Problemi e grafici ricorsivi

Dalla definizione ricorsiva alle strutture complesse: numeri, grafici e immagini tra successioni, alberi e autosimiglianza.

Nell’ampia e luminosa galleria della storia, che espone il lascito culturale di Leonardo Fibonacci, fa bella mostra di sé il celebre problema dei conigli:

«Quante coppie di conigli verranno prodotte in un anno, a partire da un’unica coppia, se ogni mese ciascuna coppia dà alla luce una nuova coppia che diventa produttiva a partire dal secondo mese?».

Il numero di coppie è, di mese in mese e oltre, nella successione che porta il suo nome: la successione di Fibonacci:

1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233, …

Una successione generabile in modo ricorsivo a partire da due soli valori iniziali:

$$
begin{cases}
f(n)=f(n-1)+f(n-2), & n>2[4pt] f(1)=1,quad f(2)=1
end{cases}
$$

La ricorsività entra così in scena con il suo tratto distintivo: una legge che si applica a se stessa, generando una struttura che nasce e cresce a partire dai propri risultati precedenti. Ogni termine, infatti, è la somma dei due precedenti.

La successione di Lucas

La stessa legge di ricorsione può dar luogo a successioni numeriche diverse semplicemente variando i valori iniziali. È il caso della successione di Lucas, da Édouard Lucas (1842–1891), autore della classica opera Récréations Mathématiques, definita da:

$$
begin{cases}
l(n)=l(n-1)+l(n-2), & n>2[4pt] l(1)=1,quad l(2)=3
end{cases}
$$

Da cui si ottiene:

1, 3, 4, 7, 11, 18, 29, 47, 76, 123, …

La ricorsione è la stessa di Fibonacci, ma la diversa scelta delle condizioni iniziali modifica l’intera successione.
È un primo insegnamento: la ricorsività è

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Il primo giorno dell’annoIl primo giorno dell’annolo distinguiamo dagli altricome se fosse un cavallinodiverso da tutti i cavalli.Gli adorniamo la fronte con un nastro,gli posiamo sul collo sonagli colorati,e a mezzanotte lo andiamo a riceverecome se fosse un esploratoreche scende da una stella.Come il pane, assomiglia al pane di ieri.Come un anello a tutti gli anelli.La terra accoglierà questo giornodorato, grigio, celeste,lo dispiegherà in colline,lo bagnerà con frecce di trasparente pioggiae poi, lo avvolgerà nell’ombra.Anche se,piccola porta della speranza,nuovo giorno dell’anno,sebbene tu sia uguale agli altricome i pani a ogni altro pane,ci prepariamo a viverti in altro modo,ci prepariamo a mangiare, a fiorire, a sperare.Pablo NerudaAnalisi del testoCome immaginiamo il primo giorno dell’anno secondo Neruda?Come descrive il poeta il nuovo anno? Come lo adorniamo?Perché il pane di oggi assomiglia al pane di ieri?Perché il nuovo anno è come un anello uguale a tutti gli anelli?In che modo accoglierà la terra l’anno nuovo?Cosa esprime il poeta nell’ultima strofa?Comprensione ed interpretazione del testoPerché il primo giorno dell’anno è uguale agli altri?Cos’è che lo rende diverso nel cuore degli uomini?Commento del maestro ErcoleIl poeta focalizza i suoi sentimenti sul primo giorno dell’anno che seppur uguale a tutti gli altri giorni dell’anno “come il pane assomiglia al pane di ieri” ha un sapore particolare per tutti noi perché rappresenta la “piccola porta della speranza” nel cambiamento “a viverti in un altro modo”.Magnifico l’uso della metafora: l’Anno Nuovo diventa persona che allo scoccare della mezzanotte “andiamo a ricevere come se fosse un esploratore che scende da una stella”.(e. b.)Ti potrebbero interessare:Filastrocca di Capodanno: “L’anno nuovo” di Gianni Rodari; approfondimenti linguistici. – Scheda stampabile della breve unità didattica.”Nuovo Anno”, filastrocca a rima baciata di Ercole BonjeanFoto di naadjuuuh da Pixabay

