Miglior approccio per il concetto di limite

Messaggioda Mathita » 04/11/2018, 17:00

Vorrei tanto capire come insegnare in maniera efficace il concetto di limite di una funzione, senza che gli studenti debbano necessariamente imparare a memoria la definizione $\varepsilon-\delta$.

Premessa: sto dando ripetizioni a un ragazzo che si impegna come un matto a studiare la matematica, senza però raggiungere i risultati da me sperati. Lui conosce a menadito la definizione, infatti non appena gliela chiedo, inizia:

Definizione data dall'insegnante del corso

Sia $f:X\subseteq\mathbb{R}\to\mathbb{R}$ una funzione definita su $X$, sia $x_0$ un punto di accumulazione per $X$. Diremo che $\lim_{x\to x_0}f(x)=l\in\mathbb{R}$ se e solo se $\forall\varepsilon>0, \ \exists\delta_{\epsilon}>0$ tale che $\forall x\in X\cap I_{x_0}(\delta_{\varepsilon})-\{x_0\}$ si ha che $|f(x)-l|<\epsilon$, dove con $I_{x_0}(\delta_{\epsilon})$ è un intorno di $x_0$ di raggio $\delta_{\epsilon}$.

Ebbene è la definizione standard che si dà anche alle scuole superiori, probabilmente con qualche orpello notazionale in più. Quali sono le difficoltà? Nel momento in cui chiedo qual è il nocciolo della definizione, lui mi risponde convinto: $|f(x)-l|<\varepsilon$. Di tutta la definizione, la sua attenzione cade esclusivamente su quella disuguaglianza. Non riesco a fargli capire invece che l'importanza risiede nell'esistenza di quel $\delta_{\varepsilon}$ che rende vero ciò che segue.

Non c'è stato verso: gli ho tradotto la definizione nel linguaggio degli intorni; gli ho fornito l'interpretazione geometrica; gli ho rigirato la frittata con tutti i metodi che conoscevo. Niente, non gli vuole entrare in testa.

Mi sono accorto di questa sua mancanza proprio nel momento in cui dovevano dimostrare i vari teoremi sui limiti (unicità, permanenza del segno, limiti di una somma, prodotto, quoziente...) in cui la sua insegnante fissava $\varepsilon$ e considerava il $\delta$ associato: lui puntualmente: "E questo $\delta$ da dove viene fuori?".

So benissimo che il concetto di limite sia effettivamente uno dei più difficili da mandare giù per uno studente del primo anno, però c'è "un limite a tutto"1. Suggerimenti?

Note

  1. Che poi 'sta cosa è falsa per un matematico
Ultima modifica di Mathita il 05/11/2018, 04:19, modificato 3 volte in totale.
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Re: Miglior approccio per il concetto di limite

Messaggioda axpgn » 04/11/2018, 17:10

Partendo dalle successioni e dal "definitivamente" da $n_0$ in poi?
C'è ancora $epsilon$ ma il $delta$ diventa $n_0$ :-D
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Re: Miglior approccio per il concetto di limite

Messaggioda Mathita » 04/11/2018, 17:21

Mmm, potrebbe essere un'idea, però... dovrei insegnargli cos'è una successione e che cos'è il limite di una successione. Non avrei il tempo materiale per farlo.

Bene o male è la stessa definizione di limite finito all'infinito, che però ha recepito allo stesso modo. Il blocco è comunque mentale: probabilmente non riesce a capire l'importanza dei quantificatori in questo contesto. Come faccio a sbloccarlo?

Per fargli capire un po' la questione dei quantificatori gli ho fatto un esempio: "se è vero che per ogni uomo esiste una donna con cui creerà una famiglia, per *nome dello studente* esisterà una donna con cui creare una famiglia?" Il silenzio che ha seguito questa domanda mi ha quasi imbarazzato.
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Re: Miglior approccio per il concetto di limite

Messaggioda axpgn » 04/11/2018, 17:26

Beh, non è che devi insegnargli tutta la teoria delle successioni, devi fare solo un'introduzione delle cose essenziali.
E poi è vero che è un concetto simile a quello del limite all'infinito ma a parer mio è più semplice con le successioni, infatti dovrebbero insegnarlo al contrario :-D
Infine: non fare domande imbarazzanti :lol: (voglio dire: quanto ne sa di logica?)
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Re: Miglior approccio per il concetto di limite

Messaggioda Mathita » 04/11/2018, 17:34

Hai ragione, forse il mio esempio non è stato dei migliori (troppo personale, a mia discolpa dico che con questo ragazzo siamo in confidenza, ci conosciamo da 15 anni, lui ne ha 19).

