Задача. Множество A содержит 7 элементов, множество B – 10, объединение множеств A и B – 15.Сколько элементов содержит пересечение множеств A и B(c)?

Объединение множеств A и B можно разделить на три подмножества: 1) элементы, принадлежащие только множеству A; 2) элементы, принадлежащие пересечению множеств A и B; 3) элементы, принадлежащие только множеству B. Сложив количество элементов трех групп, мы получим количество элементов в объединении множеств A и B. Это видно и на кругах Эйлера. Обозначим за x – количество элементов пересечения. Тогда в первой группе 7 – x элементов, во второй x, в третьей 10 – x . В объединении (7 – x) + x + (10 – x) = 17 – x = 15 Þ x = 2. Можно предложить ученику решить данную задачу в общем виде, заменив числа 7, 10 и 15 на a, b и с. Тем самым он получит выражение с = a + b – х, характеризующее количественное отношение двух множеств.

Задача 1-14. Записать формулами множества, заштрихованные на диаграммах (приведено несколько диаграмм, из которых мы рассмотрим одну).

Рассуждения ученика: Интересующее нас множество можно записать как AÇC + BÇC.

Анализ ошибки: Ученик отождествляет сложение с объединением. Надо убедить его, что между этими двумя операциями есть разница.

Не так важно, как называет ученик объединение (“объединение первого и второго множеств” или “прибавим к первому второе множество”, как-то иначе), важно то, что он подразумевает под ним, понимает ли он суть операции объединения. Поэтому нельзя считать, что ученик действовал при решении данной задачи неправильно. Надо указать, что при оперировании с числами употребляется знак “+”, а с множествами – “È”. Разделение этих операций исключает из рассуждений ненужную путаницу.

Рассуждения ученика: Интересующее нас множество можно записать формулой AÇC + BÇC – AÇBÇC.

Анализ ошибки: ученик множествами оперирует, как числами. Он решает совсем другую задачу: сколько элементов содержит заштрихованное множество. Задача проверяющего – разъяснить разницу между множеством и количеством элементов в этом множестве. Ошибка напрямую связана с формальным знанием определений операций над множествами. По классификации она относится к разделу неправильное понимание определения (неверная конкретизация). Поэтому в данной ситуации проверяющему рекомендуется дать кроме приведенных в методическом пособии определений на диаграммах, словесные определения:

AÈB – множество всех элементов, которые принадлежат либо A либо B.

AÇB – множество всех элементов, которые принадлежат и A и B одновременно.

A\B – множество всех элементов, принадлежащих A, но не принадлежащие множеству B.

– множество всех элементов, не принадлежащих A.

Рекомендуется также сказать, что при объединении одинаковые объекты сливаются в один. Именно из таких объектов, которые содержатся в обоих множествах, и состоит пересечение. Пусть ученик сравнит определения с их графическими иллюстрациями. Сначала лучше научиться строить множества по формулам (их достаточно в пособии), а потом переходить к написанию формул по диаграммам.

Задача 2-6. Сколько существует семизначных чисел, цифры которых идут в убывающем порядке?

Рассуждения ученика: всё решение сводится к указанию того факта, что семизначных чисел столько же, сколько трехзначных с соответствующим убывающим порядком цифр. Отсутствует доказательство этого факта.

Анализ ошибки: Стоит упомянуть то, что перед данной задачей разобрана следующая : сколько существует восьмизначных чисел, цифры которых идут в убывающем порядке? Подробно рассмотрено решение, суть которого состоит в установлении взаимнооднозначного соответствия между восьмизначными и двузначными числами. Количество двузначных чисел нам уже известно. Авторы хотели тем самым дать образец решения. Хорошо выделили этапы доказательства: каждому двузначному сопоставлено ровно одно восьмизначное; каждому восьмизначному сопоставлено ровно одно двузначное; установлено взаимноооднозначное соответствие, следовательно, и тех и других чисел одинаковое число. Предполагалось, что школьники будут действовать аналогично. Действительно, многие ученики привели полностью обоснованное решение, но есть и те, кто не написал его, посчитав излишним приводить обоснования, аналогичные изложенным в методическом пособии. Необязательно требовать от ученика полностью приводить все доказательство, но в чем отличие рассуждений с семизначными числами от рассуждений с восьмизначными и почему действия будут аналогичными – ученик должен написать. Иначе это – необоснованная аналогия и решением не является. Одного ответа в данной задаче недостаточно, ученик должен понимать суть подсчета и уметь его осуществлять в подобных ситуациях. Ссылаться на соответствующий результат можно лишь после того, как показано, что решение при этом будет действительно аналогичное. Для убедительности надо привести задачу, в которой действия по аналогии приводят к неверному ответу. Можно привести задачу на поиск количества девяток в числах от 1 до 100. Рассуждаем следующим образом. От 1 до 10 – одна девятка, от 11 до 20 также – одна, получается в каждом десятке по одной девятке. Так как десятков десять, то девятка в числах от 1 до 100 встречается 10 раз. Все вроде бы верно, за исключением того, что в каждом числе от 90 до 99 включительно девятка встречается еще и в разряде десятков (в других десятках она встречается лишь в разряде единиц), поэтому аналогия на этот десяток неверная. В результате вместо верного результата 20 мы получили всего лишь 10.

На таких, очевидных с виду задачах, подобных задаче 2-6, и нужно развивать умение строго обосновывать каждый шаг в рассуждениях.

Задача 3-5. б) Четыре футбольных команды A, B, C и D, провели друг с другом несколько тренировочных матчей. Известно, что команда A участвовала в 6 матчах, команда B – в 5, C – в 7, D – в 10. Сколько всего состоялось матчей?

в) Три футбольных команды, A, B и C провели друг с другом несколько тренировочных матчей. Известно, что команда A участвовала в 6 матчах, команда B – в 7 матчах, а команда C – в 11 матчах. Сколько матчей сыграли друг с другом команды A и C?

Рассуждения ученика сводятся к рассмотрению конкретных графов, иллюстрирующих турнир. Подсчитав количество матчей, он дает ответ.

Анализ ошибки: Нет гарантий, что при построении другого графа ответ будет таким же. Это необоснованное обобщение в многих случаях приводит к неполному ответу. Приведем конкретный пример.

Возьмем 4 команды. A сыграла одну игру, B – две, C – три, D – две. Сколько игр сыграли между собой команды B и C? Понятно, что ответ неоднозначен. Может быть две игры, может быть одна.