Desimaaliluvut, mitä ne oikeastaan ovat?



Samankaltaiset tiedostot
8.1 Murtoluvun määritelmä - murtoluvulla tarkoitetaan aina osaa (osia) jostakin kokonaisuudesta

1. Muutamia erityisongelmia murtolukujen käsitteen oppimisessa

PUHUTAAN NUMEROILLA Murtoluvut Desimaaliluvut tai

HUOLTOMATEMATIIKKA 1, SISÄLTÖ TIEDOT JA ESIMERKIT:

Aiemmin opittu. Jakson tavoitteet. Ajankäyttö. Tutustu kirjaan!

Seguinin lauta A: 11-19

Murtolukujen peruslaskutoimitukset Cuisenairen lukusauvoilla

811120P Diskreetit rakenteet

niin järjestys on tämä: ensin kerto- ja jakolaskut vasemmalta oikealle, sen jälkeen plus- ja miinuslaskut vasemmalta oikealle.

A. Mikä on 10-järjestelmä eli 10-kertaisia lukuja ja niiden 10:s osia

7 Matematiikka. 3. luokka

1 Peruslaskuvalmiudet

Neure - tehtäväluettelo 1 / , 17:05

Ratkaisut Summa on nolla, sillä luvut muodostavat vastalukuparit: ( 10) + 10 = 0, ( 9) + 9 = 0,...

1. Kymmenjärjestelmä ja desimaalilukujen yhteen- ja vähennyslaskua

7.lk matematiikka. Murtoluvut. Hatanpään koulu Syksy 2017 Janne Koponen

b) Kun vähenevä on 1000 ja vähentäjä 670, mikä on erotus? c) Summa on 720, toinen yhteenlaskettava 180. Mikä on toinen?

7.lk matematiikka. Murtoluvut. Hatanpään koulu Syksy 2017 Janne Koponen

Suurin yhteinen tekijä (s.y.t.) ja pienin yhteinen monikerta (p.y.m.)

Prosenttikäsite-pelin ohje

PERUSKOULUSTA PITKÄLLE

1. OSA: MURTOLUVUT, JAOLLISUUS JA ARKIPÄIVÄN MATEMATIIKKAA

Luokka 0-1. Vertailua (Luokka 0-1) Lukukäsite ja luvut 0-10 (Luokka 0-1) Yhteen- ja vähennyslasku 0-5 (Luokka 0-1)

Matematiikan tukikurssi

2.2 Neliöjuuri ja sitä koskevat laskusäännöt

Ratkaisu: a) Aritmeettisen jonon mielivaltainen jäsen a j saadaan kaavalla. n = a 1 n + (n 1)n d = = =

Luvuilla laskeminen. 1. Laske. a) 2 5 b) 6 11 c) 4 + ( 4) d) 1 ( 7) Ratkaisu. a) 2 5 = 7 b) 6 11 = 5 c) 4 + ( 4) = 4 4 = 0 d) 1 ( 7) = = 6

Excel syventävät harjoitukset

Matematiikan itsenäisiä tehtäviä

Lukujono eteenpain 1-50 Puuttuvan luvun taydentaminen, LukiMat/Arviointi/Laskemisen taidot

1 Numeroista lukuja 1.

} {{ } kertaa jotain

Reaaliluvut 1/7 Sisältö ESITIEDOT:

7. Laskutoimitukset eri lukujärjestelmissä 1 / 31

Johdatus lukuteoriaan Harjoitus 11 syksy 2008 Eemeli Blåsten. Ratkaisuehdotelma

HUOLTOMATEMATIIKKA 2, MATERIAALI

Ohjelmoinnin perusteet Y Python

5. Laskutoimitukset eri lukujärjestelmissä

Erityisopetuksen sanallinen arviointi

Talousmatematiikan perusteet, L2 Kertaus Aiheet

Huom! (5 4 ) Luetaan viisi potenssiin neljä tai viisi neljänteen. 7.1 Potenssin määritelmä

Yksilölliset opintopolut

Tekijä Pitkä Matematiikka 11 ratkaisut luku 2

Matematiikan opetuksen keskeiset tavoitteet yläkouluikäisten valmistavassa opetuksessa

6. MURTOLUVUT MURTOLUVUN MUUTTAMINEN YHTEENLASKU JA VÄHENNYSLASKU KERTOLASKU JAKOLASKU

Merkitse kertolasku potenssin avulla ja laske sen arvo.

