Роб Истуэй, Майк Эскью

Математика для мам и пап: Домашка без мучений

Переводчик Н. Лисова

Научный редактор А. Бегарь

Редактор Л. Любавина

Руководитель проекта Л. Разживайкина

Корректор Е. Чудинова

Компьютерная верстка М. Поташкин

Дизайн обложки С. Хозин

© Mike Askew and Rob Eastway, 2010

First published as MATHS FOR MUMS AND DADS by Square Peg, an imprint of Vintage. Vintage is a part of the Penguin Random House group of companies.

© Издание на русском языке, перевод, оформление. ООО «Альпина Паблишер», 2017

Все права защищены. Произведение предназначено исключительно для частного использования. Никакая часть электронного экземпляра данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами, включая размещение в сети Интернет и в корпоративных сетях, для публичного или коллективного использования без письменного разрешения владельца авторских прав. За нарушение авторских прав законодательством предусмотрена выплата компенсации правообладателя в размере до 5 млн. рублей (ст. 49 ЗОАП), а также уголовная ответственность в виде лишения свободы на срок до 6 лет (ст. 146 УК РФ).

* * *

Подготовка

Введение

В жизни каждого родителя наступает момент, которого боятся очень многие: «Мам (пап), сделаем вместе домашку по математике?» Конечно, когда-то давно, в детстве, вы и сами проходили через все это. Но в ситуации, когда помощи ожидают от вас, ощущения возникают совсем другие. Ведь за минувшие годы произошло немало перемен: изменилась математика, изменились методики, возможно, переменилось отношение детей к родителям. Последние, по крайней мере, так и считают – хотя не исключено, что мамы и папы думают примерно одно и то же уже не одну сотню лет.

Из всех школьных предметов именно математика доставляет больше всего беспокойства родителям. Мы неоднократно встречали людей, которых тревожит, что они не в состоянии справиться с примерами, заданными их детям на дом. Но существуют и другие отцы и матери. Они более или менее разбираются в математике, и волнует их иное. Для них проблема выглядит так: сегодня в школе это делают совершенно иначе. Попытки папы продемонстрировать вычитание в столбик привычным методом: «Так, добавляем десяток в верхней строке и платим десятком в следующем разряде нижней…» – ошеломленный ребенок встречает стеклянным взглядом и в конечном итоге идет жаловаться маме: «Папа меня просто запутал».

Эта книга призвана помочь родителям заново познакомиться с математикой, увидеть этот предмет в новом свете и понять, почему сегодня те же вещи делают иначе (и некоторые по весьма серьезным причинам), а также получше разобраться в том, что происходит в голове ребенка, когда он утверждает, что «просто не врубается». И в первую очередь наша цель – сделать так, чтобы домашние занятия математикой приносили вам то, чего в них отчаянно не хватает, – удовольствие.

Школьная математика – предмет необъятный, и мы ни в коем случае не можем надеяться охватить его весь в одной книге. Поэтому мы сосредоточились на основах, на том, что дети осваивают (или должны осваивать) в начальной школе. Значительная часть этих «основ» не так уж и примитивна. На самом деле некоторые задания в тестах для 11-летних детей стали бы серьезным испытанием для большинства взрослых. Но в этой книге не будет синусов и косинусов, не будет векторов и совершенно точно не будет квадратных уравнений. Если вы хотите почитать о них, возьмите другую нашу книгу – «Математика с удовольствием»[1].

Большие вопросы

В разговорах с родителями некоторые вопросы возникают настолько регулярно, что мы для себя обозначили их как «большие». Нам удалось выделить четыре таких вопроса, и они настолько важны, что мы вынесли их в начало книги.

1. Почему сегодня это делают не так, как в наше время?

Когда ребенку исполняется шесть лет, многие мамы и папы переживают ужасный шок. Мало того что вместо привычных «уроков математики» в школьном расписании значится какая-то «арифметика». Обнаруживается, что дети приносят домой математические термины и методы, которые родители просто не узнают. Во многих семьях это порождает проблему. Родители, жаждущие помочь, вдруг осознают: 1) они не понимают, что делает ребенок, и потому не могут сказать, правильно это или нет и 2) когда они пытаются показать, как выполнить то или иное математическое действие, им удается лишь вконец запутать сына или дочь. В результате многие родители остро ощущают разочарование и собственную беспомощность.

Что же на самом деле происходит, и что вы как родитель можете с этим сделать?

В большинстве школ давно прошли те времена, когда уроки математики представляли собой решение бесконечных арифметических примеров, которые следовало выполнять в полной тишине по методикам сложения и умножения, разработанным сотни лет назад. На сегодняшних уроках гораздо больше внимания уделяется сотрудничеству и исследованиям, а долгие периоды тишины редки.

Методики тоже стали другими. Один из примеров того, насколько сильно все изменилось, – способ умножения больших чисел, к примеру 79 и 43. Большую часть родителей в свое время учили умножать «в столбик», и многие до сих пор пользуются этим методом, проводя расчеты на клочке бумаги. Однако мало кто из взрослых способен объяснить, почему этот метод работает. Если хотите, это что-то вроде черного ящика: вы поворачиваете ручку, и с другой стороны коробки появляется верный (по крайней мере, вы на это надеетесь) ответ. Сегодня основной упор в школах делается на те методики преподавания, которые помогают детям понять математические принципы, лежащие в основе тех или иных действий, снижая таким образом (в теории) вероятность ошибок и закладывая фундамент понимания в дальнейшем более сложной математики.

Этот переход от методик обучения действиям – как надо – к пониманию собственно математики, стоящей за этими действиями, – почему так происходит – случился по нескольким причинам. Во-первых, пришло осознание: того чудесного времени, когда каждый окончивший начальную школу прекрасно умел умножать в столбик, делить уголком и т. п., никогда и не было. Исследования уровня математических навыков у взрослых раз и навсегда покончили с этим мифом.

Во-вторых, технологии все стремительнее меняют окружающий нас мир. На место логарифмических линеек и таблиц пришли калькуляторы. Число ситуаций, в которых человеку в повседневной жизни реально требуется умножать в столбик и делить уголком, резко сократилось. А вот представления о том, когда надо умножать или делить, наоборот, сильно расширились (Которое из скидочных предложений выгоднее для меня? Где дешевле отремонтировать автомобиль?), и необходимо точно знать, что ответы, которые дает калькулятор или электронная таблица, приемлемы. Сегодня дети тоже учатся вычислять при помощи ручки и бумаги, но эти методы ближе к тем «упрощенным» приемам, которыми пользуются профессиональные математики. Они позволяют не просто получить верный ответ (бесспорно, лучшее и наиболее разумное средство для длинных или сложных расчетов – калькулятор), но еще и глубже разобраться в математике и развить у ребенка арифметическое мышление. Как выразился писатель Ричард Скемп, это все равно что дать человеку карту вместо письменной инструкции и списка ориентиров на пути из пункта A в пункт Б. Если вы путешествуете, руководствуясь инструкцией, то любая ошибка может увести вас с правильного маршрута, и тогда вернуться на него будет очень непросто. Имея же под рукой карту, вы можете самостоятельно проложить наиболее разумный маршрут в место назначения. Сегодня цель преподавания математики – помочь ребенку выработать собственную внутреннюю математическую карту, а не заучить список дорожных указателей.

Вам как родителю важно тоже научиться новым методам. Описания важнейших из них вы найдете в разных частях этой книги. В первую очередь вам необходимо освоить метод решетки (для умножения); деление «кусками», или метод группировки (для деления); а также иметь представление о числовой прямой и о том, как ей пользоваться. Кроме того, существует некоторое количество незнакомых вам терминов, с которыми тоже стоит познакомиться, поскольку детям сегодня приходится усваивать и использовать такие понятия, как «разбиение», «массив» и «диаграмма Кэрролла». Чтобы уяснить значение этих и некоторых других терминов, вызывающих у вас тревогу, воспользуйтесь глоссарием в конце книги.

По крайней мере, вы можете утешаться тем, что хотя некоторые методы, используемые сегодня в школе, и называются по-новому (к примеру, метод компенсации), сами они отнюдь не новые. Мало того, некоторые из них были придуманы даже раньше, чем те, что вы сами изучали в школе. Древние римляне и египтяне использовали один из вариантов разбиения для быстрого сложения чисел, а сегодня этим же методом пользуется ваш ребенок. Пусть вас не смущает специальная терминология, связанная со всеми этими новыми приемами, – заложенные в них принципы идейно очень просты и известны очень давно.

Еще одна хорошая новость заключается в том, что постепенно, по мере восхождения ребенка по математической лестнице, все эти методики соединяются с теми, что вы изучали в школе. Как только ваш ребенок уверенно освоит, к примеру, устное умножение, он должен будет перейти к умножению в столбик и решать точно такие же примеры, какие решали и вы когда-то.

2. Как мне преодолеть страх перед математикой?

Если вы относитесь к тем счастливым родителям, для которых математика – всего лишь легкий приятный ветерок, вы можете пропустить этот вопрос. Но возможно, вам захочется чуть задержаться на нем – просто для того, чтобы узнать, что думают о математике некоторые из ваших «коллег».

Для некоторых матерей и отцов математика – настоящий ад. Достаточно показать таким людям американский тест SAT за шестой класс, и им станет физически плохо. Трудно сказать наверняка, сколько взрослых испытывает страх или тошноту, сталкиваясь с математическими вопросами, но по данным нашего собственного неформального исследования, их может насчитываться до 30 % (и есть такие взрослые, которым необходимо напоминать, что 30 % – это то же самое, что трое из каждых десяти).

Отцы и матери, побаивающиеся математики, очень не хотят, чтобы этот их страх выплыл наружу и о нем узнали их дети. Одна мама так выразила опасения многих родителей: «Когда мои дети учились в школе, я жила в страхе перед их домашними заданиями по математике. Я готова была сделать все, что в моих силах, чтобы избежать участия в этом процессе, и ужасно боялась, что меня попросят о помощи. К счастью, муж достаточно силен в математике, так что я обычно могла их отфутболить, сказав, что занята, и предложив обратиться к папе. Но я чувствовала себя ужасно виноватой – так, словно подвела их. Через некоторое время дети уже не просили меня помочь – они все понимали».

Откуда же берется этот страх?

Все мы не раз слышали, будто существуют люди, лишенные «математического гена» (что, разумеется, подразумевает, что они также не в состоянии передать этот ген своим детям). Может быть, это объясняет «математикофобию»?

Ответ почти наверняка отрицательный, потому что такой штуки, как математический ген, не существует. Откуда бы ему взяться? Человечество занимается алгеброй, теорией вероятности и математическим анализом всего лишь несколько сотен лет. Сегодня большинство взрослых, даже тех, кто считает себя неспособным к математике, на самом деле гораздо более сведущи в ней, нежели все люди Средневековья, за исключением крохотной их доли, а на развитие генов уходят тысячи или даже миллионы лет. Таким образом, те качества мозга – какими бы они ни были, – которые позволяют одним людям блистать в математике, тогда как другие с трудом осваивают школьную программу, никак не могут быть связаны с геном, специально посвященным математике. (Ученые считают, что математические способности могли возникнуть у человека как побочный продукт языкового общения, требующего высокого уровня абстрактного мышления.)

Если поговорить с человеком о его нелюбви к математике, то в большинстве случаев услышишь рассказ об учителе или о ком-то из родителей, чье вмешательство и породило комплекс неполноценности. Люди боятся не математики как таковой; они боятся оказаться в неловкой ситуации, опасаются конфуза.

Когда понимаешь, сколько родителей, бабушек и дедушек имеют в своей копилке дурные воспоминания об уроках математики в прежние времена (а под прежними временами мы подразумеваем не только Вторую мировую, но и 1980-е годы тоже), испытываешь настоящий шок. Постоянно приходится слышать и истории о ритуальных унижениях перед всем классом. Кое-кто вспоминает наказания и физическую боль: «Перкинс, чему равно семью восемь?» «Э-э, пятьдесят четыре?» (После этого Перкинс поспешно ныряет под парту, а над его левым ухом проносится губка для стирания с доски.)

Некоторые испытывали скорее психологическое страдание. «В худших своих кошмарах я видела, как мистер Грегори стоит перед классом и заставляет нас скандировать "Математика – это здорово, математика – это здорово"», – рассказала одна мама. Она сказала также, что, если все время говорить людям, что какая-то вещь – это здорово, эффект может оказаться противоположным задуманному. Кроме того, будем реалистами. Все полезное, что стоит изучать, требует усилий, и математика не исключение. Одна из серьезнейших наших проблем – уверенность в том, что учеба должна доставлять только удовольствие и даваться без труда. В результате у детей создается впечатление, что если при изучении математики им приходится напрягаться, значит, они к математике не способны. В Японии, где традиции высоких стандартов в математике очень сильны, акцент, как правило, делают на старание и усердие, а не на способности.

Конечно, трудно выяснить, как часто люди на самом деле сталкиваются с такого рода ситуациями, вызывающими у них ночные кошмары, но иногда, вероятно, достаточно мгновенного унижения, чтобы стройное здание математики рухнуло. Многие родители помнят момент, когда этот школьный предмет вдруг превратилась для них в кирпичную стену, а дальнейший прогресс в данной области стал казаться невозможным. Такое может случиться и с хорошим математиком тоже, – разница в том, что они, как правило, утыкаются в свою стену в университете или еще позже. Многие математики даже любят это ощущение и рассматривают его как вызов – как препятствие, которое нужно преодолеть.

Итак, что вы можете сделать, чтобы преодолеть свой страх перед математикой?

• Вам следует понять, что вы, вероятно, более сильны в математике, чем думаете сами. Когда взрослые могут применить математические методы (ведь очень многие способны распознать какие-то закономерности, выбрать лучшее из нескольких скидочных предложений в супермаркете, а также усомниться в опубликованных правительством статистических данных), они считают это проявлением «здравого смысла», а все, чего делать не могут, называют «математикой», – так что неспособность к математике становится самосбывающимся пророчеством.

• Большинство взрослых уверены, что математика – предмет, в котором главное – усвоить ее методы и всегда все делать правильно. Мы с этим не согласны. Мы убеждены, что в математике критически важен момент, когда ты оказываешься в тупике и совершаешь ошибки. Не зря математическая задача по-английски называется «проблемой» (problem) – это потому, что для решения ее, как предполагается заранее, потребуется приложить усилия и преодолеть определенные трудности. Оказаться в тупике почетно, и зачастую лучший способ выбраться оттуда и разобраться с задачей – оставить ее на время; поговорка «утро вечера мудренее» может оказаться здесь весьма кстати.

• Найдите немного свободного времени, когда дети уже будут в постели, включите умиротворяющую музыку и попробуйте порешать математические задачки, содержащиеся в конце книги. Имейте в виду, что некоторым детям они представляются «нерешаемыми». Некоторые из них вам, вероятно, тоже покажутся сложными, но другие вы решите быстро – и удивитесь, что для кого-то это может быть проблемой. Сравните вашу реакцию с той, что мы получили от других родителей, – и выяснится, что в ваших мыслях много общего. Когда вы поймете, что вместе с вами в той же лодке находится множество других людей, поводов для страха станет намного меньше.

3. Как научить ребенка получать удовольствие от математики и разбираться в ней лучше, чем я в свое время?

Мы объединили два этих вопроса, поскольку они тесно взаимосвязаны. Ребенок успевает по математике тем лучше, чем больше он ей занимается, и он тем скорее готов уделить ей много времени, чем сильнее она ему нравится. В значительной мере и удовольствие от занятий математикой, и их результат зависят от того, как к этому предмету относятся дома.

Один из важнейших факторов – положительная обратная связь. Вам следует хвалить ребенка за усердие, а не за «ум» или «сообразительность». Важно помочь ему понять, что усвоение математики происходит постепенно и что очень важен постоянный рост: даже если не удается справиться с примером сразу, это не означает, что мальчик или девочка никогда не осилит его. Если же ребенок, уверовавший в свой ум или сообразительность, столкнется с математической задачей, которую пока он не в состоянии решить (что обязательно произойдет), он может подумать, будто достиг своего потолка, и сдаться.

Идеальный момент для оценки и для похвалы – во время совместной проверки домашней работы. Если ребенок неверно решил математическую задачу, взрослому хочется сразу же сказать ему, что здесь ошибка, и объяснить, как надо правильно ответить. Не следует поддаваться такому порыву. Лучше попросить ребенка рассказать, какие действия он выполнял, и незаметно подвести его к нужному месту так, чтобы (если вам повезет) он сам заметил ошибку.

Чтобы добиться большего, можно объяснить какую-то часть самому… и, если нужно, сделать ту же ошибку, какую сделал ребенок, а затем исправить ее, посмеяться и сказать: «Так, дальше три плюс три, это будет семь… нет, погоди, это неверно, мама сглупила [или папа сглупил]…» Когда мальчики или девочки что-то объясняют, не торопите их; давайте детям достаточно времени, чтобы они могли описать весь ход решения. Часто первая обнаруженная ошибка на самом деле является следствием какого-то другого, более фундаментального непонимания. Если вы позволяете довести объяснение до конца, вы, в сущности, даете ребенку возможность самому сообразить, где он ошибся; иногда ему это удается. В итоге дети начинают понимать: ошибка – это не то, что обязательно наказуемо, и даже родители иногда ошибаются.

Когда ваш ребенок выполнит какое-то задание по математике правильно, тоже попросите его объяснить, что и как он делал! Благодаря этому вы сможете проверить его рассуждения (иногда правильный ответ удается получить из совершенно неверных посылок), но не только; есть и другая, более важная причина. Если вы будете просить объяснения только в случаях неверного решения, ваш сын или дочь начнет связывать объяснение и ваш интерес к нему с собственной неудачей – и закроется. Вы, как родитель, ничем не сможете помочь ребенку в рассуждениях, если он не захочет описать свою логику.

Будьте терпимы к ребенку, когда он окажется в тупике. Работая один на один с сыном или дочерью, очень легко думать: «Мне нужно донести эту мысль» или «Как это можно не понять?» Невозможно научиться чему бы то ни было мгновенно. Очень полезно сделать перерыв, вернуться к теме на следующий день или даже оставить ее на неделю. Иногда это поистине чудесно действует на понимание и усвоение темы… а также на атмосферу в доме.

Вам необходимо сделать математику увлекательным приключением, а не скучной обязанностью. И, самое главное, никогда не говорите о себе как о человеке, не способном к математике. Это самое главное наше «никогда», и мы еще вернемся к нему в главе «Правильная и неправильная родительская тактика». Если вы проявите интерес к математике, он передастся и вашим детям. А если разговоры о математике и математические игры будут естественной частью вашей повседневной жизни, а не тем, что делается только «из-под палки» за письменным столом в виде домашней работы, математика неизбежно начнет приносить удовольствие. Тому, как этого добиться, и будет посвящена остальная часть нашей книги.

4. Почему им (или мне) нужно это знать?

Чуть дальше, за первыми тремя главными вопросами, маячит еще один вопрос, который некоторым родителям представляется очень серьезным.

Когда ваш ребенок плачет над домашним заданием, потому что не может понять, какая именно часть фигуры на рисунке заштрихована, или если он показал вам контрольную работу, в которой нужно искать простые сомножители, вы можете думать: «После окончания школы мне все это ни разу не понадобилось». Так что естественно задаться вопросом о том, зачем ваших детей заставляют через все это проходить.

Этот вопрос на протяжении многих лет лихорадил всю систему образования. Идут бесконечные дебаты о том, что нужно и что не нужно включать в обязательную программу. В любом случае, нравится вам это или нет, вашим детям приходится заниматься математикой, и многие родители этим недовольны.

Целесообразность включения в учебную программу некоторых элементов математики обосновать несложно, потому что они имеют очевидное применение в каждодневной жизни. Любому ребенку понятно, что без знаний основ арифметики нельзя правильно прочитать кулинарный рецепт, посчитать сдачу, измерить собственный рост или наметить, сколько придется экономить, чтобы купить новую игру. Пользу некоторых других математических хитростей понимают только родители: проценты, оценочные вычисления и интерпретация статистических данных пригодятся в жизни, когда ребенок покинет родительский дом и начнет сам зарабатывать на жизнь.

Проблемы возникают, когда математика становится более абстрактной. Где потребуются знания о простых числах? Как может пригодиться на практике размер углов правильного пятиугольника?

Поиск ответа на вопрос «Какой в этом смысл?» может оказаться неблагодарной задачей. В сущности, его можно задать обо всем, что не принесет вам сейчас или в будущем очевидной практической пользы. Какой смысл знать, что у Генриха VIII было шесть жен или что магний, если его поджечь, горит ярким белым пламенем? Если вы придерживаетесь мнения о том, что знание и учение полезны и нужны сами по себе, то математика, безусловно, относится к фундаментальным знаниям ровно в той же степени, что и история Генриха VIII. Для некоторых родителей такого обоснования, возможно, достаточно, но большинству – нет.

Одна из важных причин, по которой вашему ребенку необходимо так много внимания уделять математике вне зависимости от того, нравится ли она ему и есть ли у него к ней склонность, заключается в том, что хорошая математическая подготовка стала важным условием начала успешной карьеры в большинстве профессий. Нужна ли вам вся эта математика на самом деле, практически не имеет значения, – важно, что общество сочло ее необходимым условием и вряд ли в ближайшее время передумает. Так что если вы хотите, чтобы ваш ребенок имел по крайней мере возможность стать медсестрой, механиком, юристом или разработчиком компьютерных игр, ему хочешь не хочешь придется сдавать математику. Мы не любим приводить этот довод, но факт ест факт, и его невозможно игнорировать.

Некоторые люди, оправдывая присутствие уроков математики в школьном расписании, говорят: «Математика учит думать и творчески решать задачи». Это правильная идея, но для большинства детей она слишком абстрактна, чтобы в нее поверить, – и, скажут некоторые, разве игровая приставка делает не в точности то же самое? На самом деле мышление, развитию которого способствует большинство компьютерных игр, очень ограничено. Хорошее математическое образование формирует в нас универсальные мыслительные навыки – их можно применять всегда, в первую очередь для того, чтобы здраво и твердо обосновывать свои мысли, а также видеть закономерности и давать правдоподобные прогнозы. Эти навыки полезны как при постижении самых масштабных идей и явлений, вроде формы Вселенной, так и в самых обыденных ситуациях: к примеру, помогают рассчитать, какую пенсию вы будете получать через 30 лет.

Но лучшим ответом на вопрос «Какой смысл?» часто служит другой вопрос: «А почему во всем должен быть смысл?» Какой толк в судоку? Никакого – что, однако, не останавливает миллионы людей, разгадывающих эти головоломки, да еще и с удовольствием. И есть ли «смысл» в поэзии? Отчасти «смысл» математики в том, чтобы снабдить наших детей практическими навыками, которые будут полезны им во взрослой жизни, но на самом деле практическая ценность не важна, если само занятие доставляет удовольствие. А удовольствие не обязательно означает пять минут смеха. Футбол, альпинизм и другие занятия, которым человек отдает свое время и силы ради получения удовольствия, нередко непредставимы без моментов дискомфорта, разочарования и даже боли, но в противном случае они приносили бы куда меньше радости.

Кстати говоря, в основе претензий тех, кто сомневается в полезности математики, лежит именно фактор удовольствия. Для большинства людей проблемой является не врожденная способность (или ее отсутствие) к математике, а то, что она им абсолютно не нравится. Часть этой проблемы – методика преподавания. Если ваши детские воспоминания о математике сводятся к скучным, однообразным упражнениям по отработке техник, давно придуманных другими людьми, вряд ли ваши общие впечатления об этом предмете будут очень уж позитивными.

Игра – существенный элемент математики на всех ее уровнях. Вот почему в этой книге так много игр. Любопытство тоже имеет значение, поэтому мы включили сюда задания, которые могут заинтриговать ваших детей. Мы не ожидаем, что у всех читателей вдруг проснется интерес к математике, ведь историей или географией тоже активно интересуются не все. Но если детей не познакомить с математикой и не показать, что это занимательный предмет, способный доставить немалое удовольствие, она, скорее всего, никогда их и не увлечет.

Вы, возможно, обратили внимание, что по сравнению с тем, что было в 1990-е и начале 2000-х, детям теперь приходится овладевать бо́льшим количеством математических знаний. Теория гласит, что чем больше требуешь от ребенка, тем лучше будут его результаты. С некоторыми детьми этот принцип действительно работает, но в его применении есть и риск. Некоторые мальчики и девочки перенапрягаются и переживают стресс, поскольку они вынуждены иметь дело с непонятными им концепциями. Такие дети быстро теряют интерес к математике.

Ваша роль – питать и поддерживать у ваших детей любопытство по отношению к математике и знания в этой области, сделать их частью повседневной жизни и, самое главное, превращать занятия математикой в увлекательное приключение. Наши рекомендации можно применить к детям самых разных возрастов и способностей. И если уж быть честными, в программе третьего класса найдется немало такого, что (тс-с-с, говорите потише, пожалуйста) многим мамам и папам покажется сложным.

Домашние математические пособия

Найти повод побеседовать со своим ребенком о математике проще всего дома. Некоторые важные, буквально ключевые бытовые предметы способны сильно повысить шансы на то, что в разговоре вы в какой-то момент случайно затронете тему математики.

Находящиеся на видном месте часы на кухне (или там, где вы обычно завтракаете). Хорошо, если вы можете разместить в этом помещении одновременно и аналоговые, и цифровые часы, поскольку сравнение и осмысление показаний тех и других непременно войдет у ребенка в привычку.

Традиционный настенный календарь. Календари – отличный способ познакомить ребенка с календарным счетом времени; мало того, в них есть интересные закономерности. Так, один из столбцов – это таблица умножения на 7. Можно обнаружить и другие закономерности, если внимательно рассмотреть числа по диагоналям, в выделенных квадратах по четыре и т. п.

Настольные игры с игральными костями и волчками не только помогают освоить счет, но и развивают представление о вероятности. А игры с волчками будут часто встречаться в школьных задачах по математике.

Колода традиционных игральных карт – и несколько игр в придачу (таких, к примеру, как «снап» или «очко») – средство, с помощью которого дети смогут легко научиться разделению на категории и получить представление о вероятности.

Калькулятор (простейший) нужен отчасти для того, чтобы помочь ребенку применить этот прибор, когда такая необходимость возникнет. Однако куда важнее его использование в специальных играх (см. главу «Математика на калькуляторе»).

Мерные стаканы с разметкой часто используются на уроках в школе, но предварительное знакомство с ними дома упростит будущие задачи. Стаканы, на которых отмечены не только литры, но и пинты, позволят освоить перевод из одних единиц в другие. Соберите несколько бутылочек из-под шампуней или воды, чтобы дети могли создавать собственные мерные емкости.

Сушеная фасоль (или горох), макароны или разноцветные нетающие конфеты типа цветного драже. Все это полезно для счета большого числа предметов или определения, к примеру, того, сколько останется конфет, если взять большую горсть и разделить на пары, тройки и т. п.

Портновский сантиметр и линейка. Обязательно привлекайте детей к любым измерениям: комнат и мебели, новых штор или деталей для поделок. Если вы позаботитесь о том, чтобы начало сантиметра всегда оказывалось у вас, ребенку придется считывать результаты.

Большая плитка шоколада (та, к примеру, которая состоит из четырех рядов по восемь квадратиков), припасенная в буфете на тот случай, если придется говорить о дробях. Шоколад – прекрасный мотиватор и хорошо служит в качестве награды.

Магниты на холодильник с цифрами и математическими символами позволяют вроде бы случайно ввести в свой дом математические уравнения и задачи. К примеру, мы знакомы с одним папой, который имеет обыкновение перед сном, когда дети уже спят, выкладывать на холодильнике примеры, такие как «7 × 9 =?» и оставлять их там до утра. Когда дети приходят завтракать, они видят этот пример – новую тайну, ждущую разгадки. Только представьте, какие улыбки расцветают на их лицах…

Старомодные кухонные весы, где ингредиенты нужно уравновешивать гирьками. Это не только чудесный и очень осязаемый способ сложения чисел (или дробей, если гирьки у вас в старых весовых единицах) – весы помогают познакомить ребенка с идеей уравнения, где вещи на одной стороне весов «равны» вещам на другой стороне.

Мишень для дартса (возможно, лучше бросать не дротики, а шарики на липучке). Дартс учит сложению и вычитанию и, кроме того, делает удвоение и утроение привычной операцией. А в конце игры вам приходится придумывать суммы, которые привели бы к цели: «Как можно получить 47 за два броска, причем второй пойдет с удвоением?»

Игры с необычными игральными костями. Если в традиционном варианте крикета с бросанием кубиков (Howzat!) используются шестигранные кости (эта игра особенно подходит для путешествий, поскольку ее удобно носить с собой), то в других играх, прежде всего на темы фэнтези, используются кубики с 20 треугольными гранями (так называемые икосаэдры).

Домино. Эта игра, похоже, умирает, но вы можете помочь оживить ее. Домино часто используют для демонстрации различных комбинаций (в данном случае, всевозможных сочетаний чисел от 0 до 6). Кроме того, костяшки домино прекрасно опрокидываются, их можно выстроить в линию, а затем слегка толкнуть первую…

Угадай кто? Популярная среди детей всех возрастов игра, в которой надо определить, какого из 24 персонажей выбрал противник. Прекрасная иллюстрация к тому, как следует делить объекты по категориям (в данном случае делить людей на мужчин и женщин, людей в очках и без и т. п.).

Домашний/уличный термометр – замечательное устройство, которое очень полезно иметь на кухне, чтобы оно сообщало вам температуру в доме и снаружи. Благодаря ему дети могут естественным образом знакомиться с идеей замерзания, градусами «ниже нуля» и символом, которым обозначается отрицательность.

Правильная и неправильная родительская тактика

Если вы хотите, чтобы вашему ребенку нравились уроки математики и чтобы у него все получалось (как правило, где одно, там и другое), имейте в виду: ваши действия как мамы или папы будут играть в этом громадную роль. Мы попытались представить все это в виде серии рекомендаций о том, что следует и чего не следует делать. Разумеется, все дети разные, и то, что получается в одной семье, не всегда срабатывает в другой.

Что следует делать

Играйте с ребенком в математические игры

Если бы нам необходимо было ограничиться всего одной рекомендацией, мы посоветовали бы делать именно это. В играх полно математики, и они дают идеальную возможность «запустить» у ребенка математическое мышление. Сегодня родители намного меньше играют с детьми, чем когда-то. Отчасти дело здесь в отсутствии свободного времени – все мы сегодня загружены гораздо сильнее, чем прежде. Но причина не только в этом. Сейчас так много увлекательных электронных игр, что дети, естественно, в любой момент готовы сесть перед экраном, зайти на игровой сайт – или включить игровую приставку – и погрузиться в игру. А ежели игры связаны с математикой, разве от этого не все выигрывают? В конце концов, когда ребенок полностью занят и изучает математику, то родитель может заняться чем-нибудь другим, не чувствуя себя при этом виноватым.

К сожалению, в этой схеме не хватает импровизации, присущей совместным играм родителя и ребенка. Когда мальчик или девочка собирается бросить кубик, мама может сказать: «Так-так, сколько тебе сейчас нужно выбросить, чтобы догнать меня?» При игре в «Монополию» вы могли бы сказать: «Ну-ка, сможешь ли ты сыграть роль банкира и разменять мне £500 по £100 и £50?» Использовать настольные, карточные и другие интерактивные игры, которые мы описали в этой книге, – отличный способ естественным образом познакомить ребенка с математическими идеями.

Позволяйте ребенку выигрывать или быть «лучше вас»

Если вы всегда выигрываете или получаете правильный ответ, есть опасность, что единственное, что усваивает ребенок в результате ваших совместных занятий математикой, – то, что вы сильны в этом предмете. А дети во всем похожи на нас: если постоянно проигрываешь, очень скоро начинаешь думать, что существуют игры и поинтереснее. Конечно, вы знаете своего ребенка лучше, чем кто-либо, и сможете понять, как часто следует позволять ему выигрывать и какое соотношение здесь будет оптимальным. Позволять детям всегда выигрывать тоже не следует: это не подготовит их к неудачам, а испорченные капризные дети никому не нравятся!

Кстати говоря, математические идеи можно привлекать даже тогда, когда вы позволяете ребенку «выиграть» в чем-то, что вообще не имеет отношения к математике. Например, большинству родителей трудно заставить сына или дочь отправиться вечером в кровать. Как правило, детям нравится, когда папа или мама предлагает им уложиться в «заданное» время; такая ситуация их стимулирует. «Спорим, ты не будешь готов к тому времени, когда я досчитаю до… тринадцати». Затем вы считаете с такой скоростью, чтобы ребенок с трудом, но успел к сроку, – а это дает вам прекрасную возможность закончить примерно так: «Одиннадцать, одиннадцать с половиной, двенадцать, двенадцать с половиной, двенадцать и три четверти, двенадцать и семь восьмых…» Таким образом ваш ребенок познакомится на подсознательном уровне с понятием возрастающих дробей… Да, вот такие мы провокаторы ☺.

Непринужденно включайте элементы математики во все, чем бы вы ни занимались

Как чувствует себя ребенок, если мама или папа садится рядом с ним за стол и говорит: «Ну хорошо, давай-ка порешаем примеры»? Многие дети при этом испытывают примерно такие же ощущения, как и тогда, когда взрослые ставят перед ним тарелку c противной вареной морковкой, приговаривая: «Съешь-ка, ты знаешь, это полезно». Немедленная реакция – сопротивление. Вместо того чтобы превращать занятие математикой в обычный урок, хоть и с родителями, найдите способы обращаться к ней как бы невзначай. Разгружая посудомоечную машину, скажите: «О, сегодня на обед, надеюсь, суповых тарелок хватит – давай-ка проверим». Складывая покупки, спросите: «Если хлеб стоит 84 пенса, а молоко – 33, сколько стоит то и другое вместе?» (Не обязательно при этом пояснять, кому вы задаете вопрос – себе или ребенку.) Дожидаясь очереди в кассу, попробуйте примерно оценить общую стоимость покупок. Кто из вас сделает это точнее? Или даже, если вы идете в школу, а мимо проезжает 23-й автобус, можно неожиданно спросить: «Послушай, я вот тут подумал, 23 – это простое число?» Такой вроде бы случайный, без всякой видимой причины, разговор наводит на мысль о том, что математика – это что-то, о чем можно при случае поговорить точно так же, как говорят, например, о погоде.

Переводите теорию в практику

Запомните три кита повседневных занятий математикой: деньги, часы и кулинарные рецепты. Все три сферы предоставляют идеальные возможности попрактиковаться в математике. Вместо того чтобы самому оплачивать покупки в магазине, позвольте сыну или дочери сделать это. Привлеките ребенка к отмериванию и взвешиванию ингредиентов, указанных в рецепте приготовления какого-то блюда. Подарите ему наручные часы, чтобы он мог в любой момент назвать вам время. Старайтесь говорить спокойно и доброжелательно. Вот, к примеру, хорошая тактика работы со временем – сказать (небрежно, как всегда): «Мне кажется, уже половина двенадцатого, а по твоей оценке сколько?» А кухня – вообще идеальное место для изучения самых разных математических действий и явлений, включая измерения, перевод единиц из одной системы в другую, дроби («полпачки»), пропорции («это рецепт на четыре порции, а нам нужно рассчитать ингредиенты на десять человек») и умножение («в этой коробке печенье уложено в три ряда и четыре столбика, сколько в ней всего умещается печенек?»).

Не бойтесь нелепых, мрачных или «опасных» заданий

Как можно заинтересовать ребенка задачей наподобие «Прибавь к семи одиннадцать»? Прежде всего нужно сделать так, чтобы поиск ответа оказался процессом увлекательным. Простого сомнения: «Могу поспорить, ты не знаешь, сколько будет семь плюс одиннадцать», – может быть достаточно, чтобы подстегнуть любопытство многих детей. Но побольше изобретательности не помешает. Один знакомый нам папа любил собрать своих детей вместе и прошептать им заговорщически что-нибудь вроде: «Эй, давайте-ка проберемся тайком к дому мистера Памфри и напишем у него на дорожке мелом таблицу умножения на восемь». Дети с удовольствием отправлялись в такое замечательное приключение. Как они хихикали, выводя на дорожке мелом «4 × 8 = 32», как бросились наутек, когда мистер Памфри (который, разумеется, был с папой заодно) вышел из дома и поймал их за этим делом! Еще один очень надежный способ – объявить о том, что вы готовы сделать что-нибудь чрезвычайное, скажем, залезть под стол и погудеть паровозом, если кто-нибудь верно ответит на тот или иной математический вопрос. Немногие дети в возрасте до восьми лет смогут устоять перед таким соблазном и не включиться в игру.

Признайте, что вычислять можно разными способами

Дети часто изобретают собственные методы решения математических примеров. Иногда они выбирают окольные пути, иногда находят более простые подходы. Вы можете, конечно, подтолкнуть сына или дочь к использованию быстрых и надежных способов; но не нужно – и даже нельзя – принуждать ребенка пользоваться непонятным ему приемом. Вообще, не существует одного-единственного метода, который идеально подходил бы для всех задач. К примеру, числа 3786 и 4999 разумно сложить в уме (3785 + 5000), тогда как для сложения 3786 и 4568 вам потребуются бумага и карандаш или калькулятор. Сколько будет 45 умножить на 99, несложно подсчитать в уме (45 × 100 = 4500, это на 45 больше, чем нужно, поэтому ответ 4455), но 45 на 68 вы так просто не умножите.

Будьте чудаком

Мы, как умудренные жизнью взрослые, знаем, что увлечения у людей бывают самые разные: фотографирование поездов, коллекционирование марок, поиск простых чисел и т. п. Наша культура то и дело напоминает нам, насколько странными являются эти хобби; людей, которые отдают им свое время, считают большими оригиналами. Истина, однако, заключается в том, что почти все мы в глубине души чудаки, а главные чудаки – дети. Большинство детей с удовольствием выполняют одни и те же задания, любят абстрактные игры и проявляют энтузиазм там, где взрослые, возможно, видят только скуку и примитив. Представление о том, что какая-то деятельность может быть эксцентричной или унылой, мальчикам и девочкам не свойственно, и в определенном смысле грустно лишь то, что такое отношение им со временем прививают. Если вы объявите: «Эй, ребята, давайте-ка определим номер этого поезда», – дети, вероятнее всего, будут рады откликнуться на ваше предложение – если, конечно, вы сможете их убедить, что и вам самим это интересно. Да, ваши дети фотографируют поезда. Смиритесь с этим.