Festeggiare il Fibonacci day alla scuola primaria

La sezione aurea e la successione di Fibonacci! Come si sa, Fibonacci individuò questa serie per la prima volta nel 1200 circa, per rispondere ad una precisa domanda: “quante coppie di conigli si ottengono in un anno da una sola coppia supponendo che produca ogni mese (tranne il primo) una nuova coppia che si riproduca con gli stessi ritmi?”. In sostanza la coppia di partenza dà alla luce una nuova coppia di conigli all’inizio del secondo mese, e tutte le generazioni future si comporteranno in maniera analoga dando vita a una nuova coppia ogni mese. Da questo principio Fibonacci ottiene la seguente sequenza 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89,144, 233, 377, 610, ecc.

Come sapete stiamo parlando di una delle successioni più note in assoluto a livello globale e, sebbene normalmente non sia presente nei curricoli scolastici, in particolare nei gradi inferiori, la prevalenza del suo aspetto in natura e la facilità di comprensione la rendono un ottimo principio per lo studio dei bambini in età scolare, per lavorare sulla loro flessibilità mentale e la loro affascinazione per la matematica. Quando quindi se non in occasione del Fibonacci day perciò presentarla?

Uno degli aspetti più affascinanti della successione è infatti che – partendo dai primi due termini che sono ovviamente entrambi uguali a 1 – ciascun termine dal terzo in poi è uguale alla somma dei due che lo precedono. La successione è, quindi, così definibile ricorsivamente (ricorsività).

Un altro aspetto meraviglioso sta nel fatto appunto che la successione sia riconoscibile facilmente in natura: in molti alberi, anche i petali di moltissimi fiori sono un numero di Fibonacci: quasi tutti i fiori infatti hanno tre o cinque o otto o tredici o ventuno o trentaquattro o cinquantacinque o ottantanove petali: ad esempio i gigli ne hanno tre, i ranuncoli cinque, il delphinium spesso ne ha otto, la calendula tredici, l’astro ventuno, e le margherite di solito ne hanno trentaquattro o cinquantacinque o ottantanove.

Ma non dimentichiamo la SPIRALE AUREA! La relazione tra i numeri di Fibonacci e la spirale logaritmica accade se si costruisce una serie di quadrati in cui il lato di ognuno di questi è dato dalla somma delle misure dei lati dei due precedenti. Se li disponiamo come in figura e tracciamo un arco di cerchio avente per raggio il lato del quadrato, la figura che si ottiene è una spirale logaritmica.

Ecco, nella sua “versione aurea”, l’arte e l’architettura ci offrono tantissimi spunti di riflessione su questo tema proprio perché rappresentazione della realtà . Il Partenone di Atene, ad esempio, presenta una facciata perfettamente inscrivibile nelle proporzioni di un rettangolo aureo (ossia un rettangolo costruito in base alle “regole” della sezione aurea) e molte opere di Leonardo da Vinci ripropongono nella disposizione dei vari elementi dipinti le esatte proporzioni dettate dal numero aureo.

Ma veniamo a noi, ero alla ricerca di idee per festeggiare degnamente il FIBONACCI DAY con i miei alunni e ne ho selezionate tre, ora sono indecisa: mi piacciono tutte tantissimo! Le condivido con voi certa di offrire un’occasione di condivisione di bellezza e meraviglia matematica, fatemi sapere qual è la vostra preferita!

Creare un disegno partendo dalla SPIRALE AUREA

2. Realizzare stupende vetrate per la classe

Credits: Artsycraftsymom.com

3. Realizzare piccole opere d’arte piegando la carta

https://www.littlewoodcreative.com/112358

Che meraviglia l’arte scientifica della matematica!!!!

Sitografia per approfondire:

https://www.focus.it/scienza/scienze/cose-la-serie-di-numeri-di-fibonacci

https://www.math.it/spirali/fibonacci.htm

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