TEHTÄVIEN KUVAUKSET. 4. luokan opintopolku (Tuhattaituri-kirjasarja)

Opetuksen tavoite: T1 tukea oppilaan innostusta ja kiinnostusta matematiikkaa kohtaan sekä myönteisen minäkuvan ja itseluottamuksen kehittymistä

Lukujen uusi maailma: p-adiset luvut

Paavo Räisänen. Ohjelmoijan binaarialgebra ja heksaluvut.

1 Aritmeettiset ja geometriset jonot

Ajattelemme tietokonetta yleensä läppärinä tai pöytäkoneena

16 Murtoluvut. Mitä murtolukua kirjaimet A F esittävät? Ilmoita murtolukumuodossa. a) c) b) Ilmoita sekalukuna. a) 7 4.

TEHTÄVIEN KUVAUKSET. 4. luokan opintopolku (Tuhattaituri-kirjasarja)

Tietorakenteet (syksy 2013)

TEHTÄVIEN KUVAUKSET. 3. luokan opintopolku (Laskutaito-kirjasarja)

A. Desimaalilukuja kymmenjärjestelmän avulla

Ohjelmoinnin peruskurssi Y1

HELSINGIN YLIOPISTON VIIKIN NORMAALIKOULUN MATEMATIIKAN OPETUSSUUNNITELMA TAVOITTEET 1. LUOKALLE

LUKUTEORIA johdantoa

Yleisopetuksen sanallinen arviointi

Kokonaisluvut. eivät ole kokonaislukuja!

MAY01 Lukion matematiikka 1

MABK1 Kurssimateriaali. Eiran aikuislukio 2005

Javan perusteet. Ohjelman tehtävät: tietojen syöttö, lukeminen prosessointi, halutun informaation tulostaminen tulostus tiedon varastointi

Kerta 2. Kerta 2 Kerta 3 Kerta 4 Kerta Toteuta Pythonilla seuraava ohjelma:

LUKUKORTIT Lukukorteista on moneksi Toiminnallista matematiikkaa luokille. Riikka Lyytikäinen Liikkuva koulu Helsinki 2016

Ohjelmoijan binaarialgebra ja heksaluvut

B. 2 E. en tiedä C ovat luonnollisia lukuja?

Timo Ojala ja Timo Ranta Matematiikan perustietojen kertaus

10. Kerto- ja jakolaskuja

Talousmatematiikan perusteet, L2 Kertaus Aiheet

Negatiiviset luvut ja laskutoimitukset

Negatiiviset luvut ja laskutoimitukset

1.3 Prosenttilaskuja. pa b = 100

Johdatus insinöörimatematiikkaan

Injektio. Funktiota sanotaan injektioksi, mikäli lähtöjoukon eri alkiot kuvautuvat maalijoukon eri alkioille. Esim.

Kompleksiluvut 1/6 Sisältö ESITIEDOT: reaaliluvut

a) Montako rasiaa täyttyy 35 karkista 63 karkista 49 karkista 70 karkista 56 karkista

Matematiikan didaktiikka, osa II Estimointi

Tuloperiaate. Oletetaan, että eräs valintaprosessi voidaan jakaa peräkkäisiin vaiheisiin, joita on k kappaletta

OHJ-1010 Tietotekniikan perusteet 4 op Syksy 2012

Python-ohjelmointi Harjoitus 2

Matematiikka 5. luokka

Yhtälönratkaisusta. Johanna Rämö, Helsingin yliopisto. 22. syyskuuta 2014

Oppilas vahvistaa opittuja taitojaan, kiinnostuu oppimaan uutta ja saa tukea myönteisen minäkuvan kasvuun matematiikan oppijana.

MATEMATIIKKA. Matematiikkaa pintakäsittelijöille. Ongelmanratkaisu. Isto Jokinen 2017

Reaalilukuvälit, leikkaus ja unioni (1/2)

Suhteellisia osuuksia ilmaistaessa käytetään prosenttilukujen ohella myös murtolukuja.

jakokulmassa x 4 x 8 x 3x

Omaperäinen lasku. : 2 on sama kuin :. Mari, Kim ja Jaana ovat ehdottaneet kolmea omaperäistä tapaa laskea : 2.