Научитесь быть актером

Говоря ребенку: «Отлично, на этот раз ты постарался как следует!», стремитесь к тому, чтобы в ваших словах звучало искреннее восхищение. Независимо от того что вы чувствуете на самом деле, демонстрируйте свой интерес к математике – и ваши дети тоже ей заинтересуются. И может быть, она вам в конце концов действительно понравится – любовь к математике может быть заразна.

Чего не следует делать

Наш список того, чего делать не надо, очень короток. Строго говоря, в нем всего два пункта, но оба они очень важны.

Не надейтесь, что ребенок все поймет с первого раза

Этого не стоит ожидать даже после 50-кратного объяснения. Может пройти очень, очень много времени, прежде чем в мозгу у ребенка «что-то щелкнет», и математические идеи станут его второй натурой. Ребенок может сегодня знать, что семью семь равно сорок девять, но завтра, когда то же самое встретится в другом контексте, он может внезапно решить, что ответ – сорок семь. Это нормально. Не забывайте: у вас, вероятно, ушел не один год на то, чтобы достичь нынешнего уровня владения числами (каков бы он ни был).

Не говорите ребенку, что ничего не понимаете в математике

И особенно, не говорите так, будто вы этим гордитесь. Взрослые часто признаются: «Я всегда был безнадежен в математике», чуть ли не хвастаясь. Почему? Отчасти дело в том, что многие взрослые искренне убеждены в своей неспособности к математике, поскольку живо помнят, как трудно им было в школе и как много ошибок они делали в математических тестах. В какой-то степени срабатывает защитный механизм: если сказать, что ничего не смыслишь в математике, то можно быть уверенным, что никто не задаст математических вопросов. Но утверждение о неспособности к математике может нести и другой, менее явный, но куда более коварный смысл: «…и посмотрите, сегодня я успешный взрослый человек, так что знание математики не так уж важно».

Дети с готовностью подхватывают эту мысль, и в итоге отторгают математику. Они заранее знают, что этот предмет им наверняка не понравится, что он повлечет за собой неудачи, да и вообще проку от него никакого. Правда же в том, что многие мамы и папы, объявляющие себя неспособными к математике, попросту лукавят. Эти родители зачастую без труда справляются с домашней бухгалтерией, составляют планы и расписания, легко справляются с множеством задач одновременно и играют в стратегические игры.

Часто говорят, что люди, объявляющие себя неспособными к математике, никогда не говорят ничего подобного про чтение или грамотное письмо. Отчасти это происходит потому, что люди путают широкое понятие «математики» с узкой ее областью – арифметикой. Если кто-то представляется вам как учитель родного языка, то вы же не будете сразу же нырять в кусты и говорить: «Господи, я всегда был неспособен грамотно писать». Вы понимаете, что главное в родном языке – идеи и воображение, а не скучная формальная грамматика, орфография и пунктуация. Однако это достаточно точный аналог того, как люди ведут себя по отношению к математике.

Школьный опыт, подкрепленный широко распространенными предубеждениями, подталкивает нас к тому, чтобы считать математику всего лишь сложной арифметикой. На самом же деле математика – нечто гораздо большее. Это творческая и глубоко философская дисциплина, требующая богатого воображения. К несчастью, и необходимость выполнять учебный план и работать с большим числом детей с самыми разными способностями ограничивает возможности учителя; по существу, преподаватель не в состоянии познакомить детей с творческим аспектом математической деятельности (хотя на свете немало учителей, которым, несмотря ни на что, это удается).

К счастью, есть еще одно место, где ваши дети могут больше узнать о том, что такое реальная математика – та, что может приносить удовольствие и требует богатого воображения. И это место – дом, а знакомиться с математикой они могут вместе с вами, мама и папа.

Арифметика – и как она изменилась

Числа и позиционная система

Ребенок впервые сталкивается с математикой, когда учится называть числа и считать предметы; многие дети овладевают этими навыками к моменту поступления в школу. Поэтому, если у ваших детей первый этап уже позади, вы, возможно, решите пропустить данную главу. Однако все же нам хотелось бы на мгновение задержать вас и напомнить о том, какая это хитрая и сложная штука, наша система счисления. Древний римлянин или грек, телепортированный в первый класс современной школы, застыл бы в благоговейном изумлении перед системой записи чисел – ведь «1» в ней может означать и одну вещь, и десять, и даже тысячу. Что же касается запятой в десятичной дроби и странных слов, таких как «сорок» или «девяносто», обозначающих почему-то «четыре десятка» и «девять десятков» соответственно, то они просто поставили бы беднягу в тупик. Числа совсем не так просты, как нам, привыкшим к ним взрослым, кажется. Не стоит удивляться, что многие дети, научившись считать, долгие годы не могут разобраться в «позиционной системе».

В этой главе мы расскажем немного о том, как человечество обзавелось нынешней системой счисления и как ее сегодня преподают в школах. Мы также познакомим вас с кое-какими играми и другими приемами, которые помогут вам закрепить знания ваших детей об этой системе и могут оказаться такими же интересными и полезными для десятилетних детей, как и для дошколят.

Проблемы, которые часто возникают у детей в связи с числами и позиционной системой записи:

1. Дети думают, что 6000 – это на один больше, чем 5099.

2. Записывают «сто тридцать шесть» как 10 036.

3. Не сознают, что в числе 243 содержится 24 группы по 10, а не просто четыре десятка.

4. Думают, что 3,453 меньше 3,35, потому что в первом числе присутствуют тысячные.

5. Думают, что 0,75 меньше 0,203, потому что 75 меньше 203.

История десятичной системы

Наша система счисления работает следующим образом: объекты в ней группируются в десятки, десятки десятков слагаются в сотни, десятки сотен образуют тысячи и т. д. Выбор именно десятки в качестве основы для счета объясняется, конечно, тем, что у каждого из нас на руках по десять пальцев – и на ногах тоже, для ровного счета.

Эта система десяток («десятичная») настолько нам знакома, что кажется почти естественной – ну, просто числа так устроены. На самом же деле этой системе в том виде, в каком мы ее знаем, – то есть с сотнями, десятками, единицами и всем остальным, – а также ее каждодневному применению для расчета денег и различных измерений, всего несколько сотен лет. Мы знаем, что детям требуется не один год, чтобы научиться «расшифровывать» написанные значки и бегло читать; точно так же и на освоение придуманной нами системы называния, чтения и записи чисел нужно время.

Идея группировать числа по десяткам получила признание много веков назад, о чем явно свидетельствует изобретение абака. Первые абаки делались из глины и имели желобки, в каждом из которых помещалось девять небольших камешков. Как только счет доходил до десяти, вместо десяти камешков клали один – причем уже в следующий желобок. Когда и этот желобок заполнялся девятью камешками, с появлением десятого все десять опять заменялись на один, который вновь оказывался в следующем желобке. Записывать не было нужды – камешки в желобках помогали следить за счетом. Для обозначения более крупных групп использовались особые символы, к примеру, X для десятки и C для сотни в римской системе.

Ранние системы счисления не имели знака для обозначения нуля. В конце концов, если в желобке абака нет ни одного камешка, то как обозначить пустоту? У римлян 305 записывалось просто как CCCV, а тот факт, что в числе нет десяток, с очевидностью вытекал из отсутствия в записи знаков X.

Римские числа

Римская система записи чисел основывалась исключительно на использовании семи букв. Обратите внимание, что ими обозначались не только 1, 10, 100 и 1000 (числа, которые мы используем в качестве позиций в нашей десятичной системе), но и 5, 50 и 500. Для чисел от 4000 и выше над числом проводили горизонтальную линию, означавшую «тысячи», так что, к примеру, X обозначает 10 000. В римском числе I, Х и C не всегда означают 1, 10 и 100. Если поместить их слева от (соответственно) X, C и M, они означают отнять 1, отнять 10 и отнять 100. Поэтому IX, к примеру, означает 10 – 1 = 9, а CD означает 500 – 100 = 400. Чаще всего сегодня римские числа используются при традиционной записи дат (поэтому когда на телеэкране после программы пробегают титры, нам, чтобы понять их, приходится кое-что быстро расшифровывать).

Проверьте себя

1. Римские цифры в городах

На каком из лондонских памятников вы найдете римское число MDCLXVI (в нем есть все возможные буквы, в порядке убывания чисел) и к какому событию оно отсылает?

Как были придуманы разрядные значения

Ситуация начала меняться с введением нашей современной (арабской) системы счисления. Один и тот же символ – к примеру, 3 – использовался для обозначения трех единиц, или трех десятков, или трех сотен, или трех миллионов и т. д. Теперь важны были не только сами символы, но и место, которое они занимали в числе. Если в сотенном желобке абака лежали три камешка, в единичном – пять, а бороздка, отвечающая за десятки, оставалась пустой, то писцы начали записывать 3 5. Но как быть с промежутком между 3 и 5? Как дать понять, что он оставлен намеренно, а не возник в результате неаккуратности писца? Или, к примеру, что пропущены только десятки, а не десятки и сотни одновременно и что 3 означает 300, а не 3000? Эту проблему удалось решить изобретением нуля (0), который стал использоваться для обозначения пустого места. Появление нуля между 3 и 5 – 305 – удерживало 3 и 5 на их законных местах единиц и сотен. Значение 3 в данном случае становится однозначно: три сотни, 300. Отсюда и одно из названий нашей системы счисления – позиционная система.

Запись чисел с использованием их разрядных значений приобрела особую роль с изобретением печатного станка. Когда бумага стала дешевой, люди смогли отложить в сторону свои «старые» счетные методы – абаки – и перейти к новой, более универсальной технологии – бумаге и перу. Некоторые историки считают, что в то время об «отупляющем» влиянии письменного счета (по сравнению со счетом на абаке) спорили не меньше, чем сегодня говорят об отупляющем влиянии калькуляторов, пришедших на смену вычислениям на бумаге. Возможно, вопрос «Что ты будешь делать, если у тебя сломается перо?» тогда служил эквивалентом сегодняшнего «Что ты будешь делать, если у тебя в калькуляторе сядет батарейка?». Мало того, и сегодня в мире найдутся такие места, где самым популярным счетным инструментом до сих пор служит абак. В Японии тоже используется своеобразная форма абака – соробан, – и опытные пользователи считают на нем быстрее и точнее, чем с помощью ручки и бумаги.

Чтобы узнать побольше о позиционной системе, которую мы принимаем как нечто само собой разумеющееся, давайте посмотрим, как могло бы обернуться дело, если бы у человека было не десять, а восемь пальцев на руках.

Если бы мы были восьмипалыми

Система счисления, которой мы пользуемся, основана на подсчете пальцев на руках. После того как все пальцы оказываются посчитаны, нам нужно начать заново, поэтому для того, чтобы зафиксировать наличие у нас двенадцати предметов, мы говорим, что у нас есть один полный набор пальцев плюс еще два – и записываем это как 12. Это серьезный шаг для мальчика или девочки – соотнести единицу в числе 12 с «одним набором из десяти штук». Чтобы помочь вам встать на место ребенка и оценить сложность стоящей перед ним задачи, вам полезно поработать с незнакомой системой счисления. Представим, какой могла бы быть математика, окажись у нас на руках не десять пальцев, а всего восемь (как обычно рисуют у мультяшных героев, таких как Барт Симпсон или Микки-Маус). Тогда счет выглядел бы так: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 11, 12…

Этот вариант счета известен как система счисления с основанием восемь, или восьмеричная система. Обратите внимание: на самом деле в ней никогда не используется цифра 8. В этой системе 10 означает не десять, а восемь – одну группу из восьми единиц. Так что в мире восьмипалых 12 – это группа из восьми единиц плюс две единицы, что означает десять в нашей обычной системе отсчета.

Проверьте себя

2. Ищем эквиваленты

Можете ли вы определить, какому числу в нашей десятичной системе эквивалентно 124 в системе с основанием 8?

Идею системы счисления с каким-то конкретным основанием можно связать с любым числом пальцем. Представьте себе, к примеру, инопланетянина всего с двумя пальцами. Он никогда не стал бы использовать число 2. Вместо этого счет у него начинался бы так: 1, 10, 11… а дальше? В двухпальцевой математике нет цифры 2, так что после 11 идет 100. Затем 101, 110, 111, 1000 (соответственно, 1000 означает число 8: одна восьмерка, нет четверок, нет двоек, нет единиц). Счет на двух пальцах известен как система счисления с основанием два или, как ее чаще называют, двоичная система счисления.

Многие британские родители – и наверняка бабушки и дедушки – изучали в школе числа в разных системах счисления. Тому была серьезная причина, поскольку в обычной жизни им каждый день приходилось сталкиваться со счетом в системах, отличных от десятичной. К примеру, в шиллинге было 12 пенсов, в футе – 12 дюймов, в фунте – 16 унций, в галлоне – 8 пинт.

Теперь, когда большая часть мира пользуется метрической системой, необходимость изучения других систем счисления стала куда менее очевидной, но представление о том, как они работают, помогает лучше понять десятичную систему, которой мы пользуемся и склонны воспринимать как нечто само собой разумеющееся. А тому, кто хотел бы разобраться в основах работы компьютеров, без понимания двоичной системы не обойтись (позже мы поговорим об этом более подробно).

Игра: «Двадцать»

В эту игру, чрезвычайно популярную на детских площадках по всей Британии, могут играть дети уже в пять лет, но на самом деле она способна развлечь не только малышей, но и подростков и даже взрослых. Существует множество вариантов, а базовый называется «Двадцать». Два игрока по очереди считают до 20, называя в свою очередь одно, два или три числа (каждый из них сам решает, сколько чисел называть за этот ход). Игрок, которому приходится завершать счет и назвать последнее число – 20 – проигрывает. Поэтому игра может идти примерно так:

Али: Один, два.

Джейк: Три.

Али: Четыре, пять, шесть.

Джейк: Семь, восемь.

Али: Девять, десять, одиннадцать.

Джейк: Двенадцать, тринадцать, четырнадцать.

Али: Пятнадцать, шестнадцать…

Джейк (улыбается, ведь напряжение растет): семнадцать, восемнадцать, девятнадцать!

Али: Пропади ты пропадом… двадцать!

Не секрет, что дети часто играют в эту игру по много раз подряд, пытаясь выработать победную стратегию. До них быстро доходит, что главное – это добраться до девятнадцати, поскольку тогда у противника не будет выбора, и ему придется сказать «двадцать». Но как гарантировать себе возможность добраться до девятнадцати? Решение в том, чтобы добраться до 15. После 15, что бы ни сказал противник (16 или 16, 17 или 16, 17, 18), вы сможете за следующий ход добраться до 19 и на этом остановиться.

На самом деле в этой игре, оказывается, существует закономерность: чтобы выиграть, нужно останавливаться на «ступеньках» – числах 3, 7, 11, 15 и 19:

Чтобы гарантированно выиграть, нужно досчитать до трех. Это просто, если вы начинаете: вы просто говорите: «Один, два, три». Если вы считаете вторым, остается только надеяться, что ваш противник не знает, как выиграть, и не досчитает до трех на первом ходу. Тогда в следующие ходы вы сможете останавливаться на 7, 11, 15 и 19.

Может показаться, что это игра для тренировки счета, но на самом деле все гораздо глубже; главное в ней – обнаружить закономерность.

Можно очень быстро усложнить игру, просто слегка изменив правила. К примеру, что если сделать целевым числом 25? Или разрешить игрокам называть не по три, а по четыре числа подряд? Или играть втроем?

Умение считать группами

Прежде чем более внимательно рассмотреть нашу систему счета больших чисел, давайте попытаемся понять, в чем сложность того, что приходится осваивать маленьким детям в процессе обучения счету.

Во-первых, разумеется, им приходится заучивать новые названия: один (раз), два, три и т. д. И, хотя взрослым это кажется очевидным, детям необходимо узнать и запомнить, что эти слова следует произносить в определенном и всегда одинаковом порядке (а вот, например, игрушечных мишек, красиво рассаженных на диване, можно называть в любом порядке, да и расположить их можно по-разному). Многие известные детские считалки – «Раз, два, три, кому хочешь, дари!»; «Раз, два, три, четыре, пять, вышел зайчик погулять…» – придуманы именно для того, чтобы помочь ребенку освоить счет.

При знакомстве с числами дети видят в них скорее «описания», «ярлычки», не имеющие отношения к «количеству». Фраза «Саше четыре годика» для ребенка не слишком отличается от фраз «Саша – мальчик» или «Саша маленький». Номера домов, кнопки на мобильнике, телевизионные каналы – дети со всех сторон окружены числами-ярлыками и не воспринимают их как что-то связанное с количеством. Разумеется, мы как родители помогаем им увидеть эту связь, но работы здесь еще много. Так, если, занимаясь с четырехлетним ребенком, вы выложите на стол шесть конфет, пересчитаете их и попросите малыша дать вам три штучки, то он уверенно протянет вам одну конфету – ту, на которую указал ваш палец на слове «три», вместо того чтобы дать сразу три. Это очень серьезное достижение – произнося «один, два, три, четыре, пять, шесть» и показывая пальцем на последнюю в ряду конфету на слове «шесть», осознавать, что теперь «шесть» может быть ярлычком для всех конфет вместе, а не только для той одной, на которую палец указал последней. И это при условии, что ребенок уже преодолел одно серьезное препятствие и научился координировать три вещи: указывать на конфету ровно в тот момент, когда произносится очередное счетное слово; следить за тем, чтобы не пропускать ни конфет, ни слов, а также за тем, чтобы не сосчитать ни одну из конфет дважды. Учиться счету лучше на реальных объектах, а не на картинках, потому что посчитанные предметы можно отодвигать в сторону (чтобы не сосчитать их повторно) и делать это одновременно с произнесением соответствующего счетного слова.

А теперь представьте, что вам шесть или семь лет и вы только начинаете чувствовать себя уверенно в этой игре, которую взрослые называют счетом; вы уже умеете загибать пальчики по очереди и считать их все, сколько есть. И тут вдруг появляется кто-то, кто начинает называть все ваши десять пальчиков «один»! Согласитесь, римским детям, у которых для этого был специальный символ – X, жилось намного легче.

Та же сложность обнаруживается, когда дети начинают осваивать счет денег, для начала – монет. Почему пятипенсовик, который уступает по размеру монете в один пенни, должен обладать такой же ценностью, как пять монет по одному пенни? Маленький ребенок всегда предпочтет пять отдельных монет.

Здесь могут помочь различные игры и занятия, в ходе которых нужно собирать, группировать, обменивать и называть предметы. Придумайте какую-нибудь простую игру: пусть ребенок собирает пенни, и всякий раз, когда у него наберется пять монет, обменивает их на одну пятипенсовую. Или можно собирать цветные счетные палочки или фишки – когда наберется десять красных палочек, обменивайте их на одну синюю. Десять синих палочек, если столько наберется, можно будет обменять на одну желтую. При этом имеет смысл разговаривать с ребенком о палочках: «Смотри, у меня две синие палочки и три красные. Если я обменяю их все на красные палочки, сколько палочек у меня будет?»

Короткий совет

На прогулках ищите возможность поговорить с ребенком о группах предметов как о едином целом. Можно обсудить, к примеру, покупку наборов в супермаркете. «Если мы купим две упаковки воды по шесть бутылок в каждой, сколько всего бутылок это будет? А в упаковке апельсинового сока четыре коробочки. Нам на неделю таких коробочек нужно двенадцать штук. Сколько упаковок мы купим?»

Названия чисел: странные и непонятные

Второе серьезное препятствие – язык, который мы используем для счета. Англоязычных детей, например, могут сбить с толку слова eleven и twelve (11 и 12): почему не one-teen и two-teen, тогда как есть, скажем, sixteen и seventeen (16 и 17)? Во французском языке после достаточно логичного счета десятками до 60 (soixante) счет внезапно меняет курс и описывает 70 как «шестьдесят десять», 80 как «четыре двадцатки», а 90 – как «четыре двадцатки десять».

Откровенно говоря, это настоящая путаница![2] Китайцы в данном смысле более последовательны и логичны. 13 у них обозначается как один-десять три, а 46 – четыре-десять шесть. Что проще: «один-десять три плюс один-десять шесть будет два-десять девять» или «тринадцать плюс шестнадцать равно двадцать девять»? Некоторые даже считают, что изучение китайского счета дает детям лучшее понимание основ числовой системы, и именно благодаря этому преимуществу представители государств Дальнего Востока постоянно побеждают на математических олимпиадах учащихся из стран Запада.

С написанием чисел тоже проблемы. Мы говорим «шестьдесят семь» и пишем 67 – достаточно логично, порядок цифр соответствует порядку произносимых слов. Но говоря «семнадцать», мы пишем 17 – порядок цифр здесь обратный по отношению к слышимому (это же число французы логично называют «десять-семь»). Дети, которые пытаются написать 61 вместо 16, не просто ошибаются – они разумно пытаются связать то, что они слышат и произносят, с тем, что приходится писать. А слово «сорок» вообще ничего не говорит о том, что нужно записывать.

Ловушки поджидают детей и в названиях сотен. В английском 473 звучит как «четыре сотни и семьдесят три» (four hundred and seventy three), и отдельное слово «сотни» иногда приводит к том, что дети пишут не 473, как нужно, а 40073.

Игра: «Хороший или плохой»

Это великолепная игра на составление и чтение трех– и четырехзначных чисел. Вам потребуются: колода игральных карт (картинки уберите заранее), бумага и карандаш. В роли единиц могут выступать тузы.

Каждый играющий рисует на листе бумаги три прямоугольника в ряд; прямоугольники должны быть такого размера, чтобы на них удобно было выкладывать карты.

Договоритесь, какое число вы собираетесь составлять: наибольшее или наименьшее. Смешайте числовые карты и положите их стопкой лицом вниз. Играющие по очереди берут из стопки по одной карте и кладут ее в один из своих прямоугольников. После того как каждый положит себе три карты, он должен будет прочесть получившееся трехзначное число: 2, 5, 9 будет 259. Победителем будет тот, у кого число получится самым большим (или самым маленьким, в зависимости от того как вы договорились).

Это «хороший» вариант игры. «Плохой» вариант – это когда играющий сам выбирает, куда положить свою карту – на свое поле или на поле кого-то из противников. Если играет вся семья, а выигрывает, скажем, тот, кто первым наберет пять выигрышей, игра приобретает особый смысл: в ход идет сложная стратегия, и каждому приходится решать, как и кому вы могли бы помешать выиграть очередной раунд. В эту игру можно играть и с четырехзначными числами.

Тактика здесь достаточно интересна. Если вы предпочитаете «хороший» вариант игры и составляете наибольшее число, то как вы поступите, взяв из колоды, к примеру, 1? Поскольку 1 – число маленькое, здесь все понятно: кладем ее справа. Но что если вам досталась какая-то средняя карта, к примеру, пятерка? Как вы поступите – подстрахуетесь и поставите ее первой цифрой будущего числа или рискнете и понадеетесь получить в следующий раз карту побольше? Немного напоминает детскую версию телевизионной игры «Сто к одному».

Играйте с большими числами

Имея в виду, что изменить систему названий чисел не в нашей власти, как мы можем помочь ребенку? Полезно вместе поиграть с большими числами, попутно исследуя их возможности. Очень соблазнительно думать, что для ребенка логично знакомиться с числами идя от маленьких к большим: сначала числа до 10, потом – до 20, затем – до 30 и т. д. Но обратите внимание: именно с наименованием маленьких чисел в языке наблюдается такая путаница. Игры с более крупными числами помогают ребенку понять, что числовая система вовсе не хаотична и общая логика в ней все-таки присутствует. На прогулке, например, предложите ребенку заняться счетом и заодно поиграть: «Давай-ка посчитаем, начиная с шестидесяти», «Посчитаем, начиная с семидесяти пяти, а называть следующее число будем по очереди». Игра должна быть веселой. «Посчитаем десятками, начиная с сорока, договорились? Пятьдесят, шестьдесят, семьдесят, восемьдесят. Что дальше? Девяносто!» Обрадуйтесь, если ребенок скажет, что после восьмидесяти должно идти девятьдесят: согласитесь, это очень логично.

Полезно также играть с по-настоящему большими числами. Для того чтобы назвать большое число, мы группируем используемые для его записи цифры по три. Подумайте, как вы назовете следующее число: 876 452 781. Прислушайтесь, уловите закономерность: восемьсот семьдесят шесть миллионов четыреста пятьдесят две тысячи семьсот восемьдесят один. Вырисовывается почти вальсовый ритм: раз-два-три, раз-два-три, раз-два-три. Сотни, десятки и единицы – основные строительные кирпичики в названиях всех больших чисел.

Игра: гонка до 100

Цель этой игры с разрядными значениями – набрать ровно 100 очков до того, как это сделает соперник.

Вам потребуются: игральный кубик, бумага и карандаш.

Игроки по очереди бросают кубик. Вы можете взять либо столько очков, сколько выпало на кубике, либо в десять раз больше. То есть когда выпадает, например, 4, у вас или 4, или 40 очков. Последовательные результаты суммируются – первый, у кого наберется ровно 100 очков, выигрывает. За 100 переходить нельзя.

В другом варианте игры можно начать со 100 и двигаться вниз, вычитая очки.

В голове ребенка

Вот типичный вопрос, который можно задать ребенку, чтобы проверить, понимает ли он смысл разрядного значения. Попросите его записать следующие числа по порядку, начиная с большего:

Вот результат одной девочки:

Как по-вашему, почему девочка предложила именно такой ответ? Она сосредоточена на самих цифрах, с помощью которых записываются числа, а не на ценности этих цифр согласно их месту в числе. Видимо, ребенок думает: «Все эти девятки, должно быть, делают число 999 больше, чем 1001».

Может быть, вашим детям будет легче, если некоторое время, пока они привыкают к разрядным значениям, вы будете записывать числа в столбики с заголовками. Тогда числа 1001 и 999 будут выглядеть так:

Четные и нечетные

Когда ребенок считает уже уверенно, он начинает открывать для себя числовые закономерности. Одна из простейших закономерностей – четные и нечетные числа, различать которые способны даже четырехлетние дети. Гуляя по улицам, вы можете показывать детям, что дома «считаются» не по обычным правилам. На одной стороне располагаются дома с номерами 2, 4, 6, 8, 10…, а на другой – 1, 3, 5, 7, 9… Дети быстро схватывают эту закономерность, так что стоит вам спросить: «А какой будет номер следующего дома?», – как ребенок начнет считать двойками.

Игра: карточки с четными и нечетными числами

Сделайте из плотной бумаги пять белых карточек размером с открытку. Черной ручкой напишите на них 0, 2, 4, 6, 8. Затем на оборотной стороне карточки с нулем красной ручкой напишите цифру 1, на обороте карточки с двойкой – цифру 3, и таким же образом напишите 5, 7, 9 на остальных трех карточках. Разложите все пять карточек на столе, затем отвернитесь и попросите ребенка перевернуть столько карточек, сколько ему захочется – одну, или больше, или все пять. Теперь на столе будут и черные, и красные карточки, и вы не будете знать, сколько там тех и других.

Вы объявляете, что, хотя вы не имеете представления о том, как лежат карточки (поскольку вы по-прежнему сидите отвернувшись), вы сможете сосчитать сумму цифр на них. Пусть только сын или дочка сообщит, сколько на столе красных карточек. Предположим, ребенок скажет, что видит две красные карточки. Вы притворяетесь, будто что-то старательно подсчитываете по сложной формуле, что-то складываете, что-то вычитаете, а затем объявляете результат: 22. После этого поворачиваетесь и вместе с ребенком складываете числа на карточках. Получается, само собой, 22.

Секрет этого фокуса чрезвычайно прост. Чтобы получить ответ, следует просто добавить 20 к названному ребенком числу красных карточек.

Почему этот способ работает? Предположим, все карточки лежат черными цифрами вверх. Тогда сумма чисел на них равна 20. Переворачивая любую черную карточку, вы увеличиваете сумму на единицу, поскольку красное (нечетное) число на обороте всегда на единицу больше. Не имеет значения, какие именно карточки будут перевернуты; достаточно знать, сколько их. Если, скажем, перевернуты три карточки, то сумма непременно должна равняться 23 (20 + 3).

Обратный счет

Можно считать, что ребенок на самом деле овладел счетом, если он способен считать не только вперед, но и назад. Обратный отсчет перед пуском ракеты – замечательная штука, помогающая ребенку запечатлеть в памяти обратный порядок цифр (можно найти какую-нибудь видеозапись с таким отсчетом, реальную или из фантастического фильма: ПЯТЬ… ЧЕТЫРЕ… ТРИ… ДВА… ОДИН… ПУСК!).

Есть также небольшой фокус с обратным счетом, которым можно развлечь маленького ребенка, который уже знает, что у него должно быть десять пальчиков.

– А ты знаешь, что у меня одиннадцать пальцев?

Ребенок с любопытством изучает свои и ваши руки.

– Нет, десять!

– Я сейчас покажу тебе, что у меня их одиннадцать. Так, сначала левая рука, на ней… [указываете по очереди на пальцы левой руки] десять, девять, восемь, семь, шесть пальцев [произнося «шесть», поднимаете мизинец вверх]. Так, это шесть. Теперь добавляем пять пальцев на другой руке, шесть и пять вместе получается 11».

После этого ваш «одураченный» на короткое время ребенок будет с большим жаром и энтузиазмом объяснять и демонстрировать вам, что на самом деле пальцев у вас десять.

Игра: магия цвета

Эта игра великолепно подходит и для детей, только начинающих осваивать счет, и для ребят постарше – им придется разобраться, как все это работает.

Напишите на бумажке название цвета – оранжевый – и положите бумажку на стол надписью вниз так, чтобы никто не видел, что вы написали. Покажите ребенку рисунок, который вы видите ниже, напоминающий большую цифру 9. Представьте, что это цветовая окружность с хвостиком, идущим вниз.

1. Для начала поставьте палец на кончик хвоста, на кружок с надписью «Начните здесь».

2. Попросите ребенка выбрать любое число, которое было бы больше двух и меньше десяти.

3. Поднимаемся вверх по цветам радуги, причем количество пройденных кружочков должно быть равно названному ребенком числу: 1 – это красный, 2 – оранжевый; 3 – желтый; 4 – зеленый и т. д.

4. А теперь пройдем это же количество кружочков еще раз, но только двигаясь по часовой стрелке и по кольцу, а не вниз до конца хвостика.

В результате вы всегда окажетесь на оранжевом цвете.

Кстати говоря, это работает и для чисел больше десяти, хотя для чисел, которые больше двенадцати, вам придется обойти кольцо не один раз. Очень увлекательно выбрать какое-нибудь большое число, к примеру, 50, и отсчитывать его в обе стороны очень быстро и вслух.

Подобные игры имеют двойную ценность. Они не только закрепляют в голове ребенка идею счета, но и заставляют задуматься о более глубокой проблеме: «Почему это всегда работает?» Такие задачи доставляют море удовольствия.

Самое большое число, какое вы сможете придумать

Чему равно самое большое число, которое вы в состоянии придумать? 18… 94… 100… 1000. Чему на самом деле равно самое большое число? И существует ли самое большое число? Это игра, в которую обожают играть дети.

Здесь очень кстати приходятся слова, обозначающие большие числа: при перечислении они начинают звучать немного глупо. Миллионы, миллиарды, триллионы… «дофигаллионы»! Это еще один хороший повод для разговора о разрядных значениях, поскольку количество нулей в числе становится очень важным.

Представить себе миллион чего-нибудь чрезвычайно трудно. Большинству детей кажется, что даже тысяча – это о-очень много. Можно подтолкнуть воображение ребенка, выхватив из газетной статьи или из новостей произвольное большое число – к примеру, сумму, уплаченную клубом за футболиста. «Роналду только что продали за 80 миллионов фунтов», – может прозвучать в новостях. Услышав это, вы спрашиваете: «А ну-ка, сколько тебе пришлось бы копить карманные деньги – пусть это будет, скажем, £10 в неделю, – чтобы купить Роналду?»

Возможно, вы удивитесь, но большинство детей считает, что такую сумму можно накопить за год. «Это не так? А сколько же? Десять лет? Сто лет?» – спрашивают дети с возрастающим интересом.

На самом деле правильный ответ – 160 000 лет. Но даже это число мало что значит для большинства детей. Поэтому вам следует объяснить, что 160 000 лет назад – эпоха до начала последнего ледникового периода. Неандертальский человек все еще обитал в глухих уголках Европы. Представьте, что мог бы сказать пещерный человек: «Знаешь что, мне бы хотелось заполучить через 160 000 лет Роналду в свою команду, так что если я сегодня начну откладывать по десять мамонтовых шкур в неделю, то когда-нибудь я смогу его купить». Согласитесь, при такой постановке вопроса и правда возникают сомнения в том, что какой бы то ни было футболист в принципе может представлять собой такую ценность…

В чем разница между миллионом и миллиардом?

Пройдите в самую большую комнату своего жилища. А теперь вообразите, что вся ширина этой комнаты представляет собой миллиард. Какую часть ширины в таком случае занимает миллион? Поскольку миллион – число большое, естественно подумать, что точка, соответствующая этому числу, окажется на достаточном, заметном расстоянии от стены. В действительности же, если ваша комната, скажем, имеет ширину пять метров, то «миллионная» отметка будет располагаться всего лишь в пяти миллиметрах от стенки. В сравнении с миллиардом миллион – крохотная величина. «Миллионы», «миллиарды», «триллионы» наполняют наши газеты. Все названия звучат солидно, на самом же деле очень полезно сформировать у ребенка представление о том, что между большим, очень большим и огромными числами – дистанция огромного размера.

…и так далее.

В конце концов мы добираемся до «бесконечности» и успокаиваемся до тех пор, пока кто-нибудь не скажет: «Бесконечность плюс один». Но что такое бесконечность плюс один? (Если захотите узнать об этом, см. «Бесконечность и дальше» в главе «Большие идеи для маленьких человечков».)

Десятичная запятая

Мы уже видели, как наша система счета работает с группировкой чисел по десяткам, когда каждый разряд в числе в десять раз больше, чем его сосед справа (сто в десять раз больше десяти, тысяча в десять раз больше ста и т. д.). Эта же модель работает и в обратном направлении. Читая слева направо, увидим, что каждый следующий столбец в десять раз меньше предыдущего (сто в десять раз меньше тысячи, единица в десять раз меньше десятка). Но зачем останавливаться на этом?

Мы можем поделить единицы на кусочки, которые будут в десять раз меньше: десятые доли. А эти десятые доли поделить на кусочки, которые вновь будут в десять раз меньше: сотые доли. Мы называем все эти доли десятичной дробной частью, или десятичными знаками. В английском языке они обозначаются словом decimals – с ним связано слово «децимация», произошедшее от латинского decimatio. (В Древнем Риме существовало жестокое наказание с таким названием: если когорта в войске совершала какой-то проступок, то в ней казнили каждого десятого солдата просто по счету).

Когда математики придумали принцип образования десятичных дробей, встал вопрос: как записывать эти новые числа? Можно было бы, конечно, писать просто но кому-то в голову пришла блестящая идея просто обозначить специальным значком место, где заканчиваются целые числа и начинается дробная часть: 93,58. В настоящее время в качестве такого значка в разных странах используются точка и запятая.

Десятичные знаки в дробной части тоже могут продолжаться сколь угодно долго:

Так что числа могут не только увеличиваться, но и уменьшаться до бесконечности.

В голове ребенка

Давайте сравним 11 111 и 9999. Ребенок уже знает, что, хотя число 11 111 кажется на первый взгляд меньше, чем 9 999 (поскольку в нем одни единицы), на самом деле оно больше. Ведь это число пятизначное, а 9999 – лишь четырехзначное; а чем больше знаков в числе, тем оно больше, какие бы цифры в нем ни стояли. Если человеку предлагают в качестве зарплаты четырехзначную сумму или же трехзначную сумму, он, даже если не знает точных цифр, понимает, что в первом случае ему будут платить больше, чем во втором.

Далее ребенок узнает, что десятичные дроби уменьшаются с увеличением числа знаков после запятой: 0,03 меньше, чем 0,3, а 0,003 еще меньше. Чрезмерное обобщение возникает в том случае, когда ребенок считает: если с увеличением количества знаков в целом числе оно становится больше, то дробное число обязательно тем меньше, чем больше в нем знаков после запятой. Ему кажется, что 0,125 меньше 0,8 потому, что в числе 0,125 есть тысячные доли, тогда как в числе 0,8 – только десятые. (Обратите внимание, как язык здесь помогает создать путаницу: число, в котором присутствует тысячный разряд, на самом деле больше, чем число, в котором есть только десятки, а слова «тысячных» и «десятых» звучат очень похоже на слова «тысяч» и «десятков».)

Вы сможете помочь своему ребенку, поговорив с ним о значениях разрядов в каждом из приведенных чисел: в числе 0,8 содержится восемь десятых долей, тогда как в числе 0,125 десятая доля только одна – а на остальные цифры можно не смотреть.

Сложение и вычитание: методы устного счета

Сложение и вычитание – два краеугольных камня в фундаменте математики, и именно на этой стадии изучения математики мамы и папы скорее всего столкнутся с незнакомыми методами и терминами, такими как «числовая прямая» и «факты сложения».

Самое, возможно, серьезное изменение в преподавании сложения и вычитания заключается в том, что сегодня детей в первую очередь – прежде чем переходить к сложению и вычитанию столбиком – учат устному выполнению этих действий. В данной главе объясняется, почему акценты сместились таким образом.

Из двух названных тем наибольшие трудности для детей представляет вычитание. Большинство родителей воспринимают вычитание просто как противоположность сложению, но на самом деле все несколько сложнее, потому что у вычитания есть множество разных смыслов. Слово «вычесть» может означать и «отнять», и «найти разницу», и даже «сложить». К примеру, если у вас есть 201 каштан, а потом вы 196 из них убрали, сколько у вас осталось? Ребенок, вероятно, уверен, что для ответа нужно решить сложный пример на вычитание, а взрослый, скорее всего, видит здесь необходимость сложения (сколько нужно прибавить к 196, чтобы получить 201… а, это просто, пять!). Именно потому, что сложение и вычитание часто представляют собой одно и то же, мы и объединили их в этой и следующей главах. Сначала мы посмотрим, почему методы и приемы устного счета приобрели такое значение и чем они отличаются от обычных арифметических действий, производимых в уме, а также поговорим о том, как вы можете поддержать ребенка при освоении этих методов. В следующей главе мы рассмотрим такие случаи сложения и вычитания, когда эти действия невозможно легко выполнить устно, а также те методы письменного сложения и вычитания, которым детей в настоящее время обычно учат в школе.

