Scrivi il coefficiente a e scegli che cosa calcolare (la modalità). Per l’immagine di y o per il rapporto incrementale scrivi l’intervallo di x, cioè p e q. Per il valore di y scrivi un valore di x.
Indice
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Cosa puoi fare in questa pagina
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A cosa serve questo calcolo?
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Come si usa
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Formule e grafici
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Simboli e termini
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Cosa conviene sapere prima
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Come calcolarlo con Excel
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Come calcolarlo con Fogli Google
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Come calcolarlo con Python
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La formula in LaTeX e in altre notazioni matematiche (da copiare)
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Come chiedere a ChatGPT di fare il calcolo
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I punti di forza di DataChef
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Funzioni correlate
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Tutte le calcolatrici di NumberChef
Cosa puoi fare in questa pagina
- Per la funzione quadratica \(y = ax^{2}\), trova l’immagine di y per un dominio di x, \(p \le x \le q\). I passaggi spiegano anche i due casi: il dominio contiene o non contiene lo 0 (se lo contiene, il minimo o il massimo è 0, nel vertice)
- Trova il rapporto incrementale quando x passa da \(p\) a \(q\), sia con la definizione \(\dfrac{\Delta y}{\Delta x}\) (incremento di y ÷ incremento di x), con i passaggi, sia con la scorciatoia \(a(p+q)\)
- Trova il valore di y per un valore di x (un punto del grafico)
- Il coefficiente a può essere un numero intero, un numero decimale o una frazione come 1/2
- La parabola è disegnata nel grafico. Nella modalità dell’immagine sono evidenziati il tratto relativo al dominio e l’immagine di y; nella modalità del rapporto incrementale è disegnata la retta che passa per i due punti. In questa pagina trovi anche la spiegazione chiara delle formule, le formule da copiare e incollare per Excel, Fogli Google e Python
A cosa serve questo calcolo?
Se trascuri la resistenza dell’aria, una palla lanciata in obliquo segue una parabola (il grafico di \(y = ax^{2}\), spostato in un altro punto).
Un pallone calciato in alto, un tiro a canestro e l’acqua di una fontana seguono questa forma, e questa funzione si usa per simulare gli sport e per muovere le palle nei videogiochi.
Se trascuri la resistenza dell’aria, la distanza percorsa da un oggetto lasciato cadere è direttamente proporzionale al quadrato del tempo trascorso da quando è stato lasciato. Con la distanza in metri e il tempo in secondi, la costante è circa 4,9, e si ottiene la funzione quadratica \(y = 4{,}9x^{2}\).
Circa 4,9 metri in 1 secondo, circa 19,6 metri in 2 secondi: raddoppiando il tempo, la distanza diventa quattro volte più grande. Questa legge, scoperta da Galileo Galilei, è il punto di partenza dei calcoli sul moto in fisica.
La distanza che un’auto percorre dal momento in cui si frena fino a fermarsi (la distanza di frenata) è, come è noto, circa proporzionale al quadrato della velocità. Se raddoppi la velocità, la distanza di frenata diventa circa quattro volte più lunga.
Questa proporzionalità quadratica è la ragione matematica per cui andare troppo veloce è pericoloso. Se ne parla anche nella preparazione all’esame di teoria della patente ed è un uso di questa funzione che riguarda direttamente la sicurezza.
La forma che si ottiene facendo ruotare una parabola attorno al suo asse (un paraboloide) ha una proprietà speciale: le onde radio o la luce che arrivano parallele all’asse si incontrano tutte in un punto, il fuoco.
Le antenne paraboliche della TV satellitare e i radiotelescopi la usano per raccogliere onde radio deboli. Le torce e i fari delle auto la usano al contrario, per mandare la luce in un fascio dritto.
La forza con cui il vento spinge un oggetto (la pressione del vento) è circa proporzionale al quadrato della velocità del vento. Se la velocità del vento raddoppia, la forza diventa circa quattro volte più grande. Per questo i danni aumentano così in fretta quando i venti di una tempesta diventano appena più veloci.
Quando progettano edifici e ponti, gli ingegneri usano questa proporzionalità quadratica per stimare la pressione del vento dalla velocità attesa e decidere quanto deve essere resistente la struttura.