Transkriptio:

Desimaaliluvut, mitä ne oikeastaan ovat? Matti Lehtinen Desimaaliluvut ovat niin jokapäiväisiä ja niillä laskemiseen niin totuttu, ettei yleensä tule miettineeksi, mitä ne oikeastaan ovat. Joskus kauan sitten, kun yleisemmin ajateltiin, että asioita tulee voida nimittää suomen kielellä, käytössä oli desimaaliluvun rinnalla nimitys kymmenmurtoluku. Vaikka desimaaliluvuilla laskeminen on yleensä mukavampaa kuin murtoluvuilla, niin totuus on, että desimaaliluvut ovat murtolukuja, eräs murtolukujen laji, ja desimaaliluvuilla laskemisen säännöt ja ominaisuudet perustuvat murtolukujen vastaaviin sääntöihin ja ominaisuuksiin. Luvut ovat varmaan alkuaan syntyneet tarpeesta ilmaista lukumäärää. Jotain on kolme, jotain seitsemän, jotain 0 kappaletta. Mutta maailmassa on paljon sellaisiakin, joissa jokin määrä on osa jotain suurempaa kokonaisuutta. Puoli pizzaa, neljännestunti. Osan kokoa on luonteva ilmaista luvulla, joka kertoo, kuinka monta samankokoista osaa tarvitaan yhden kokonaisen saamiseksi. Kaksi puolikaspizzaa on koko pizza, neljä neljännestuntia on koko tunti. Muinaiset egyptiläiset, ensimmäiset laskennon kehittäjät, ajattelivat vain tällaisilla osilla. Jos heidän olisi pitänyt ilmoittaa määrä, jonka me ajattelemme kahdeksi kolmasosaksi, he puhuivat puolikkaasta ja kuudesosasta. Me ymmärrämme enemmän kuin neljä tuhatta vuotta sitten eläneet hieroglyfien kirjoittajat. Olemme kehittäneet käsitteen murtoluku. Määrä, jossa on kaksi viidettä osaa ei tuota ongelmia. Merkitsemme sitä murtoluvulla 2 5. Ja kun kirjoitamme 3, ajattelemme, että meillä on kolme kertaa se määrä, jota tarvittaisiin seitsemän täyden kokonaisuuden saavuttamiseksi. Osaamme laskeakin murtoluvuilla. Esimerkiksi kaksi viidettä osaa ja kolme seitsemättä osaa on yhteensä sama kuin 14 kolmaskymmenesviidesosaa lisättynä viidellätoista kolmaskymmenesviidesosalla ja siis sama kuin 29/35, 29 kolmaskymmenesviidesosaa. Edellinen esimerkkikin osoittaa, että murtoluvuilla laskeminen saattaa olla hiukan hankalaa. Vaikeus syntyy yleensä siitä, että kun kokonaisuutta jaetaan eri lailla osiin ja osia on eri määrät, niin näiden osien käsittely yhdessä onnistuu vain, kun kokonaisuus jaetaan sillä tavalla vielä pienempiin osiin, 1