Проблемы, которые часто возникают у детей в связи с устным сложением и вычитанием

1. Чтобы выполнить сложение или вычитание, ребенок считает вперед или назад единицами, тогда как существуют более простые методы. К примеру, если надо к 17 прибавить 9, он начинает считать: 18, 19, 20,… хотя намного быстрее было бы прибавить десять и затем вычесть один.

2. Ребенок сразу же хватается за ручку и бумагу и начинает считать в столбик, хотя стоит задуматься и можно без труда найти более простой устный способ (245 + 299 или 4003 – 2996).

3. Уверен, что вычесть – значит непременно «отнять», и не осознает, что это может означать также «найти разницу»; к примеру, на сколько я выше своего брата?

4. Дети думают, что нельзя вычесть большее число из меньшего, поэтому решить пример 7 – 11 невозможно (слава богу, в банке так не считают).

Головоломка: хитроумный прием Гаусса

Давным-давно, по крайней мере так рассказывают, жил на свете восьмилетний мальчик по имени Карл Фридрих Гаусс. У него был плохой учитель, который хотел, чтобы дети работали, пока сам он сидит и занимается чем-то посторонним. Поэтому учитель задал детям длиннющий пример:

1 + 2 + 3 + 4 + 5 + … и так до 100.

«Это должно занять их почти до конца урока», – подумал учитель, уверенный, что детям придется много считать на бумаге. Но уже через минуту Гаусс поднял руку: «Сэр, я получил ответ». Мальчик нашел весьма хитроумное решение: мы расскажем о нем в конце главы. (Если вы хотите сами поразмыслить о том, как Гауссу удалось выполнить задание так быстро, вот намек: что, если написать в ряд числа от 1 до 100, а под ними те же числа, но в обратном порядке, от 100 до 1?)

Гаусс вырос и стал знаменитым математиком, и мы не утверждаем, что многие дети в столь раннем возрасте способны проявить такие же математические способности, как Гаусс. Однако мы хотели бы, чтобы ребенок всегда задавал себе вопрос: «А не существует ли быстрого и эффективного способа вычислить это?» – а не просто считал бы «традиционным» способом. Многие примеры на сложение и вычитание, даже с большими громоздкими числами, можно решить быстрее и часто точнее с использованием приемов устного счета.

Устный счет или карандаш и бумага?

Одного восьмилетнего мальчика спросили: «Если малыш родился в 1998 году, то сколько лет ему исполнилось в 2001 году?» Он без колебаний ответил: «Три».

Этому же мальчику чуть позже дали пример: 2001 – 1998. Внезапно здравый смысл отказал ребенку и включился автопилот. Вот его расчет:

Он нашел разницу между цифрами в каждом столбце и записал ее. Проблема с вертикальными вычислениями состоит в том, что они заставляют сосредоточиться на цифрах в числе, а не на самих числах. Это означает, что ребенок, выполняя такие операции, проделывает все механически и не задумывается о разумности ответа.

Устный счет сегодня не похож и не должен быть похож на устный счет 1950-х и 1960-х гг. Тогда дети испытывали сильное давление – нужно было как можно быстрее отвечать на вопросы учителя, задаваемые всему классу, – и часто испытывали чувство стыда, если им не удавалось поспевать за всеми. (Один из нас, Майк, ходил в школу, где за промедление ученики получали удар линейкой по рукам. Логика такого отношения непонятна ему до сих пор.)

Устный счет нужен для того, чтобы человек мог посмотреть на предложенные числа и увидеть самый подходящий метод вычисления. Вам следует объяснить ребенку, что, прежде чем что-то считать на бумаге, нужно спросить себя: «А нельзя ли проделать это в уме?»

Рассмотрим такой пример: 2734 + 3562.

Числа здесь не выглядят особенно «дружелюбными», и самое разумное – взять лист бумаги и карандаш и посчитать столбиком.

Но как насчет этого: 3998 + 4997?

На первый взгляд очень похоже на первый пример. Однако секундное раздумье перед тем, как начать складывать в столбик, – и можно заметить, что оба числа приближаются к целому количеству тысяч, то есть к числам, кратным 1000: 3998 близко к 4000, а 4997 – к 5000. Сложить 4000 и 5000 несложно, это будет 9000. Теперь все, что нужно сделать, – это чуть-чуть подправить результат; он на 5 больше, чем нужно (2 от 3998 и 3 от 4997). Так что ответ 8995. Несмотря на то что описание кажется длинным и занимает несколько строк, все это проделывается очень быстро. Быстрее, чем взять бумагу и карандаш. И вероятность ошибки меньше.

Проверьте себя

3. В уме или на бумаге?

Какой из этих примеров можно без труда решить в уме? Для каких потребуется бумага и ручка?

а. 152 +148

б. 300 – 148

в. 843 – 677

г. 843 – 698

д. 4997 + 5003

е. 6002 – 3999

Первый опыт и факты сложения

Прежде чем разбираться в том, как помочь ребенку освоить методы устного счета, подобные упомянутому выше, полезно приглядеться к ранним стадиям обучения сложению и вычитанию.

Большинство из нас, взрослых, обучалось сложению и вычитанию так давно, что мы успели уже позабыть, как долго нам пришлось осваивать эти навыки. Обычный четырехлетний ребенок вполне способен сказать вам, что два банана плюс три банана будет пять бананов или два нагеля плюс три нагеля будет пять нагелей, даже если он представления не имеет, что такое нагель. Но спросите у него, сколько будет три плюс два, и ребенок посмотрит на вас с недоумением: для него это слишком абстрактно. (В классическом исследовании один четырехлетка на вопрос о том, сколько будет три плюс два, ответил: «Не знаю, я еще не хожу в школу».)

Начав учиться в школе, ребенок и правда учится складывать и вычитать абстрактные числа: 3 + 5, 7 – 4 и т. д. При этом он заучивает так называемые факты сложения[3], как может объявить вам ваш ребенок или его учительница. Это начало путешествия детей в страну устного счета – математического навыка, которому в сегодняшней начальной школе уделяется гораздо больше внимания, чем в прежние времена.

Идеальное средство помочь ребенку как следует усвоить состав чисел – игра. Любая настольная игра с двумя кубиками заставляет мальчика или девочку тренироваться в сложении случайных чисел от 1 до 6. Вы без труда можете приспособить любую классическую игру-бродилку для игры с двумя кубиками. Сначала можно немного «подправить» один из кубиков, наклеив на грани стикеры и обозначив три из них одной точкой, а другие три – двумя. Бросание двух кубиков – такого вот упрощенного и стандартного – создает условия для того, чтобы ребенок попрактиковался в прибавлении к числу единицы и двойки – а это ключевое умение для маленького ребенка.

Домино тоже хорошо помогает усвоить состав чисел. Дайте сыну или дочери посмотреть на костяшку столько времени, чтобы он мог понять, сколько там точек с той и другой стороны, но не успел сосчитать все точки вместе. Сможет ли он определить суммарное количество точек? Переверните костяшку, пусть ребенок проверить результат.

Числовая прямая

Одним из удивительных результатов исследования того, как дети складывают и вычитают, стало следующее открытие: оказывается, развитию навыков устного счета помогает использование бумаги и карандаша! Речь идет об использовании их не для традиционных вычислений столбиком, а для облегчения решения не требующих сложных расчетов задач. Если отмечать на бумаге то, что происходит в голове, и фиксировать промежуточные шаги, то вашему ребенку будет проще рассказать, что он делает, – и в следующий раз вспомнить приемы устного счета.

Умение складывать – естественный результат развития навыка простого счета, и рано или поздно наступает ключевой момент, когда ребенок понимает: чтобы сложить пять конфет и четыре конфеты, не обязательно считать все девять: можно начать с пяти и посчитать после этого еще четыре. В школе для этого используют числовую прямую; от цифры 5 проводят стрелку, добавляя таким образом 4 и получая 9.

По мере того как добавляемые числа становятся больше, полезно бывает разбить процесс сложения на шаги. Вместо того чтобы складывать 8 и 7, дети могут сначала прыгнуть от 8 на 2 (чтобы получить 10), а затем прыгнуть еще раз, на оставшиеся 5, чтобы получить 15.

Разделение числа на части известно сегодня в начальной школе под громким названием – «разбиение». (Большинство родителей, конечно, знакомы с этой идеей, – просто раньше для нее не придумывали специального названия!) Как вы увидите в дальнейшем, знание о разбиении понадобится при изучении всех разделов арифметики, так что стоит добавить это слово в свой словарь.

Простейшие примеры на вычитание решаются точно так же, только двигаться по числовой прямой нужно справа налево, а не слева направо. Так что пример 12 – 5 можно реализовать либо одним прыжком налево, либо в два этапа, к примеру, как показано ниже.

Сложение с помощью неразмеченной числовой прямой

Как только ребенок усвоил базовые факты сложения (для чисел от 1 до 10), он оказывается готов к овладению новыми навыками устного счета. Сегодня детям рекомендуют мысленно представлять себе неразмеченную числовую прямую, на которую при расчетах они будут помещать числа.

Благодаря числовой прямой дети начинают открывать для себя, что существует много различных методов, которые можно использовать при сложении.

Рассмотрим пример: 55 + 37

Метод 1: разбиваем оба числа на десятки и единицы

Если ваш ребенок уже уверенно складывает и вычитает в уме и имеет базовое представление о разрядных значениях, то он, вполне возможно, изобретет для себя метод решения подобных примеров, основанный на разбиении обоих чисел на десятки и единицы:

• складываем 50 и 30, получаем 80;

• добавляем 5, получаем 85;

• прибавляем оставшиеся 7, получаем 92.

Можно отразить эти шаги на неразмеченной числовой прямой:

Метод 2: разбиваем меньшее число на десятки и единицы

Чуть более продвинутый подход состоит в том, чтобы разбить на десятки и единицы только одно из чисел. Это позволяет исключить из расчета один шаг:

• складываем 55 и 30, получаем 85;

• к 85 прибавить 7 получится 92.

Неразмеченная числовая прямая наглядно иллюстрирует этот метод:

Дети, судя по всему, «естественно» склоняются к использованию первого метода и очень соблазнительно позволить им работать так, как им удобнее всего. Но если вы сумеете подтолкнуть ребенка к применению второго метода, это поможет ему, когда придет время осваивать вычитание.

Проверьте себя

4. Числовая прямая

Используйте числовую прямую для решения следующего примера: 48 + 36.

Взгляните, как выглядит ваш ответ в сравнении с решением девятилетнего ребенка.

Тренируем сложение в уме

Ребенок должен не только осваивать новые методы устного счета, но и регулярно практиковаться в их использовании, чтоб они стали частью его второй натуры. Возможно, вы сейчас подумали о всевозможных рабочих тетрадях по счету, которые продаются в любом магазине, или о подборках примеров в интернете. Есть ли место для подобных вещей? Да, есть, но важнее разговаривать с детьми о различных методах счета. Не стоит усаживать ребенка за стол и заставлять решать по 20 примеров одним и тем же методом просто потому, что они идут подряд в каком-то пособии. Конечно, можно попросить ребенка обвести карандашом все примеры, которые, как ему кажется, он мог бы решить в уме, можно поделиться с ним своими любимыми задачками и таким образом показать ребенку, что к вычислениям следует подходить осмысленно, а не бездумно.

Гораздо более приятная возможность попрактиковаться в устном счете – игры и головоломки.

Игра: крикет, игральные кости и сложение

Любой родитель, которому когда-либо приходилось вести подсчет очков в крикетном матче, знает, что эта игра прекрасно подходит для тренировки простых арифметических навыков. В летние месяцы вы вполне можете сводить сына или дочь на матч местного клуба; игроки будут только рады: наверняка ребенку разрешат участвовать в управлении табло с результатами. Дети вообще обожают быть ведущими и подсчитывать очки. Команда начинает каждый иннингс (подачу) с нулем очков; всякий раз, когда игрокам удастся заработать какие-то очки, вашему ребенку придется прибавлять число от одного до шести. К концу игры ему придется иметь дело с числами в несколько сотен: «Пап, сколько будет 198 плюс 4?»

Если вы предпочитаете отдыхать дома, то существует простая игра с использованием игральных костей под названием Howzat! (от англ. How is that? – «Как это?») – неплохой симулятор крикетного матча. Используются две игральные кости (традиционно это длинные кости в виде шестиугольных призм, которые не бросают, а катают, но в принципе годятся любые). Бросок одной кости показывает вам, сколько очков получено (одно, два, три, четыре или шесть). Если выпадает «пять», возникает ситуация «Howzat» и вы бросаете вторую кость, чтобы выяснить, выбываете вы (одно, два, три или четыре) или нет (пять или шесть). Если не выбываете, то вы продолжаете бросать первую кость и набирать очки. Любой игрок, набравший 50 очков, награждается аплодисментами. Дети способны играть в эту игру часами. (Или один из авторов просто смотрит на собственное детство сквозь розовые очки?)

Игра: сложение с волшебным поворотом

Вот волшебная числовая таблица, которую ваш ребенок сможет с огромным удовольствием исследовать. Возьмите ручку и бумагу и перепишите на нее эту таблицу.

Выберите в этой таблице любое число и обведите его кружком. Затем вычеркните все другие числа, расположенные в той же строке и том же столбце, что и выбранное вами число. (К примеру, вы могли бы выбрать 2 и вычеркнуть остальные числа, как показано ниже, – но выберите число на свой вкус!)

Теперь обведите кружком любое число из оставшихся – и опять вычеркните все числа в его строке и столбце. Проделайте ту же операцию в третий раз – и наконец обведите кружком единственное оставшееся число таблицы. Теперь у вас есть четыре числа, которые вы сами выбрали. Сложите их. Чему равна сумма? 19?

Как составить волшебную числовую таблицу

1. Нарисуйте таблицу, состоящую из четырех строк и четырех столбцов.

2. Напишите карандашом восемь чисел, которые в сумме дают волшебное число – в данном случае 19, вдоль верхней границы таблицы и сверху вниз по левому краю. Очень хорошо, если все числа будут разными, но это не обязательно. К примеру, вы можете выбрать следующие восемь чисел (проверьте, дают ли они в сумме 19):

3. Теперь заполните клетки таблицы числами, полученными при сложении числа, написанного над столбцом, и числа, указанного слева от строки. К примеру, в левой верхней клетке таблицы должно стоять 3 + 4, поэтому впишите туда 7 (у вас получилась так называемая таблица сложения). Как будет выглядеть частично заполненная таблица, см. далее.

4. Сотрите числа, написанные карандашом вокруг таблицы. Волшебный квадрат готов к использованию.

Теперь всякий раз, когда вы выберете ровно по одному числу из каждого столбца и каждой строки, сумма выбранных чисел составит 19.

Чтобы составить волшебный квадрат с иной суммой (к примеру, она будет равняться 43), просто позаботьтесь о том, чтобы числа вдоль границ таблицы на Шаге 2 из перечисленных выше в сумме давали 43. Из волшебных числовых таблиц получаются замечательные открытки ко дню рождения. Просто нарисуйте на открытке соответствующую таблицу – и позаботьтесь о том, чтобы в сумме числа составляли возраст того, кому эта открытка предназначается.

Вычитание при помощи неразмеченной числовой прямой

Метод вычитания при помощи числовых прямых работает в точности так же, как и в случае сложения, но двигаться по прямой при этом приходится влево, а не вправо. Однако некоторые подходы к вычитанию оказываются проще других.

Скажем, взгляните на такой пример: 55 – 37 =?

Разбиение обоих чисел на десятки и единицы и попытка вычислять в уме может запутать ребенка, если только он не умеет свободно обращаться с отрицательными числами. Если не проявить достаточной осторожности, можно получить примерно следующее:

1. Вычитаем 30 из 50, получаем 20.

2. Вычитаем 7 из 5 (получаем –2). Могу я это сделать? Может быть, нужно вычесть пять из семи? Получится два.

3. Что же делать дальше? Прибавить два к 20, вычесть два из 20, или что? Помогите!!!

Все будет намного проще, если вы начнете с целого первого числа (в данном случае 55) и вычтете из него сначала десятки, а потом единицы.

1. Вычитаем 30 из 55, получаем 25.

2. От 25 отнимаем семь. Ответ – 18.

Логику, лежащую в основе этого метода, опять же можно прекрасно проиллюстрировать при помощи неразмеченной числовой прямой.

Проверьте себя

5. Еще раз числовая прямая

Выполните этот пример на вычитание, а затем сравните свой ответ с ответом девятилетнего ребенка: 73 – 28 =

Связь между сложением и вычитанием

Приемы устного счета эффективны в том случае, когда дети в состоянии складывать в уме небольшие и крупные числа или вычитать небольшие числа из более крупных. Здесь полезны два метода, которые одинаково хорошо работают и со сложением, и с вычитанием.

Первый метод называется мостиком, или переходом, через десяток. Если вы хотите прибавить, скажем, шесть к 137, полезно подумать о разбиении шестерки: сначала добавляем три к 137, затем «отскакиваем» от 140 и добавляем оставшиеся три. Вот как ребенок показал, как это делается, на пустой числовой прямой:

Аналогично для вычитания.

142 – 8 =

142 – 2 = 140 и 140 – 6 = 134.

Второй метод называется компенсацией: вы прибавляете или вычитаете больше или меньше, чем нужно, а затем «компенсируете» это в ответе. К примеру, при прибавлении 9 метод компенсации заключается в том, чтобы прибавить 10 и отнять 1:

Опять же, это работает и в случае вычитания.

267 – 48 проще представить себе как 267 – 50; это равно 217. Но ведь при этом мы отнимаем на 2 больше, чем нужно (нам надо вычесть не 50, а 48), так что ответ следует подправить, вернув 2 на место: получится 219.

Научившись демонстрировать ход своих рассуждений при помощи неразмеченной числовой прямой, ребенок может приступить к изобретению других методов, работающих с конкретными типами чисел: 55 + 39 =

Здесь можно было бы добавить сначала 30, а затем 9, но, будучи уверенными в своих силах, мальчик или девочка могут попробовать и иной способ: сначала прибавить 40, а затем вычесть 1.

Что значит вычесть: отнять или найти разницу?

Ваш ребенок в школе будет учиться не только тому, как выполнять сложение или вычитание; он должен также усвоить, когда следует применять каждую из этих операций. Как правило, дети без труда понимают, в каком случае нужно что-то складывать, но вычитание в этом плане воспринимается хуже.

Многие люди читают примеры вроде 37 – 19 как «от тридцати семи отнять девятнадцать»: их первые впечатления о работе с вычитанием связаны с тем, что что-то убирают или отнимают. Отсчитываем 37 счетных палочек, а теперь 19 убираем, сколько остается? Но ведь при помощи вычитания можно решать множество самых разных задач, в том числе тех, где ничего не «отнимается».

У меня 37 наклеек, а у моего друга 19. На сколько наклеек у меня больше?

Эту задачу можно решить вычитанием: 37 – 19, но ничего здесь ни у кого не отнимается – в конце концов я останусь при своих 37 наклейках, а у моего приятеля их по-прежнему будет 19.

Аналогично, предположим, что новая игра для игровой приставки, о которой я мечтаю, стоит £37. Пока в моей копилке набралось £19. Сколько еще мне нужно накопить?

Дети склонны решать такие задачи при помощи счета вверх от 19 до 37, что можно записать как 19 +? = 37, но вы можете перевернуть пример и спросить: «Чему равно 37 – 19?»

В этом случае неразмеченная числовая прямая также представляет собой мощный образ и помогает ребенку освоить методы вычитания в уме, а также исследовать различные его смыслы. Мы предлагаем вам подумать чуть-чуть над следующими тремя примерами: прежде чем читать дальше, попробуйте найти ответы и осмыслить, как вы это сделали:

130 – 17; 130 – 118; 130 – 49.

Первый пример большинство людей решает путем «отъема»: они удаляют 17 из 130, как правило сначала отнимая 10 и получая 120, а затем отнимая 7 и получая 113. Но «отнимать» 118 из 130 – довольно громоздкая процедура. Проделать это можно, но вы, скорее всего, сказали себе: «Так, 12 и 118 будет 130». Иными словами, вы, вместо того чтобы «отнимать», добавляли к 118 и по существу искали разницу между двумя числами. 130 – 49 иногда подталкивает к другой «компенсационной» стратегии: 49 близко к 50, поэтому вычтем 50 из 130, получим 80 и добавим единицу обратно (в порядке компенсации за ту лишнюю единицу, которую мы вычли, когда вычитали 50 вместо 49). Все эти методы можно наглядно представить на неразмеченной числовой прямой.

Многие учителя сегодня рекомендуют детям сопровождать счет такими вот короткими то ли рисунками, то ли записями, потому, что, по данным психологов, дети постепенно начинают работать с каким-то воображаемым вариантом числовой прямой и в дальнейшем могут складывать и вычитать уже без всяких записей.

Короткий совет

Работая с детьми, старайтесь использовать самые разные слова при чтении задач на вычитание. Так, когда есть пример 10 – 7, вы можете сказать: «От десяти отнять семь», «Десять минус семь», «Из десяти вычесть семь», «Какова разность между десятью и семью», «На сколько десять больше семи?», «Насколько семь меньше десяти?»

Проверьте себя

6. Цены на обувь

Использовать вычитание приходится постоянно. Вот, скажем, задача из реальной жизни. Не исключено, что, решая ее, вы примените разные методы, в том числе вычитание и сложение.

Рэчел покупает пару сандалий за £13,75 и пару кроссовок за £32,40.

1. Сколько сдачи она получит с £50?

2. На сколько кроссовки дороже сандалий?

Игра: квадрат разностей

Нарисуйте на листе бумаги очень большой квадрат. Попросите ребенка выбрать какие-нибудь интересные числа и поставить их в четырех углах квадрата. Отметьте середину каждой стороны квадрата; вместе с ребенком определите разницу между числами в соседних углах и запишите полученное число возле отметки в середине соответствующей стороны. (В нашем случае разница между числами в верхних углах составляет 8, а числа левой стороны различаются на 11. Остальное можете заполнить сами…)

Теперь соедините отрезками отмеченные середины сторон, чтобы получить квадрат меньшего размера, расположенный под углом к первому. Отметьте у него середины сторон и, используя числа в углах этого квадрата, подпишите рядом соответствующие разности (разность между 8 и 11 равна 3.) Соедините эти точки, чтобы образовать новый квадрат, еще меньшего размера, отметьте середины сторон и продолжайте в том же духе.

Постепенно все числа в серединах сторон окажутся одинаковыми, так что у последнего квадрата, который вы сможете нарисовать, в серединах всех сторон будут нули. (В этом деле замечательно то, что даже если вы ошибетесь где-то по пути и неправильно найдете разность, со временем все тем не менее закончится четырьмя нулями.)

Игру можно превратить в соревнование. Кто сможет выбрать четыре числа меньше 20, которые позволят построить наибольшее число квадратов? Что происходит с более крупными числами? С отрицательными числами? С дробями? А если начать не с квадрата, а с треугольника или шестиугольника? Вообще, эта игра – прекрасный способ «заставить» ребенка решить множество примеров на вычитание без всяких скучных заданий.

Дальнейшее освоение вычитания: отрицательные числа

Еще одна ловушка, поджидающая ребенка при знакомстве с вычитанием, – отрицательные числа. Отчасти сложность здесь связана с тем, что такие числа намного труднее представить себе, чем положительные (натуральные) числа.

Не исключено, что формально ваш ребенок познакомится с отрицательными числами только в 5-м или 6-м классе, но практически он столкнется с ними наверняка раньше. Во многих зданиях есть подземные этажи, так что лифт вполне может ездить на этаж номер –1, –2 и т. д. А в холодные зимние дни ребенок может обратить внимание на то, что термометр показывает температуру на улице, скажем, – 5 °C. В обоих случаях речь идет о числах, которые располагаются «ниже» 0, так что вы можете помочь ребенку осмыслить эти числа, если повернете числовую прямую вертикально, так чтобы отрицательные числа действительно оказались ниже нуля. В отличие от обычной горизонтальной числовой прямой назвать ее можно числовой лесенкой. Нуль на ней располагается посередине, и к положительным числам приходится идти вверх, а к отрицательным – вниз. После этого отрицательные числа можно называть «подземными». (Вероятно, к тому моменту ваши дети не успеют еще столкнуться с превышением кредитного лимита, но это, конечно, тоже «подземные» числа.)

Поскольку когда-нибудь долги в жизни ваших детей станут привычными, вы можете даже дать им представление об арифметических действиях с отрицательными числами. Знак «+» – движение вверх, знак «–» – вниз. Поэтому 3 – 5 означает, что нужно начать на уровне 3 и пройти вниз пять шагов, после чего оказываешься на подземном уровне 2.

Вероятно, нет ничего удивительного в том, что детям (и взрослым) пример 9 – 5 кажется намного проще, чем 5 – 9. Те и другие представляют себе числовую прямую и движение – либо влево, если прямая горизонтальна, либо вниз, если она вертикальна. Начав с девятого этажа и пройдя пять этажей вниз, попадаешь на четвертый. Если нужно начать с пятого этажа и спуститься на 9 этажей, то эту операцию можно разбить на два этапа: сначала пройти пять этажей до нулевого, а затем еще четыре – и окажетесь на этаже номер –4. (На самом деле это правило действует всегда: если поменять местами уменьшаемое и вычитаемое, ответ получится тот же, но с противоположным знаком. Так что 48 – 23 дает 25, а 23 – 48 дает –25.)

Еще одна путаница, связанная с отрицательными числами, – беспорядочное использование слова «минус». Минус может использоваться для обозначения действия (как в предложении «Восемь минус три равно пяти») или состояния («Температура была минус шесть градусов»). Лучший способ устранить эту путаницу – никогда не использовать слово «минус» в разных смыслах. Можно, к примеру, всегда обозначать действие словом «вычесть»[4].

Хитроумный прием Гаусса

В чем же заключался фокус Гаусса? Напомним: дети получили задание найти сумму: 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + … и так до 100.

Гаусс поступил хитро. Вместо того чтобы складывать числа последовательно, он заинтересовался тем, что получится, если записать все числа подряд, а ниже выписать их еще раз, но уже в обратном порядке.

Записав это, Гаусс понял, что если сложить попарно числа, оказавшиеся одно над другим, то получится следующее:

101 + 101 + 101 + 101 + 101 + 101 + … + 101.

Понятно, что это просто 101 × 100, простой пример на умножение с ответом 10 100. Нужная нам сумма составляет ровно половину данной величины, то есть 5050.

Вот вам доказательство (если, конечно, здесь нужно что-то доказывать) того, что иногда полезно немного подумать о задаче, прежде чем начинать вычисление стандартным методом. Как думаете, не стоит ли рассказать ребенку эту историю в качестве сказки на ночь?

Сложение и вычитание: Письменные методы

В предыдущей главе мы рассказали, как помочь детям складывать и вычитать. Мы утверждали также, что в любом случае им будут встречаться примеры, которые сложно решить в уме. Можно сказать, что в вопросе о том, что лучше – расчеты ручкой на бумаге или калькулятор, мир образования раскололся надвое. Некоторые убеждены, что, как ручка (или карандаш) и бумага в свое время являлись передовой технологией, так и нынешним детям следует пользоваться современной технологией – калькуляторами. Другие по-прежнему ратуют за ручку и бумагу, говоря: «А что, если в калькуляторе сядут батарейки?» или «Представьте, что калькулятора у вас под рукой нет». Имея в виду, что у большинства детей под рукой скорее окажется электронное устройство, чем бумага и карандаш, очень трудно доказывать их приоритет (кроме того, исследования, вопреки распространенным представлениям, показывают, что разумное использование калькуляторов не вредит пониманию). Правда в том, что мало кто из детей будет пользоваться письменными методами и считать ручкой на бумаге после того, как покинет школу. Польза от этих методов не сводится к тому, что их можно практически использовать во взрослой жизни; скорее они позволяют детям почувствовать числа и развить свои арифметические навыки.

Проблемы, которые часто возникают у детей в связи с письменным сложением и вычитанием

1. Дети часто складывают и вычитают числа последовательно, цифра за цифрой, и не задумываются о том, насколько разумным получается ответ.

2. Иногда не к месту применяют плохо заученные правила, вроде «нельзя вычесть 9 из 7», в результате чего пример 67 – 29 имеет ответ 42.

3. Используют письменные методы и решают на бумаге, когда решить в уме было бы проще и быстрее.

Сложение столбиком: стандартный метод

Вы, должно быть, давно ждете, когда же речь зайдет о традиционном методе сложения. Многие из нас учили в школе, что складывать 146 и 879 следует так:

Мы заучивали алгоритм механически, так что в конце концов он начинал казаться чем-то, что само собой разумеется, но для ребенка такой способ действий далеко не очевиден. К примеру, при решении приведенного примера взрослые говорят: «К шести прибавить девять будет 15; пять пишем, один в уме. Далее к четырем прибавляем семь и один, будет 12; два пишем, один в уме…» и т. д. Но «к четырем прибавить семь и один – будет 12» в действительности означает «к 40 прибавить 70 и 10 равно 120», а в следующем столбце рассматривается на самом деле не «один прибавить восемь, прибавить один», а «100 прибавить 800, прибавить 100». Мы понимаем этот шифр, но дети, у которых пока нет солидной подготовки, его не понимают.

Вычитание столбиком: стандартный метод

Если даже сложение в столбик способно запутать ребенка, то вычитание столбиком (метод, которому обучались в школе старшие поколения) может оказаться настоящим минным полем.

Вот один из методов вычитания, который вы, возможно, осваивали в школе. Требуется решить пример 784 – 356:

Вы начинаете с правого столбца и говорите: «Шесть из четырех не вычитается, поэтому занимаем единицу из предыдущего разряда, шесть вычесть из 14 равно восьми; возвращаем один; пять плюс один будет шесть; восемь минус шесть будет два…» и т. д. (На самом деле, в зависимости от вашего возраста и школы, в которой вы учились, в алгоритме могут быть небольшие различия и маленькая «1», которую вы возвращаете или занимаете, может писаться в разных местах – как поется в песне Тома Лерера «Новая математика», написанной в 1960 г.)

Других мам и пап, возможно, учили «поправлять» верхнее число:

Вы опять-таки начинаете справа и говорите: «Шесть из четырех не вычитается, занимаем десяток из восьми [поскольку на самом деле это 80] и добавляем к четырем, получаем 14. Шесть вычесть из 14 – это 8, а 5 вычесть 7 равно 2…» То есть учили «брать» 10 из 8, но на самом деле здесь ничего ниоткуда не занимается, просто 784 разбивается на 770 + 14.

Путаница с вычислениями в столбик

Маленькие дети, которые только начинают осваивать математические записи, не видят необходимости ставить символы в строго определенном порядке. Для них 3 + 4, 4 + 3 или даже 3 4 + или + 3 4 означает ровно одно и то же: сложить 3 и 4. Аналогично они не видят разницы между вариантами 7 – 3 и 3 – 7: то и другое означает попросту вычесть 3 из 7 (ведь если мы говорим «вычесть 3 из 7», то разумно записать сначала 3, а уж потом 7). Затем появляется взрослый, который очень хочет помочь (назовем этого человека мисс Строгость), и говорит: «Невозможно вычесть большее число из меньшего, поэтому не пиши 3 – 7, пиши 7 – 3». В принципе она не права, вычесть большее число из меньшего можно – мы не сомневаемся, что такое иногда случается с вашим банковским счетом. Математики придумали отрицательные числа именно для того, чтобы можно было получить ответ для выражения вроде 3–7. Просто ребенок пока не умеет этого делать.

Через какое-то время еще один доброжелательный взрослый (назовем его мистер Безупречность) показывает ребенку, как выполнять вычитание столбиком:

«Начинай с единиц, – наставляет малыша мистер Безупречность. – Из восьми вычесть пять будет три, из шести вычесть четыре будет два, из четырех вычесть два получится два». (На самом деле мы при этом вычитаем 40 из 60 и 200 из 400, но это уже другая история.)

Еще позже ребенок сталкивается, скажем, с таким примером:

– и голоса Строгости и Безупречности начинают спорить у него в голове:

Безупречность: «Начинай с единиц».

Ребенок: «Из двух вычесть девять».

Строгость: «Невозможно вычесть большее число из меньшего».

Ребенок: «Если мне нельзя из двух вычесть девять, то можно от девяти отнять два, это будет семь».

Таким образом, следуя полученным советам, ребенок начинает писать такие вещи, как:

Маленького ребенка правила могут только запутать, вот почему в настоящее время их придерживают до тех пор, пока ребенок не научится по-настоящему понимать, что делает. Тесты показывают, что ученики, с одной стороны, ошибаются, производя вычисления «старым» методом, а с другой – находят совершенно правильные решения, если пользуются собственными приемами.

В голове ребенка

Как они умудрились получить эти неверные ответы?

Взгляните на эти примеры на вычитание, решенные детьми. Хотя выполнены они неверно, в обоих случаях есть разумные причины, по которым дети ошиблись. Сможете определить, как могли в этих ситуациях рассуждать дети?

А. Ребенок, вероятно, сказал себе: «Из трех отнять семь не получится, значит, нужно из семи отнять три, будет четыре» и т. д.

Б. Здесь разобраться сложнее. Ребенок понял, что, чтобы вычесть семь из одного в правом столбце, нужно «занять» десять, но поскольку в колонке десятков числа 201 стоит нуль, он перешел левее и занял из двух в колонке сотен. (Еще одно объяснение: ребенок решал много задач на вычитание двузначных чисел и считал – неверно, но здраво, – что «занимать» нужно всегда из крайней левой цифры.)

У детей, делающих такие ошибки, отсутствует внятное числовое чутье. Они слабо понимают, что происходит, когда они используют старый метод – вычеркивают и «занимают». Числовая прямая и метод разбиения, которые мы рассматривали в предыдущей главе, для них намного понятнее.

(Нам рассказывали чудную историю о мальчике, который довел «занимание» до абсурда. Выполняя пример 543 – 287, он понял, что, чтобы вычесть семь из трех, нужно где-то что-то занять, но вместо того, чтобы занять один из соседнего столбца, он решил занять четыре из даты, написанной цифрами на самом верху страницы! Кончилось тем, что ответ получился верный – если, конечно, учитель готов был согласиться с тем, что дата загадочным образом уменьшилась на четыре.)

Сложение разбиением

В начальной школе ваш ребенок действительно начинает осваивать письменные вычисления столбиком, но поначалу используемые им приемы могут показаться вам немного не такими, к каким вы привыкли. В настоящее время многие школы вводят вертикальные методы сначала в «расширенном виде», который делает метод понятнее и к которому можно вернуться, если что-то забылось. Вот как может быть организовано сложение:

Проверьте себя

7. Сложение посредством разбиения

1. Вычислите, сколько будет 147 + 242, при помощи разбиения.

2. Решите пример 368 + 772 при помощи разбиения.

Вычитание посредством разбиения

Вычитание можно организовать по аналогичному принципу, а затем видоизменить числа так, чтобы сделать вычитание в каждом столбце возможным.

На этом этапе по-прежнему имеются сложности в вычитании девяти из двух и 80 из 50, так что числа в верхней строке могут быть представлены в ином виде (разбиты на части по-другому), чтобы вычитание в каждом столбце стало выполнимым.

Отсюда уже недалеко и до традиционной компактной формы записи.

Проверьте себя

8. Вычитание посредством разбиения

1) Решите пример 847 – 623 при помощи разбиения.

2) Сколько будет 721 – 184? (Вместо того чтобы делать это как 700 – 100, 20 – 80 и 1 – 4, найдите способ сделать это так, чтобы не пришлось иметь дело ни с какими отрицательными числами.)

В голове ребенка

Как они умудрились получить эти верные ответы?

Нынешние дети используют для вычитания гораздо больше разных подходов, чем старшие поколения. Хорошая новость в том, что это намного полезнее для детей. Плохая же (для родителей) заключается в том, что понять, что делают дети, теперь тоже намного труднее. Прежде чем разгадывать эту головоломку с вычитанием, попробуйте сами решить пример 56 – 38 при помощи бумаги и ручки.

А теперь взгляните на тот же пример, решенный тремя разными детьми. Все они получили верный ответ, но при этом воспользовались разными методами. Сможете ли вы понять, какими именно?

1. Ребенок говорит себе что-то вроде: «От 56 отнять 38. Вычтем 30 из 56, получится 26. Еще у меня осталось восемь, которое тоже нужно вычесть. Вычтем шесть из 26, это будет 20. Еще осталось два вычесть из 20, это будет 18». Поскольку девочка не записала один из промежуточных шагов, вам, возможно, трудно было разобраться в ее методе. Хорошо, если это просто наброски для себя, помогающие думать, но если ученица хочет, чтобы кто-то посмотрел ее работу, девочке надо подсказать, что писать следует приблизительно так:

56 – 30 = 26

26 – 6 = 20

20 – 2 = 18

2. Ребенок воспользовался своими представлениями об отрицательных числах, чтобы вычесть восемь из шести (получается минус два), а затем 30 из 50 (получается 20). К 20 прибавить –2, получится 18. (Вау!)

3. Здесь ребенок больше занимался сложением, чем вычитанием. Он определил, сколько нужно добавить к 38, чтобы получить 56: «38 плюс 2 равно 40, к 40 прибавить 16 будет 56, 2 плюс 16 равно 18».

Не удивляйтесь, если эти приемы показались вам путаными – главное, что они понятны детям, которые их придумывают. И не забывайте, что все ученики получили верный ответ!

Все приведенные здесь методы придуманы детьми, у которых уже появилось то, что математики любят называть «числовым чутьем», – ребята «чувствуют», как работает вычитание, и с удовольствием «играют» с предложенными числами, вместо того чтобы просто следовать придуманным кем-то правилам.

Верен ли ответ?

Процесс любых вычислений, будь то сложение, вычитание или что-то более хитрое, заканчивается очень важным этапом. Нужно проверить, есть ли вообще смысл у полученного ответа. На выработку этого навыка требуется время, поскольку большинство детей, решив пример, считают дело сделанным и отчаянно стремятся перейти к следующему заданию.