Formule e grafici
Simboli e termini
Simboli
| \(a\) | a | Il coefficiente: il numero che moltiplica \(x^{2}\). Decide in quale verso si apre il grafico (verso l’alto se \(a > 0\), verso il basso se \(a < 0\)) e quanto è stretto. Per convenzione, le lettere di inizio alfabeto, \(a,\ b,\ c\), indicano numeri fissati. |
| \(x,\ y\) | ics, ipsilon | Le variabili: lettere che indicano numeri che possono assumere molti valori. Per convenzione, le lettere di fine alfabeto, \(x,\ y,\ z\), indicano numeri incogniti o che cambiano. In questa pagina, scegliendo \(x\) resta determinato \(y\). |
| \(p,\ q\) | pi, qu | I due estremi dell’intervallo di x: l’estremo sinistro e quello destro del dominio nella modalità dell’immagine, il valore iniziale e quello finale di x nella modalità del rapporto incrementale. In questa pagina vale sempre \(p < q\) (p è il minore). |
| \(m\) | emme | Una lettera usata in questa pagina per spiegare l’immagine: l’estremo del dominio, tra \(p\) e \(q\), più lontano da \(0\) (quello con il valore assoluto maggiore). Il massimo (il minimo se \(a < 0\)) si raggiunge in questo estremo. Quando i due estremi hanno lo stesso valore assoluto, entrambi danno lo stesso valore. |
| \(\Delta x,\ \Delta y\) | delta x, delta y | L’incremento di x e l’incremento di y. \(\Delta\) (delta) è la lettera greca corrispondente alla D, iniziale di «differenza», e indica «valore dopo la variazione − valore prima». |
| \(\le\) | minore o uguale a | Un simbolo di disuguaglianza che include il valore estremo. \(-1 \le x \le 3\) significa «x è maggiore o uguale a −1 e minore o uguale a 3», quindi sono compresi sia −1 sia 3. Alcuni testi lo scrivono con due tratti, \(\leqslant\), con lo stesso significato. |
| \(x^{2}\) | x al quadrato | \(x\) moltiplicato per se stesso (\(x^{2} = x \times x\)). Il 2 piccolo in alto a destra (l’esponente) indica quante volte \(x\) compare come fattore. Per elevare al quadrato un numero negativo usa le parentesi, come in \(\left(-3\right)^{2} = 9\). |
Termini
| funzione | Quando a ogni valore di x corrisponde un solo valore di y, si dice che «y è una funzione di x». Anche \(y = ax^{2}\) è una funzione: scegli x e resta determinato un solo y. |
| funzione quadratica | Una funzione in cui y è data da un’espressione di secondo grado in x. La forma più semplice è \(y = ax^{2}\), con il vertice nell’origine; la forma generale \(y = ax^{2} + bx + c\) permette al vertice di spostarsi lontano dall’origine. |
| coefficiente | Il numero che moltiplica una variabile, come la \(a\) in \(y = ax^{2}\). Poiché \(y = ax^{2}\) dice che «y è direttamente proporzionale al quadrato di x», questa \(a\) si chiama anche costante di proporzionalità, come nella proporzionalità diretta \(y = ax\). |
| parabola | La curva liscia e simmetrica che è il grafico di \(y = ax^{2}\). Ha la stessa forma della traiettoria di un oggetto lanciato in obliquo. |
| vertice | Il punto di svolta di una parabola. Il vertice di \(y = ax^{2}\) è l’origine (0 ; 0): è il punto più basso del grafico se \(a > 0\) e il punto più alto se \(a < 0\). |
| origine | Il centro del piano cartesiano, il punto (0 ; 0), dove l’asse x e l’asse y si incontrano. Si indica con \(O\), l’iniziale di «origine». |
| dominio e insieme immagine | L’insieme dei valori che una variabile può assumere, scritto con le disuguaglianze come \(-1 \le x \le 3\). Il dominio è l’insieme dei valori di x; l’insieme immagine è l’insieme dei valori che y assume su quel dominio. |
| rapporto incrementale | L’incremento di y diviso per l’incremento di x (\(\Delta y \div \Delta x\)). Dice di quanto aumenta y, in media, ogni volta che x aumenta di 1. Si chiama anche tasso di variazione medio. Per una funzione lineare è costante (il coefficiente angolare a), ma per una funzione quadratica dipende dall’intervallo. |
| incremento | La quantità di cambiamento, calcolata come «valore dopo − valore prima». Se il valore diminuisce, l’incremento è negativo (per esempio, passare da 18 a 2 è un incremento di −16). |
| concavità verso l’alto | Quando \(a > 0\), la parabola ha la forma di una valle: si dice che è rivolta verso l’alto, o che ha la concavità verso l’alto. |
| concavità verso il basso | Quando \(a < 0\), la parabola ha la forma di una collina: si dice che è rivolta verso il basso, o che ha la concavità verso il basso. |
| funzione lineare | Una funzione della forma \(y = ax + b\) (il suo grafico è una retta). La differenza più grande rispetto a una funzione quadratica è che il suo rapporto incrementale è lo stesso ovunque. |
Cosa conviene sapere prima
Ecco che cosa ti aiuta a usare il calcolo di questa pagina capendolo davvero, e non solo premendo il pulsante.