että näitä pienempiä osia tarvitaan jokin tasamäärä synnyttämään molemmat isommat murto-osat. Pitää löytää se yhteinen nimittäjä. Keskiajan lopuilta lähtien lukumäärää ilmaisevia kokonaislukuja on länsimailla kirjoitettu ns. arabialaisin tai intialaisin numeroin. Ne ovat ne tavalliset numerot, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6,, 8, 9, joita käyttäen voidaan kirjoittaa kaikki kokonaisluvut. Kun lukuja on äärettömän paljon mutta merkkejä vain kymmenen, tarvitaan informaation välittämiseen jokin lisäkeino. Se on ns. paikkajärjestelmä. Numeromerkki tarkoittaa eri asioita sen mukaan, missä paikassa luvun ilmaisemiseen käytettävää numerojonoa se sijaitsee. Numero 3 tarkoittaa luvussa 32 kolmea kymmentä, luvussa 13 kolmea ja luvussa 339 kolmea sataa ja kolmea kymmentä. Paikkajärjestelmä on oikeastaan eräänlaista pikakirjoitusta. Tarkemmin kirjoitettuna 399 = 3 + 9 + 9 ja 1234 = 1 + 2 + 3 + 4. Olennaista tässä on lukujärjestelmän kantaluku. Mikään ehdoton pakko ei määrää juuri lukua tähän erikoisasemaan, mutta ihmisen sormien lukumäärä on ollut niin tärkeä laskemisen apu, että tähän on väistämättä päädytty. Kymmenjärjestelmä ei ole pelkästään tapa merkitä lukumääriä kymmenen merkin avulla, vaan myös kokoelma laskemistapoja eli laskualgoritmeja. Yhteenlasku muistinumeroineen, vähennyslasku lainaamisineen, kertolasku, jota varten on tarpeen hallita kertotaulu, toimivat omilla tavoillaan. On ehkä hiukan yllättävää, että vasta 1500-luvulla huomattiin, että kymmenjärjestelmä kelpaa myös kokonaisuuden osien ilmaisemiseen. Syntyivät desimaaliluvut. Desimaaliluvulla ilmaistaan, kuinka monta kymmenesosaa, sadasosaa, tuhannesosaa jne. jokin osa pitää sisällään. Ja sen sijaan, että kirjoitettaisiin vaikkapa kaksi kymmenesosaa muodossa 2, sovitaan merkinnästä 0,2. Vastaavasti kolmen sadasosan merkkinä käytetään murtoluvun 3 sijasta merkintää 0,03. Näin kymmenjärjestelmän merkintäidea siirtyy 0 myös kokonaisuuden osaa osoittaviin lukuihin: 0, 1234 = 1 + 2 + 3 + 4. Desimaalilukuja on aikoinaan nimitetty kymmenmurtoluvuiksi ja niiden murtolukuluonne on kuulunut siitä, miten ne luettiin ääneen: 2,4 ei ollut kaksi pilkku neljä, vaan kaksi kokonaista neljä kymmenesosaa. Desimaalilukujen suuri juttu on oikeastaan se, että murtolukujen hiukan ongelmalliset laskuominaisuudet jäävät pois, ja tilalle tulevat aivan samat keinot, joita käytetään kokonaisluvuilla laskettaessa. Tämähän ei ole itsestään selvää, mutta se on perusteltavissa. Olennaista on, että yhteisen nimittäjän löytäminen on helppoa. Jos halutaan laskea 0,3 + 0,6, niin kyse on oikeastaan yhteenlaskusta 3 + 6. Kymmenesosia on yhteensä yhdek- 2

sän, joten tulos on 9 = 0,9. Jos halutaan laskea 0,5 + 0,69, niin lasku on oikeastaan 5 + 0 + 6 + 9 0 = 11 + 16 0 = + 1 + + 6 0 = 1 + 1 + 0 + 6 0 = 1 + 1 + 1 + 6 0 = 1 + 2 + 6 0 = 1,26. Mutta käytännössä ei tarvitse ajatella murtolukuja. Samaan oikeaan tulokseen päästään, jos lasketaan, vaikkapa allekkain, sadasosat yhteen. Kun + 9 = 16, sadasosia on yli yhdeksän. Sadasosista siirretään muistinumerona kymmenesosiin, joita on siis 5 + 6 + 1 = 12 kappaletta. Kun kymmenesosia on yli yhdeksän, niistä kertyy yksi kokonainen, ja kymmenesosien puolelle jää kaksi. Tulos on siis 1,26. Vähennyslaskussa syntyy pieni ongelma aina, kun pienemmästä vähennetään isompi. Kokonaisluvuilla allekkain laskettaessa asia hoidetaan lainaamalla. Kun lasketaan 42 25, toimitaan itse asiassa näin: 42 2 = 30 + 12 20 = 30 20 + 12 = + 5 = 15. Lainaamisen tekniikka toimii aivan samoin desimaaliluvuilla: 0,53 0,25 = 5 + 3 0 2 5 0 = 4 + 0 + 3 0 2 5 0 = 2 + + 3 5 0 = 2 + 8 0 = 0,28. Tämä pitkällinen murtolukulasku toteutuu tietysti allekkain laskettaessa niin, että 5:stä lainataan 1 niin, että vähennettävässä sadasosia tulee olemaan 13 3:n sijasta, 13:sta vähennetään 5 ja saadaan 8 sadasosaa, ja lainaamisen jälkeen jääneistä neljästä kymmenesosasta vähennetään kaksi kymmenettä osaa. Miksi desimaalilukujen kertolaskukin sujuu allekkain suunnilleen samoin kuin kokonaislukujen? Tutkitaan tätäkin esimerkin avulla laskemalla 0,32 0,6. Kyse on itse asiassa laskutoimituksesta ( 3 + 2 ) ( 6 0 + ) = 3 0 6 + 3 0 + 2 0 6 + 2 0 = 18 0 + 21 00 + 12 00 + 14 000 = 1 + 8 0 + 33 00 + 14 000 0 = 1 + 8 0 + 3 0 + 3 00 + 1 00 + 4 000 = 1 + 11 0 + 4 00 + 4 000 = 1 + 1 + 1 0 + 4 00 + 4 000 = 2 + 1 0 + 4 00 + 4 000 = 0,2144. 3