Проверить расчет не обязательно означает еще раз совершить ту же самую процедуру. Самые, пожалуй, полезные проверки – те, когда понимаешь, что произошла ошибка, даже если представления не имеешь, в чем она состоит. К примеру, 27 + 42 не может равняться 843, потому что оба слагаемые здесь меньше 100. Мы не знаем, в чем была ошибка, но мы точно можем сказать, что она там была! Научите ребенка искать очевидные ошибки; сформируйте у него привычку всегда задавать себе вопрос: «Разумно ли выглядит этот ответ?»

Проверьте себя

9. Откуда видно, что эти ответы неверны?

1) 3865 + 2897 = 6761

2) 4705 + 3797 = 9502

3) 3798 – 2897 = 1091

Простое умножение и таблицы

От сложения до умножения – один шаг, но с этим шагом множатся и проблемы – как для детей, так и для их родителей. Для детей основная трудность состоит в усвоении все более абстрактных идей, а для родителей – в том, что именно в этот момент незнакомые им методы и новый язык начинают по-настоящему заявлять о себе.

Обучение умножению естественным образом распадается на две составляющие: заучивание наизусть базовых фактов умножения (традиционно известных как таблица умножения) и овладение инструментами, позволяющими производить умножение более крупных чисел. Эта глава посвящена таблице умножения.

Газеты регулярно печатают пугающие статьи, в которых утверждается, будто в школах детей больше не учат таблице умножения. Так вот, это неправда. Нам не приходилось видеть ни одной школы, где не хотели бы, чтобы дети знали таблицу умножения, или факты умножения, как некоторым работникам образования в Англии нынче нравится их называть.

В чем пресса и школы временами расходятся, так это в том, как лучше добиться, чтобы дети накрепко запомнили все необходимое.

Проблемы, которые часто возникают у детей в связи с базовым умножением и таблицами:

1. Дети не знают, чему равно 7 × 8.

2. Не видят, что задачу надо решать умножением (потому что в ней не сказано прямо: «Чему равно 8 умножить на 4?»)

3. Не понимают, что если ты знаешь, что 4 × 9 = 36, то ты знаешь также, чему равно 9 × 4, 36: 4 и 36: 9.

4. Не знают, как воспользоваться своими знаниями и восстановить по ним забытый кусочек таблицы.

5. Каждый раз считают 4, 8, 12, 16, 20, 24, вместо того чтобы раз и навсегда запомнить: 4 × 6 = 24.

Начала умножения и обучающая таблица

Дети впервые сталкиваются с умножением в раннем возрасте и воспринимают его как упрощенный (или более короткий) способ сложения. Вместо того чтобы складывать: семь плюс семь плюс семь плюс семь, – очень удобно сразу вспомнить, что четыре раза по семь будет 28. Эти базовые расчеты имеют такое огромное значение в любой области математики – да и в большинстве других областей – что жизненно важно накрепко их запомнить.

Приведем в табличной форме те 100 фактов умножения (от 1 × 1 до 10 × 10), которые детям необходимо хранить в памяти и уметь в любой момент извлечь оттуда.

И это все. Выучите эту таблицу, и у вы обзаведетесь великолепным фундаментом для любых арифметических действий – и для математики в целом – на всю жизнь.

Но если бы все было так просто! Заучивание детьми таблиц умножения на разные числа – источник огромной головной боли для родителей, особенно когда им кажется, что дети не способны запомнить их так же быстро и легко, как когда-то они сами.

Язык умножения

Прежде чем погрузиться вместе с ребенком в мир умножения, стоит отойти немного в сторону и осознать, что простой пример на умножение можно описать удивительным количеством разных способов. Возьмите пример 3 × 4. Можно прочитать его как:

• трижды четыре (или четырежды три);

• три раза по четыре;

• три умножить на четыре;

• произведение трех и четырех;

• три группы по четыре.

Постепенно ваш ребенок начнет понимать, что все это в сущности одно и то же и что все эти фразы означают умножение, но поначалу ему это далеко не очевидно. Вы можете помочь сыну или дочери, если, вместо того чтобы повторяться, будете как бы между прочим использовать разный язык в разговорах об умножении. К примеру: «Так сколько будет трижды четыре? Что получится, если взять три раза по четыре?»

(Для полноты картины упомянем о том, что при переходе в мир алгебры, где числа принято обозначать буквами, вы встретите еще пару способов, при помощи которых можно представить умножение. Поскольку буква «х» внешне похожа на знак умножения, вместо этого знака умножение нередко будут обозначать точкой или, еще чаще, вообще никак не обозначать! К примеру, «4(b – 3)» означает 4 умножить на (b – 3). Но ваш ребенок, вероятно, не встретит подобных обозначений до средней школы, поэтому, если математика у него в школе изучается не углубленно, не стоит вносить лишнюю путаницу и раньше времени знакомить его с этой идеей.)

Заучивание посредством зубрежки

Большинство взрослых учило таблицу умножения посредством зубрежки, читая ее подряд, как стихи. «Единожды четыре – четыре, дважды четыре – восемь, трижды четыре – двенадцать…» и т. д. Как правило, таблица умножения на отдельные числа заучивали последовательно – сначала таблицу умножения на два, затем на три… и так далее вплоть до 10. Существовало два способа заучивания таблицы – то число, на которое идет умножение, можно было называть либо первым, либо вторым. Так что вместо варианта «единожды четыре это четыре, дважды четыре – восемь…» вы, возможно, учили так: «четырежды один – четыре, четырежды два – восемь, четырежды три – двенадцать…»

Вне зависимости от порядка называния чисел, зубрежка, конечно, работает. Не исключено даже, что распевное «четырежды восемь – тридцать два» звучит у вас в ушах всякий раз, когда вы решаете примеры; кроме того, дети вообще хорошо заучивают на слух. Еще одно преимущество зубрежки вслух состоит в том, что это повторяющийся процесс, и можно не сомневаться, что если повторять что-то достаточно часто, то рано или поздно это запомнится, причем как следует. Поэтому если вашему ребенку нравится читать таблицу умножения нараспев, не мешайте ему, лучше похвалите.

Однако не всем детям нравится декламировать вслух и учить наизусть. К тому же распевная декламация таит в себе еще одну опасность. Поскольку строки в таблицах не рифмуются, можно спокойно декламировать их в правильном ритме – но с совершенно неверными ответами. «Четырежды восемь – тридцать шесть» слетает с языка не менее гладко, чем «четырежды восемь – тридцать два». Невозможно мгновенно определить, который из ответов верен, – можно только полагаться на собственную память. Ни в каком другом случае проблема дырявой памяти не проявляется так ярко, как с примером 7 × 8.

Если вы хотите понять, действительно ли человек знает таблицу умножения, семью восемь – то, что вам нужно. Именно на этом примере проще всего поймать кого-то на ошибке. Именно этот пример большинству людей труднее всего запомнить. 7 × 8 = 56. Или, может быть, 54? Или 58?

Короткий совет

Чтобы запомнить, чему равно семь умножить на восемь, просто запомните последовательность цифр: 5, 6, 7, 8 (56 = 7 × 8).

Порядок заучивания таблицы

Заучивание таблиц умножения по порядку – сначала на два, затем на три, затем на четыре и т. д. – не самый эффективный способ выучить все, что нужно. Наиболее естественная для детей схема заучивания таблицы состоит в том, чтобы начать с самого простого и постепенно двигаться к самому сложному. Разумна такая последовательность:

• Умножение на десять (10, 20, 30…), которое дети усваивают естественно в процессе обучения счету.

• Умножение на пять (все-таки у всех нас по пять пальцев на руках и ногах).

• Умножение на два. Пары, четные числа и удвоение знакомы даже маленьким детям.

• Умножение на четыре (ведь это всего лишь удвоение умножения на два) и восемь (удвоение умножения на четыре).

• Умножение на девять (существуют достаточно удобные приемы, см. ниже).

• Умножение на три и шесть.

• Умножение на семь.

Советы относительно того, как помочь детям усвоить эти таблицы, можно найти в этой же главе ниже.

Почему 3 × 7 равно 7 × 3

Помогая ребенку выучить таблицу умножения, очень важно объяснить ему, что порядок чисел не имеет значения: 3 × 7 дает тот же ответ, что и 7 × 3. Математикам эта мысль так нравится, что они придумали для нее особое название: коммутативный закон.

Взрослым серьезнейшая идея о том, что умножению свойственна коммутативность, обычно кажется самоочевидной. С детьми все по-другому. Нужно немало времени, чтобы эта идея закрепилась в сознании мальчика или девочки, – ведь при знакомстве с умножением это его качество, как правило, явно не проявляется. Если у Джо есть три пакетика с конфетами, в каждом из которых лежит по семь конфет, а у Сэма – семь пакетиков с тремя конфетами в каждом, не слишком очевидно, что у Джо ровно столько же конфет, сколько и у Сэма. (Если предложить маленькому ребенку два этих варианта, он с большой вероятностью выберет семь пакетиков в надежде получить больше конфет.)

Один из лучших способов наглядно показать ребенку, почему 3 × 7 равно 7 × 3, заключается в использовании массива. «Массив» – слово, которого вы, вероятно, не встречали в курсе школьной математики, но сегодня оно прочно вошло в соответствующий лексикон и активно используется. Это специальное математическое слово, обозначающее набор чисел или фигур, заключенный в прямоугольник. Вот, к примеру, массив из трех строк и семи столбцов.

Массив – чрезвычайно важное понятие, это простое и визуальное средство помочь ребенку разобраться в том, как работают умножение и дроби. Сколько всего точек в прямоугольнике 3 на 7? Три строки по семь элементов насчитывают 21 элемент. Иными словами, массивы – доступный для понимания способ наглядно представить умножение, в данном случае 3 × 7 = 21.

Что, если мы нарисуем массив двумя разными способами?

Первый массив показывает 3 × 7, второй 7 × 3. (Традиционно эти схемы «читаются» в таком порядке: строки, затем столбцы.) Очевидно, что в обоих массивах должно быть одинаковое число точек (их не обязательно при этом считать поштучно), поскольку, если первый массив повернуть на четверть оборота, он будет выглядеть в точности как второй. Иными словами, 3 × 7 = 7 × 3.

И в самом деле, каким бы ни был массив (или какие бы числа вы ни перемножали), ответ будет один и тот же, с какой стороны ни посмотри. 247 × 196 – то же самое, что 196 × 247, и чтобы в этом убедиться, достаточно вспомнить о массивах.

Короткий совет

Оглядитесь, поищите рядом, в доме или на улице, какие-нибудь массивы. Покажите их своему ребенку, поговорите о них. Взгляните, к примеру, на пластиковый подносик с пирожными в коробке. Пирожные на нем уложены в массив 4 на 3. А если повернуть? Тогда 3 на 4. А теперь взгляните на окна многоэтажки. Вот это да, это тоже массив, 5 на 4! А может быть, 4 на 5, как посмотреть? Этого мало. Стоит начать обращать внимание на массивы, как выяснится, что они всюду.

Как уполовинить таблицу умножения

Если вы уже усвоили с детьми идею о том, что 3 × 7 – это то же самое, что 7 × 3, то число фактов умножения, которые вам необходимо запомнить, резко уменьшается. Стоит заучить 3 × 7 – и в качестве бонуса вы получаете ответ на 7 × 3. Это, по существу, математический эквивалент рекламного приема «купи один, второй получи бесплатно». Знание этого переместительного закона снижает число фактов умножения со 100 до 55 (не ровно наполовину из-за случаев возведения в квадрат, таких как 3 × 3 или 7 × 7, которые не имеют пары).

Можно увидеть, как происходит это снижение, если еще раз посмотреть на 100 чисел в таблице умножения на 10, приведенной ранее.

Каждое из чисел, расположенных выше пунктирной диагонали (к примеру, 5 × 8 = 40), присутствует и ниже нее (8 × 5 = 40). Пунктирная диагональная линия является также линией симметрии. (Обратили внимание, какие числа стоят на пунктирной линии? См. ниже.)

Короткий совет

Дети обычно начинают учить таблицу умножения при помощи счетных алгоритмов. Чтобы сообразить, чему равно 8 × 4, они считают так: 4, 8, 12, 16, 20, 24, 28, 32. Но если ты знаешь, что восемью четыре – то же самое, что четырежды восемь, то 8, 16, 24, 32 будет быстрее. В Японии детей специально учат «ставить меньшее число первым». Семь раз по 3? Не делайте так, считайте лучше 3 раза по 7.

Заучивание квадратов чисел

Результат умножения числа на само себя (1 × 1, 2 × 2, 3 × 3 и т. д.) известен как квадрат числа. Это потому, что графически такое умножение соответствует квадратному массиву. Если вы вернетесь к таблице умножения и посмотрите на ее диагональ, то увидите, что всю ее составляют квадраты чисел.

В дальнейшем эти величины так часто всплывают в школьном курсе математики, что имеет смысл выучить их отдельно от остальной таблицы. У них есть интересная особенность, которую вы можете исследовать вместе с ребенком. Перечисляя квадраты чисел – 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100, обратите внимание, на сколько они каждый раз увеличиваются:

Эта любопытная связь между квадратами чисел и нечетными числами – прекрасный пример того, как разные виды чисел связаны между собой в математике.

Десятки и пятерки

Первая и самая простая таблица, которую следует заучить – таблица умножения на 10: 10, 20, 30, 40… По существу, это простое расширение последовательности 1, 2, 3, 4.

Кроме того, дети относительно легко заучивают таблицу умножения на пять, и помогают им в этом руки и ноги, наглядно представляющие четыре пятерки. Удобно также, что числа в таблице умножения на пять всегда заканчиваются на 5 или 0 – простая закономерность, позволяющая ребенку сразу понять, есть такое число в данной таблице или нет. (Кстати говоря, это приложимо и к более крупным числам: мы точно знаем, что число 3 451 254 947 815 присутствует в таблице умножения на пять, хотя мы и не сможем в этом убедиться с помощью калькулятора: на экране устройства такое число просто не поместится).

Заучивание удвоением – умножение на два, четыре (и восемь)

Дети легко удваивают числа. Вероятно, это связано с наличием у нас двух рук по пять пальцев на каждой. Одолжите им свою пару рук, и все удвоения в пределах удвоенной десятки будут быстро выучены.

Однако дети не всегда связывают удвоение с умножением на два. Ребенок может знать, что, если удвоить шесть, получится 12, но когда вы спрашиваете его, чему равно шестью два, ему приходится считать: 2, 4, 6, 8, 10, 12. В таком случае следует напомнить ему, что шестью два – то же самое, что дважды шесть, а дважды шесть – это и есть удвоенная шестерка.

Таким образом, если ваш ребенок хорошо удваивает, то он, по существу, знает таблицу умножения на два. При этом он вряд ли сразу сообразит, что с ее помощью можно быстро представить себе таблицу умножения на четыре – для этого нужно всего лишь удвоить и еще раз удвоить.

Эта же идея распространяется и на восьмерки. Чтобы найти, чему равны восемь троек, нужно эту тройку удвоить (получив шесть), еще раз удвоить (получив 12) и еще раз удвоить (24).

В данном подходе замечательно то, что способность решать примеры не исчерпывается, когда заканчивается таблица умножения.

Четырехкратное удвоение какого-либо числа – это все равно что взять это число 16 раз, пятикратное удвоение – 32 раза и т. д. Сколько будет 32 умножить на 18? Нужно просто удвоить 18 пять раз. 18, 36 (× 2), 72 (× 4), 288 (× 16), 576 (× 32).

Игра: двойная бродилка

Можно приспособить любую игру, в которой игроки бросают кубик, таким образом, чтобы все броски считались двойными. Это дает сразу несколько преимуществ: с одной стороны, детям нравится идея пройти с каждым броском вдвое дальше, чем показывает кубик; с другой – они постепенно осваивают таблицу умножения на два. Кроме того (что немаловажно для родителей, занятых другими делами), игра заканчивается вдвое быстрее.

Проверьте себя

10. Чему равно 8 × 7

Сможете ли вы получить 8 × 7 методом удвоения?

Таблица умножения на девять

Один из способов освоить таблицу умножения на девять состоит в том, чтобы взять результат умножения на десять и вычесть лишнее. Чему равно девять раз по семь? Десять раз по семь – это 70, вычитаем семь, получаем 63. Возможно, быстрый набросок соответствующего массива поможет закрепить эту идею в сознании ребенка.

Если вы заучили таблицу умножения на девять только до «девятью десять», то девятью 25 поставит вас в тупик. Но десять раз по 25 это 250, вычитаем 25, получаем 225. 9 × 25 = 225.

Проверьте себя

11. Метод компенсации

Сможете ли вы решить пример 9 × 78 в уме методом компенсации (умножив на 10 и отняв 78)?

Учим таблицу умножения на девять на пальцах

Существует и другой удобный способ освоить таблицу умножения на девять. В нем используются пальцы, а дети обожают это.

Держите руки перед собой ладонями вниз. Представьте, что ваши пальцы (включая и большой) пронумерованы от 1 до 10. 1 – мизинец на левой руке (крайний палец слева от вас), 10 – мизинец на правой (крайний палец справа).

Чтобы умножить какое-то число на девять, загните палец с соответствующим номером. Скажем, вас интересует девятью 7. Загните палец, который вы мысленно обозначили как седьмой номер.

А теперь взгляните на свои руки: число пальцев слева от загнутого даст вам число десяток в ответе; в данном случае это 60. Количество пальцев справа даст число единиц: три. Итог: 9 × 7 = 63. Попробуйте: этот метод работает со всеми однозначными числами.

Таблицы умножения на три и на шесть

Для детей таблица умножения на три – одна из самых сложных. В данном случае практически не существует никаких приемов (некоторые предлагают сначала удвоить число, а затем к результату прибавить его же; тогда 3 × 7 будет дважды семь (то есть 14) и еще 7 (21), но на самом деле это не быстрее, чем посчитать: 7, 14, 21). В общем, следует примириться с тем, что умножение на три придется просто вызубрить. Поэтому лучше сначала разобраться с остальными таблицами, чтобы дать ребенку возможность обрести уверенность в себе.

Таблица умножения на шесть следует непосредственно из таблицы умножения на три; здесь, опять же, все сводится к удвоению. Если умеешь умножать на три, просто удвойте результат – и получите умножение на шесть. Таким образом, 3 × 7 = 21, 6 × 7 = 42.

Проверьте себя

12. Сказочные пирожные

На школьной ярмарке Мэри зарабатывает по 60 пенсов с каждого проданного пирожного. Всего ей удалось продать девять пирожных. Сколько всего денег она заработала?

Таблица умножения на семь – игра в кости

Итак, все, что у нас осталось, – таблица умножения на семь. Есть хорошая новость. Если ваш ребенок успешно овладел таблицами, описанными выше, нет нужды вообще ничего заучивать: все уже есть в остальных таблицах.

Однако для полноты картины ваш ребенок, возможно, захочет выучить таблицу умножения на семь отдельно, поэтому мы познакомим вас с игрой, которая поможет ускорить этот процесс. Вам потребуется столько игральных кубиков, сколько сможете найти. Десять, к примеру, – отличное количество. Можно устроить соревнование. Скажите сыну или дочери, что хотите посмотреть, кто из вас сможет быстрее сложить выпавшие на кубиках числа. Однако, чтобы дать детям шанс, позвольте им самим решить, сколько кубиков бросать. А чтобы повысить шансы ребенка на выигрыш, можете договориться, что тот должен сложить числа, указанные на верхних гранях кубиков, а вы – те, что и на верхних, и на нижних.

Пусть каждый ребенок выберет по крайней мере два кубика и положит их в стакан или кружку (в них удобно трясти кости, добиваясь случайности броска). Вам нужно знать лишь, сколько кубиков взял ребенок.

Как только кубики брошены, вы можете сразу же посчитать, какую сумму дадут числа на верхних и нижних гранях! Каким образом? Очень просто: умножив число кубиков на семь. Таким образом, если было взято три кубика, сумма верхних и нижних чисел составит 21. (Причина, разумеется, в том, что числа на противоположных гранях игральной кости всегда дают в сумме семь.)

Дети будут так поражены скоростью ваших подсчетов, что тоже захотят овладеть этим методом, чтобы когда-нибудь воспользоваться им в игре с приятелями.

Проверьте себя

13. Установите, какие примеры имеют одинаковый ответ

Соедините линией пример слева с соответствующим по результату примером справа:

Одиннадцать и двенадцать

В эпоху так называемой Британской имперской системы мер и «недесятичных» денег каждому необходимо было владеть счетом до 12 × 12 (тогда в шиллинге было 12 пенсов, а в футе 12 дюймов). Для сегодняшних детей все это – древняя история; им, воспитанным в метрической системе измерений, достаточно владеть умножением в пределах 10.

Вот только… 12 то и дело всплывает в расчетах: множество людей по-прежнему меряет и считает в дюймах (в Америке это стандарт), а яйца и сегодня продают дюжинами и полудюжинами.

Мало того. У ребенка, свободно перемножающего числа больше десяти, начинает вырабатываться понимание того, как перемножаются большие числа. Знание таблиц умножения на 11 и 12 помогает заметить интересные закономерности, которые вы вполне могли бы пропустить, если бы остановились на десяти. Приведем полную таблицу умножения до 12.

Обратите внимание: число восемь, к примеру, встречается в таблице четыре раза, тогда как 36 – пять раз. Если соединить все ячейки с числом восемь, получится плавная кривая. То же можно сказать и про ячейки с числом 36. В самом деле, если какое-то число появляется в таблице больше двух раз, то все места его появления можно соединить плавной кривой примерно одинаковой формы – и если нарисовать на одной таблице все такие кривые, то они ни разу не пересекутся между собой. (Кривую такой формы называют гиперболой.)

Вы можете подтолкнуть своего ребенка к самостоятельному исследованию, которое займет его (может быть) на полчаса, а то и больше. Распечатайте несколько экземпляров таблицы умножения двенадцати первых чисел на 12, а затем попросите его сделать следующее:

• раскрасить все ячейки с четными числами красным цветом, а с нечетными – синим;

• определить, какие числа встречаются там чаще всего;

• сказать, сколько в таблице встречается различных чисел;

• ответить на вопросы: «Какое самое маленькое число не встречается в этой таблице? Какие еще числа от 1 до 100 в ней отсутствуют?»

Фокус с одиннадцатью

Таблица умножения на 11 строится проще всего.

1 × 11 = 11

2 × 11 = 22

3 × 11 = 33

4 × 11 = 44

5 × 11 = 55

6 × 11 = 66

7 × 11 = 77

8 × 11 = 88

9 × 11 = 99

Но что же дальше? Есть очень симпатичный простой прием, позволяющий без труда умножить любое число от 10 до 99 на 11:

• Возьмите любое число от десяти до 99 – пусть это будет, скажем, 26.

• Разбейте его на два числа и раздвиньте их, чтобы в середине образовался пробел: 2 _ 6.

• Сложите между собой две цифры вашего числа. 2 + 6 = 8 и вставьте то, что получилось, в середину: 2 8 6

Это ответ! 26 × 11 = 286.

Но будьте осторожны. Что получится, если вы перемножите 75 × 11?

• Разбиваем число: 7 _ 5

• Складываем: 7 + 5 = 12

• Вставляем результат в середину и получаем 7125, что очевидно неверно!

В чем дело? В этом примере есть небольшая хитрость, которую нужно применять тогда, когда цифры, использующиеся для обозначения числа, в сумме дают десять или больше (7 + 5 = 12). Прибавляем один к первой из наших цифр. Следовательно, 75 × 11 будет не 7125, а (7 + 1)25, или 825. Так что фокус на самом деле не так прост, как может показаться.

Проверьте себя

14. Одиннадцать

Решите в уме:

1) 33 × 11

2) 11 × 62

3) 47 × 11

Игра: победи калькулятор

Цель этой игры – развить навык быстрого пользования таблицей умножения. Вам потребуется колода игральных карт без картинок и калькулятор. Решите, кто из играющих первым будет использовать калькулятор.Правила:

• Игрок с калькулятором должен перемножить два выпавших на картах числа; при этом он должен использовать калькулятор, даже если знает ответ (да, это может быть очень тяжело).

• Другой играющий должен перемножить те же два числа в уме.

• Тому, кто получает ответ первым, достается очко.

• После десяти попыток игроки меняются местами.

Умножение без таблицы

Овладев таблицей умножения и прочно включив ее в свой математический арсенал, дети начинают двигаться дальше и изучать методы и стратегии умножения и деления более крупных чисел. Как мы видели, письменные методы, которые преподают сегодня в школе, довольно сильно отличаются от тех, что преподавали учащимся еще несколько лет назад. Если дети умудряются ошибаться даже при сложении и вычитании на бумаге, то вероятность ошибок в длинных примерах на умножение и деление оказывается еще выше. Одна из причин состоит в том, что они приступают к умножению длинных чисел сразу после решения множества задач на сложение и вычитание таких чисел. А поскольку те и другие примеры оформляются сходным образом, дети часто начинают применять к умножению правила, уже усвоенные ими применительно к сложению: как ни печально, получить при этом верный ответ удается не всегда. Поэтому не спешите с умножением и делением – не исключено, что вашему ребенку кажется, будто он понимает, что происходит, хотя на самом деле это не так.

Проблемы, которые часто возникают у детей в связи с умножением без таблицы:

1. Дети делают ошибки при использовании приемов, которые были усвоены механически, без понимания того, что на самом деле происходит.

2. Считают, что умножение означает многократное сложение (тогда как на самом деле умножение часто связано с пропорциями).

3. Уверены, что умножение всегда делает числа больше (и оказываются в тупике, обнаружив, что при умножении на число уменьшается).

Зачем для более крупных чисел вводить новые методы

После того как ребенок уверенно овладеет таблицей умножения, он готов приступить к умножению более крупных чисел. В прежние времена это означало, что он немедленно начинает умножать в столбик.

Распространено мнение, будто когда-то давно чуть ли не все школьники умели правильно умножать в столбик и получали верные ответы в 99, если не в 100 процентах случаев. Но это всего лишь миф. В то время как некоторые дети действительно с удовольствием пользовались этим компактным, проверенным веками приемом, многие другие овладевали им с большим трудом. Даже если ребенок умел умножать столбиком и получал верные ответы, он зачастую плохо понимал, почему этот способ работает, и, по существу, пользовался им как черным ящиком: вставляешь числа и смотришь, что получится на выходе. А если ребенок долго не практиковался, он часто забывал важные составляющие метода и в расчетах сразу появлялись ошибки. Некоторым же вообще не удавалось научиться этому замечательному методу.

Умножению в столбик учат и сегодня, но, как правило, лишь после того, как дети пройдут несколько важных предварительных этапов и у них сформируется верное представление о том, что они делают.

Умножение в столбик – стандартный метод

Напомним о том, как делается умножение в столбик. Умножим 36 на 24:

Смысл в том, чтобы умножать на отдельные цифры числа 24 последовательно, справа налево. Выполняя действия, вы, вероятно, проговариваете про себя примерно следующий сценарий: «Четырежды шесть будет 24, четыре пишем, два в уме, четырежды три будет 12, плюс два, равно 14… 144. Сдвигаемся на одну позицию влево, дважды шесть – 12, 1 в уме, дважды три – шесть, плюс 1, будет семь, итого 72». Затем вы складываете 144 и 72 (то есть на самом деле 720, но в нашем примере нуль не пишется) и получаете ответ.

И это прекрасно, если вы верно выполняете все правила. Что, к несчастью, получается далеко не у каждого ребенка.

В голове ребенка

Как они умудрились получить эти неверные ответы?

А. Ребенок верно умножил три на шесть и перенес один. Он вспомнил, что эту единицу нужно в какой-то момент куда-то прибавить, но, увы, сделал это не на том этапе. Вероятно, он думал так: «Три плюс один будет четыре, затем умножаем три на четыре, получаем 12».

Б. Ребенок выполняет умножение столбиком так, как если бы это было сложение столбиком. При сложении вы складываете сначала единицы, затем десятки и получаете верный ответ на пример 36 + 24. Логика ребенка заключалась в том, что приблизительно то же можно сделать и при умножении – перемножить единицы (4 × 6 = 24), перемножить десятки (20 × 30 = 600) и сложить результаты.

В. Ребенок не осознал, что умножать нужно на 20, а не на 2. К несчастью, слова, которые мы при этом произносим, не всегда помогают разобраться в ситуации. Быстрее сказать: четырежды шесть двадцать четыре, четырежды три двенадцать, ставим нуль, дважды шесть – двенадцать, дважды три – шесть.

Именно из-за распространенных ошибок, таких как приведенные здесь, школы сегодня, как правило, выбирают другой путь к умножению.

Шаг 1: умножаем с использованием массивов

На первом этапе после освоения таблицы умножения дети учатся умножать двузначные числа на однозначные (3 × 14).

Базовый метод такого умножения основан на использовании массивов, о которых мы говорили, когда обсуждали, «почему 3 × 7 равно 7 × 3». Пример 3 × 14 можно представить в виде массива точек так:

Ребенок при желании может просто сосчитать точки, но если он хорошо знает таблицу, массив можно разбить на части, которые уже легко вычисляются. В данном случае удобнее всего разбить (опять это слово!) 14 на десять и четыре:

Отсюда очевидно, что 3 × 14 – то же самое, что 3 × 10 плюс 3 × 4, или 30 + 12.

Шаг 2: рисуем прямоугольники

Вместо того чтобы вырисовывать каждую точку (что, кстати, может подтолкнуть ребенка к простому их пересчету), далее детям рекомендуют представлять массивы точек в виде прямоугольников, а числом точек подписывать верхние и боковые стороны этих прямоугольников.

3 × 14 превращается в следующее:

Обратите внимание: прямоугольники рисуются не в масштабе – в этом нет нужды. Мы просто чертим прямоугольники, в которые можно вписать ответы, приблизительно так:

Иными словами, 3 × (10 + 4) = 30 + 12 = 42.

Шаг 3: рисуем решетку

Более сложные примеры можно решать аналогичным способом. 24 × 36 возможно представить так:

Этот большой прямоугольник разбиваем на части, представляющие десятки и единицы…

Получается нечто, напоминающее решетку, – именно поэтому такой метод называют методом решетки. Теперь, чтобы найти 36 × 24, нужно сложить число точек, которые уместились бы в каждой секции решетки.

Сложите шесть раз по 100, два раза по 60, три раза по 40 и 24 – и получите ответ 864. Прием может показаться нудным и длинным (он такой и есть!), но применять его быстрее, чем пересчитывать все точки поштучно. Кроме того он дает возможность понять, что, собственно, происходит.

Проверьте себя

15. Метод решетки 1

Решите пример 23 × 13, нарисовав решетку и представив числа как десятки и единицы.

Шаг 4: работаем с более крупными блоками

Многие дети быстро соображают, что можно сэкономить время, если блоки сделать побольше. Намного проще разбить 24 × 36 так:

Теперь нам нужно выполнить всего четыре действия:

Ответ находится путем сложения результатов действий во всех четырех ячейках решетки или: 600 + 120 + 120 + 24.

Шаг 5: превращаем метод решетки в умножение столбиком

Если ребенок уже уверенно пользуется методом решетки, ему остается сделать всего один небольшой шаг – и вообще перестать тратить время на чертеж. Вместо этого он записывает то, что раньше помещалось в решетке, в виде четырех отдельных примеров:

Это уже очень близко к традиционному методу умножения столбиком, и детям, которые чувствуют себя уверенно, можно показать, как сделать последний шажок и перейти к компактному варианту записи (см. «Сложение столбиком: стандартный метод» в главе «Сложение и вычитание: письменные методы»).

Но зачем двигаться к этому таким кружным путем? Причина в том, что не все дети добираются до умножения в столбик в его традиционной форме. Тем, кому плохо дается умножение, метод решетки гарантирует алгоритм, который они способны понять. И если ребенок на любом этапе вычислений что-то забывает или начинает путаться, он может «отступить» и прибегнуть к предыдущему методу, чтобы восполнить недостающее. Так что нельзя сказать, что от детей теперь не требуют умения умножать в столбик. Скорее цель в том, чтобы движение к этому происходило поэтапно, поскольку понимание в данном случае не менее важно, чем владение методом.

Проверьте себя

16. Почему эти ответы обязательно неверны?

Как определить, не решая примеры до конца, что эти ответы ошибочны?

1) 37 × 46 = 1831

2) 72 × 31 = 2072

3) 847 × 92 = 102 714

Умножение более крупных чисел

Метод решетки можно применять для перемножения не только двузначных, но и вообще любых чисел – хотя, разумеется, с увеличением чисел процесс становится более сложным.

Возьмем, 134 × 46. Можно решить этот пример так:

Если есть желание, так можно перемножать и тысячи, и более крупные числа. Хотя к тому моменту, когда ваш ребенок станет заниматься такими сложными расчетами, он почти наверняка будет уже знаком с традиционным методом умножения в столбик.

Проверьте себя

17. Метод решетки 2

Книга стоит £9,47, и школа заказывает 62 экземпляра. Пользуясь методом решетки, найдите общую стоимость заказа.

Как метод решетки связан с алгеброй

У метода решетки есть еще одно достоинство, весьма важное, хотя и не существенное для учащихся начальной школы. Вероятно, вы помните, как во времена вашего детства математика в средней школе плавно переходила в алгебру и числа все чаще заменялись буквами. В частности, начинали появляться такие выражения, как (a + b) умножить на (c + d).

Что получится, если перемножить и раскрыть скобки? Многие родители при виде подобного застывают в страхе, пока не поймут, что это в точности та же процедура, что используется при перемножении чисел методом решетки. Представьте, что (a + b) умножить на (c + d) – это то же, что (20 + 4) умножить на (30 + 6), и вообразите, что вписываете эти числа в решетку и складываете результаты.

Все выглядит в точности так, как было бы с числами:

Поэтому ответ таков: a c + a d + b c + b d. Метод решетки представляет собой намного более удачное основание для изучения алгебры, чем метод умножения столбиком. Просто чтоб вы знали…

Деление

Деление часто оказывается для ребенка самой сложной из основных математических операций. Язык здесь может быть еще более непонятным, чем при умножении: «три в два не укладывается», «делим на», «остаток переходит». Насколько важно в целом деление столбиком, и почему оно вызывает у всех такие проблемы? Кроме того, если деление все уменьшает, то почему деление на 0,5 на калькуляторе дает в качестве ответа большее число?

Проблемы, которые часто возникают у детей в связи с делением:

1. Дети не до конца осознают, что деление – действие, обратное умножению, и потому не используют известные им факты умножения для получения соответствующих фактов деления. К примеру, если вы знаете, что 7 × 4 = 28, вы знаете также, что 28: 7 = 4 и 28: 4 = 7.

2. Считают, что при «делении» речь идет исключительно о том, что кто-то с кем-то «делится» («поделите 42 яблока на шесть человек»), но не о многократном вычитании («разложите 42 яблока в пакеты по семь яблок в каждом»).

3. Уверены, что деление все уменьшает. Но если поделить 35 конфет между пятью детьми, у каждого окажется по семь конфет, однако всего конфет по-прежнему будет 35. Конфеты никуда не пропали, их просто перераспределили.

Что такое деление – распределение или вычитание?

Деление обычно представляют детям как идею о равном распределении. Особенно их увлекает идея раздачи конфет (и каждый хочет быть уверенным в том, что получит свою справедливую долю). Поэтому, если речь идет о примере 48: 8, то, как правило, он представляется в виде «реальной» задачки: «У меня есть 48 ирисок, и я хочу разложить их поровну в восемь пакетиков. Сколько конфет я положу в каждый пакетик?»

Но существует и другой способ интерпретации честного раздела. Сравните предыдущую задачку с этой: «У меня есть 48 ирисок. Я хочу разложить их в пакетики по восемь штук в каждом. Сколько пакетиков у меня получится?»

Эту задачу тоже можно решить, разделив 48 на восемь.

Между двумя этими задачами есть серьезное различие. В первом случае, в задаче с распределением, мы знаем, сколько у нас ирисок и в сколько пакетиков мы их хотим разложить. Чего мы не знаем, так это того, сколько ирисок в конце концов окажется в каждом пакетике. Чтобы решить эту задачу практически, вам пришлось бы в буквальном смысле распределять 48 объектов: обозначить как-то восемь пакетиков и раскладывать: «Одну тебе, одну тебе…», – пока ириски не закончатся.

Во второй задаче ситуация немного иная. У вас по-прежнему имеется 48 ирисок; на этот раз вы знаете, сколько ирисок вы хотите положить в каждый пакетик, зато не знаете, сколько получится пакетиков. Чтобы решить эту задачу практически, вам пришлось бы выложить кучкой 48 объектов, а затем взять из кучки восемь конфет и положить их в первый пакетик, еще восемь положить во второй и т. д., пока все ириски в кучке не закончились бы. Здесь деление – это скорее повторяемое вычитание, чем распределение.

Разбираемся в обоих типах деления

Важно, чтобы ваш ребенок был знаком с задачами как на «распределение», так и на «повторяемое вычитание».

Во-первых, от того, как будет интерпретирована задача, может на удивление сильно зависеть, насколько легко ребенку будет вычислить ответ (точно так же, как в вычитании отнесение к варианту «отнять» или «найти разницу» меняет восприятие примера 2001 – 1998).

Один специалист по образованию исследовал, как детям видятся 6000: 6 и 6000: 1000.

Ученикам, воспринимающим деление как распределение, первый пример кажется простым – они без труда могут представить себе шесть человек и мысленно раздать каждому из них по 1000 предметов. А вот второй пример для них сложный, так как представить себе целую тысячу человек они не в состоянии. Напротив, тем мальчикам и девочкам, которые видят в делении последовательное вычитание, проще решить второй пример, – ведь все, что им нужно сделать, это вычесть 1000 из 6000 столько раз, сколько получится, то есть шесть. Зато вычитать раз за разом шесть из 6000 проблематично, стоит представить только, как долго это придется делать. Тот, кто сумеет проявить гибкость и правильно выбрать подходящую к случаю версию деления, без труда решит оба примера. Впрочем, вполне достаточно твердо знать, что 1000 × 6 = 6000 и вовремя воспользоваться связью между умножением и делением.

Вторая причина, по которой необходимо понимать оба типа деления, заключается в том, что, когда (в старших классах) дети начинают делить на дроби, какой-то смысл, если разобраться, сохраняет только деление как последовательное вычитание.

Деление пополам

Что означает Что, 16 объектов можно распределить на человека? Я, конечно, могу разделить конфеты на двоих, но никак не могу разделить их на человека!

