razionali sono chiusi rispetto all’addizione, sottrazione, moltiplicazione e divisione (eccetto la divisione per zero)

Utilizzo: i numeri razionali sono usati per rappresentare frazioni esatte e proporzioni.

Numeri reali

I numeri reali includono tutti i numeri razionali e irrazionali. Essi possono essere rappresentati come punti su una retta continua. Il loro simbolo è R.

Insieme: R = {x | x è un numero razionale o irrazionale}.

Proprietà: i numeri reali sono chiusi rispetto a tutte le operazioni aritmetiche standard.

Utilizzo: i numeri reali sono utilizzati in tutti gli aspetti della matematica e della fisica per rappresentare quantità continue.

Numeri irrazionali

I numeri irrazionali sono numeri che non possono essere espressi come il quoziente di due numeri interi. Essi hanno una rappresentazione decimale infinita e non periodica. Il loro simbolo è I.

Insieme: I = {x ∈ R | x ∉ Q}.

Proprietà: i numeri irrazionali, come i numeri razionali, sono chiusi rispetto all’addizione e alla moltiplicazione, ma non rispetto alla divisione.

Utilizzo: i numeri irrazionali appaiono in molte aree della matematica, inclusi geometria e analisi.

Numeri complessi

I numeri complessi sono numeri della forma a + bi, dove a e b sono numeri reali e i è l’unità immaginaria, definita anche come √-1. Il loro simbolo è C.

Insieme: C = {a + bi | a, b ∈ R, i = √-1}.

Proprietà: I numeri complessi sono chiusi rispetto a tutte le operazioni aritmetiche standard.

Utilizzo: i numeri complessi sono utilizzati in molti campi della fisica e dell’ingegneria, specialmente nell’analisi di fenomeni oscillatori e nella teoria dei segnali.

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