Jos vertaat tätä tavalliseen allekkain kertomiseen huomaat, että kymmenesosat, sadasosat jne. ilmestyvät omiin sarakkeisiinsa ja muistinumerot syntyvät tilanteista, joissa jotakin tällaista osaa kertyy enemmän kuin yhdeksän kappaletta. Käytännön laskuohje, kerro desimaaliluvut ikään kuin ne olisivat kokonaislukuja, mutta sijoita tuloon desimaalipilkku niin, että tulossa olevien desimaalien lukumääräksi tulee kertojan ja kerrottavan desimaalien lukumäärien summa tulee myös esimerkissämme ymmärrettäväksi. Kun kummassakin luvussa on kaksi desimaalia, on kummassakin luvussa mukana sadasosia. Kertolasku 1 0 1 0 antaa tulokseksi 1 0 0 = 1. Tuloon saadaan siten pienimmäksi osaksi jokin määrä kymmenestuhannesosia, mikä merkitsee 000 sitä, että tulossa on oltava neljä eli kaksi + kaksi desimaalia. Sen perustelu, että samanlainen tilanne vallitsee aina, vaatii taustakseen potenssilaskun alkeet, ja sivuutetaan tässä. Desimaaliluvuilla on haittapuolensa. Kaikkien kokonaisuuden osien ilmaiseminen niiden avulla ei ole aivan yksinkertaista. Mitä on vaikkapa kolmasosa. Se on enemmän kuin 0,3 = 3, mutta vähemmän kuin 0,4 (koska 3 0,3 = 0,9 < 1 ja 3 0,4 = 1,2 > 1). Se on enemmän kuin 0,33 mutta vähemmän kuin 0,34 (koska 3 0,33 = 0,99 < 1 ja 3 0,34 = 1,02 > 1). Se on jotain, joka on suurempi kuin 0,333... 33, mutta pienempi kuin 0,333... 34, otetaanpa lukuun miten paljon desimaaleja tahansa. On tullut tavaksi merkitä tällaisia lukuja 0,333... ajatuksella, että desimaaleja on luvussa äärettömän paljon, loputtomasti. Sen ymmärtäminen, mitä tämä lopulta tarkoittaa, vaatii hiukan mutkikkaampia matemaattisia käsitteitä, nimittäin ns. päättymättömät sarjat. Käytännössä desimaaliluku syntyy usein jakolaskun tuloksena, ihan vaikka jakokulmassa. Jakokulmassa jaon vaiheet voi kuitenkin kirjoittaa ihan normaaleina laskumerkintöinä. Ajatellaan vaikka jakoa. Koska = + 3, = 1 + 3. Mutta 3 = 30 1 = 28 + 2 1 = 4 1 + 2 1. Desimaalimerkintäsopimuksen mukaan siis = 1,4 + 2 1. Voidaan jatkaa: 2 1 = 20 1 0 = 14 + 6 1 0 = 2 1 0 + 6 1 0 = 0,02 + 6 1 0. Siis = 1,42 + 6 1. Seuraava vaihe johtaisi tulokseen 0 = 1,428 + 4 1 00, sitä seuraavat tuloksiin = 1,4285+ 5 1 ja 000 = 1,4285+ 1 1 0000. Prosessi ei pääty. Mutta viimeinen vaihe johtaa takaisin alkutilanteeseen jaa 4

:llä. Seuraus on että samat jakotulokset toistuvat samassa järjestyksessä. = 1,4285142851.... Kokeile jakokulmassa! Näin käy aina, kun jakaja on kokonaisluku: joko jako menee tasan, niin kuin esimerkiksi jaossa 3 = 0,35, tai samat numerot 8 seuraavat toisiaan samassa järjestyksessä, loputtomasti. Jälkimmäisessä tapauksessa puhutaan jaksollisesta desimaaliluvusta. Sitten kun aikanaan tutustut käsitteeseen geometrinen sarja, tulet huomaamaan, että jokainen jaksollinen desimaaliluku esittää jotain murtolukua tai kokonaisluvun ja murtoluvun summaa eli rationaalilukua. Kysymys sellaisten desimaalilukujen olemuksesta, joissa desimaalit seuraavat toisiaan loputtomassa jaksottomassa, epäsäännöllisessä jonossa, on kiehtova. Siihenkin tutustut toivottavasti myöhemmin. 5