С другой стороны, если подумать: «Сколько раз могу я вычесть из 16?» – позволяет без труда решить задачу: ответ будет 32 раза. В 16 содержится 32 половинки. Поместите эту задачу в реалистичный контекст, и вы поможете своему ребенку лучше понять ее. Пусть некая пиццерия продает пиццы половинками. Они испекли и продали 16 пицц. Сколько было продано половинок? В главе про дроби мы поговорим об этом подобнее.

Проверьте себя

18. Числовая последовательность

Числа в этой последовательности всякий раз уменьшаются на одно и то же число. Какие числа пропущены?

43 ◻ ◻ ◻ 7

Простые числа

Простое число – это число больше единицы, которое не делится без остатка ни на какое другое целое число, кроме единицы и само себя. Дети зачастую знакомятся с простыми числами впервые, когда говорят о распределении, вот почему мы включили эти числа в главу о делении. Осмыслить простое число можно представив его себе как число, которое не позволяет честно разделить конфеты. Так, если у вас имеется 15 конфет, вы сможете разделить их поровну на пять человек (по три штуки каждому) или на трех человек (по пять конфет каждому). Но если у вас оказалось 13 конфет, то невозможно раздать их поровну никакому числу людей – можно только вручить все кому-то одному или выдать каждому по одной штуке.

Первые несколько простых чисел – это 2 (единственное четное простое число), 3, 5, 7, 11, 13, 17 и 19. Математики обожают искать рекордно огромные простые числа и знают, что всякий раз, когда им удается получить очередное «самое большое» простое число, где-то дальше наверняка скрывается следующее, еще большее. (Откуда они это знают? Евклид доказал это более 2000 лет назад. Его доказательство красиво, но слегка сложновато для маленьких детей, поэтому мы не станем включать его в книгу.)

Проверьте себя

19. Найдите простые числа

Какие из этих чисел простые?

27 37 47 57 67

Делители и кратные

Делители и кратные не одно и то же, хотя ребенок склонен их путать. Те и другие тесно связаны с делением и умножением, и полезно в них разобраться, поскольку позже они помогут вам освоить приемы, используемые в примерах на деление.

Делители – это, если хотите, что-то вроде строительных блоков, которые перемножаются, чтобы составить число (и потому называются также сомножителями). Возьмите, скажем, число 18. Делители числа 18 – это 1, 2, 3, 6, 9 и 18. Эти делители можно объединить в пары: 1 × 18 = 18, 2 × 9 = 18, 3 × 6 = 18.

В школе детей часто будут просить найти все делители того или иного числа, и полезно с самого начала делать это методически – начиная с единицы и двигаясь в сторону возрастания. Всякий раз, когда вы находите какой-нибудь делитель, вы можете найти и его «напарника». Так, для числа 18 делителями являются: один (его напарник – 18), два (здесь напарник – девять), три (напарник – шесть). Четыре не делитель, как и пять; а вот шесть – делитель, его напарник – три… но погодите, три уже было. Нет смысла двигаться дальше, потому что там нам будут попадаться только дубликаты.

Пары чисел могут иметь какие-то общие делители. К примеру, у 18 и 27 есть общие делители, три и девять. Девять – наибольший общий делитель, которым они обладают.

С другой стороны, числа, кратные для 18, – это 36, 54, 72 и любое другое целое число, умноженное на 18.

Любая пара чисел обязательно имеет общее кратное. Возьмите 18 и 25. Умножьте 18 на 25, и получите кратное 18. Умножьте 25 на 18 – и получите кратное 25. Но ответ в обоих случаях окажется один и тот же; это и будет общее кратное двух наших чисел (в данном случае 450).

У любых чисел имеется бесконечное количество общих кратных, так, для чисел шесть и девять общими кратными являются 18, 36, 54… и более крупные числа, такие как 360, 1800, 90 000 и т. д. Невозможно сказать, чему равно наибольшее общее кратное двух чисел (это означало бы вторгнуться в царство бесконечности), но всегда можно найти наименьшее общее кратное (для шести и девяти это 18).

Проверьте себя

20. Разбираемся в делителях

Впишите эти числа в нужные места на диаграмме:

Деление как операция, противоположная умножению

Каким образом ребенок на самом деле решает пример 48: 8? Один способ состоит в том, чтобы просто вычитать раз за разом восемь из 48, до тех пор пока ничего не останется. И в этом способе нет ничего плохого, правда, он довольно медленный. Более быстрый способ деления – вспомнить таблицу умножения. Если вы хотите помочь ребенку успешно освоить деление, то лучшее, что вы можете сделать, – добиться по-настоящему уверенного умножения.

Откуда вы знаете, что 48: 8 = 6? Все дело в том, что вам абсолютно точно известно, что 6 × 8 = 48. (У нас есть теория, что никто вообще никогда и ничего не делит – вместо этого каждый интуитивно спрашивает себя, что надо перемножить, чтобы получить нужный ответ.)

Игра: карточки на деление

Вы можете помочь своему ребенку, изготовив набор карточек, на которых умножение будет представлено примерно так:

Закройте одно из чисел и разберите вместе с ребенком отношения между оставшимися двумя числами: опишите их как можно бóльшим числом способов. В нашем примере закроем четыре:

• Чему равно 36 разделить на девять?

• На что нужно умножить девять, чтобы получить 36?

• На что нужно разделить 36, чтобы получить девять?

• Сколько раз можно вычесть девять из 36?

• Сколько получится, если 36 предметов разделить на девять человек?

Когда ваш ребенок будет уверенно ориентироваться в делении, основанном на таблице умножения, он будет готов двигаться дальше, к большим числам…

Признаки делимости

Все числа, кратные пяти, заканчиваются на пять или на ноль. Все числа, кратные двум, – четные (то есть заканчиваются на 2, 4, 6, 8 или 0). Эти закономерности могут пригодиться и при работе в обратном порядке – когда потребуется определить, делится ли какое-то число нацело на другое число или нет. К примеру, мы, просто взглянув на последнюю цифру, можем точно сказать, что число 872 не делится без остатка на пять, но делится на два.

Существуют еще три признака делимости, которые могут оказаться особенно полезными, хотя причина, по которой они работают, не до конца очевидна:

Делимость на 3. Сложите между собой все цифры, используемые для обозначения числа. Только если получившаяся сумма кратна трем, само число нацело делится на три. К примеру сумма цифр числа 211 равна четырем, что не делится на три. С другой стороны, сумма цифр числа 174 равна 12, что делится на три, так что мы знаем, что 174 делится на три нацело (174: 3 = 58).

Делимость на 6. Если число четное и у него есть признак делимости на три (см. выше), оно делится на шесть. К примеру, 8412 делится на шесть, поскольку это число четное, а сумма его цифр равна 15.

Делимость на 9. Сложите все цифры числа. Если получившаяся сумма кратна девяти, и только в этом случае, число без остатка делится на девять. Таким образом, 442 не делится на девять (сумма его цифр равна десяти), а 378 – делится (сумма цифр равна 18).

Проверьте себя

21. Признаки делимости

Сможете ли вы сказать, не производя вычислений, в каких из этих примеров деление выполняется без остатка?

1) 28 734: 2

2) 9817: 5

3) 183: 3

4) 4837: 9

5) 28 316: 6

Деление уголком – стандартный метод

Кто-то однажды сказал: «Всякий, кто в своей жизни решил уголком хотя бы два примера на деление, один из них решил напрасно».

Не исключено, что вам захочется вспомнить о ситуации, в которой вы в последний раз делили уголком (за исключением тех случаев, когда вы помогали ребенку справиться с домашним заданием). Австралия исключила это действие из своих учебных программ много лет назад, и никто, кажется, от этого не пострадал. В Великобритании кое-кто до сих пор рассматривает деление уголком как основу математики в начальной школе, так что, скорее всего, дети будут еще некоторое время этим заниматься. Напомним классический способ деления уголком[5].

517: 24. Здесь 517 – делимое, а 24 – делитель.

Мы не будем здесь рассказывать подробнее о делении уголком. Почему? Если вы уверенно владеете этим методом, то приведенного примера вам будет достаточно, чтобы все вспомнить, а если нет – лучше начать с нуля, используя методы, позволяющие разобраться, как это работает.

Деление на однозначное число

В тех случаях, когда делитель мал, процедура целиком не нужна. Поэтому для расчета 749: 7, можно использовать сокращенный вариант алгоритма (кстати говоря, в настоящее время его иногда называют методом автобусной остановки, поскольку форма записи здесь напоминает очередь из цифр в ожидании автобуса).

«Сценарий», которому учили многих из нас, выглядит примерно так:

• Семь укладывается в семь один раз, записываем 1 – первую цифру частного.

• Семь не укладывается в четыре, записываем это (пишем 0), переносим четыре.

• Семь укладывается в 49 ровно семь раз, пишем 7.

Ответ: 107.

В голове ребенка: объясняем неверные ответы

Вот как можно представить приведенный выше пример на простое деление в виде задачи. «Элинор хотела разрезать кусок ленты длиной 749 см на семь равных кусков. Какой длины оказался бы при этом каждый кусок?»

А вот ответы двух детей. Сможете ли вы понять, почему они сделали ошибки?

А. Ребенок сказал себе что-то вроде: «Семь делим на семь, получается один ровно, пишем 1. Дальше, семь в четыре не укладывается, писать нечего [на самом деле на этом этапе следовало написать 0]. Семь укладывается в 49 семь раз, пишем 7. Ответ: 17».

Б. Здесь мысленный «сценарий», вероятно, выглядел приблизительно так: «Семь укладывается в семь один раз, пишем 1. Семь в четыре не укладывается, записываем это, то есть пишем 0. Семь в девять укладывается один раз, остаток два, пишем 1 и остаток. Ответ: 101, остаток два».

Неверные сценарии детей не так уж далеки от правильного хода решения. Несложно ошибиться и вместо «Записываем, что не укладывается, то есть пишем 0» сказать себе что-то вроде: «Не укладывается, и писать здесь нечего», – или написать 0 и перейти к следующей цифре 9, считая, что четыре больше не требует никаких действий (в конце концов, с первой цифрой 7, после того как написали единицу, больше ничего не делали).

Одна из наших рекомендаций, которую мы то и дело повторяем, гласит, что детям, чтобы не делать ошибок в арифметике, важно думать о числах, а не о цифрах. Здесь вы видите, что в сценариях, в которых речь идет о цифрах, очень легко запутаться.

Деление кусками, или метод группировки

Взгляните, как ребенок может решать пример 749: 7, если учитель предлагает ученикам разобраться в том, как работает деление.

Что здесь происходит? Точно так же, как процесс умножения можно расписать подробнее, в расширенной форме, здесь ребенок использует расширенную форму для выполнения деления. При этом он говорит себе примерно следующее:

• Сколько семерок я могу вложить в 749?

• Ну, 100 семерок – это 700, так что сто штук можно [ребенок записывает × 100 в левой колонке].

• После этого у меня остается 49.

• Я знаю, что семь семерок – 49, так что я могу взять еще семь раз по семь [записывает × 7 в левой колонке].

• Так что получится 107 [складывает 100 + 7].

Этот расширенный метод иногда называют делением «кусками», или методом группировки, и основан он на идее о том, что из делимого последовательно вычитаются большие «куски», или «группы». Такой подход можно использовать и при делении уголком.

Проверьте себя

22. Деление «кусками» 1

Разделите «кусками» 336 на 8 (то есть последовательно отнимая от него «куски», кратные восьми).

В голове ребенка: как они умудрились получить эти верные ответы?

Детей сегодня по-прежнему учат делению уголком, но прежде чем они доберутся до стандартного метода, они, возможно, овладеют приемом, основанном на вычитании, или на делении «кусками». Запись деления в столбик при этом может выглядеть приблизительно так, как в приведенных ниже примерах. Оба ребенка в данном случае сумели получить верный ответ, но сделали это по-разному; тем не менее подход у них в основе своей одинаковый: они задаются вопросом: «Сколько раз могу я вычесть 24 из 756?» Сможете ли вы разобраться, как они получили свои ответы?

А. Ребенок уверенно знает, что десять раз по 24 – это 240, и вычитает именно по 240 (трижды), пока не получает 36. После этого он вычитает 24 еще один раз и получает остаток 12. Ответ здесь 10 + 10 + 10 + 1 = 31 (остаток 12).

Б. Ребенок мысленно прошел этапы «Десять раз по двадцать четыре – 240, 20 раз по 24 – 480, 30 раз по 24 – 720, 40 раз по 24 это явно слишком много, так что я вычту 30 раз по 24, а затем еще один раз 24». Хотя второе решение чуть более эффективно, чем первое, времени на него расходуется не намного меньше.

В обоих случаях метод основан на том, что дети умеют делать хорошо, а не на попытке заучить нужную процедуру на память. В настоящее время метод деления «кусками» теряет популярность, в основном потому, что писать в нем нужно больше, чем при стандартном делении уголком, да и выглядит он более путано. Но важно понимать, что в решении данных примеров, особенно в Б, задействованы в точности те же механизмы, что и в классическом делении уголком.

Сравним процедуру деления 756 на 24 двумя методами.

Выполняя стандартное деление уголком, ребенок, возможно, пользуется сценарием, который начинается так: «24 в 75 укладывается три раза, пишем три сверху, трижды 24 равно 72…» Но на самом деле три здесь представляет 30 («Я могу отнять 30 раз по 24 из 756»). На следующем шаге ребенок отнимает один раз 24 из 36 и пишет эту единицу сверху. Таким образом, классическое деление уголком – это просто более сжатый вариант деления «кусками».

По поводу того, что лучше – деление «кусками» или уголком, – идут жаркие споры, но ирония здесь в том, что ваш ребенок, вероятно, никогда не будет реально пользоваться ни одним из этих методов, как только перешагнет 15-летний рубеж. Но их освоение – не пустая трата времени: это отличная тренировка навыков обращения с числами, особенно предварительной оценки результата деления больших чисел.

Проверьте себя

23. Деление «кусками» 2

Разделите 739 на 22, используя метод группировки (иными словами, последовательно вычитайте из 739 «куски» по 22).

Игра: загадка деления

Задумайте любое число от 100 до 999. Введите это число дважды подряд на калькуляторе (скажем, если вы выбрали число 274, то наберите на калькуляторе 274274). Каковы шансы на то, что введенное вами число делится без остатка на 7? А на 11? А на 13?

В каждом случае разумно, может быть, предположить, что шансы на это весьма малы, – в конце концов, только одно число из каждых семи делится без остатка на семь и только одно из тринадцати – на 13. Тем не менее мы гарантируем, что ваше шестизначное число на калькуляторе делится без остатка не только на семь, но и на 11 – и на 13 тоже!

Откуда мы знаем? Дело в том, что написать число вида abcabc (такое как 274274) – то же самое, что сказать abc × 1001 (в данном случае 274 × 1001). Иными словами, abcabc всегда делится без остатка на 1001. А на что делится без остатка 1001? На 7, 11 и 13 – это его простые множители.

Таким образом, мы можем гарантировать, что вне зависимости от того, какое число вы выберете, – 872872, или 185185, или любую другую подобную комбинацию цифр, – оно обязательно будет делиться на 7, 11 и 13. Так говорит математика.

Проверьте себя

24. Почему эти ответы обязательно неверны?

Как можно понять без вычислений, что эти ответы обязательно неверны?

1) 223: 3 = 71

2) 71,8: 8,1 = 9,12

3) 161,483: 40,32 = 41,3

Что там, за арифметикой?

Доли, проценты и дроби

Родители часто называют дроби одной из наиболее сложных тем в математике, хотя ваш ребенок, вероятно, с самого раннего возраста свободно пользуется простыми дробями и имеет о них вполне адекватное представление. К двум годам дети, как правило, успевают сообразить, что день рождения – это здорово, и знание о том, сколько тебе лет и когда у тебя очередной день рождения, всегда пригодится. Любой ребенок сообщит вам, что ему два с половиной года, и будет интуитивно понимать при этом, что два с половиной – это больше двух, но меньше трех, хотя ему никто и ничего, скорее всего, не рассказывал про дроби.

Но многие взрослые скажут, что изучение дробей отмечает тот момент, когда математика начала по-настоящему раскрываться перед ними и их детьми.

Проблемы, которые часто возникают у детей в связи с дробями

1. Дети считают, что половина всегда больше четверти (так почему же половина от 10 фунтов меньше, чем четверть от 100 фунтов?).

2. Полагают, что если разрезать нечто, скажем, на пять частей, то каждая часть непременно должна составлять одну пятую (даже если кусочки получились разного размера). Для многих детей «половина» – это «одна из двух частей».

3. Уверены, что, к примеру, четверть пирога всегда имеет одну и ту же форму.

4. Не понимают, что «половина», 0,5 и 50 % представляют одну и ту же дробь.

5. Плохо понимают разницу между «седьмым» (скажем, седьмым в ряду) и «седьмой частью» (например, той долей шоколадной плитки, которую вы получите, разделив эту плитку поровну с шестью друзьями).

Что такое дробь?

В математике дробью называется любое число, выраженное как одно число, деленное на другое. Три разделить на четыре – это дробь, но и десять разделить на три тоже дробь. Дроби, записанные в виде одного числа, деленного на другое, называются обыкновенными» дробями. Верхняя часть дроби – числитель, нижняя – знаменатель. Эти два понятия дети вечно путают, поэтому их приходится заново объяснять при каждом использовании («числитель, то есть число над чертой…» или «знаменатель, тот, что снизу…»). Можно, конечно, придумать какое-нибудь мнемоническое правило, к примеру, такое: «В небе Чайка, на земле Змея», – и запоминать эти слова по первым буквам.

Не исключено также, что вы услышите от ребенка о двух типах обыкновенных дробей:

Правильные дроби – дроби, у которых числитель (число наверху) меньше знаменателя (это число внизу), к примеру, или «три седьмых».

Неправильные дроби – те, у которых числитель больше знаменателя, к примеру, или «одиннадцать пятых». (Название обманчиво, поскольку ничего «неправильного» в таких дробях нет.)

Дроби, в которых знаменатель (не забывайте, это число внизу, под чертой) равен десяти, 100 или любой другой степени десяти, известны как десятичные дроби.  – все это десятичные дроби, и гораздо чаще их записывают как 0,1, а также 0,03 и 0,017. Один конкретный тип десятичных дробей носит знакомое в повседневной жизни название – процент. Название «процент» означает всего-навсего «деленный на 100»: 73 процента можно записать как или 0,73, но обычно это число записывают как 73 %. Подробнее о десятичных дробях и процентах можно прочитать ниже в этой главе.

Для полноты картины вашему ребенку расскажут о так называемых смешанных числах, выраженных в виде целого числа, за которым следует дробь. Девочка, которая говорит, что ей четыре с половиной годика использует для обозначения своего возраста смешанное число.

Слова для обозначения дробей

Разделите пиццу на две равные части, и вы получите две половины. Три равные части называются третями, четыре – четвертями и т. д. (Немного напоминает нашу систему счисления: чем дальше, тем проще называть числа:  – это шестая часть, а  – седьмая и т. д.)

Как правило, дети легко понимают и запоминают названия этих частей, но нередко не осознают важность здесь слова «равные». Если разломить печеньку на две части, ребенок, скорее всего, опишет получившиеся кусочки как половинки, даже если они получатся неравными (а они, конечно, получатся, и не забудьте взять себе бо́льшую «половину»). Поэтому вы можете закреплять с детьми правильное значение дробей на наглядных примерах. Разделите пиццу и спросите: «Это половина?» или «А это четверть?», – а проверить, равны ли части, можно наложением их друг на друга.

Половина чего? Используйте еду

Хотя со временем все мы привыкаем думать об как о самостоятельном числе, в детстве, когда ребенок начинает знакомиться с дробями, полезно всегда спрашивать: «Половина чего?»

Вообще, осваивать идею дробей и рассказывать о них очень удобно на примере еды. Некоторые уверены, что пиццу изобрели специально как средство визуализации дробей, ведь так естественно делить пиццу на части – на половинки, четверти, шестые доли и т. п. Большую помощь в освоении дробей – причем без всякой предварительной подготовки – могут оказать пачка сосисок или большая плитка шоколада (которую можно ломать на кусочки по «строкам» и «столбцам» и на которой удобно демонстрировать массивы). Вооружившись чем-нибудь съестным, вы сможете устранить многие трудности, которые частенько возникают у детей при изучении дробей.

Дроби – естественное решение проблемы честного деления

Один из полезных способов познакомить ребенка с дробями – рассматривать их как результат честного деления чего-то вкусного: «Четверо детей делят поровну восемь сосисок. Сколько сосисок получит каждый из них?» и «Четверо детей делят поровну три пиццы. Сколько кусков пиццы съест каждый из них?»

Логика действий в обоих случаях одинаковая: разделить некоторое число на четыре.

Связь станет прозрачнее, если выразить ответ на первый вопрос в виде дроби:

Детям намного проще рассматривать дроби как результат операции деления. Кроме того, это делает деление самым простым из всех примеров на вычисление:

Чему равно 1234: 14?

Ответ очень прост и равен По существу, ответ заключен в вопросе!

В голове ребенка

Дети часто попадают в затруднительное положение, потому что представляют себе дроби очень конкретно. Можете сказать, почему эти дети допустили указанные ошибки?

Вопрос 1. На рисунке А заштрихованы три четверти. Сколько четвертей заштриховано на рисунке Б?

Вопрос 2. На рисунке A заштрихована одна четверть. Какая часть заштрихована на рисунке Б?

В первом случае ребенок представляет себе четверть как фигуру определенной – в данном случае квадратной – формы, так что поскольку на рисунке А заштрихованы три таких четверти, а на рисунке Б – только одна, ребенок уверен, что на рисунке Б заштрихована только одна четверть.

Отвечая на второй вопрос, ребенок попадает в ловушку: он воспринимает четверть как величину абсолютную, а не относительную. Верный ответ, разумеется, заключается в том, что на рисунке Б заштрихованы два сегмента из восьми, то есть одна четверть.

Короткий совет

Чтобы помочь ребенку освоить дроби, всегда говорите с ним о дробях как о долях чего бы то ни было – о половинке яблока, четверти от 12 конфет, трети стакана сока, – а не о каких-то абстрактных половинках, четвертях или третях. А попутно развивайте в сыне или дочери чувство справедливости: объясняйте, что все дробные доли должны быть одинаковыми по размеру. Бо́льшая половина хороша за чаем, но не на уроке математики.

Делим пиццу по-честному

Угостите двоих детей пиццей, и вы рискуете услышать громкий спор о том, какой кусок пиццы больше и кому он достанется. Классическое решение в подобной ситуации – предложить одному ребенку разрезать пиццу, а второму выбрать себе тот кусок, какой понравится; тогда оба они, по идее, будут уверены, что получили точно по полпиццы. Но что произойдет, если детей будет трое?

Простейшее честное решение (ну, почти честное) таково: первый ребенок отрезает от пиццы то, что он считает одной третьей, и предлагает этот кусок второму ребенку. Второй принимает кусок, если считает, что он составляет по крайней мере треть; в противном случае он разрезает оставшуюся часть пиццы пополам. После этого третий ребенок выбирает себе самый большой, по его мнению, кусок. Далее первый ребенок берет себе кусок, который сам отрезал в самом начале, если его еще не взяли; если этого куска уже нет, он берет себе тот из оставшихся, который кажется ему больше. Второй ребенок получает оставшийся кусок.

Уф… да, не так уж это просто. Но во всяком случае каждый в результате получает кусок, который, по его мнению, равен трети целой пиццы. Хотя есть здесь одна загвоздка, из-за которой все получается не так здорово. Если первый ребенок отрежет кусок, который окажется больше трети и второй ребенок возьмет его себе, то третий будет смотреть на него с завистью, – ведь он тоже взял бы этот кусок, если бы у него была такая возможность.

Простой процесс разрезания пиццы в реальной жизни может оказаться удивительно сложным!

Сравнение дробей

Что больше: Ребенку это далеко не очевидно. Но ответить на этот вопрос будет проще, если думать о дробях как о процессе дележа сосисок между несколькими детьми. Тогда верхнее число (числитель) – количество сосисок, а нижнее (знаменатель) – число детей, между которыми эти сосиски следует разделить.

Вот здесь-то и пригодится детская интуиция. Представьте, что у вас есть пять сосисок, которые вы собираетесь разделить поровну на восемь человек, и вдруг появляется еще один ребенок, так что те же сосиски теперь придется делить уже на девятерых, – больше получит теперь каждый ребенок или меньше? Конечно, меньше. Поэтому меньше, чем Точно так же, если вы отварите еще пару сосисок и разделите их (теперь уже семь штук) между девятью детьми (вместо того чтобы делить пять сосисок между теми же девятью ребятами), то каждый ребенок получит больше. Поэтому больше чем

Такой ход мыслей – подобный рассуждениям, основанным на подсчете сосисок или других блюд, – во многих случаях заметно облегчает сравнение значений дробей.

Проверьте себя

25. «Съедобные» дроби

Можете ли вы определить, используя описанный выше подход, какая дробь в каждой паре больше?

Только тогда, когда и числитель, и знаменатель увеличиваются или уменьшаются одновременно, сравнение дробей становится сложной задачей.

Игра: безумная история с домино

Разложите комплект костяшек домино на столе лицом вниз. Переверните одну костяшку. Решите, какую дробь будут представлять два числа на ней. Кто сможет придумать самую нелепую историю, в которой будет фигурировать данная дробь?

Предположим, вы перевернули костяшку с тремя и пятью точками Это может быть три пятых или пять третьих Предположим, вы договорились считать, что это

«Пять голодных обезьянок нашли три спелых банана. Обезьянки были очень справедливыми, поэтому разделили бананы поровну. Какая часть банана досталось каждой из них?»

«В этом году мне подарили пять пасхальных яиц. Я съел одно, затем второе, затем третье, а затем у меня заболел живот. Какую часть подаренных яиц я съел, прежде чем мне стало плохо?»

Упрощение дробей

Если вы хотите разделить пиццу на троих, то проще всего сделать это разрезав ее на три равные доли.

Но большинство людей делит пиццы совсем не так. Третья часть пиццы слишком велика и часто складывается, когда вы берете ее в руки. Вместо этого мы, повинуясь инстинкту, делим пиццу на шесть частей и раздаем каждому по две. То, что две шестых доли и одна третья – одно и то же, настолько очевидно, что нет, кажется, никакой необходимости даже проговаривать это. Тем не менее этот факт – основа принципа упрощения дробей и сведения их к простейшему виду: Упрощение дробей встречается в математике повсеместно, и владение этим навыком делает очень многие вычисления гораздо проще.

Ключ к упрощению дробей – найти числа, на которые делились бы одновременно и числитель, и знаменатель дроби (наибольший общий делитель). Положим, надо упростить

И числитель, и знаменатель этой дроби делятся на пять. Поэтому  – то же, что

Или можно записать числитель и знаменатель в виде произведения, так что:

При такой записи дроби найти простейший ее вид намного проще; нужно вычеркнуть числа, которые встречаются и в числителе, и в знаменателе (в данном случае вычеркиваем пятерки и получаем

(Если вам не нравится мысль о том, что что-то там зачеркивается, существует и другой способ. 2 × 5: 3 × 5 это то же самое, что что равно При такой записи очевидно, что ничто волшебным образом не пропадает, но расчет сильно упрощается.)

Игра: усложненные дроби

Прежде чем начинать по-настоящему работать с ребенком над упрощением дробей, может быть полезно начать с их усложнения! На помощь снова приходит игра – придумывание все более сложных методов разрезания пиццы: любая может оказаться или  или  или даже Насколько тонкими будут ломтики пиццы? Смысл этого глупого занятия – дать ребенку возможность привыкнуть к идее о том, что разные дроби могут в реальности представлять одну и ту же величину. Это сложная идея. К примеру, наша позиционная система записи чисел означает, что цифры в числах 36 и 12 означают очень разные величины, но те же цифры в дробях означают в точности одно и то же количество. Так что игра, в ходе которой ребенок привыкает к тому, что дроби можно сделать более сложными, но при этом их величина не меняется, помогает подготовить почву для размышлений о том, нельзя ли сложным дробям придать более простой вид.

Проверьте себя

26. Громадная дробь для упрощения

Упростите эту дробь путем вычеркивания чисел над и под чертой:

Сравнение трудных дробей

Некоторые дроби очень трудно сравнивать. Так, при помощи метода деления сосисок невозможно оказалось определить, что больше – В данном случае единственный способ разобраться сводится к использованию метода шоколадки. Представьте, что у вас есть шоколадка, которую вы можете разделить на пять и семь равных частей. Это означает, что число кусочков в шоколадке должно делиться на 5 и на 7. Следовательно, плитка шоколада должна иметь пять «строк» и семь «столбцов», примерно так:

При этом в плитке всего 5 × 7, или 35 кусочков. Теперь несложно разобраться, сколько кусочков составляет Это три пятых, то есть три строки – 21 кусочек.  – это четыре седьмых, четыре столбца, 20 кусочков. Таким образом, больше (чуть-чуть!), чем потому что больше, чем

Метод шоколадки дает возможность создавать дроби с одинаковым знаменателем (так называемым «общим знаменателем»), что позволяет без труда не только сравнивать дроби, но также складывать и вычитать их.

Сложение дробей

Методом шоколадки можно пользоваться и для сложения дробей. К примеру, чтобы сложить нужно найти общий знаменатель, который в данном случае равен 4 × 5 = 20:

Проверьте себя

27. Считаем дроби методом шоколадки

Где используются дроби

Есть еще один фактор, который делает дроби сложной для усвоения и понимания темой. Дело в том, что детям приходится иметь с ними дело при решении самых разных задач. Дробь – это не просто часть какого-то одного целого объекта, как в случае с тремя четвертями пиццы.

Ответ может законным образом получиться в следующих ситуациях:

• Четыре голодных ребенка делят поровну три пиццы. Сколько кусков пиццы достанется каждому?

• Какая доля точек на этом рисунке белая?

• Каково соотношение числа черных и белых точек?

• До дома моей бабушки три мили, а до дома дяди – четыре. Какую часть пути до дяди составляет дорога к дому бабушки?

• На каждые четыре мелких рыбешки, которые съедает мама-дельфин, ее детеныш съедает три таких же рыбешки. Какую долю обеда своей матери съедает дельфиненок?

• Салим бросает две десятипенсовые монеты. Какова вероятность того, что у него не выпадут два орла?

• На какую величину указывает стрелка на этой числовой прямой?

Проверьте себя

28. Мудрец и верблюды

Один старик оставил трем своим сыновьям в наследство 17 верблюдов. В завещании он объявил, что половина верблюдов должна достаться старшему сыну, треть – среднему и одна девятая – младшему. Когда сыновья начали делить верблюдов, обнаружилась проблема: 17 не делится нацело ни пополам, ни натрое, ни на девять частей. Чтобы выполнить волю отца, молодые люди уже собирались зарезать часть верблюдов и поделить туши, чего им совсем не хотелось. (Верблюдам, надо сказать, тоже.) О такой беде услышал мудрец. «Не тревожьтесь, – сказал он. – У меня есть верблюд, которого я могу вам одолжить ненадолго. Тогда вы сможете делить не 17, а 18 верблюдов». Сыновья старика обрадовались – ведь теперь они могли поделить верблюдов, не нанося тем вреда. Старший взял свою половину верблюдов (9), средний – свою треть (6), а младший – положенную ему девятую часть (2). Сыновья сосчитали: 9 + 6 + 2 = 17. Один верблюд остался. «Теперь, когда вы поделили верблюдов согласно воле отца, я заберу своего верблюда обратно», – сказал мудрец и удалился, оставив сыновей старика скрести затылки и гадать, как же ему удалось проделать такую штуку. А вы сможете в этом разобраться?

Умножение дробей

Большинство учащихся начальной школы сталкивается только с простыми примерами на умножение дробей, такими как Но не вредно и выяснить, что происходит, когда вы начинаете перемножать более сложные дроби. Обратимся к сфере кулинарии и предположим, что по рецепту вам нужно взять половину от трех восьмых килограмма. Предлог от[6] является здесь ключом и указывает на то, что необходимо умножение. Где бы вы ни услышали «треть от чего-то» или даже «20 процентов чего-то», – будьте уверены, что сейчас вам предстоит умножать дроби.

Как вычисляют «одну треть от четырех седьмых»? Наша верная шоколадка и здесь поможет понять, о чем речь. Затемненные кружочки представляют Из них черные представляют

Алгоритм решения любых подобных примеров (таких как выглядит так:

• перемножить числители (в данном случае 1 × 4 = 4);

• перемножить знаменатели (в данном случае 3 × 7 = 21).

Записывается это так:

Деление на дробь

Чему равно

Не правда ли, сразу всплывают какие-то неопределенные (или вполне отчетливые) воспоминания о том, что что-то нужно «перевернуть»? Одна американская мама рассказала нам, что у них для запоминания этого правила был даже какой-то стишок. Может быть, такой: «Делить на дробь – пустяшное дело: переверни – и умножай смело».

Таким образом:

Все так, если вы уверены, что правило верное и ему надо следовать. Но подумайте вот о чем. Мы начинали с а закончили Реакция большинства людей на этот пример была бы приблизительно такой: «Ну вот, посмотрите, что получается. С этого момента математика перестает опираться на здравый смысл».

Давайте перенесем этот абстрактный пример в реальную жизненную ситуацию. Предположим, в рецепте приготовления теста для блинов предлагается на определенное количество блинчиков взять молока (не думайте о других ингредиентах – яйцах, муке и пр.). Сколько таких порций теста вы сможете изготовить из целого литра молока? Три.

Откуда вам это известно? Это потому, что литра входит в литр трижды. Точно так же, как именно благодаря делению вы знаете, что «2 укладывается в 8 четыре раза», тот факт, что литра входит в литр трижды», тоже становится очевиден в результате деления:

Теперь ответ в примере становится понятнее:

Десятичные дроби и проценты

Десятичные дроби и проценты часто рассматриваются как что-то отличное от обычных дробей, таких как или Отчасти это объясняется тем, что они иначе выглядят: действительно, 0,5 или 50 % совсем не похоже на но смысл во всех трех записях содержится совершенно одинаковый. Зачем же тогда запутывать ситуацию и придумывать разные способы обозначения? Если все это просто то почему всегда так и не писать? Причина в том, что десятичные дроби намного проще сравнивать и удобнее проводить с ними расчеты. Помните, как трудно было сравнивать Так вот, если прибегнуть к помощи десятичных дробей и процентов, процедура сравнения стала бы намного проще.

В голове ребенка

Расположите эти числа в порядке убывания их значений (начиная с самого большого): 0,8 0,65 0,6.

Ответ ребенка: 0,65 0,8 0,6

Ребенок прочел эти числа как 65, 8 и 6, поэтому поставил 65 на первое место. Один из способов обойти эту проблему, имея дело с десятичными дробями, состоит в том, чтобы поставить цифры в столбцы, а пустые места заполнить нулями:

Это естественным образом свяжет десятичные дроби с идеей разрядных значений цифр (десяток, сотен и тысяч), и сравнить десятичные дроби будет намного легче.

Задачи на проценты

Назначение процентов – сделать работу с десятичными дробями еще проще, особенно при сравнении. Как этого добиться? Надо превратить дроби в знакомые и удобные числа от 0 до 100.

По существу, проценты стали витриной всех дробей. Они используются всюду, идет ли речь о процентных ставках, инфляции, безработице и практически любых статистических данных, какие только приходят на ум. Тем не менее проценты могут причинять родителям и детям значительную головную боль. Почему?

Основная проблема в том, что проценты вводятся как самостоятельная категория. Найдите 20 % от 160. Чему равны 25 % от 80? При взгляде на такие примеры невольно задаешься вопросом: «Зачем?» В процентах появляется гораздо больше смысла, если использовать их для того, для чего они и придуманы, – для сравнения различных вещей.

Предположим, Дженни получила за тест по французскому а по итальянскому – По какому предмету ее результат лучше – по французскому или по итальянскому? Довольно часто дети ошибочно утверждают, что результаты одинаковы – в конце концов, по тому и другому предмету она не добрала по четыре балла. Можно показать ошибочность такого подхода, резко изменив число вопросов в тесте. Действительно ли результат теста, равный ничем не хуже, чем Сравнить два результата означает поставить их оба на одну общую шкалу. Перевести каждый из них в оценку в пределах 100 (процентов) – общепринятый способ сделать это, а сами проценты – общепринятая шкала. Дробь превращается в Теперь ясно, что Дженни лучше написала тест по французскому.

В голове ребенка (и взрослого)

Когда дело доходит до действий с процентами, дети особенно сильно путаются в трех вещах. По правде говоря, многие родители путаются в них нисколько не меньше:

1. Проценты используются не только в качестве замены простых дробей при сравнении, сложении и вычитании, они могут также описывать, насколько те или иные вещи увеличились или уменьшились. Так, к примеру, какая-то фирма сообщила, что цены выросли на 5 %. Чтобы увеличить число (к примеру, 48) на 5 %, следует умножить его на (получится 2,4) и прибавить результат к начальному значению (48 + 2,4 = 50,4).

2. «100 %» обычно понимают как «все». Тогда как же надо понимать, если сообщается, что что-то повысилось на 200 %? Или если инфляция, как в Зимбабве, составляет несколько миллионов процентов? (Футболисты тоже сбивают с толку, когда говорят, что «на 110 % преданы команде».) На самом деле величина, измеряемая в процентах, может быть любой, если не забывать, что «процент» означает всего-навсего деленный на 100, хотя 200 % нередко интерпретируют ошибочно: говорят, что если что-то выросло на 200 %, то оно удвоилось. На самом деле, если увеличить £100 на 200 %, то на самом деле сумма увеличится на £200, то есть в три раза.

3. Но самая большая ловушка – это кнопка «%» на калькуляторе. Об этом мы подобнее поговорим в главе «Математика на калькуляторе».

Короткий совет

В своей повседневной жизни вы будете то и дело сталкиваться с имеющими отношение к процентам вопросами, такими как: «Чему равна 30-процентная скидка с этой цены?» Чтобы упростить подобные расчеты, вам, может быть, удобно будет всегда начинать с оценки величины 10 %; к примеру, 10 % от 120 составляет 12. После этого несложно вычислить любой другой процент, соответственно уменьшая или увеличивая значение 10 %. Так, 5 % от 120 – это половина от 10 %, то есть 6, а 30 % от 120 – втрое больше 10 %, то есть 36.