Se ti blocchi, tornare a ripassare questi argomenti è la strada più veloce.
| Numeri relativi (scuola secondaria di primo grado, 11-14 anni) |
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| Proporzionalità diretta (scuola secondaria di primo grado, 11-14 anni) |
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| Piano cartesiano e grafici (scuola secondaria di primo grado, 11-14 anni) |
|
| Disuguaglianze e intervalli (scuola secondaria, 11-16 anni) |
|
| Funzioni lineari e rapporto incrementale (scuola secondaria di primo grado e primo biennio della secondaria di secondo grado, 13-16 anni) |
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Come calcolarlo con Excel
| Coefficiente a | 2 |
| Estremo sinistro del dominio p | -1 |
| Estremo destro del dominio q | 3 |
| y all’estremo sinistro | =B1*B2^2 |
| y all’estremo destro | =B1*B3^2 |
| Minimo di y | =SE(E(B2<=0;B3>=0);MIN(0;B4;B5);MIN(B4;B5)) |
| Massimo di y | =SE(E(B2<=0;B3>=0);MAX(0;B4;B5);MAX(B4;B5)) |
| Coefficiente a | 2 |
| x iniziale (p) | 1 |
| x finale (q) | 3 |
| y iniziale | =B1*B2^2 |
| y finale | =B1*B3^2 |
| Rapporto incrementale (Δy÷Δx) | =(B5-B4)/(B3-B2) |
| Verifica con a(p+q) | =B1*(B2+B3) |
| Coefficiente a | 2 |
| Valore di x | 3 |
| Valore di y | =B1*B2^2 |
La prima tabella è y = 2x² con −1 ≤ x ≤ 3. I valori di y agli estremi sinistro e destro sono 2 e 18 e si trovano il minimo 0 e il massimo 18 (l’immagine di y è 0 ≤ y ≤ 18). La parte SE(E(B2<=0;B3>=0); …) controlla se il dominio contiene 0: in tal caso anche lo 0 del vertice è un candidato per il minimo o il massimo. Funziona così com’è anche quando a è negativo.
La seconda tabella è y = 2x² quando x passa da 1 a 3. La cella della definizione (Δy÷Δx) e quella della scorciatoia a(p+q) danno entrambe 8.
La terza tabella sostituisce x = 3 in y = 2x² e dà 18.
Come calcolarlo con Fogli Google
| Coefficiente a | 2 |
| Estremo sinistro del dominio p | -1 |
| Estremo destro del dominio q | 3 |
| y all’estremo sinistro | =B1*B2^2 |
| y all’estremo destro | =B1*B3^2 |
| Minimo di y | =SE(E(B2<=0;B3>=0);MIN(0;B4;B5);MIN(B4;B5)) |
| Massimo di y | =SE(E(B2<=0;B3>=0);MAX(0;B4;B5);MAX(B4;B5)) |
| Coefficiente a | 2 |
| x iniziale (p) | 1 |
| x finale (q) | 3 |
| y iniziale | =B1*B2^2 |
| y finale | =B1*B3^2 |
| Rapporto incrementale (Δy÷Δx) | =(B5-B4)/(B3-B2) |
| Verifica con a(p+q) | =B1*(B2+B3) |
| Coefficiente a | 2 |
| Valore di x | 3 |
| Valore di y | =B1*B2^2 |
Come calcolarlo con Python
from fractions import Fraction
coefficient_a = Fraction(2) # coefficiente a (una frazione come 1/2 si scrive Fraction(1, 2))
left_end = Fraction(-1) # estremo sinistro del dominio, p (per il rapporto incrementale, la x iniziale)
right_end = Fraction(3) # estremo destro del dominio, q (per il rapporto incrementale, la x finale)
y_left = coefficient_a * left_end ** 2
y_right = coefficient_a * right_end ** 2
# Immagine di y: due casi, a seconda che il dominio contenga 0 (il vertice)
if left_end <= 0 <= right_end:
candidates = [Fraction(0), y_left, y_right]
else:
candidates = [y_left, y_right]
y_min = min(candidates)
y_max = max(candidates)
print(f"Immagine di y: {y_min} <= y <= {y_max}")
