Operazioni con i numeri interi relativi

I numeri interi relativi sono una parte fondamentale della matematica e vengono utilizzati per rappresentare grandezze che possono essere positive o negative, e, per ottenerle, può essere richiesto l’utilizzo di diverse operazioni, tra cui l’addizione, la sottrazione, la moltiplicazione, la divisione e la potenza: protagoniste anche all’interno dei numeri naturali, costituenti a loro volta una delle basi fondamentali sulle quali poggia la matematica e che abbiamo avuto modo di trattare insieme negli articoli precedenti che ti invito a leggere, qualora tu non l’avessi ancora fatto.

Comprendere bene l’applicazione delle operazioni è cruciale per risolvere problemi matematici e contesti reali in cui ci imbattiamo quotidianamente. Nel corso di quest’articolo, quindi, tratteremo in linea generale la definizione delle cinque operazioni elencate prima. Uno sguardo più attento, però, verrà loro concesso attraverso gli approfondimenti degli articoli venturi.

L’addizione con i numeri interi relativi

L’addizione dei numeri relativi, segue diverse regole chiave che possono esser riassunte attraverso la comprensione di questa definizione:

Se si sommano due numeri dello stesso segno, si sommano i loro valori assoluti e si conserva il segno comune. Se si sommano due numeri di segno opposto, si sottraggono i loro valori assoluti e si conserva il segno del numero con il valore assoluto maggiore. Inoltre, qualsiasi numero di segno negativo, di fronte al segno positivo dell’addizione resta un segno negativo.

Esempi:

  • (-2) + (-8) = -10;
  • (+12) + (+5) = +17;
  • (+3) + (-5) = -2.

La sottrazione con i numeri interi relativi

Come nel caso dell’addizione anche la sottrazione segue diverse regole molto simili a quelle dell’addizione, cambiando soltanto qualche sfumatura. Pertanto esse possono essere semplificate all’interno di questa definizione:

Se durante la differenza di due numeri, il minuendo e il sottraendo sono entrambi positivi e il minuendo è maggiore del sottraendo si ottiene un numero positivo. Qualora il minuendo sia inferiore al sottraendo risulta un numero negativo. Se invece il minuendo è un numero negativo e il sottraendo è un numero positivo, come risultato viene un numero positivo se il minuendo è minore del sottraendo, ma un numero negativo se il minuendo è maggiore del sottraendo. Inoltre, quando un numero negativo è di fronte al segno della sottrazione, il numero in questione si trasforma in positivo.

Esempi:

  • (-2) – (-8) = +6;
  • (+3) – (+6) = -3;
  • (-3) – (+6) = -9.

La moltiplicazione con i numeri interi relativi

La moltiplicazione, insieme alla divisione, è un segno che presente tantissime differenze con l’addizione e la sottrazione ed è per questo che dispone di una propria regola teorica:

Durante la moltiplicazione di due numeri bisogna moltiplicare tra di loro i valori assoluti, ma è necessario rispettare precise regole per scegliere il segno adatto. Infatti quando il primo fattore è positivo e il secondo è positivo, il risultato sarà un numero con segno positivo. Quando il primo fattore è negativo e il secondo è negativo sarà un numero con segno positivo. Quando invece uno dei due fattori è positivo e l’altro è negativo il prodotto sarà un numero negativo

Esempi:

  1. (-3) * (-3) = +9;
  2. (-5) * (+4) = -20;
  3. (+3) * (+4) = +12.

La divisione con i numeri interi relativi

Presenta le stesse regole della moltiplicazione con la sola differenza che, invece di moltiplicare i due numeri, vanno divisi.

Esempi:

  1. (+4) : (+2) = +2;
  2. (+4) : (-2) = -2;
  3. (-4) : (-2) = +2

La potenza con i numeri relativi

La potenza, ricordando, è quell’operazione che permette di moltiplicare tante volte lo stesso numero quante ne indica l’indice. La sua definizione è la seguente:

Un numero positivo elevato a qualsiasi numero darà come risultato un numero positivo.
Un numero negativo elevato a un numero pari darà sempre un numero positivo.
Un numero negativo elevato ad un numero dispari risulterà un numero negativo.

Esempi:

  1. +22 = +4;
  2. -22 = +4;
  3. -23 = -8.

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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:

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}=

svolgiamo i calcoli eseguibili all’interno delle parentesi tonde, al fine di eliminarle:40:{[17⋅3-37]:7+9:3}=

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}=

eliminiamo le parentesi quadre tramite lo svolgimento dell’ultimo passaggio rimasto, quindi quello della sottrazione:40:{14:7+9:3}=

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}=

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=

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.

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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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