Проверьте себя

29. Проценты

1. В недавнем опросе 220 родителей выяснилось, что 33 из них не поддерживают политику школы в отношении формы. Каков процент этих «недовольных» родителей?

2. Вы недавно приобрели тостер за полную стоимость в £45. На летней распродаже тот же тостер предлагался с 40-процентной скидкой. Сколько стоил тостер на распродаже?

3. В магазине на вашей улице действует специальное предложение. Можно сначала сбросить 10 % с базовой цены товара, а затем прибавить НДС, или сначала прибавить НДС, а потом уже сбросить 10 % с полной цены. Какой вариант следует выбрать? (Пусть НДС составляет 20 % для простоты расчета.)

Геометрические фигуры, симметрия и углы

Именно с геометрических фигур и углов – иными словами, с геометрии – начиналась, по мнению древних греков, настоящая математика. Такие фигуры, как треугольники или пятиугольники, могут быть связаны с любопытными изящными закономерностями и составляют основу визуальной и художественной стороны математики. Кроме того, геометрические фигуры могут требовать сложных рассуждений и построений и потому являться серьезным вызовом для ребенка. Математиков интересуют не только сами фигуры, но и описание их положения в различных вариантах пространства. Развитие именно этой области математики сделало возможным полет человека на Луну. Ваш ребенок узнает, в частности, о координатной системе – сердце всех карт и графиков.

Проблемы, которые часто возникают у детей в связи с геометрическими фигурами, симметрией и углами

1. Дети считают, что размер угла определяется длиной линий, при помощи которых он нарисован:

(Здесь ребенок думает, что угол Б больше угла А.)

2. Они не осознают, что всякий квадрат – это прямоугольник (но не всякий прямоугольник – квадрат).

3. Думают, что шестиугольники всегда выглядят так:

А вот эта фигура никак не может быть шестиугольником:

Названия геометрических фигур

Правильные геометрические фигуры – треугольники, квадраты, пятиугольники и т. д. – фигурируют в математике со времен древних греков. Этим объясняются их названия (по крайней мере, варианты названий), семь из которых происходят непосредственно от греческих названий чисел:

Однако – наверное для того, чтобы всех нас запутать, – название правильной четырехсторонней фигуры, четырехугольника, пришло из латыни (quadratus), тогда как 9– и 11-угольники встречаются так редко, что трудно найти человека, который знал бы, как они называются (на случай, если вас это интересует, скажем, что эти названия соответственно «нонагон» и «гендекагон»).

Числа в названиях действительно указывают на количество сторон в многоугольнике, а вот «гон» – часть названия, которая произошла от греческого gonu, означающего колено; это слово начали применять в отношении углов, поскольку колено человека тоже образует угол. Фигура называется правильной, если все ее стороны одинаковой длины, а все углы равны, так что вот это, к примеру, правильный шестиугольник:

С другой стороны, эти два шестиугольника не являются правильными (по крайней мере в строго математическом смысле этого слова):

Фигуры с большим числом сторон, как правило, называют просто многоугольниками, или полигонами, используя приставку поли-, что означает «много».

Игра: «Я вижу… шестиугольник»

Интересные геометрические фигуры можно найти везде: в доме, на улицах, в путешествиях. Некоторые фигуры по-настоящему вездесущи. Оглянитесь вокруг – и в любом помещении вы, вероятно, без труда отыщете несколько прямоугольников и пару окружностей. С остальными фигурами сложнее. Можно превратить поиск интересных фигур в игру «Я вижу…» и давать за разные фигуры разное количество очков. Во время поездки на машине попросите детей обращать внимание на:

• Дорожные знаки и крыши, которое чаще всего треугольные. (Вообще треугольники довольно-таки трудно найти в помещениях. В качестве примеров можно привести угловые лестницы.) Стоимость: 1 очко.

• Очень небольшое число предметов или зданий имеет форму пятиугольника (знаменитый американский Пентагон – редкий пример). Можно, однако, отыскать пятиугольники в предметах, если знаешь, на что обращать внимание. На большинстве футбольных мячей пятиугольники имеются (см. «Футбольный мяч и шестиугольники» в этой главе). Разрежьте яблоко поперек – и увидите пять ячеек с семечками, образующих правильный пятиугольник. Разрежьте поперек неочищенный банан – и увидите, что в сечении он образует пятистороннюю фигуру со слегка скругленными сторонами, по существу, пятиугольник. Возьмите узкую полоску бумаги, завяжите ее в узел и осторожно расплющите. Из узла получится правильный пятиугольник (посмотрите через него на свет, чтобы разглядеть получше). Стоимость: 5 очков.

• Пчелиные соты состоят из правильных шестиугольников, но вряд ли вы каждый день изучаете внутреннее устройство пчелиных сот. Если взять игральный кубик и наклонить его так, чтобы один из углов указывал прямо на вас, то очертания кубика образуют шестиугольник. Шестиугольники имеются на большинстве футбольных мячей, а у многих стаканов для воды на кухне и в ресторанах шестиугольные донышки. Большинство карандашей представляет собой шестиугольные призмы – как и современные упаковки некоторых мелких конфет-драже. Стоимость: 4 очка.

• Единственными семиугольниками, которые вы встретите в обычной жизни, окажутся, скорее всего, английские монеты по 20 и 50 пенсов, представляющие собой сглаженные семиугольники. (Монеты с нечетным числом сторон имеют постоянный диаметр и потому годятся для использования в автоматах, поскольку машина может распознать края монеты, какой бы стороной она ни легла.) Стоимость: 10 баллов.

Ширина 50-пенсовой монеты остается одной и той же, какой стороной ни поверни.

• Обычный дорожный знак «СТОП» представляет собой восьмиугольник. Кроме того, восьмиугольники в сочетании с квадратами были популярным элементом дизайна викторианских каминов и выложенных плиткой дорожек, так что в Британии их иногда можно обнаружить на полу какого-нибудь учреждения (или даже жилого дома, если он достаточно стар). Эстрада, на которой играет местный любительский оркестр, скорее всего, имеет восьмиугольную форму (в принципе она может оказаться шестиугольной, но такие увидишь редко. В церквях, да и в других важных зданиях, нередко имеются пространства восьмиугольной формы – такие строения легко возводить, потому что восьмиугольник – это просто квадрат со срезанными углами. Дома стоит обратить внимание на форму всевозможных косметических тюбиков и коробочек; вероятно, среди этих предметов найдется что-нибудь восьмиугольное. Стоимость: 5 баллов.

• Фигуры, у которых сторон больше восьми, встречают чрезвычайно редко. Может быть, вам удастся обнаружить их в граненом стакане или в форме какого-нибудь здания, а иногда также в иностранных монетах: канадская монета номиналом в доллар, известная как «луни», – редкий пример гендекагона (это, если вы помните, 11-угольник), а австралийские 50 центов и старый британский (еще до введения десятичной денежной системы) трехпенсовик – додекагоны (12-угольники). А на ярмарочной площади мы обнаружили настоящий 16-угольник в основании карусели. Одна из причин редкой встречаемости этих геометрических фигур заключается в том, что их форма настолько приближается к окружности, что проще сделать вещь круглой, чем устраивать канитель с многочисленными прямыми сторонами. Стоимость: 20 баллов.

Мозаика – укладка геометрических фигур на плоскости

Многие правильные фигуры хорошо стыкуются друг с другом, и это учитывается при выборе деталей для украшения полов, составления мозаики, изготовления лоскутных одеял и других декоративных предметов. Организация фигур, известная как мощение, является стартовой точкой для целой области геометрии; мало того, этот раздел математики больше других интересен детям, увлекающимся прикладным искусством. Можно вовлечь таких детей в математические занятия так, что они даже не поймут, что это математика.

Самое очевидное мощение производится квадратами или прямоугольниками – за примерами не надо далеко ходить, достаточно взглянуть на полы в большинстве кухонь, на стены и на вымощенные плиткой тротуары. Однако с другими фигурами все гораздо интереснее.

Если взять любой треугольник, то всегда можно вымостить пол идентичными его копиями, соединив (к примеру) по два треугольника длинными сторонами:

То же относится к любым четырехугольникам, от квадратов:

…до трапеций:

…и до эмблемы из сериала «Звездный путь» (если, конечно, у нее будут прямые стороны):

Из правильных шестиугольников тоже получается отличное плотное покрытие (любая пчела может рассказать вам об этом).

Правильные пятиугольники не годятся для мощения – между ними остается некрасивая щель:

…а вот некоторые неправильные пятиугольники допускают мощение. У такого пятиугольника две его стороны должны быть параллельны друг другу. К примеру:

При мощении подобного рода фигурами образуется интересный, почти трехмерный эффект на плоской поверхности:

Короткий совет

Формочки для вырезания печенья обычно бывают круглыми, из-за чего остается много обрезков теста, которые потом приходится месить и раскатывать заново. Почему бы вместо этого не сделать печенье в форме геометрических фигур, пригодных для мощения? В наши дни можно найти формочки для печенья в форме треугольника, ромба и даже шестиугольника. Так что лучше делать шестиугольное печенье, не оставляя обрезков (разве что по периметру). То же самое можно сделать из пластилина, но намного приятнее работать, если конечный продукт предполагается съесть.

Проверьте себя

30. Пол, выложенный плиткой

Представьте себе пол, выложенный шестиугольными плитками. Плитки скольких цветов вам потребуются, чтобы никакие две соседние плитки не оказались одного и того же цвета?

Платоновы тела

Равносторонние треугольники, квадраты и пятиугольники можно соединять между собой, чтобы образовать из них объемные фигуры, известные как платоновы тела. Всего таких тел пять. Три из них состоят из треугольников:

(«-Эдр» – от греческого hedra, «сиденье», означает плоскую грань объемной фигуры.)

Два других платоновых тела:

Развертки

Складывание из бумаги объемных фигур входит в программу по математике в начальной школе. К семилетнему возрасту ваш ребенок, вероятно, успел уже познакомиться с так называемыми развертками, наверняка ведь ему случалось развернуть картонную коробку, да и в наборах различных конструкторов детям часто предлагается складывать объемные фигуры из деталей-многоугольников. К 11 годам ребенок должен уметь строить развертки не только кубов, но и призм (к примеру, треугольных коробочек), а также других правильных объектов.

Здесь представлены две развертки, из которых можно сложить куб:

Но изготовление развертки куба не сводится к тому, чтобы произвольным образом соединить шесть квадратов. К примеру, из этой развертки не получится полного куба:

Как ее ни складывай, две грани обязательно наложатся друг на друга.

Вы с легкостью представляете себе, как все это происходит? Если да, вам повезло. Дети в большинстве своем (и многие родители) могут определить, получится ли из развертки объемная фигура, только после того, как физически сложат бумагу по стыкам; именно в этот момент обычно приходит озарение. В классе учащимся, как правило, дают возможность – и время – складывать свои развертки. Однако во время тестов все придется проделывать в голове. Научиться этому можно только на практике.

Короткий совет

Хотите помочь ребенку работать с развертками дома? Разрежьте коробку из-под сухих завтраков на составляющие ее шесть прямоугольных граней и посмотрите, как можно их склеить, чтобы получившаяся развертка опять сложилась в коробку. Таких способов найдется на удивление много.

Есть люди, зарабатывающие себе на жизнь придумыванием разверток, которые потом используются, скажем, для оформления упаковок различных товаров. Вы можете последовать их примеру и превратить создание разверток в развлечение, в домашнее хобби. Можно придумать и собрать собственную игральную кость из кусочков картона или изготовить складную шкатулку (непременно с изогнутой крышкой). Но почему не пойти еще дальше и не сделать с ребенком что-нибудь по-настоящему впечатляющее? Вы бы поверили, что следующая развертка, составленная из треугольников, складывается в модель (икосаэдр) планеты Земля? Глобус Земли должен быть в каждом доме, но насколько круче, если ваш глобус будет сложен из развертки? (Подобные развертки несложно найти в интернете.)

Проверьте себя

31. Странная развертка

Что получится, если сложить из данной развертки объемную фигуру?

Футбольный мяч и шестиугольники

Всем известно, как выглядит футбольный мяч – тот самый, из черных и белых «заплаток»… Во времена нашего детства его можно было купить за £1 в ближайшем супермаркете. Но сможете ли вы нарисовать такой мяч по памяти, не глядя на него?

У большинства родителей, сделавших такую попытку, получилось что-нибудь в этом роде:

Выглядит… ну… неправильно. Причина в том, что большинство людей уверено, что футбольный мяч целиком состоит из шестиугольников. Иллюстраторы, мультипликаторы, даже чиновник – автор стандартного дорожного знака «футбольный стадион», который можно встретить по всей Великобритании, – все делают одну и ту же ошибку. (Взгляните на эмблему любого футбольного клуба, и вы поймете, что мы имеем в виду!) Но правильные шестиугольники хорошо ложатся только на плоскости, и если попытаться составить из шестиугольников шар, то неизбежно получатся бугры и складки.

А теперь взгляните на настоящий футбольный мяч:

На самом деле он состоит из чередующихся шести– и пятиугольников – если быть точными, то шестиугольников там 20, а пятиугольников – 12.

Можно также сделать футбольный мяч из икосаэдра. Икосаэдр имеет 20 треугольных граней и 12 вершин, в каждой из которых сходится по пять треугольников. Если срезать угол, получится пятиугольник.

Именно из-за этого воображаемого срезания получившийся многогранник называют усеченным икосаэдром – но большинству он известен просто как футбольный мяч.

Игра: ищем трехмерные фигуры

Можно распространить описанную ранее игру «Я вижу…» на интересные трехмерные фигуры. Чаще всего встречаются фигуры с элементами окружностей: шары и цилиндры можно найти повсюду (это и мячи, и трубы, и всевозможная пищевая упаковка, и ручка швабры, и т. п.). Кубы тоже попадаются часто (особенно маленькие, в виде кусочков сахара или игральных кубиков), а большинство крыш представляет собой треугольные призмы, да и упаковка такая встречается. А вот пирамиды найти нелегко (если оставить в стороне чайные пакетики), не говоря уже о более экзотических фигурах, таких как додекаэдры.

Углы

Люди еще в глубокой древности испытывали потребность в измерении углов – это им было нужно для изучения звездного неба. Древние греки решили, что, размечая окружность, следует разделить ее на 360 «градусов». Почему 360, а не 100? Никто не может сказать с уверенностью, но существует одно весьма правдоподобное объяснение: 360 делится без остатка на 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10 и 12, не порождая дробей и не усложняя расчеты. По сравнению с этим, 100 делится только на 2, 4, 5 и 10. Поскольку дроби во времена Древней Греции популярностью не пользовались, весьма полезно было иметь здесь число, которое так легко делится.

Кроме того, число 360 весьма близко к количеству дней в году, так что имело бы смысл обозначить жизненный цикл красивым целым числом, которое представляло бы календарь.

Если 360° – это полная окружность, то половина окружности должна соответствовать 180°:

Прямые, острые и тупые углы

Четверть окружности составляет угол величиной 90°, который известен как прямой угол; обозначается такой угол маленьким квадратиком возле его вершины:

Углы меньше 90° называются острыми, больше 90° – тупыми. (Для полноты отметим, что угол больше 180° иногда называют «отраженным» – хотя вам вряд ли удастся найти много людей, которым это известно.)

Игра: охота за прямоугольными сокровищами

Можно организовать дома охоту за прямоугольными сокровищами. Для этого нужно сделать надежный «пробник» для прямых углов: просто возьмите лист бумаги и сложите его пополам:

Затем сложите его еще раз, так чтобы края на первом сгибе в точности совпали.

Угол, получившийся в том месте, где сходятся линии сгиба, является практически прямым. Таким «инструментом» можно проверять углы, которые кажутся (или должны по идее быть) прямыми, – действительно ли они прямые?

Треугольники

Треугольники бывают трех типов, и считается, что ваш ребенок должен быть знаком со всеми тремя:

• Равносторонний треугольник – тот, у которого все три стороны (и все три угла) одинаковые.

• Равнобедренный – треугольник с двумя одинаковыми сторонами (и двумя углами).

• В разностороннем – все стороны (и все углы) разные.

У треугольников есть одна занятная особенность: если взять треугольник и измерить у него все три внутренних угла при помощи транспортира, их сумма всегда будет составлять 180°. Существует простой способ убедиться в этом: нужно нарисовать треугольник на листе бумаги, вырезать его, оторвать от него все три угла и сложить их вместе.

Это означает, что если вам известны любые два угла треугольника, вы можете определить, чему равен третий угол. К примеру, если два угла треугольника составляют 30° и 80°, то третий должен быть 180° – (30° + 80°), то есть 70°. И оказывается, что этот маленький кирпичик знания лежит в фундаменте огромного количества куда более хитрой геометрии в составе высшей математики – достаточная причина для того, чтобы ваши дети прочно усвоили данное правило.

Проверьте себя

32. Прямоугольный треугольник

Сара нарисовала треугольник, и один из его углов оказался прямым. Какого типа может быть такой треугольник?

а. Равносторонний

б. Равнобедренный

в. Разносторонний

Проверьте себя

33. Припаркованный автомобиль

Чему равен угол A между автомобилем и стеной?

Симметрия

Природа полна симметрии, и математика тоже, и поскольку базовые идеи в этой области просты для понимания, не удивительно, что симметрия достаточно широко представлена в программе по математике для начальной школы. Вот два основных связанных с симметрией понятия, которые ваш ребенок, вероятно, должен будет постичь:

• зеркальная симметрия, при которой одна половина фигуры представляет собой зеркальное отражение другой половины;

• вращательная симметрия, при которой фигура после частичного поворота идентична самой себе.

Все правильные фигуры, описанные ранее в этой главе, имеют столько симметрий, сколько у них сторон; квадрат, к примеру, имеет четыре оси зеркальной симметрии и четыре вращательных симметрии (см. рисунок):

Правильный пятиугольник имеет пять симметрий, шестиугольник – шесть, и т. д.

Проверьте себя

34. Палочки для коктейля

Из пяти палочек для коктейля на столе выложена «антилопа». Уберите одну палочку таким образом, чтобы оставшаяся фигура имела ось симметрии.

Строим симметричные фигуры

Считается, что дети должны уметь совершать операции вращения и отражения фигур – в том числе и за счет точного построения симметричных точек. Делается это при помощи «декартовых координат» – системы, придуманной Декартом (которому принадлежит знаменитая фраза «Я мыслю, следовательно, существую»).

Система эта очень проста: координаты точки на координатной сетке определяются тем, на каком расстоянии она расположена справа и вверху относительно точки пересечения нижней и боковой шкал. Единственная путаница при этом возникает оттого, что можно забыть, какое из расстояний должно учитываться первым – вверх или вправо от начала координат? На самом деле общепринятый порядок таков: сначала обозначается сдвиг вправо, затем вверх. Чтобы это запомнить, думайте о том, как человек входит в дом: сначала он идет по коридору, а затем поднимается по лестнице. Так что положение точки X на рисунке ниже задается как пять в сторону и три вверх и записывается как (5, 3).

Игра: «Морской бой»

Эта игра – один из лучших способов научиться работать с координатной сеткой. В нее можно играть на клетчатой бумаге с использованием поля, скажем, 10 на 10 клеточек. Каждый играющий чертит на своем поле заранее оговоренное число различных фигур, располагая их на координатной плоскости в тайных местах (фигуры эти изображают, к примеру, авианосец (четыре клеточки) или эсминец – три клеточки). Затем играющие по очереди называют координаты на игровом поле соперника. Если в этом месте оказывается один из кораблей, «стрелявшему» засчитывается попадание, и выигрывает тот, кто первым поражает все корабли соперника.

Проверьте себя

35. Где квадрат?

Отметьте и запишите координаты еще двух точек, которые вместе с отмеченными на рисунке координатами образуют квадрат. Сможете ли вы найти три способа сделать это?

Зеркальные фокусы, которые можно попробовать дома

1. Фокус с мороженым

Попросите ребенка назвать три любимых сорта мороженого (пусть это будут, скажем, ванильное, малиновое и клубничное). Запишите их названия заглавными буквами на листе бумаги и нарисуйте изображение каждого из них в рожке. Затем скажите ребенку, что ваше любимое мороженое – шоколадный брикет CHOC ICE, и тоже напишите на листе название и нарисуйте картинку. А теперь задайте вопрос: «Чем выбранное мной мороженое отличается от всех твоих?» В ответ, конечно, прозвучит множество вариантов (к примеру, «оно в шоколаде» или «оно другой формы»). Послушав некоторое время, объявите правильный ответ: CHOC ICE – единственное среди перечисленных мороженое, с которым ничего не случится, если его перевернуть вверх ногами. Переверните рисунок вверх ногами и взгляните на него в зеркало. Разумеется, из рожков мороженое вывалится, но дело даже не в этом: взгляните на слова. Все названия мороженого тоже «погибнут», за исключением CHOC ICE, которое – чудесным образом – будет читаться все так же.

(Причина в том, что все буквы названия CHOC ICE обладают зеркальной симметрией относительно горизонтальной оси. А взглянуть на перевернутый лист бумаги в зеркало – это все равно что перевернуть каждую букву с «ног на голову».)

2. Разгаданная головоломка

Можно обыграть ту же самую идею, но теперь в виде головоломки. Запишите следующий текст на листе бумаги (заглавными буквами).

ЭТО ЗАГАДОЧНЫЙ ТЕКСТ. ЗДЕСЬ ЕСТЬ СПЕЦИАЛЬНОЕ СЛОВО, КОТОРОЕ НАЙДЕТСЯ, ЕСЛИ ПЕРЕВЕРНУТЬ ТЕКСТ И ПОСМОТРЕТЬ НА НЕГО В ЗЕРКАЛО. В КРАЙНЕМ СЛУЧАЕ ИСПОЛЬЗУЙ ОКОННОЕ СТЕКЛО. ОСТАЛЬНЫЕ СЛОВА «СЛОМАЮТСЯ». СМОЖЕШЬ НАЙТИ ВОЛШЕБНОЕ СЛОВО?

3. Все в поход!

Напишите на куске прозрачного пластика:

Скажите: «Представь, что это дверь, за которой тебя ждет что-то интересное. Как думаешь, что именно? А если посмотреть с другой стороны двери?».

Палиндромы и числовая симметрия

Еще одна форма симметрии – так называемые палиндромы, или перевертыши, – то, что одинаково читается и слева направо, и справа налево. Девочке по имени АННА будет приятно обнаружить, что ее имя читается одинаково в любом направлении; то же можно сказать о мальчиках по имени НАТАН, ОТТО или БОБ. Можно попробовать поискать слова-палиндромы и даже придумать фразы-перевертыши, включая экзотические, к примеру: «МОЛОКО ДЕЛИЛИ ЛЕДОКОЛОМ». Очень увлекательное занятие!

Понятие палиндрома применимо и к числам тоже. В относительно недавнем прошлом было два года с номерами-палиндромами (1991 и 2002), хотя следующий год-«перевертыш», 2112-й, ваши дети вряд ли увидят. Тем не менее в числах, включая и даты, можно найти немало палиндромов – это, к примеру, 21-е числа первых десяти месяцев 2012 г. (так, 21 марта 2012-го записывается как 21.3.12).

Если умножать числа, состоящие только из единиц, на самих себя, получится палиндром:

11 × 11 = 121 111 × 111 = 12321 1111 × 1111 = 1234321

Если вам хватит терпения для умножения в столбик или если ваш калькулятор с этим справится, вы сможете проверить эту закономерность вплоть до 111 111 111 × 111 111 111 = 12345678987654321.

Измерения

Время, расстояние, площадь, объем, скорость, вес – все эти вещи необходимо измерять, и дети в школе тратят немало времени на освоение навыков работы с секундомерами, линейками, весами и другими устройствами для представления результата измерений в виде чисел. Однако считается, что дети должны научиться также измерять различные вещи при помощи воображения – прикидывая.

Проблемы, которые часто возникают у детей в связи с измерениями

1. Дети не обращают внимания на «мертвую зону» на линейке (часть между нулем и концом линейки).

2. Уверены, что если какая-то фигура обладает большей площадью, то и периметр у нее должен быть больше.

3. Неверно интерпретируют шкалу, на которой нет отметки для каждого числа.

4. Используют неподходящие единицы для измерения чего-либо (к примеру, измеряют вес пера в килограммах).

Метрическая и имперская система мер и весов

Возможно, мы живем в метрическую эру, но и сегодня в Великобритании сохраняются некоторые остатки старой имперской системы мер и весов, к которым, как правило, относятся с большой любовью. Молоко и пиво по-прежнему продают в пинтах, дорогу измеряют в милях, площадки для крикета – в ярдах, а дорожки ипподрома – в фарлонгах. Мнения о том, следует ли отказаться от этих последних бастионов имперской системы и полностью перейти на более простую метрическую, разделились, хотя, говоря об этом, следует помнить, что США – самая влиятельная, наверное, культура на свете, хранит верность имперской системе. Инженеры в США все еще работают в милях, футах, фунтах и градусах Фаренгейта.

В школе ребенка будут учить метрической системе, у которой есть одно важное преимущество: все в ней кратно десяти. Но если ребенок будет знать метрические эквиваленты таких показателей, как фунт, ярд, дюйм и пр., это явно не окажется для него лишним.

Во многих случаях перевод из имперской системы мер и весов в метрическую может быть произведен (в целях грубой оценки) простым удвоением или делением на два. В таблице приведены самые распространенные единицы измерения и способы их перевода: сначала быстрый метод для получения приблизительного значения, затем более сложный, но позволяющий выполнить более точный расчет.

Таблица для перевода имперских мер в метрические

Выбирайте правильную шкалу

Ни один здравомыслящий человек не будет измерять расстояние от Лондона до Глазго в миллиметрах; глупо также использовать килограммы для измерения веса одного птичьего пера. Но почему? Дело в том, что человеческий мозг лучше всего работает с целыми числами от 1 до 1000, а не с очень маленькими или очень большими. Идея о том, что для измерения маленьких вещей нужно пользоваться маленькими единицами, а для измерения больших вещей – большими, понравится вашему ребенку и покажется ему разумной; вам же следует как можно больше говорить с сыном или дочерью о различных мерах и измерениях.

В настоящее время широко используются только две приставки к метрам, граммам и литрам, превращающие их в удобные и подходящие к случаю единицы:

Существуют также приставки для обозначения других, промежуточных десятичных степеней, но (за исключением традиционных сантиметров) они почти не используются:

Время

Ребенок знакомится с понятием времени («сейчас», «позже», «завтра», «вчера») уже к трем годам; примерно в этом же возрасте он понимает, что часы каким-то образом помогают определить время. Но полностью ребенок овладевает искусством определять время по часам и называть его намного позже – многие даже в восемь лет не способны, глядя на часы, сказать, сколько сейчас точно времени.

Часы и измерение времени – интересная математическая тема, затрагивающая многие области математики. Мы включили разговор о часах в главу об измерениях и мерах, но на самом деле он был бы уместен также в главах о счете, сложении и вычитании, о дробях (четверти и половины) и таблице умножения на 5 (количество минут, прибавляемых к полным часам, можно найти, умножив число на циферблате на 5).

Кроме того, часы связаны с углами, поскольку деление циферблата на минуты, как и деление окружности на градусы, основано на древней шестидесятеричной системе счисления. Двенадцать часовых отметок равномерно распределены по циферблату, так что угол между двумя стрелками в 13:00 равен одной двенадцатой полного оборота, 360/12, или 30°. Часовая стрелка отклонена от вертикали на 45°, когда находится на полпути между 1 и 2, иными словами, в половине второго.

Проверьте себя

36. Головоломка с часами

Сколько раз от полудня до полуночи угол между минутной и часовой стрелками составит 90°? (Два случая вы, вероятно, найдете очень быстро – но если постараетесь, то сможете отыскать и третий… а еще есть?)

Детям сложно не только определять время по часам, но и складывать время на цифровых часах. К примеру, если поезд отходит в 3:25, а путешествие занимает 1 час 40 минут, то в какое время следует ожидать прибытия поезда? Внешне время 3:25 очень похоже на обычное десятичное число, а в десятичных числах 3,25 плюс 1,40 равно 4,65. При измерении времени, однако, минуты считаются по основанию 60, а не 100, так что когда минут становится больше 60, следует добавить единицу к часам и вернуться к нулю. Мы, как взрослые, давно привыкли к этому, а потому склонны забывать, что детей это может всерьез запутать.

Проверьте себя

37. Печем пирог

Джейми печет пирог. Когда он поставил пирог в духовку, часы показывали 16:40. Пирог следует выпекать 90 минут. В какое время Джейми должен вынуть пирог из духовки?

Часы и направления

Часы и направления естественным образом связаны. Направления на север, юг, восток и запад можно представить как полдень, три, шесть и девять часов соответственно, а при поворотах мы столь же естественно пользуемся выражениями «по часовой стрелке» и «против часовой стрелки». Вы можете рассказать ребенку о естественной связи между часами и направлениями по компасу, когда будете показывать какие-то ориентиры на местности. «Если ты представишь себе, что эта церковь стоит на 12 часах, то вон тот холм, на который я показываю, будет находиться на одном часе».

Пользуйтесь часами для определения направления

Кому нужна спутниковая навигация, когда можно воспользоваться наручными часами? В следующий раз, когда отправитесь с семейством на прогулку (не важно, в деревне или в пригороде), попробуйте определять направление при помощи часов. Держите часы горизонтально таким образом, чтобы часовая стрелка указывала на солнце. Затем разделите мысленно пополам угол между часовой стрелкой и условной линией, указывающей на отметку 12 на часах, – это и будет приблизительное направление на юг. (Для более точного результата ваши часы должны быть установлены на среднее гринвичское время[7] – и конечно, погода должна быть солнечной!)

Длина

Детям необходимо знать, как следует производить точные измерения при помощи линейки, но этого мало: они должны также обладать более общим чувством длины и расстояния. Существуют две распространенные ошибки, связанные с применением линейки. Вот, к примеру, сломанной линейкой пользуются для измерения длины:

Как часто бывает на линейках, на этой между делениями, представляющими целые числа, есть более мелкие неподписанные деления. Считается, что пользователь должен сам их интерпретировать. В данном случае промежуток между соседними числами разделен на пять частей, так что каждое маленькое деление представляет 0,2. Длина отрезка в данном случае составляет 3,6 (то есть 4,6 минус 1,0).

В голове ребенка

Сможете ли вы сказать, почему при измерении отрезка на рисунке выше дети получили следующие неверные ответы?

4,6

4,3

3,3

В первом случае ребенок сосредоточился на правой границе отрезка и, соответственно, на большем числе (4,6) и не подумал проверить, находится ли левый конец отрезка на нулевой отметке линейки. Вообще, при использовании линейки часто не обойтись без простого вычитания, как здесь. (Вы можете познакомить ребенка с этой идеей, намеренно взяв сломанную линейку без нуля и задав ему вопрос: «О господи, как же нам измерить длину этой штуки?»)

Второй и третий неверные ответы возникли потому, что дети считывают положение правого конца отрезка как 4,3, то есть отсчитывают три маленьких деления и полагают, что каждое из них соответствует 0,1. Вы можете вовремя указать ребенку, что деления не могут равняться 0,1: достаточно аккуратно отсчитать по ним «4,1; 4,2; 4,3; 4,4…» и обнаружить, что пятое деление – которое вроде бы должно соответствовать 4,5 – совпадает с целым числом 5.

Короткий совет

Во многих семьях принято выделять какой-то участок дверного косяка или стены, чтобы отслеживать на нем изменения роста ребенка. Как правило, дети радуются, когда обнаруживают в очередной раз, что немного выросли. Можно превратить этот уголок в объект постоянного интереса, если прикрепить к косяку или стене старую портновскую мерную ленту, чтобы дети могли по карандашной отметке сами определять свой рост.

Другие мерные шкалы

Измерительные шкалы окружают нас со всех сторон – можно назвать хотя бы шкалы на весах, мерных кружках, термометрах и т. п. Конечно, шкала может быть размечена в целых единицах, но нисколько не реже встречаются шкалы, где промежуток между двумя соседними числами измеряется сотнями или небольшими десятичными дробями. Но какой бы ни была шкала, принципы ее чтения остаются одинаковыми: нужно научиться правильно интерпретировать промежутки между числами и понимать, что одно деление не всегда представляет одну единицу.

Чем лучше ваш ребенок научится читать дома всевозможные шкалы, тем проще ему будет интерпретировать новую, незнакомую шкалу, когда она ему попадется.

Проверьте себя

38. Шкала времени

На рисунке – небольшой участок временно́й прямой, или оси времени. Любое событие можно отметить на ней стрелочкой, указывающей на определенный ее участок.

Периметр

Слово «периметр» происходит от греческого слова περί (вокруг). Дети часто путают измерение периметра какого-то объекта и измерение его площади. Можно без труда избавиться от этой путаницы, если всегда связывать периметр с куском веревки. Какой длины кусок веревки вам потребуется, чтобы обернуть им данную окружность – или, к примеру, данный бассейн?

Периметр окружности имеет особое название: «длина окружности». Длина окружности круга при делении на его диаметр дает постоянную величину: это число, немногим большее трех, очень близкое к 3,14 и известное всем как число пи (или π). С ним дети не сталкиваются до средней школы, но вы можете познакомить сына или дочь с этим загадочным числом, обратив внимание ребенка на многочисленные круглые объекты в доме – банку фасоли, диск DVD или пиццу. Можно взять шнурок и наглядно продемонстрировать, что трех диаметров чуть-чуть, но не хватит на то, чтобы обкрутить им соответствующий предмет.

Проверьте себя

39. Периметр

Эта фигура составлена из шести квадратов.

Вычислите периметр этой фигуры.

Площади и прямоугольники

Простейший способ уяснить, что такое площадь, – представить себе ее как некий участок плоской поверхности. Площадь может быть застелена ковром, покрыта травой, оклеена обоями или покрашена, и ребенку нетрудно будет понять, что иногда площади приходится измерять, чтобы проверить, хватит ли на них ковра, краски и т. п.

Первый шаг ребенка на пути к измерению площади – пересчитывание квадратиков. Нарисовав фигуру на клетчатой бумаге, несложно (хотя довольно трудоемко) сосчитать, сколько в нее вошло квадратиков. Проще всего это сделать, безусловно, для прямоугольника.

Тщательный подсчет позволит вам на практике убедиться в том, что в этом прямоугольнике уместился 21 квадратик. Но понимание того, что существует и более простой способ определить площадь прямоугольника, придет очень быстро. Здесь, к примеру, три строки по семь квадратиков, или семь столбиков по три квадратика, в любом случае площадь равна 3 × 7. Иными словами, нет никакой нужды считать квадратики поштучно, площадь прямоугольника можно найти, перемножив длины двух его сторон.

Площади более сложных фигур

Метод счета квадратиков работает также для фигур любой другой формы, хотя не везде и не всегда вам встретятся удобные для счета целые квадратики. К примеру:

В этом треугольнике два целых квадратика и четыре половинки, что дает суммарно четыре полных квадратика.

Учащимся начальной школы редко предлагают считать что-то менее удобное, чем половинки квадратиков, но на самом деле эту идею можно развить. Существует правило, позволяющее довольно точно определить площадь: все неполные квадратики, в которых больше половины квадрата, считаются целыми, а все те, в которых меньше, – не считаются вообще. Таким образом, в треугольнике ниже присутствует шесть целых квадратиков и три с «более-чем-половиной», что дает нам площадь, равную девяти квадратикам.

Проверьте себя

40. Загадочный квадратик

Перед вами жуткая головоломка, в которой один квадратик площади возникает совершенно ниоткуда! Исходным материалом для нее служит обычная решетка размером 8 × 8 клеток и площадью соответственно 64 клетки.

Вы видите, что решетка на рисунке разрезана на четыре части – A, B, C и D. Эти же самые части можно сложить иначе и получить следующий прямоугольник:

Убедитесь, что все части имеют в точности ту же форму, что и на первом рисунке. А теперь сосчитайте квадратики. Длина нашего прямоугольника составляет 13 клеток, ширина – 5. 13 раз по 5 будет 65… но это на единицу больше, чем в первоначальном квадрате. Откуда взялся лишний квадратик?

Объем

От учащихся начальной школы не требуется знание того, как вычисляется объем твердого тела. Тем не менее дети знакомятся с измерением объема жидкости в литрах; считается также, что они должны чувствовать и разумно оценивать, больше или меньше литра жидкости входит в конкретную емкость.

Несмотря на то что объем тела не будет рассматриваться в этом курсе сколько-нибудь подробно, полезно познакомить ребенка с некоторыми идеями, имеющими отношение к объему. Взяв два листа А4, можно провести интересный эксперимент.

Скатайте один лист вдоль длинной стороны, чтобы получилась длинная тонкая трубочка, а второй – вдоль короткой стороны, чтобы трубка получилась потолще и покороче.

Эти две трубки имеют разную форму, но сделаны из одного и того же листа бумаги. В какую из них войдет больше гречневой крупы?

Если инстинкт говорит вам, что в каждый цилиндр должно поместиться одинаковое количество гречки, то он ошибается. В короткую широкую трубку входит больше – приблизительно на 40 %.

Теперь разрежьте лист A4 пополам и сверните два одинаковых широких цилиндра меньшего размера. Где объем больше – в крупном цилиндре или в двух его маленьких копиях? Возможно, первое, что подсказывает инстинкт, – это то, что между этими вариантами нет никакой разницы; однако после того, как вы сделаете цилиндры, верный ответ станет очевидным.

Просто взглянув на получившиеся цилиндры, можно увидеть, что две меньшие трубки в сумме вместят явно меньше, чем одна большая. Объем большой трубки, опять же, превосходит суммарный объем двух маленьких приблизительно на 40 %.

Вес

С граммами и килограммами ваших детей познакомят в школе. Кроме того, их научат производить взвешивание – измерять вес при помощи весов. Не в каждой школе сегодня найдутся старомодные весы с чашками, что очень плохо, поскольку они великолепно помогают не только разобраться в том, что такое вес, но и получить представление о дробях – и даже об «уравнениях» (уравнение – это как равновесие чашек на весах, где количество чего-то на одной стороне точно соответствует количеству на другой).

В весах используются метрические гири, обычно такие:

Это позволяет вам измерить любой вес от 5 г до 1105 г с точностью до ближайших пяти граммов.