È esattamente quello il punto dolente: non credo conosca la logica proposizionale e ricordando le tempistiche universitarie probabilmente la docente avrà dedicato sì e no 3 massimo 4 ore sull'argomento (non le do una colpa, deve arrivare fino allo studio dei massimi e minimi di funzioni di più variabili entro fine semestre).
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Re: Miglior approccio per il concetto di limite

Messaggioda Indrjo Dedej » 04/11/2018, 21:20

È esattamente quello il punto dolente: non credo conosca la logica proposizionale e ricordando le tempistiche universitarie probabilmente la docente avrà dedicato sì e no 3 massimo 4 ore sull'argomento

Ma sì dai... Cosa serve la logica?! 3 ore bastano e avanzano... Forse sono troppe. È una situazione assurda. Ma quando si arriverà a capire che la definizione di limite è pura logica? Si pensi che lî dentro ci sono entrambi i quantificatori e connettivi! E non sono cose da poco. Ha più senso fargli sbattere la testa farlo riflettere di più sulla definizione (che teatralmente parlando si svolge in tre atti...).
Ma visto che tra il dire e il fare c'è di mezzo il mare... la didattica! Come ti è stato suggerito, capire l'ottica con cui si affronta un qualcosa non può che far bene: le successioni oltre ad essere una classe più semplice di funzioni \(X \mapsto \mathbb R\) con \(X \subseteq \mathbb R\), il limite di queste è quasi più "naturale" (si pensi ad Archimede...). In questa fase non c'è il bisogno di essere strarigorosi e straformali, quanto introdurre e gradualmente arrivare a definire il concetto di limite. In tal senso la definizione di limite diventa più accessibile o, se vuoi, più sopportabile.
Ultima modifica di Indrjo Dedej il 05/11/2018, 06:10, modificato 1 volta in totale.
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Re: Miglior approccio per il concetto di limite

Messaggioda Mathita » 04/11/2018, 21:38

Innanzitutto ringrazio entrambi per i suggerimenti. Tenterò l'approccio per successioni, vediamo che cosa succede: vi terrò informati. Se qualcun altro ha altri approcci, non si faccia problemi a scrivere.

@Indrjo Dedej: in teoria, la logica proposizionale è argomento di primo anno delle scuole superiori, però ho notato che la maggior parte dei ragazzi dimenticano tutto una volta arrivati al quinto anno. Gli insegnanti universitari devono svolgere programmi immensi in tempi strettissimi: sono praticamente obbligati a sorvolare su alcuni argomenti.

Non a caso, un docente universitario si augura che gli studenti che presenziano alle sue lezioni siano sufficientemente maturi da approfondire autonomamente sui libri.
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Re: Miglior approccio per il concetto di limite

Messaggioda gugo82 » 05/11/2018, 03:03

Scusa Mathita, ma se la risposta è “è questo $delta$ da dove esce fuori?” credo il problema sia a monte: il ragazzo non sa interpretare ciò che legge.
Tu puoi farci poco.
Deve mettersi a riflettere su ciò che legge, da solo.
Deve mettersi a fare qualche verifica di limite con la definizione, da solo.
Deve saperti descrivere le sue difficoltà e, per farlo, deve cominciare ad affrontarle, da solo.
Deve capire a cosa gli è servito studiare le disequazioni in seconda liceo (a proposito, che scuola ha fatto?), da solo.
Deve riflettere se ciò che gli viene chiesto di studiare per laurearsi lui vuole veramente studiarlo, e deve farlo da solo.

Lo studio universitario è studio autonomo e fatto sulla base di forte interesse e convinzione personale.
In mancanza di ciò, è meglio fare altro.
Sono sempre stato, e mi ritengo ancora un dilettante. Cioè una persona che si diletta, che cerca sempre di provare piacere e di regalare il piacere agli altri, che scopre ogni volta quello che fa come se fosse la prima volta. (Freak Antoni)
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Re: Miglior approccio per il concetto di limite

Messaggioda Mathita » 05/11/2018, 04:14

Effettivamente me ne rendo conto, Gugo82, d'altro canto il mio obiettivo consiste proprio nel fargli capire la definizione di limite. E se ti dicessi che studia come un matto? Che tenta di riflettere su ciò che legge autonomamente? Che fa (quasi) tutti gli esercizi che gli propongo?

È proprio la teoria Matematica che non riesce a digerire, tant'è che se gli fornisco gli strumenti per risolvere un esercizio standard, lo svolge senza troppe difficoltà, se però gli propongo un esercizio leggermente più teorico, va nel panico. Finora, con il sudore che grondava dalla fronte, è riuscito ad assimilare molti dei concetti di base (estremo superiore/inferiore, massimi/minimi, elementi di topologia reale), però i limiti... :smt012

La scuola di provenienza? Un discreto liceo scientifico, nel quale ha mantenuto un'ottima media in Matematica per tutti i cinque anni1. Si è iscritto a Ingegneria e purtroppo per lui dovrà affrontare anche l'orale, oltre al classico scritto (che non avrà problemi a svolgere, se è simile a quello degli anni precedenti). È evidente che se non comprende la definizione di limite in tempi brevi, si troverà costretto a imparare a memoria pressoché tutte le dimostrazioni - Follia.

Intanto mi sento di fronte a un bivio: devo rispettare i suoi tempi, oppure dev'essere lui ad adeguarsi alle tempistiche imposte dall'insegnante?

Note

  1. E sinceramente non mi meraviglia affatto! Con le equazioni, disequazioni, calcolo di limiti anche molto complicati si trova a suo agio.
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Re: Miglior approccio per il concetto di limite

Messaggioda axpgn » 05/11/2018, 12:40

Mathita ha scritto:Intanto mi sento di fronte a un bivio: devo rispettare i suoi tempi, oppure dev'essere lui ad adeguarsi alle tempistiche imposte dall'insegnante?

Questa è facile :-D
Devi andare al suo passo ma guidando tu ovvero devi essere tu a capire quando puoi accelerare o quando devi frenare o è meglio ritornare sui propri passi o saltare via qualcosa ...
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