# Rapporto incrementale (quando x passa da p a q)
rate = (y_right - y_left) / (right_end - left_end)
print(f"Rapporto incrementale (definizione Δy÷Δx): {rate}")
print(f"Rapporto incrementale (scorciatoia a(p+q)): {coefficient_a * (left_end + right_end)}")
La formula in LaTeX e in altre notazioni matematiche (da copiare)
y = ax²
y = ax^{2}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>y</mi>
<mo>=</mo>
<mi>a</mi>
<msup><mi>x</mi><mn>2</mn></msup>
</mrow>
</math>
y = a x^2
a x^2
y := a*x^2;
y = a*x^2;
y = ax^2
0 ≤ y ≤ am²
0 \le y \le am^{2}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mn>0</mn>
<mo>≤</mo>
<mi>y</mi>
<mo>≤</mo>
<mi>a</mi>
<msup><mi>m</mi><mn>2</mn></msup>
</mrow>
</math>
0 <= y <= a m^2
{MinValue[{a x^2, p <= x <= q}, x], MaxValue[{a x^2, p <= x <= q}, x]}
minimize(a*x^2, x = p .. q); maximize(a*x^2, x = p .. q);
m = max(abs(p), abs(q)); ymin = 0; ymax = a*m^2;
0 ≤ y ≤ am^2
Δy/Δx = (aq² − ap²)/(q − p)
\dfrac{\Delta y}{\Delta x} = \dfrac{aq^{2} - ap^{2}}{q - p}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mfrac>
<mrow><mi>Δ</mi><mi>y</mi></mrow>
<mrow><mi>Δ</mi><mi>x</mi></mrow>
</mfrac>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>a</mi><msup><mi>q</mi><mn>2</mn></msup>
<mo>−</mo>
<mi>a</mi><msup><mi>p</mi><mn>2</mn></msup>
</mrow>
<mrow><mi>q</mi><mo>−</mo><mi>p</mi></mrow>
</mfrac>
</mrow>
</math>
(Delta y)/(Delta x) = (a q^2 - a p^2)/(q - p)
(a q^2 - a p^2)/(q - p)
rate := (a*q^2 - a*p^2)/(q - p);
rate = (a*q^2 - a*p^2)/(q - p);
Δy/Δx = (aq^2 − ap^2)/(q − p)
Δy/Δx = a(p + q)
\dfrac{\Delta y}{\Delta x} = a(p + q)
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mfrac>
<mrow><mi>Δ</mi><mi>y</mi></mrow>
<mrow><mi>Δ</mi><mi>x</mi></mrow>
</mfrac>
<mo>=</mo>
<mi>a</mi>
<mo>(</mo>
<mi>p</mi>
<mo>+</mo>
<mi>q</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
</math>
(Delta y)/(Delta x) = a(p + q)
a (p + q)
rate := a*(p + q);
rate = a*(p + q);
Δy/Δx = a(p + q)
Come chiedere a ChatGPT di fare il calcolo
Sei un assistente di calcolo per le funzioni (matematica della scuola secondaria). Esegui il calcolo seguente eseguendo davvero codice Python e basa la risposta solo sui numeri del risultato dell’esecuzione (non rispondere con il calcolo a mente né a intuito). Per la funzione quadratica y = 2x², trova queste due cose. 1. L’immagine di y quando il dominio di x è −1 ≤ x ≤ 3 (spiega anche perché conta se il dominio contiene 0) 2. Il rapporto incrementale quando x passa da 1 a 3 (mostra i passaggi di incremento di y ÷ incremento di x e usa anche la scorciatoia a(p+q)) In Python usa il modulo fractions della libreria standard per calcolare in modo esatto. Mostra le formule usate e i numeri del risultato dell’esecuzione.
Come si usa
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1Inserisci i numeriScrivi nei campi i numeri con cui vuoi fare il calcolo
-
2CalcolaFai clic sul pulsante «Calcola»
-
3Guarda il risultatoIl risultato compare subito. Nella stessa pagina trovi anche lo svolgimento del calcolo e la spiegazione della formula
I punti di forza di DataChef
Nessuna competenza richiesta, semplice e intuitivo
Nessun dato personale richiesto
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Nessuna autorizzazione preventiva necessaria