Опорные точки для взвешивания

Занимаясь измерениями, полезно создать вместе с ребенком набор «эталонов», или опорных точек, – обычных повседневных вещей, которые могут при необходимости послужить единицами измерения и помочь в определении того или иного параметра, если рядом не окажется соответствующих измерительных инструментов. Приведем для начала небольшой список – и поговорите с ребенком о том, какие еще предметы можно в него включить.

Статистика и вероятность

Когда многие из нынешних родителей учились в школе, ни статистика, ни теория вероятности практически не были включены в курс математики. Однако в настоящее время они составляют заметную часть учебного плана. Статистика, как правило, представляется как «обработка данных»; тема же, посвященная вероятности, – если в школе, где учится ваш ребенок, решили ее ввести (а она уже не входит в национальную программу обучения) – будет, вероятно, называться «Шанс».

«Обработка данных» – сухое формальное название для процесса, который может быть очень увлекательным: поставить вопрос; решить, какая информация необходима, чтобы на него ответить; собрать, разделить на категории и представить полученные сведения в виде таблиц; интерпретировать эти таблицы; использовать информацию для лучшего понимания окружающего мира. В то же время любой ребенок, хоть раз игравший в карты или в кости, знаком с идеей шанса (или вероятности), хотя в раннем возрасте дети, как правило, думают об этих вещах не слишком научно и называют их «удачей».

Проблемы, которые часто возникают у детей в связи с обработкой информации и вероятностями

1. Дети полагают, что «отрицательная» информация менее полезна, чем положительная. К примеру, в игре «Угадай число» – варианте игры с 20 вопросами, когда один играющий должен задумать число, а другой – установить, что тот загадал, задавая вопросы, на которые нужно отвечать «да» или «нет». Вопрос «Это число четное?» и ответ «Нет» дает ровно столько же информации, что и вопрос «Это число нечетное?» и ответ «Да», но дети склонны оценивать ответ «Нет» как менее полезный.

2. Уверены, что диаграмма представляет собой «картину» события, и потому неверно ее интерпретируют.

3. Не осознают, что круговые диаграммы отражают соотношение частей в группе, а не размер группы в целом.

Подсчет и частоты

Если вам приходилось когда-нибудь что-нибудь подсчитывать, зачеркивая четыре палочки пятой (||||), для того, чтобы, скажем, знать, сколько очков набирается в игре или сколько людей входит в школьный зал, то вы, как и многие другие, продолжаете давнюю традицию. Ту, которой уже около 40 000 лет! Мы знаем об этом благодаря так называемой кости из Лебомбо – старейшему известному на данный момент математическому памятнику. Это кость павиана, на которой какой-то пещерный человек проводил подсчет и оставлял отметки. Этой кости примерно 37 000 лет, и, вероятно, она не была первым подобным предметом. Разумеется, мы понятия не имеем, что считали с ее помощью – прошедшие дни, добытых животных или членов племени, – кто знает? Но, как бы то ни было, ясно, что желание учитывать количество появилось у нашего биологического вида довольно давно.

На ранних экземплярах таких «счетных дощечек» отметки стоят простым частоколом, хаотично, но на более поздних костях уже отмечается какая-то система, а со временем нормой становится группировка по пять штук.

Такой счет – простейший способ сбора и представления данных. Подсчет одновременно двух вещей – к примеру, очков, набранных каждой командой в игре мальчиков против девочек, – производится точно так же и позволяет с одного взгляда определить и количество, и соотношение этих двух вещей.

Иногда эта система счета используется просто для регистрации каких-то одинаковых вещей или событий – числа людей, пришедших на представление, или машин, заезжающих на парковку. Но составив табличку, можно одновременно отслеживать и несколько параметров: сгруппировать машины по маркам; выяснить, чипсы с какими ароматами пользуются наибольшим спросом; подсчитать число леденцов каждого цвета в разноцветной упаковке. Такие таблички известны как частотные таблицы; полученные с их помощью данные часто представляют в виде графиков и диаграмм, преобразовывая информацию в визуальную форму.

Сравнение, сортировка, систематизация

Это – три слона, на которых держится любая обработка информации. Взгляните на множество перечисленных в предыдущих главах способов, при помощи которых мы группировали и называли числа – целые числа, дроби, четные/нечетные, квадраты чисел, кратные, делители и т. п. Или припомните разнообразные типы и названия геометрических фигур: симметричные, двумерные или трехмерные, правильные и т. п.

В основе обработки информации лежит умение замечать общие свойства объектов и их различия, а затем распределять эти объекты по категориям.

Что лишнее в группе?

Которая из этих четырех фигур является здесь лишней?

Большинство людей сразу выберет треугольник, поскольку на данной картинке он единственная фигура с тремя сторонами. Но это лишь одна из возможных причин, по которым треугольник в этом наборе оказывается лишним. Как по-вашему, существуют ли другие объяснения? Прежде чем читать дальше, попробуйте назвать еще по крайней мере пять причин.

Вот некоторые:

• Его углы в сумме дают 180° (у каждой из остальных фигур сумма углов равна 360°).

• Он имеет три оси симметрии.

• У него самая маленькая площадь.

• У него самый маленький периметр.

• В нем три угла.

• Все его углы острые.

• Из шести таких треугольников можно сложить шестиугольник.

Треугольник не единственный возможный вариант ответа на вопрос «Какая фигура здесь лишняя?». В каждой из остальных фигур есть что-то, что ее выделяет: все, кроме одной, имеют равные стороны; все, кроме одной, имеют горизонтальное основание; у всех, кроме одной, все углы одинаковы… Это наглядно показывает, что классификация объектов редко бывает очевидной и однозначной. А поскольку при обработке информации постоянно требуется распределять информацию по категориям, то чем чаще ребенок будет придумывать и обдумывать всевозможные категории, тем лучше.

Игра: «Что здесь лишнее?»

Эта игра может стать увлекательным и творческим занятием для ребенка любого возраста. С маленькими детьми можно взять обычные бытовые предметы. Положите перед ним, к примеру, ложку, чашку, бутылку и вилку. Сможете ли вы вместе с сыном или дочкой найти критерии, по которым лишним в этой коллекции может быть назван каждый предмет по очереди? А если взять карандаш, пластмассовую линейку, фломастер и ластик? Кто из вас сможет найти самую необычную или глупую причину, по которой какой-то из этих предметов можно счесть лишним? Для начала приведем несколько примеров:

• Карандаш лишний, потому что только у него нет ни одной гибкой части.

• Линейка лишняя, потому что только она производит странный звук, если положить ее на край стола и щелкнуть по кончику

• Только у ластика есть другое название (стирательная резинка).

Дети постарше могут исследовать числовые множества. Сколько различных ответов можно дать на вопрос: «Какое число здесь лишнее: 20, 15, 24, 25?»?

Вариантом игры «Что здесь лишнее?» может стать игра «О чем я думаю?». Договоритесь, какого рода можно выбирать предметы. Скажем, обычные вещи, которые ребенок видит каждый день, – одежда на полке или посуда на столе. Можно вообразить и что-то из математики: целые числа меньше 100, трехмерные геометрические фигуры. Сможет ли ребенок определить, о чем вы думаете, задавая вопросы, предполагающие ответы «Да» или «Нет»? К примеру, на столе перед вами находятся чашка, стакан, сэндвич и яблоко:

– Это съедобно?

– Нет.

– Это прозрачно?

– Нет.

– Это чашка?

– Да.

Игра: «найди число»

Вы с ребенком по очереди задумываете число от 1 до 100, а затем, чтобы его найти, задаете вопросы, на которые можно ответить только либо «Да», либо «Нет»:

– Я задумал число от 1 до 100.

– Оно четное?

– Да.

– Оно больше 50?

– Нет.

– Оно кратно 3?

– Да.

– Оно больше 25?

– Да.

И так далее.

Наилучшая стратегия в подобных играх (то есть та, которая быстрее всего позволит отгадать задуманное число) состоит в том, чтобы задавать такие вопросы, которые предполагали бы, что все оставшиеся возможные ответы разделяются на две равные группы, одна из которых имеет ответ «Да», а другая – «Нет». Поэтому «Это число четное?» отлично подходит на роль первого вопроса: половина возможных ответов является четной, а вторая половина – нет. С другой стороны, вопрос «Кончается ли это число на нуль?» не очень хорош, поскольку 90 из 100 чисел не заканчиваются на нуль и вероятность отрицательного ответа на этот вопрос весьма велика.

Сортировка и диаграммы Венна

В определенный момент в начальной школе ваш ребенок познакомится с двумя способами сортировки – при помощи диаграмм Венна (о которых вы, вероятно, слышали) и Кэрролла (с которыми вы, скорее всего, не сталкивались). Хотя оба способа позволяют сделать, в сущности, одно и то же, данные в них представляются немного по-разному и потому акцент делается на разных вещах.

Чтобы помочь ребенку освоить диаграммы Венна, можно организовать игру с двумя связанными петлей веревочками и набором различных предметов. Можно разложить на столе яблоко, апельсин, оранжевый восковой мелок и простой карандаш и исследовать возможные способы разбиения этого множества предметов на две группы. Это может быть группа съедобных вещей и группа оранжевых предметов. Ребенок быстро поймет, что некоторые вещи следует отнести к обеим группам: так, апельсин оранжевый и к тому же съедобен. Значит, две веревочных петли должны будут пересечься.

Кроме того, хотя это не очевидно на первый взгляд, существует и четвертое место, где могут находиться предметы, – пространство вокруг петель. В нашем примере то, что не оранжевое и невозможно съесть, должно будет остаться за пределами обоих групп.

В начальной школе диаграмма Венна часто представляется только как пересечение двух контуров, но в некоторых ситуациях один из контуров может полностью находиться внутри другого. Так, если одна из петель представляет группу «животные, которые дают молоко», а вторая – группу «коровы», то, поскольку все коровы дают молоко, коровы полностью включены в группу молочных животных. Диаграмма Венна для этого случая становится похожей на яичницу-глазунью.

Кроме того, не существует правила, согласно которому петель (групп) должно быть обязательно две. Вы можете создать их столько, сколько нужно, чтобы представить все нужные вам категории, хотя в случае, когда групп больше трех, пересечения между ними сильно усложняются.

Диаграммы Кэрролла

Этот вид диаграмм назван в честь автора «Алисы в Стране чудес», который занимался не только писательством, но и преподавал математику в Оксфорде. Чарльз Доджсон (настоящее имя Кэрролла) особенно интересовался логикой и в 1896 г. опубликовал книгу «Символическая логика» (Symbolic Logic), где представил диаграмму, названную им «двухбуквенной». Позже этой диаграмме дали имя ее автора, и сегодня каждый учащийся начальной школы изучает диаграмму Кэрролла как метод категоризации объектов.

Особенно удобна диаграмма Кэрролла для группировки математических объектов. К примеру, карточки с числами можно рассортировать по самым разным признакам: четные/нечетные, больше/меньше 20, кратные/некратные пяти…

Проверьте себя

41. Диаграмма Кэрролла

Где на диаграмме Кэрролла оказались бы числа с приведенной ниже диаграммы Венна?

Проекты по обработке данных

Не так давно почти весь школьный опыт обработки данных сводился у учащихся начальной школы к рисованию столбчатых диаграмм по готовым наборам данных. Дети тратили много времени на раскрашивание диаграмм, но мало что реально узнавали об обработке данных. Теперь построение всевозможных диаграмм и графиков лучше поручить технике – любая электронная таблица может быстро представить ваши данные в виде таблицы или диаграммы, – поэтому учитель может больше внимания уделить полномасштабным проектам обработки данных.

Работа над проектом начинается с выбора темы исследования. Это может быть что-нибудь очень простое: «Каких машин больше на дороге перед школой – зеленых или желтых?» Здесь достаточно просто пересчитать те и другие автомобили, а затем представить данные для сравнения. Но дети вполне способны провести в классе и более тонкое исследование, скажем, такое: «Помогает ли повторение выучить таблицу умножения?»

Далее в классе дети обсудят, как можно это исследовать. К примеру, они могли бы договориться и в течение, скажем, недели каждый день повторять таблицу умножения (к примеру, таблицу умножения на три). Тогда они собрали бы данные о том, как класс знает эту таблицу в начале недели, для чего провели бы общий контрольную работу. Затем, после нескольких дней практики, повторили бы тест и вновь собрали данные.

Представление результатов

Существует немало различных способов представления результатов. К таким способам относятся не только привычные столбчатые и круговые диаграммы и графики, но и множество других, более сложных форм, таких как точечная диаграмма. Одно из решений, которые необходимо принять в ходе работы над проектом по обработке данных, – о том, какой тип диаграммы использовать для представления результатов; это важно, поскольку диаграммы разных типов позволяют сделать разные выводы.

Отвечая на вопрос «Помогает ли повторение выучить таблицу умножения?», младшие дети могли бы изобразить рядом показатели каждого учащегося на блоке столбчатых диаграмм.

Затем они попытались бы интерпретировать полученные результаты, задавая себе примерно такие вопросы:

• На сколько максимально улучшился результат?

• Показал ли кто-нибудь ухудшение результата?

• У всех ли результат улучшился? У скольких улучшился?

• В целом показал ли класс улучшение?

Дети постарше, возможно, предпочли бы использовать точечную диаграмму, которая иногда бывает более информативной. На ней координатами точки служат результаты каждого ребенка в первом и втором тесте (по одной оси – в первом, по другой – во втором). Диагональная линия показывает, где находились бы все точки, если бы результаты обоих тестов были одинаковыми. У детей, получивших за второй тест более высокую оценку, точки ложатся выше этой линии, у тех, у кого оценка снизилась, – ниже. В таком представлении проще с одного взгляда понять, сколько детей показали лучший результат, и сколько – худший. (Похоже также, что те дети, кто плохо написали первый тест, как правило, повысили свои показатели, а те, кто в первый раз добились успеха, либо не улучшили прежний результат, либо улучшили его, но незначительно.)

В голове ребенка

У младших школьников случаются проблемы с интерпретацией графиков и диаграмм, поскольку дети склонны рассматривать их как буквальные изображения происходящих процессов.

Представьте, что какой-нибудь школьник поднимает флаг на утренней линейке. Который из этих графиков лучше всего представляет движение флага вверх по шесту? По горизонтальной оси откладывается время в секундах, по вертикальной – высота над землей флага в метрах.

Многие дети (и некоторые взрослые) выберут график A, потому что он зрительно напоминает флагшток и, как и сам флаг, поднимается «прямо вверх».

На самом же деле, поскольку горизонтальная ось описывает движение времени, график A означает, что флаг взлетает на полную высоту мгновенно, что невозможно. Какой же график правильный – B или С? На B флаг поднимается равномерно и свое движение по шесту начинает с той же скоростью, с какой и заканчивает. График C предполагает, что вначале флаг движется медленно (кривая близка к горизонтальной шкале, что означает, что флаг первые несколько секунд поднимается еле-еле), затем ускоряется, а в конце замедляется вновь. Поэтому вполне возможно, что B – график подъема флага механическим устройством, а C достаточно точно отражает происходящее, когда флаг поднимает человек. Чтобы научиться разбираться в подобных графиках, нужно немало поработать.

Проверьте себя

42. Какой вид спорта?

Как вы считаете, какой вид спорта представлен на этом графике: гольф, бег на 100 м или рыбная ловля?

График сказки

Есть один забавный способ разобраться вместе с ребенком в том, что график – это вовсе не буквальное изображение происходящего. Для этого нужно построить график эмоционального состояния какого-нибудь действующего лица по ходу сюжета известной сказки. На оси Х размечаем ход времени, а по оси Y откладываем эмоции от самых негативных внизу до самых позитивных вверху. Каждый может выбрать сказку по своему вкусу, а затем попытаться сопоставить график с развитием действия. Представьте, к примеру, как приведенный график соотносится с чувствами Красной Шапочки и событиями сказки.

Круговые диаграммы

Один из видов круговой диаграммы придумала (или, по крайней мере, активно популяризовала) Флоренс Найтингейл. С его помощью часто отображают соотношения частей и целого, в частности в том, что касается самых разных групп населения. Так, можно показать, какая доля детей добирается до школы на тех или иных видах транспорта. С подобной диаграммой может столкнуться и ваш ребенок.

Здесь можно задать ребенку следующие вопросы:

• Какой вид транспорта является наиболее популярным?

• Какой процент детей ездит в школу на велосипеде? (Целый круг всегда представляет 100 %.)

Однако, не имея никакой дополнительной информации, мы не можем ничего сказать об абсолютном количестве детей. Круговая диаграмма сообщает нам, что половина, или 50 %, детей ходит в школу пешком, но мы не знаем, сколько это в численном выражении – 20, 100 или 1000 детей, поскольку полное число детей, о которых идет речь, никак не отражается на диаграмме. Но если бы мы знали, что в исследовании участвовали 100 детей, то могли бы ответить и на другие вопросы:

• Сколько детей ездит в школу на велосипеде? (25)

• Пятеро детей ездят на машине. А сколько ездит на автобусе? (20)

Проверьте себя

43. Круговая диаграмма

1. Какой процент детей выбирает компьютер в качестве любимого времяпрепровождения?

2. Десять детей выбрали в качестве любимого времяпрепровождения компьютер, двое предпочитают читать. Сколько детей выбрали спорт?

3. Сколько детей приняли участие в этом опросе?

Сравнение круговых диаграмм

Ситуация становится более интересной и неоднозначной, если представлены две круговые диаграммы.

При рассмотрении этих двух круговых диаграмм выясняется, что процент детей, которые ходят в школу пешком, в Тритопской школе выше, чем в Санниглейдской. Но без дополнительной информации мы не можем точно сказать, действительно ли в Тритопской школе больше детей ходит пешком. Если в эту школу на своих двоих добирается 40 % детей, а всего там учится 100 человек, то без транспорта обходится 40 детей. В Санниглейдскую школу лишь 25 % учеников предпочитают приходить пешком, но если в ней учится 200 человек, то получается, что таких любителей пешего хода там 50 – больше в численном выражении, чем в Тритопской, хотя это и составляет меньшую долю от общего числа детей. В относительном выражении больше детей ходит пешком в Тритопскую школу, но в абсолютном – в Санниглейдскую. Обязательно предупредите ребенка, что если в задаче представлено две круговые диаграммы, то нужно быть настороже и очень внимательно читать заданные вопросы.

Учите детей критически воспринимать статистическую информацию

Возможно, вы сейчас задаетесь вопросом: зачем сбивать ребенка с толку и запутывать его всеми этими сложностями? Почему не занять его простыми понятными расчетами? Дело в том, что умение интерпретировать диаграммы – это первый шаг к способности противостоять лукавой статистике, каждодневно наполняющей новостные сообщения. К примеру, Королевское общество предотвращения дорожных происшествий сообщило, что в 2007 г. на дорогах Великобритании погибло 136 велосипедистов. В заголовках BBC прозвучало, что с 2004 г. число погибших велосипедистов выросло на 11 %. В абсолютных числах это означает, что погибло примерно на 14 велосипедистов больше. Конечно, любая смерть – трагедия, но отметим, что «погибло на 11 % больше людей» в заголовке смотрится намного внушительнее. И наоборот, та же BBC сообщила, что дома в результате несчастных случаев погибает в абсолютных числах 76 человек в неделю. Эта информация в сравнении с данными о том, что еженедельно погибает в среднем менее трех велосипедистов, шокирует. Заметьте, что министры говорят о предстоящих расходах в абсолютных величинах, а об их урезании – в относительных, то есть в процентах. Потратить на что-то дополнительные £2 млн звучит солидно, хотя в бюджете проекта эта сумма может составлять всего один процент. С другой стороны, урезание расходов на 0,5 % кажется умеренным, хотя в абсолютном исчислении может составлять миллионы и миллионы.

Мы, конечно, не утверждаем, что при помощи математики следует отпугивать детей от велосипедов, но не секрет, что к девяти или десяти годам многие мальчики и девочки начинают интересоваться такими вопросами, как изменение климата или защита исчезающих видов животных. Они уже в состоянии и разобраться в различных способах представления данных, и понять, как можно создать у читателя или зрителя разное впечатление в зависимости от того, в абсолютных или относительных величинах приводятся эти данные.

Мода, медианное и среднее значение, диапазон

Почти все мы помним, как нас учили вычислять среднее значение некоторого набора чисел: нужно сложить их все и разделить на общее количество чисел. Строго говоря, так определяется среднее арифметическое – чаще всего встречающаяся форма усреднения, которую нередко называют просто средним значением. Правда математики и статистики пользуются полным названием, чтобы не возникло путаницы с другими формами усреднения – медианным значением и модой. Но если большинству людей вполне хватает среднего арифметического, зачем детям учить про моду и медиану?

Медиана некоторого ряда данных – это просто середина: половина значений в нем больше медианного значения, половина – меньше. Предположим, вы бросаете два кубика пять раз подряд, складываете значения на кубиках и получаете следующий набор:

7, 11, 11, 11, 5

(Кстати говоря, мы действительно бросали кубики – подобные необычные последовательности возникают чаще, чем кажется.)

Упорядочим полученные значения:

5, 7, 11, 11, 11

Среднее арифметическое этого набора равно девяти (5 + 7 + 11 + 11 + 11 = 45, 45: 5 = 9).

Медиана же здесь равна 11 – значению, которое стоит в середине упорядоченного списка. Его легко найти, если в наборе нечетное количество значений. Если бы мы бросили кубики шесть раз, то следовало бы взять два центральных числа – третье и четвертое в данном случае – и найти среднее арифметическое между ними.

Наконец мода. Это значение, которое чаще всего встречается в наборе данных. В случае с нашими бросками кубика мода равна 11, поскольку именно этого числа в наборе больше всего.

Какое среднее лучше всего?

Предположим, что вы работаете в магазине мужской обуви и продали за утро десять пар туфель. Вот их размеры (в Великобритании): 8, 7, 9, 6, 9, 8, 10, 8, 10, 6.

Упорядочив данные, получим: 6, 6, 7, 8, 8, 8, 9, 9, 10, 10.

Среднее арифметическое этого набора равно 8,1; медианное равно восьми, мода тоже равна восьми. Если вам необходимо решить, какого размера туфли заказывать в большем количестве, то по всем значениям среднего ясно, что нужны туфли восьмого размера.

Но предположим, что вы продали обувь следующих размеров: 4, 5, 5, 6, 6, 7, 8, 8, 8, 8.

Среднее арифметическое – 6,5; медиана – 6,5; мода равна восьми. Какой размер туфель вам заказывать? Если представить подобный набор данных во времени, то ясно, что в этом отношении полезнее всего использовать моду (и действительно, своим названием оно указывает на другую «моду» – это самое модное, самое популярное значение в серии).

Таким образом, разные значения среднего позволяют по-разному взглянуть на данные, а какое из них выбрать, зависит от цели поиска «типичного».

Еще одно понятие, с которым полезно познакомиться, – диапазон: наибольшее и наименьшее значения набора данных. Это понятие также может быть полезно при принятии решений. Предположим, что в нашем магазине мужской обуви за шесть месяцев в диапазон продаваемой обуви попали размеры с 4-го по 12-й. Вряд ли имеет смысл заказывать на фабрике мужские туфли 3-го или 13-го размера, правда?

Проверьте себя

44. Играем в кости

Чему равны среднее арифметическое, медиана, мода и диапазон следующего набора очков: 4, 11, 8, 6, 5, 6, 9, 11, 7, 2?

Язык вероятностей

Рассказывают (скорее всего, это вымышленная история), что однажды в США ведущий новостной программы сказал, озвучивая прогноз погоды: «Вероятность дождя в субботу составляет 75 %, в воскресенье – 25 %. Я полагаю, это означает, что в какой-то момент в выходные дождь пойдет со 100 %-ной вероятностью».

Жизнь наша оказалась бы намного проще, будь все вокруг определенным и предсказуемым. Если бы только мы могли точно знать, что завтра нас ждет хорошая погода, что всегда сможем производить выплаты по ипотечному кредиту, что успеем подготовить своих детей к школе, а машина обязательно заведется с первого раза! С другой стороны, тогда жизнь сделалась бы довольно скучной штукой…

Реальность, как вы прекрасно знаете, состоит в том, что нас со всех сторон окружает неопределенность, а способность справляться с не до конца предсказуемыми событиями – одно из ключевых умений. И это одна из главнейших причин, по которым изучение шансов – или, если говорить более формально, вероятностей – стало важной частью школьной программы.

Считается, что в начальной школе дети овладевают лишь общими принципами теории вероятностей. Они должны понять, что отнюдь не любой прогноз непременно сбудется (к примеру, завтра не обязательно пойдет дождь) и что одни итоги могут быть более вероятными, чем другие. Вы можете облегчить ребенку восприятие этих идей, если дома в обычных бытовых ситуациях начнете использовать язык вероятностей для описания различных вариантов:

• Завтра наверняка взойдет солнце.

• Очень вероятно, что «Манчестер Юнайтед» хорошо сыграет в следующем сезоне.

• Монета может упасть решкой или орлом кверху с примерно равной вероятностью (50 на 50).

• Очень маловероятно, что в июне пойдет снег.

• Внутри куриного яйца безусловно не окажется золотой монеты.

Игра: лото с кубиками

Игра в лото с применением игральных кубиков может стать неплохим развлечением для всей семьи. «Играющее» число в ней определяется сложением очков, выпавших при бросании двух кубиков. Для начала следует нарисовать карточки – по одной на игрока – с восемью квадратиками на каждой. Игрок может сам выбрать, какие числа указать на своей карточке (от 2 до 12, поскольку именно в этом диапазоне всегда располагается сумма очков на двух кубиках). Когда выпадает одно из имеющихся на карточке чисел, его вычеркивают, а тот, кто первым вычеркнет все числа на своей карточке, становится победителем. В отличие от обычного лото, номера на карточке могут повторяться. Если захотите, вы можете заполнить свою карточку исключительно числами 12, вписав их в каждую клетку! Но если при броске кубиков действительно выпадет 12, то вычеркнуть вы сможете только одно из этих чисел. Карточка для такого лото может выглядеть, к примеру, так:

В этой игре важны и удача, и мастерство. Во-первых, никто не знает, какие числа выпадут на кубиках, а во-вторых, тщательно выбрав числа на карточке, можно многократно увеличить свои шансы.

На диаграмме показано, сколькими способами можно получить каждую сумму от 2 до 12 при бросании двух кубиков. К примеру, 2 можно получить только одним способом (выбросив две единицы); 12 – тоже одним (выбросив две шестерки). 3 можно получить уже двумя способами (1 и 2 или 2 и 1). С другой стороны, существует целых шесть способов выбросить 7: 1 и 6, 2 и 5, 3 и 4, 4 и 3, 5 и 2, 6 и 1. Таким образом, шансы выбросить семь в шесть раз больше, чем шансы выбросить всего два.

Так что идея заполнить карточку исключительно двойками не слишком разумна: ваши шансы на то, что 2 выпадет часто за короткое время, минимальны. Но стоит ли заполнять карточку одними семерками? Этот вариант тоже может оказаться не самым разумным. То, что 7 выпадает с максимальной вероятностью, не означает, что это число будет выпадать каждый раз. Лучше всего, наверное, выбрать какое-то сочетание шестерок, семерок и восьмерок (и, может быть, включить туда же пятерку, девятку или и то и другое).

Математика на калькуляторе

Только в конце 1970-х гг. калькуляторы подешевели в достаточной степени, чтобы появиться в каждом доме. Это означает, что многие родители – и почти все бабушки и дедушки – не имели или почти не имели опыта работы с ними в школе. Сегодня, конечно, калькуляторы – привычный предмет в классе. В этой главе мы поговорим о том, какие ловушки могут скрываться в любом, даже простейшем, калькуляторе, а также о том, как эти устройства могут помочь или помешать ребенку в усвоении математики.

Проблемы, которые возникают у детей в связи с использованием калькуляторов

1. Дети не подвергают сомнению ответ, полученный на калькуляторе, каким бы странным он ни был.

2. Порядок (или метод) проведения вычислений на калькуляторе может отличаться от того, что мы применяем при вычислениях вручную.

3. Смущают странные символы на некоторых кнопках.

4. Забывают очистить память калькулятора, прежде чем проводить следующее вычисление.

5. Неловкие пальцы нажимают не те кнопки.

6. Забывают вводить десятичную точку (потому что точка автоматически появляется в конце числа на экране).

Вреден ли калькулятор при изучении математики?

Легко объяснить пресловутое снижение математических способностей в масштабах страны применением калькуляторов, но на самом деле все не так просто. Прежде всего отметим, что существует множество областей математики, в которых калькулятор попросту бесполезен. Взгляните хотя бы на вопросы в конце книги и убедитесь, что калькулятор вряд ли сильно поможет в их решении. (Ученые-математики часто говорят, что у них вовсе нет калькулятора, – так редко в их работе возникает необходимость в «вычислениях».)

Но калькуляторы и правда могут стать источником проблем. Сам факт их существования означает, что школы не горят желанием заставлять детей решать сотни и сотни примеров, как делали их мамы и папы, бабушки и дедушки. Какой в этом смысл, если во взрослой жизни необходимость в таких расчетах будет у них возникать очень редко? А значит, методы и принципы «ручных» расчетов, которые накрепко вбивались в головы предыдущих поколений, как правило, не остаются в памяти поколения нынешнего.

Еще одна проблема состоит в том, что дети – а иногда и их родители – действительно склонны верить, что калькулятор никогда не ошибается. Это правда в какой-то мере потому, что техника работает почти безошибочно. Но калькулятор не может ничего знать о том, верно ли человек поставил десятичную запятую и не ошибся ли он при нажимании кнопок, не говоря уже о том, правильно ли этот человек интерпретировал задачу, которую пытается решить. Вспоминается старая присказка тех времен, когда компьютеры только входили в нашу жизнь: «Мусор на входе, мусор и на выходе».

Как правило, калькуляторы появляются на уроках математики, когда детям исполняется примерно по восемь лет. К этому моменту учащиеся должны уже познакомиться с числами, разрядными значениями, сложением, так что осмыслить основные функции несложного калькулятора им вполне по силам. Однако зачастую оказывается, что многие дети сталкивались с такими вычислительными устройствами и до этого, поэтому полезно с раннего возраста знакомить своего ребенка с положительными и отрицательными сторонами калькуляторов и расчетов на них.

Прав ли калькулятор?

Семена здорового недоверия к калькулятору можно начинать сеять в достаточно раннем возрасте. Играть в игру «Прав ли калькулятор?» можно уже тогда, когда ребенок способен хотя бы сложить два числа. «Сколько будет четыре плюс два? – спрашиваете вы. – Так, посмотрим, что скажет калькулятор… Он говорить шесть. Это правда? Я не уверен, давай-ка проверим…» Когда вы вместе убедитесь, что четыре плюс два действительно будет шесть, вы неохотно согласитесь, что на этот раз калькулятор посчитал верно, но вы будете и дальше приглядывать за ним – на всякий случай… кто знает, что калькулятору в голову придет…

Еще лучше, если, прежде чем знакомить ребенка с электронным калькулятором, вы вместе с ним изготовите самодельный…

Игра: калькулятор из спичечного коробка

Этот фокус требует аккуратной подготовки, но прекрасно стимулирует у детей интерес к вычислениям и побуждает их практиковаться. Вам потребуется обычный пустой спичечный коробок. Напишите на его обратной стороне цифры и знаки основных арифметических операций, как на настоящем калькуляторе. Покажите коробок ребенку и скажите: «Может быть, выглядит эта штука как обычный коробок, но, хочешь – верь, хочешь – не верь, она совершенно самостоятельно может проделывать сложные расчеты».

Возьмите пример, ответ на который ваш ребенок должен знать, и сделайте вид, что набираете его на коробке, как будто нажимаете кнопки калькулятора. «Нажимая кнопки», произносите что-то вроде «Семь плюс пять равно…» Спросите ответ у ребенка. Если он скажет 12, слегка выдвиньте коробок, открывая при этом слово «ВЕРНО», которое вы заранее потихоньку на нем написали. Если ребенок назовет неверный ответ, выдвиньте коробок в другую сторону, открывая слово «ОШИБКА». Можно подогреть любопытство ребенка, сначала не показывая ему «дисплей».

Проблемы при использовании простого калькулятора

Калькулятор, с которым ваш ребенок в первую очередь столкнется в школе, будет похож на изображенный ниже. Он совершенно примитивен – казалось бы, что может пойти не так при первом знакомстве? На самом деле подводных камней здесь хватает.

Для начала заметим, что даже самые простые калькуляторы могут довольно сильно отличаться друг от друга, причем не только расположением кнопок, но и их набором. Одни приборы, например, не имеют отдельной кнопки ВЫКЛ (OFF), у других есть ВЫКЛ, но нет ВКЛ (ON), у некоторых, помимо кнопок + и –, есть еще особая кнопка +/–, а функции, связанные с помещением в память и извлечением из памяти, могут обозначаться самыми разными буквами и сочетаниями букв: M, RCM, MRC, MR (все они означают Memory Recall, то есть «Извлечь из памяти»)[8]. А ровно в тот момент, когда вам покажется, что на калькуляторе не осталось больше сюрпризов, вы обнаружите кнопку с буквами MU (Mark Up), которые не имеют отношения к памяти, а означают цену с наценкой – которая, может, и будет полезна какому-то количеству розничных торговцев, но совершенно ничего не говорит всем остальным.

Таким образом, про калькуляторы нельзя сказать, что если ты видел один калькулятор, то ты видел их все. И хотя считается, что дети намного быстрее и легче своих родителей осваивают электронные гаджеты, налицо множество подвохов, о которых следует помнить.

Кнопка «%»

У большинства калькуляторов есть невинного вида кнопка, помеченная знаком процента (%). Однако пользоваться ей следует с большой осторожностью, на свой страх и риск. Более того, некоторые учителя математики относятся к этой кнопке как к запретному плоду из Эдемского сада и говорят своим ученикам: «Вы можете пользоваться на калькуляторе любыми кнопками, какие вам нравятся, кроме одной: никогда не нажимайте на «процент»». Почему так? Дело в том, что получить с помощью этой кнопки верный ответ можно только при правильном ее использовании, а ошибиться здесь проще простого.

Представьте, к примеру, что вы хотите узнать, чему равны четыре пятых в процентном выражении. Если вы совершите ошибку и нажмете в ходе расчета кнопку «равно» (которую дети привыкли нажимать, чтобы получить на экране ответ), то на большинстве калькуляторов вы получите следующие результаты:

На большинстве калькуляторов правильный способ найти 4: 5 в процентном выражении состоит в том, чтобы нажать 4 ÷ 5 % и не нажимать при этом кнопки «равно» (можете убедиться в этом на своем калькуляторе – ответ должен получиться 80, если нет, значит, ваш калькулятор работает не по стандартной логике). Но тот факт, что на разных калькуляторах нужно иногда нажимать кнопки в разном порядке, должен служить достаточно веским предупреждением: кнопки «%» следует избегать любой ценой.

Однако если вы все же хотите решать задачи на проценты с калькулятором, то вот как это делается на самых распространенных моделях.

Вычислить три шестнадцатых в процентном выражении:

Три способа продемонстрировать недостатки калькулятора

Если вам нужны дополнительные доказательства возможности возникновения проблем при использовании калькулятора, попробуйте провести один из этих небольших экспериментов:

1. Введите на калькуляторе 1 ÷ 9. Умножьте результат на 9 и вычтите из того, что получилось, 1. Всякий знает, что 1 ÷ 9 × 9 = 1, а 1 – 1 = 0, но если у вас в руках будет обычный (дешевый) калькулятор, то окажется, что, по его мнению, 1 – 1 = –0,00000001.

2. Для более экстремального испытания скрытых возможностей вашего калькулятора (или их отсутствия) разделите 1 на 11, умножьте результат на 8, а затем на 11. Ответ, по идее, должен равняться 8 (деление и умножение на 11 сокращаются, остается пример 1 × 8), но, как правило, калькулятора хватает только на 7,999992 – наглядный пример того, как жестоко иногда электроника расправляется с простыми числами.

3. Попросите калькулятор сказать вам, четное ли число получится в результате умножения 87654321 на 12345678. Он не ответит – он может, вероятно, округлить результат вверх, но не в состоянии сообщить вам последнюю его цифру. Тогда как вам, разумеется, известно, что при умножении любого целого числа на четное результат тоже получается четный (можно даже точно сказать, если вспомнить принципы умножения в столбик, что последняя цифра в ответе будет 8).

Порядок действий

В калькуляторах последовательность выполнения расчетов запрограммирована. К несчастью, в самых простых калькуляторах она отличаются от порядка, которому учат в школе.

Сколько будет 3 + 4 × 5? Равно ли это 3 + 4 (то есть 7) × 5, то есть 35? Или это 3 + (4 × 5), то есть 23? Проверьте, какой ответ даст ваш калькулятор – скорее всего, 35, потому что он выполняет все команды последовательно. К несчастью, от вашего ребенка требуется совсем не такой ответ.

Безусловно, очень важно, чтобы все пользовались одними и теми же правилами – ведь иначе у всех нас получатся разные ответы. Поэтому существует универсальное соглашение (которому следуют все, кроме простейших калькуляторов): если вычисления предполагают больше одной операции, следует действовать в определенном порядке:

• Сначала проводятся все те действия, которые заключены в скобки. Поэтому в примере 3 + 4 × (6 – 1) первое, что вы делаете, это (6 – 1), что равно 5.

• Далее выполняют все умножения и деления (это можно совершать в порядке следования, слева направо. Так, в примере 12: 3 × 4 сначала вычисляется 12: 3 (= 4), а затем результат умножается на 4 (ответ 16).

• Наконец, мы складываем и вычитаем (тоже в порядке следования).

Таким образом, при решении примера 3 + 4 × 5 вам следует сначала провести умножение (4 × 5 = 20), а затем прибавить к результату 3. Получится 23.

А пример 3 + 4 × (2 + 3)2 решается следующим образом:

А. 2 + 3 = 5

Б. 52 = 25

В. 4 × 25 = 100

Г. 3 + 100 = 103

Проверьте себя

45. С чего начнем?

1. 14 + (7 – 6) × 2

2. 3 × 71 – (208: 4)

3. 2 × 6 + (83 + 7): 9

Игра: одолей калькулятор

При помощи этого изящного фокуса со сложением вы можете наглядно продемонстрировать ребенку, что иногда человеческий разум работает быстрее калькулятора; вы будете почти мгновенно складывать пять громадных чисел.

• Попросите ребенка написать два произвольных четырехзначных числа. Пусть это будут, к примеру: 5038 (первое число ребенка) и 6635 (второе число ребенка).

• Затем чуть ниже этих чисел вы пишете свое число: 4961. (Втайне от ребенка вы должны позаботиться о том, чтобы это число в сумме с первым из его чисел составило 9999. Сделать это несложно: возьмите первую цифру его числа – 5 – и сделайте первой цифрой своего числа 4, тогда в сумме 5 и 4 – девять. Точно так же поступите с остальными цифрами.)

• Попросите ребенка написать еще одно четырехзначное число. Скажем, такое: 8924 (третье число ребенка).

• Cами напишите второе число: 3364. (Это число в сумме со вторым числом вашего ребенка тоже должно дать 9999.)

• А теперь поспорьте, что сумеете сложить все пять чисел в уме быстрее, чем сын или дочь сделает это на калькуляторе. Пока ребенок путается в кнопках, вы не спеша (можно пробормотать вполголоса пару каких-нибудь чисел) записываете ответ: 28 922.

• Чтобы получить это число, возьмите третье число ребенка (в данном случае 8924), поставьте 2 перед ним (слева) и вычтите 2 из последней цифры.

Как это работает? Все, что вы, по существу, сделали, это прибавили 9999 + 9999 к третьему числу ребенка, а это то же самое, что прибавить к нему 20 000 и вычесть 2.

Этот фокус наглядно демонстрирует, что математика не просто бесконечное пережевывание чисел; необходимы изобретательность и хитрость.

Ищем числовые закономерности

Значительная часть этой главы до настоящего момента была посвящена критике калькуляторов. Но на самом деле, разумеется, все не так плохо. Более того, мы очень любим и ценим эти устройства. При правильном использовании они способны избавить математиков от ненужной и очень утомительной рутины. Кроме того, они позволяют оживить числа для детей всех возрастов и способностей. Это быстрый путь к открытию числовых закономерностей, которые для детей прошлых поколений были закрытой книгой – ведь у них не было калькуляторов.

Выберите любое число от 1 до 9. Умножьте его на 37. Затем умножьте результат на три. На экране появится выбранное вами число три раза подряд. То есть если вы выберете число четыре, то 4 × 37 × 3 = 444. Детям нравится открывать подобные числовые закономерности, поэтому вашему ребенку, скорее всего, захочется самому повторить показанный фокус.

А теперь выберите любое число от 1 до 10. Умножьте на 3, 7, 11, 13 и 37 в любом порядке. Выбранное вами число появится на экране шесть раз подряд. Скажем, если вы выберете 5, то…

5 × 3 × 11 × 13 × 37 × 7 = 555555

Загадочное число 12345679

Это и правда удивительное число! Смотрите, что происходит при умножении его на числа от 1 до 9.

12345679 × 2 = 24691358 (содержит все цифры, кроме 7)

12345679 × 3 = 37037037

12345679 × 4 = 49382716 (содержит все цифры, кроме 5)

12345679 × 5 = 61728395 (те же цифры, что в предыдущем числе, но в обратном порядке, и 4 заменено на 5!)

12345679 × 6 = 74074074

12345679 × 7 = 86419753 (содержит все цифры, кроме 2)

12345679 × 8 = 98765432 (содержит все цифры, кроме 1)

И наконец: 12345679 × 9 = 111 111 111 (вот это да!)

Помогаем учить таблицу умножения

Калькулятор можно использовать в качестве помощника при повторении и заучивании таблиц умножения на отдельные числа (хотя это работает только на очень простых калькуляторах). Чтобы вспомнить таблицу умножения, к примеру, на 3, нужно просто нажать следующие кнопки:

3 + = (На некоторых калькуляторах вам придется нажать = дважды.)

Получите ответ 3.

Теперь нажмите = еще раз – получите 6. Далее, нажимая =, вы будете двигаться вверх по таблице умножения на 3 и получите последовательно 3, 6, 9, 12, 15… Чтобы увидеть таблицу умножения на другие числа, просто замените 3 на нужное вам число. Установив на калькуляторе первое число, вы можете оставить своего ребенка нажимать =, и последовательность ответов на экране поможет ему закрепить в памяти нужные числа.

Игра: «Сломанная шестерка»

В этой игре вы делаете вид, что кнопка «6» на калькуляторе сломалась – шестерка может появляться на экране, но нажимать на кнопку бесполезно. Эта игра работает на любом уровне. Как можно при помощи «сломанного» калькулятора вычислить, к примеру, сколько будет 11 отнять 6? (Конечно, способов масса, включая, например, 12 минус 7).

Вы можете сделать задания по-настоящему сложными. Сколько будет 676 разделить на 16? Какое бы решение ребенок ни нашел, для этого ему наверняка придется немало посчитать в уме. В данном случае 676 разделить на 16 – то же самое, что, скажем, 338 разделить на 8 (оба числа были уменьшены в 2 раза).

Исследуем кнопку квадратного корня

Считается, что учащимся начальной школы рано знакомиться с кнопкой квадратного корня на калькуляторе, но на самом деле совсем не вредно возбудить любопытство ребенка, показав ему, какие странные вещи способна проделывать с числом эта загадочная кнопка.

Первое, что ребенок может обнаружить: если ввести большое число и нажать на «√», число изменится – а ведь кнопку «равно» никто не нажимал. Наберите 100 √ – и калькулятор покажет 10. Можно также обратить внимание ребенка на то, что, если начать с числа большего единицы, оно уменьшится после нажатия кнопки «√», хотя в случае большинства случайно выбранных чисел результат будет иметь множество знаков после запятой.

Для квадратов чисел, таких как 9, 25 или 144, нажатие кнопки квадратного корня дает приятное целое число, и дети быстро соображают, что кнопка квадратного корня производит операцию, обратную возведению в квадрат: √ 9 равен 3, а 3 × 3 = 9.

Оценка квадратного корня

Прежде чем знакомить ребенка с кнопкой квадратного корня на калькуляторе, интересно исследовать вместе с ним квадратные корни при помощи приближений. Втайне от ребенка наберите на калькуляторе произвольное число – скажем, 15 – и умножьте его на само себя. Покажите калькулятор с результатом на экране сыну или дочери – сможет ли ребенок определить, каким было первоначальное число? Он будет делать это методом проб и ошибок: возьмет число, возведет его в квадрат, а затем, в зависимости от того, слишком много при этом получилось или слишком мало, попробует другое. Посмотрите таким образом, какое число при возведении в квадрат дает в ответе 10, – и вашему ребенку волей-неволей придется знакомиться с числами, в которых много десятичных знаков после запятой.

Аналогичное упражнение можно сделать, если перемножить втайне от ребенка два последовательных числа, скажем, 36 и 37, и попросить его найти эти числа, показав ему результат перемножения – в данном случае 1332. Справится ваш сын или дочка с такой задачей?

Проверьте себя

46. Последовательные числа

Какие два последовательных числа при перемножении дают 4692?

Игра: квадратные корни и свечи

• Наберите на калькуляторе число 390625. Чтобы заинтересовать сына или дочь, можно рассказать какую-нибудь связанную с этим числом историю. Для начала скажите, например, что у вас есть десять невидимых ящиков, обозначенных номерами от нуля до девяти, и что во всех этих ящиках находятся разные цветные свечи. Попросите ребенка выбрать цвет. «Розовый». «Ага, это в третьем ящике», – говорите вы. Вообще-то вы говорите «В третьем» в ответ на любой названный ребенком цвет. (Введите цифру 3 на калькуляторе). «Еще какой-нибудь цвет?» «Синий». «Это в девятом, так и запишем». (Вводим 9). По мере того как ваш ребенок называет следующие цветные свечи, они, понятно, оказываются в ящиках 3, 9, 0, 6, 2 и 5 – именно в таком порядке.

• А теперь, втайне приготовившись нажать на «квадратный корень», попросите ребенка задуть свечи. При первой попытке потихоньку нажмите кнопку – 3, 9 и 0 исчезнут с экрана, оставив 625. Попросите дунуть еще раз. На этот раз исчезнет шесть. Еще раз – пропадет 2. Попросите дунуть еще один, последний, раз – особенно сильно – и незаметно перенесите палец на кнопку выключения калькулятора. Экран очистится. (Иногда у калькуляторов на солнечных батареях нет кнопки выключения. В этом случае единственный способ убрать все с экрана – полностью затемнить комнату!)

Объяснение этого фокуса заключается в необычном свойстве чисел 5, 25 и 625: когда их возводишь в квадрат, они появляются в конце получившегося числа.

Игра: «Шесть-один-шесть»

В эту игру можно играть и без калькулятора, но на последующих этапах в ней можно использовать более сложный калькулятор.

Подготовьте три карточки с числами 1, 6 и 6 (единица должна выглядеть как простая вертикальная черта). Попросите ребенка составить из этих карточек самое большое число, какое только можно. Затем, когда это будет сделано, предложите составить самое маленькое возможное число.

Вполне может быть, что ребенок предложит в качестве наибольшего числа 661, а наименьшего – 166. Бесспорно, это хорошие ответы. Но на самом деле здесь есть большой простор для творчества. Что, если перевернуть 6 вверх ногами? Она превратится в 9, и можно будет предложить в качестве наибольшего числа 991.

Этого мало. Что, если положить 1 на бок? Теперь можно наименьшим объявить число что равно 1. Или, если рассматривать 1 как минус, можно получить 9 – 9 = 0. И даже что-нибудь меньше нуля (если считать, что отрицательные числа меньше нуля), к примеру, – 99. А если вы действительно хотите стимулировать мышление ребенка и считаете, что он для этого готов, вы можете даже подкинуть ему идею степеней. 92 означает 9 × 9, точно так же 96 означает 9 × 9 × 9 × 9 × 9 × 9. Следовательно, если вы хотите получить по-настоящему большое число, вы можете написать 991; это число настолько большое, что оно больше количества атомов во Вселенной. При этом минимум, который вы можете получить, равен –99, что соответствует –387 млн. Такое число заставит поволноваться любой банк.

Подробнее о степенях мы поговорим в следующей главе.

Большие идеи для маленьких человечков

Большая часть этой книги посвящена тем аспектам математики, с которыми ваш ребенок впервые познакомится в начальной школе. Но как быть с действительно серьезными областями математики – алгеброй, геометрией, логарифмами, представлениями о бесконечности? Это для старшей школы, не правда ли? Действительно, школьная программа помещает эти вопросы именно туда (и вы найдете их в нашей книге «Больше математики для мам и пап»), но на самом деле в «высшей математике» существует множество идей, которые будут не только понятны, но и интересны умненькому десятилетнему ребенку. В этой главе мы предложим вам семь способов (включая «волшебные») познакомить детей с некоторыми аспектами высшей математики.

Задумай число (волшебство алгебры)

– Задумай число, любое, какое захочется (но вам, возможно, захочется, чтобы оно было меньше десяти).

– Удвой это число.

– Прибавь к нему 10.

– Раздели на два.

– Наконец отними от того, что получилось, задуманное число.

– А теперь мы волшебным образом отгадаем, что в конце концов из всего этого получилось… 5!

Разумеется, именно столько должно было получиться.

Дети обожают этот фокус, потому что в нем что-то есть от чтения мыслей. (Но будьте осторожны, дети младше девяти лет запросто могут ошибиться в устных подсчетах, и ответ у них получится другой, что сведет на нет все ваше волшебство.) Они будут просить повторять его снова и снова, пытаясь вас «поймать» и понять, как вы это делаете. Они пробуют и пробуют, и в какой-то момент им может показаться, что вот нашлось число, на которое волшебство не действует. Конечно, это всегда сводится к арифметической ошибке (поэтому, если у ребенка получилось не 5, попросите его назвать задуманное число и пройдите вместе с ним все этапы, а затем с улыбкой «обнаружьте», что на самом деле из этого числа тоже должно было получиться 5). И в самом деле, в таких случаях всегда получается 5, даже если начать с дробного, отрицательного или просто большого числа.

Устный счет – отличная тренировка базовых навыков, но может быть, ваш ребенок заинтересуется тем, как и почему это работает. Для объяснения дайте задуманному сыном или дочерью числу какое-то забавное имя (например, Клякса) и представьте, что это число накрепко запечатано в конверт.

• Представь себе число: Клякса.

• Удвой это число. Что получится? Клякса и Клякса (или две Кляксы), а значит, два конверта с одинаковыми Кляксами внутри.

• Прибавь десять – десять может быть чего угодно, но пусть это будет десять пальцев. Получается две Кляксы плюс десять пальцев.

• Раздели результат на два. Половина от двух Клякс и десяти пальцев – это одна Клякса и пять пальцев.

• Отними задуманное число, то есть Кляксу. От одной Кляксы и пяти пальцев отнять Кляксу, останется пять пальцев.

Иными словами, не имеет значения, с какого числа вы начнете (Клякса), потому что в конце вы от него все равно избавитесь и останетесь только с числом 5 (пальцев).

Мы использовали условную Кляксу для представления произвольного числа, и то, что мы вместе проделали, вообще-то подпадает под формальное определение алгебры, которой учат в средней школе. Просто в школе Кляксе дают куда менее забавное имя – такое как x или y. Взрослые часто жалуются, что в детстве они никогда не понимали, почему числа нужно обозначать буквами. Волшебный фокус с Кляксой – удобный способ показать ребенку, что иногда полезно дать неизвестному числу имя.

Кстати говоря, если вы уже поняли, как работает базовая версия фокуса, вы можете посмотреть, что произойдет, если давать ребенку другие команды. Как можно изменить фокус, чтобы в ответе всегда получалось 6? (Ответ: прибавлять 12 вместо 10.) А если утроить, а не удвоить? Возможности бесконечны.

Раскрашиваем картинки

Математика может заявить о себе самым неожиданным образом. Например, когда раскрашиваешь карту, нежелательно, чтобы два соседних региона получились одного и того же цвета. Так вот, математикам потребовалось более 100 лет, чтобы доказать: для правильного расцвечивания географической карты потребуется не более четырех разных красок (регионы, соприкасающиеся в одной-единственной точке, соседними не считаются и могут быть одного цвета). Проверьте сами: можно раскрасить все области Австралии, используя только красный, зеленый, желтый и синий (для моря) цвета.

А теперь нарисуйте, не отрывая карандаша от бумаги, любые каракули так, чтобы прочерченная линия закончилась в той же точке, где и началась. Получится что-нибудь вроде:

Сколько красок нужно, чтобы раскрасить такую карту? Не более двух – не существует закорючки, для раскрашивания которой не хватит двух красок. Если вы сделаете каракули, скажем, черно-белыми, никакие две соседние области не окажутся одного цвета:

Убедиться в этом и поэкспериментировать может любой ребенок. Но чтобы объяснить данный феномен потребуется более хитроумная математика, известная как теория графов, – очень интересная, но выходящая далеко за пределы программы начальной школы.

Карточки для чтения мыслей (магия двоичных чисел)

Говорят, что старые фокусы – самые лучшие, и это совершеннейшая истина в отношении этого трюка с «чтением мыслей». Напоминания о нем часто можно встретить в рождественских хлопушках с сюрпризом и в детских наборах с фокусами.

Вам потребуется четыре карточки с числами, в точности такие, как показано ниже.

Сценарий таков: «Задумайте число от 1 до 15, но не говорите мне, что это за число. Теперь я покажу вам по очереди четыре карточки, и для каждой задам один и тот же вопрос: „Есть ли здесь ваше число?“ Те карточки, про которые вы скажете „Да“, я буду откладывать в сторону. После того как я покажу вам все четыре, я смогу волшебным образом угадать, какое число вы задумали!»

Чтобы найти задуманное число, возьмите те карты, на которых оно имеется, и сложите числа, расположенные на них в верхнем левом углу.

Вот пример. Предположим, вы задумали число 13. Это число есть на всех картах, кроме третьей. В их левых верхних углах стоят следующие числа: 1, 4 и 8. Сложив их, получим: 1 + 4 + 8 = 13. Работает! Но почему?

Взгляните на этот ряд чисел: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64.

Это так называемые степени двойки, где каждое число получается путем удвоения предыдущего. Именно в них секрет карточного номера с чтением мыслей. Первое число на каждой карточке представляет собой степень двойки.

Оказывается, любое целое число можно получить сложением нескольких степеней двойки:

• Чтобы получить 6, нужно сложить 4 и 2.

• Чтобы получить 9, нужно сложить 8 и 1.

• Чтобы получить 14, нужно к 8 прибавить 4 и 2.

Вот как получаются все числа от 1 до 15:

Каждое число здесь единственным способом описывается определенной комбинацией из ответов «Да» и «Нет». К примеру, число 3 – это «Нет Нет Да Да», а число 13 – это «Да Да Нет Да». Замените «Да» на единицу, а «Нет» – на нуль, и вы получите 0011 для 3 и 1101 для 13. Это так называемые двоичные числа – фундаментальные числа, которыми пользуются компьютеры, ведь работа компьютеров на самом базовом уровне – это исключительно принятие решений типа да/нет. Этот факт придает двоичным числам огромное значение; можно сказать, что двоичная система счисления – самая важная на планете.

Чтобы определить, какое число связано с какой карточкой, достаточно просто посмотреть на ответы «Да» в каждом столбце приведенной таблицы. В первом столбце (8) «Да» стоит напротив чисел 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 и 15, поэтому на первой карточке должны размещаться именно эти числа. Во втором столбце (4) «Да» относится к числам 4, 5, 6, 7, 12, 13, 14 и 15, и именно эти числа можно найти на второй карточке. И так далее.

Можно сделать этот фокус еще более впечатляющим, если использовать пять карточек. Правда, чтобы определить, какие числа должны располагаться на какой карточке, придется составить таблицу подлиннее. В ней должна быть дополнительная колонка (с числом 16 наверху), а сбоку следует написать числа от 1 до 31 (31 – наибольшее число, которое можно получить сложением 1, 2, 4, 8 и 16). Пять карточек, которые вы в конце концов получите, будут выглядеть так:

А теперь продемонстрируйте этот фокус кому-нибудь – пусть «жертва» выберет число от 1 до 31.

Что могут степени

Сколько песчинок понадобится, чтобы заполнить песком всю наблюдаемую Вселенную? Глупый вопрос, ведь такого количества песчинок, чтобы заполнить Вселенную, просто не существует (откуда бы взялся весь этот песок?), но дети обожают глупые вопросы. А у этого к тому же есть ответ, который тоже звучит глупо: для этого потребовался бы миллион миллиардов миллиардов триллионов квадриллионов пентиллионов гекстиллионов песчинок… умноженный на три! Или, если записать это привычным способом как три с 90 нулями:

3 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000.

Это длинное число, и писать его утомительно, но математики, к счастью, придумали для него более короткий способ записи. Данное гигантское число можно записать так: 3 × 1090. Число 90, записанное вверху маленькими цифрами, называется показателем степени, или экспонентой, а еще иногда его называют (осторожно, сейчас появится страшное слово) логарифмом (по основанию 10).

Большинство родителей припомнят, что слышали что-то о логарифмах в школе, но вряд ли они смогут сколько-нибудь подробно рассказать о том, как те устроены и работают. В лучшем случае мамы и папы скажут, что такое и как выглядят логарифмы. Но на самом деле идеи, которые стоят за этим понятием, вполне можно донести до десятилетнего ребенка.

Для начала напомните сыну или дочери о том, что площадь квадрата со стороной 10 равна 10 × 10, или «10 в квадрате». Кратко это можно записать как 102 (что имеет смысл, поскольку число 10 в полной записи повторяется дважды).

Поэтому не удивительно и понятно с точки зрения здравого смысла, что 10 × 10 × 10 записывается как 103.

А теперь зададимся вопросом: сколько будет 102 × 103? Если расписать это подробно, получится 10 × 10 × 10 ×10 × 10, или 100 000, но в краткой записи это будет 105. Вы заметили, что маленькие числа в обоих сомножителях (3 и 2) просто сложились и дали такое же маленькое число 5 в ответе?

Всегда ли работает такое сложение? Чему, как вы полагаете, равно 102 × 104? Если правило сложения работает, то в ответе должно получиться 106, поскольку 2 + 4 = 6 – и быстрая проверка показывает, что это верный ответ (100 × 10 000 = 1 000 000, или миллион).

Таким образом, при помощи логарифмов можно без труда превратить умножение в сложение. И это работает при любом основании. То есть 32 × 34 = 36 (2 + 4 = 6). Если записать полностью, то получится, что мы 3 × 3 (9) умножаем на 3 × 3 × 3 × 3 (81), и получается 3 × 3 × 3 × 3 × 3 × 3 (729). Это оказывается весьма полезным, когда числа становятся слишком большими для калькулятора. Так что теперь вы можете уверенно сказать, что 179 × 174 равно 1713, хотя при попытке проверить это утверждение при помощи электроники вы, вероятно, получите лишь сообщение об ошибке.

Далее. Если ваш ребенок готов признать, что такое правило сложения – штука хорошая и удобная и что правило это, судя по всему, работает всегда, вы можете воспользоваться ситуацией и расширить идею о применении степеней. Что такое 30? Большинство детей (да и большинство взрослых), скорее всего, скажет, что это нуль, но если вы усвоили, что правило сложения работает всегда, то 30 должно равняться 1. Почему? Посмотрите, скажем, на пример 30 × 32. Согласно правилу сложения степеней 0 + 2 = 2, так что ответ должен равняться 32 или, иными словами, 30 × 9 = 9… что означает, что 30 должно равняться 1. Более того, по этому правилу любое число в нулевой степени равняется 1!

Здесь не обойтись без некоторого осмысления, поэтому стоит остановиться и дать мальчику или девочке время освоиться с новыми идеями. Но на всякий случай – если вам или вашему ребенку не терпится двигаться дальше – добавим, что правило сложения степеней работает также для дробей и отрицательных чисел. К примеру, 101/2 – это квадратный корень из 10 (примерно 3,16), потому что 101/2 × 101/2 = 101. А что с отрицательными числами? 10–1 равно 0,1, или одной десятой, потому что 10–1 × 101 = 100 = 1. Очень хорошо, хватит!!!

Все это весьма серьезные идеи, и вполне возможно, что для многих ребят некоторые из них окажутся слишком серьезными. Но не забывайте, что очень большие числа, как правило, завораживают детей. Тот факт, что для записи числа, при помощи которого можно выразить размер Вселенной, достаточно всего трех или четырех цифр (к примеру, 1091), – интересная математическая загадка, которой имеет смысл поделиться.

Как найти площадь треугольника

Вернемся вновь к обычным повседневным числам. Ранее (см. «Площади более сложных фигур») мы описывали способ определения приблизительной площади треугольника при помощи подсчета квадратиков. Но, как известно многим родителям, существует и точная формула для вычисления площади треугольника. Возможно, вы помните формулировку: «Половина основания умножить на высоту».

Таким образом, если основание изображенного здесь треугольника – 6 м, а высота – 3 м, то площадь данной фигуры составит

Но почему площадь треугольника всегда равна половине основания, умноженной на высоту? Мало кто из родителей знает, чем это объясняется, большинство просто помнит правило.

На самом деле все очень просто, и если вы сами это поймете, то сможете просветить и своих детей. Возьмите произвольный треугольник и представьте, что располагаете его так, чтобы самая длинная его сторона оказалась внизу.

А теперь представьте, что помещаете свой треугольник внутрь тесного ящика и проводите вертикальную линию от верхней вершины треугольника к основанию.

Каждая часть треугольника представляет собой половину соответствующего прямоугольника, так что полная площадь будет составлять половину от площади всего прямоугольника – иными словами, половину произведения его основания на высоту.

Поместите два таких треугольника рядом. Промежуток между ними всегда будет представлять собой первоначальный треугольник, перевернутый вверх ногами, поэтому треугольники будут аккуратно вписываться в прямоугольную полосу, которая может продолжаться до бесконечности.

Это образец так называемого визуального доказательства, а доказательство – одна из важнейших концепций математики. Идея здесь в том, что вы можете с уверенностью сказать, что для треугольника любой формы в любой точке мира и в любой момент времени – сегодня, в прошлом или в будущем – площадь равна и всегда будет равна половине произведения основания этого треугольника и его высоты. Это очень мощная идея.

Почему круг – особая фигура?

В одной старой математической загадке говорится о том, что у фермера Жиля была коза и 120 м ограды. Фермер хочет огородить для своей козы участок, на котором было бы как можно больше травы.

Сначала он пробует огородить территорию в форме равностороннего треугольника со сторонами по 40 м (тогда периметр составит как раз 120 м).

Площадь такого треугольника чуть меньше 700 м2 (основание треугольника равно 40 м, а высота оказывается примерно равной 35 м).

Можно ли сделать лучше? Фермер разворачивает свои 120 м ограды в квадрат 30 × 30 м.

Теперь площадь равна 30 × 30 = 900 м2. Получается, что если у вас имеется ограда определенной длины, то площадь квадратного поля, окруженного этой оградой, окажется больше, чем площадь поля треугольного.

Далее фермер пробует правильный шестиугольник, каждая сторона которого равна 20 м.

Теперь площадь поля составляет приблизительно 1039 м2 (один из способов вычислить эту площадь состоит в том, чтобы найти площадь одного сегмента шестиугольника, представляющего собой равносторонний треугольник, и умножить на 6).

Таким образом, при заданной длине ограды площадь, судя по всему, получается тем больше, чем больше сторон у вашего поля.

Пройдите в этом направлении дальше и рассмотрите поля в форме декагона (10 сторон) и икосагона (20 сторон); по мере увеличения числа сторон форма поля Жиля начинает напоминать круг. На самом деле круг – многоугольник с бесконечным числом сторон, и если фермер использует свои 120 м ограды для создания круглого поля, он сможет огородить почти 1150 м2 пастбища – намного больше, чем было в первоначальном треугольнике, и, мало того, максимально возможная площадь, которую Жиль может огородить. Это лишь одно из многих важных свойств круга, которыми объясняется его особая роль в геометрии.

Кстати говоря, на идее получать ответ, выбирая все более мелкие шаги и переходя в конце концов к шагам бесконечно малым, построена одна из важнейших областей высшей математики, известная как дифференциальное исчисление. Наши представления о высшей математике чуть ли не всем обязаны дифференциальному и интегральному исчислению, и мы должны благодарить Исаака Ньютона (и других) за идеи о математике бесконечно малых величин. Что подводит нас к еще одной, заключительной теме нашей книги…

Бесконечность и дальше

Когда ваши дети будут смотреть мультсериал «Историю игрушек» или играть с фигуркой его главного героя, Базза Лайтера, задайте им вопрос по поводу его коронной фразы: «В бесконечность и дальше». Идея бесконечности начинает интересовать детей уже в пяти– или шестилетнем возрасте, потому что это «самое большое» возможное число. Это так или нет? Базз Лайтер, судя по всему, фактом своего существования утверждает, что можно проникнуть дальше бесконечности.

Само собой, бесконечность – странная идея, и вы поможете детям осознать ее, рассказав им, например, историю гостиницы Гилберта.

В гостинице Гилберта было бесконечное число комнат. Невероятно, но однажды ночью отель заполнился под завязку. В каждой из комнат под номерами 1, 2, 3, 4 и так до бесконечности кто-то остановился. Затем в дверь гостиницы постучал еще один человек и спросил: «Есть у вас комната?» Управляющий подумал немного и ответил: «Вам повезло, есть». Он послал всем своим постояльцам такое сообщение: «Пожалуйста, переселитесь в комнату с номером на единицу больше номера вашей нынешней комнаты». Человек из номера 1 переехал в номер 2, из номера 2 – в номер 3, из 3 – в 4 и т. д. Понятно, что у постояльца из любого номера, какой только можно представить, даже самого большого, найдется номер на единицу больше. Так что у каждого теперь есть комната, и все комнаты полны – за исключением номера 1, который теперь пуст. Управляющий вручает ключ от номера 1 новому постояльцу.

В странной математике бесконечно больших чисел вы получили ответ на вопрос «Сколько будет бесконечность плюс 1?» Бесконечность плюс 1 будет бесконечность. Большинство учащихся средней школы никогда не сталкивались ни с данной идеей, ни с задачей о гостинице Гилберта. Как правило, эти вещи впервые обсуждаются в университете. Но вы обнаружите, что восьмилетнему ребенку они тоже будут интересны.

Можно продолжить историю дальше. На следующий день к отелю подъехал автобус с бесконечным числом пассажиров, и все они хотели поселиться в гостинице. А та по-прежнему была полна. Что же делать? К счастью, у управляющего нашелся еще один план. На этот раз он передал всем постояльцам гостиницы просьбу переехать в комнату с номером в два раза большим, чем номер их нынешней комнаты. Постоялец из номера 1 переехал в номер 2. Из номера 2 – в номер 4, и т. д. А поскольку для каждого числа найдется число вдвое большее, то комнаты нашлись для всех. Если нарисовать две числовые прямые, то можно наглядно увидеть, что произошло.

Все постояльцы гостиницы переселились в четные номера. Следовательно, все нечетные номера оказались пустыми. А поскольку нечетных чисел существует бесконечное количество, все пассажиры безразмерного автобуса смогли найти себе по комнате. Это означает, что дважды бесконечность – это тоже бесконечность.

В самом деле, создается впечатление, будто зайти дальше бесконечности попросту невозможно. Ну, вообще-то это не так. Если возле гостиницы появится автобус с бесконечным числом пассажиров, у которых на футболках написаны все возможные десятичные дроби от нуля до единицы, то людей в автобусе окажется больше, чем комнат в гостинице. На самом деле существуют бесконечности, большие, чем та, о которой мы думаем при счете. Но это по-настоящему серьезная математика; может быть, с ней действительно лучше подождать, пока дети немного подрастут.

Готовимся к экзаменам

Вопросы, с которыми может столкнуться ваш ребенок

Мы выбрали эти вопросы для книги потому, что они помогают выявить определенные сложности, возникающие у детей при написании контрольных и экзаменационных работ по математике, а также у мам и пап, стремящихся помочь своим чадам сдать тесты как можно лучше. Попробуйте решить задачи самостоятельно, затем прочитайте раздел, в котором не только даются ответы, но и рассказывается, как справлялись с заданиями родители и дети. Вы также узнаете, как подошел бы к решению таких задач математик.

Те, кто впервые сталкивается с современными тестами, часто обращают внимание на следующее:

1. Формулировки сейчас обычно многословны, и приходится тратить немало времени и усилий, чтобы разобраться, в чем, собственно, состоит математическое задание.

2. Задачи часто не решаются в одно действие (и иногда касаются двух различных областей математики: скажем, требуют знания геометрических фигур и дробей).

Цель такого рода вопросов – проверить способность ученика применять математические знания для решения общих вопросов. В повседневной жизни реальные ситуации редко представляются в виде прямолинейных математических примеров – «Сколько будет 2481 минус 1923?» – поэтому можно сказать, что тесты – часть подготовки к жизни в реальном мире. По крайней мере, такова теория.

При взгляде на некоторые вопросы даже взрослого человека может охватить легкое недоумение: «С чего здесь хотя бы начать?» Это классическое состояние ступора, и существует два инструмента, которые всегда можно использовать в подобных случаях. Во-первых, можно спросить себя: «А что я все-таки знаю?» Во-вторых, можно выбрать один какой-нибудь возможный ответ – даже если вы почти уверены, что он неверный, – и проверить его. Продолжайте проверять различные ответы, и вы наверняка заметите какие-нибудь закономерности. Многие люди ругают себя, когда пользуются методом проб и ошибок, но на самом деле им пользуются математики всех уровней. В любом случае, умные и верные решения обычно находятся лишь после рассмотрения всех пришедших в голову идей и подходов, включая самые невнятные и кажущиеся неперспективными.

Некоторые мамы и папы сообщали нам, что им очень не хотелось отвечать на эти вопросы и они даже испытывали тошноту… но когда приступали к решению, то все оказывалось не так страшно, как им казалось. Некоторые даже признались, что им неожиданно для самих себя даже понравилось решать задачи. А значит, они получили удовольствие от занятий математикой…

Решаем без калькулятора

А. 7,6 – 2,75 =

Б. Карен знает, что 74 × 3 = 222.

Как она использует это знание, решая пример 174 × 3?

В. Адам раскрасил расчерченный на клеточки квадрат следующим образом:

Затем он повернул квадрат.

Заштрихуйте недостающие части рисунка.

Г. Питеру нужно определить, сколько стоят два апельсина и одно яблоко.

Пометьте всю информацию, которая потребуется для этого Питеру.

Д. Некоторая последовательность чисел начинается так: 40, 80, 120, 160… и продолжается дальше, причем каждый раз число увеличивается на 40.

Находится ли число 2140 в этой последовательности? Объясните ответ.

Е. На каждого участника школьного пикника приходится 3 сэндвича, 2 яблока и 1 пакетик чипсов. Всего приготовлено 45 сэндвичей.

Сколько приготовлено пакетиков с чипсами?

Ж. Волчок установлен на двух прямоугольных досках следующим образом:

Сэм утверждает, что если раскрутить волчок на каждой из досок, то на второй доске он с большей вероятностью укажет на область А, чем на первой.

Прав ли Сэм? Объясните ответ.

З. Сколько миллилитров воды следует добавить в эту мерную кружку, чтобы наполнить ее до 400 мл?

И. Алекс задумал число. Он добавил половину числа к четверти числа. Получилось 60.

Какое число задумал Алекс?

К. Треть этого квадрата заштрихована.

Этот же квадрат используется на рисунках ниже.

а) Какая часть этого рисунка заштрихована?

б) Какая часть этого рисунка заштрихована?

Л. Перед вами числовая прямая.

Оцените, где на этой прямой находится число 125, и отметьте его крестиком.

М. Изображенный на рисунке треугольник с координатами вершин (1, 3), (5, 3), (5, 9) отражен относительно пунктирной линии. Одна из вершин отраженного треугольника находится в точке с координатами (11, 3).

Каковы координаты его двух других вершин?

Н. Фигура на рисунке представляет собой неправильный четырехугольник. Нарисуйте на этой же сетке прямоугольник той же площади.

О. В таблице приведено расписание всех поездов, которые отправляются из Эпплтона и Бигтауна в течение дня.

Сколько поездов уходит из Эпплтона до 15:00?

За какое время первый поезд из Бигтауна доезжает до Нортбриджа?

П. Четыре маленьких и три больших равносторонних треугольника точно укладываются в этот прямоугольник.

Сторона маленького треугольника составляет 6 см. Чему равна сторона большого треугольника?

Р. Заштрихуйте четыре шестых на этой диаграмме.

Использовать калькулятор разрешается

С. Чему равно 60 % от 735?

Т. Чему равно 12,5 × (18,9 + 61,1)?

У. Число 17 при умножении на само себя дает трехзначный ответ:

17 × 17 = 289.

Найдите наименьшее число, которое при умножении на себя дает четырехзначный ответ.

При помощи пяти из приведенных выше карточек с числами составьте верный пример.

Ц. Впишите в квадратики три простых числа, которые при перемножении дают 385.

Ч. На рисунке изображен равносторонний треугольник в прямоугольнике. Вычислите величину угла x.

(Изображение сделано не в масштабе, поэтому не пользуйтесь транспортиром.)

Ш. Буквами P и Q обозначены два целых числа.

P на 200 больше, чем Q. P + Q = 350.

Найдите P и Q.

Щ. Два числа, лежащие между 50 и 70, при перемножении дают 4095. Какие это числа?

Э. На рисунке изображен куб. Вся верхняя половина его заштрихована, а нижняя половина – белая.

Перед вами развертка этого куба.

Ответы

Ответы на вопросы, которые могут встретиться в тестах

А. 4,85

Многим (но, конечно, не всем) мамам и папам подобные вопросы кажутся простыми. Для детей все может быть совершенно иначе. Путаница возникает потому, что у числа 2,75 два знака после запятой, а у числа 7,6 – только один. Пример становится несколько проще, если воспринимать эти числа как денежные суммы: тогда 7,6 превращается в £7,60, а 2,75 – в £2,75. Теперь почти каждый сможет уверенно найти ответ, как правило, путем округления 2,75 до 3 (добавили 25 пенсов), а затем прибавления 4,60, чтобы получить 7,60; таким образом, ответ равен £4,85. Но не совершив этот шаг и не представив себе эти числа в денежном выражении – а мало кто из детей это сделает, – без калькулятора в этом вопросе легко ошибиться.

Б. 3 × 174 = 3 × 74 + 3 × 100 = 222 + 300 = 522

Еще один вопрос, на который мамы и папы обычно отвечают правильно, хотя многим проще решить пример, чем объяснить, как они это делают. В самом деле, взрослые часто не видят, как знание того, чему равно 3 × 74, может здесь помочь. Одна мама, столкнувшись с этим вопросом, попыталась честно перемножить числа столбиком, и ей показалось, что это нелегко. После этого сын (8 лет) показал ей, как он решил этот пример методом решетки:

Тут мама внезапно поняла, насколько это просто, и – мало того – поняла, как работает умножение. Это хороший пример того, как «новый» метод умножения помогает детям (и взрослым) разобраться в том, что происходит.

Просто? Большинство родителей думает именно так, но не все. Одна мама, которой особенно тяжело давалась визуальная часть математики, сказала, что пыталась повернуть страницу на четверть оборота, чтобы можно было просто срисовать верхнюю диаграмму, и только после этого поняла, что нижняя часть страницы тоже повернулась. При решении подобных задач детям рекомендуется использовать кальку. Здесь требуется пространственное мышление, и хотя оно хорошо развито у многих взрослых и детей, некоторые испытывают сложности, сталкиваясь с подобными задачами. Дело в том, что есть люди, которым математика в целом дается легко, но вот визуальная сторона вопроса ставит их в тупик.

Г. Надо пометить два первых пункта, но не третий. Тот факт, что у Питера в кармане £1, не имеет значения.

Родители в большинстве своем на этот вопрос отвечают мгновенно, хотя и предпочитают произвести вычисления, вместо того чтобы отмечать пункты галочками. Это образец задачи, в которой ребенка просят не найти ответ, а объяснить стратегию решения. Проверяется, способен ли ребенок понять, какая часть информации нужна, а какая избыточна; это важное в жизни умение, поскольку во многих ситуациях на нас обрушивается масса информации и необходимо, прежде чем что-то считать, отсеять лишнее. Однако несложно понять, почему мальчик или девочка может запутаться в таком вопросе. Вероятно, любому ребенку часто приходится прикидывать, чего и сколько он может купить на карманные деньги, и ключевой вопрос в подобных условиях: «А хватит ли у меня денег?» Или наоборот: «А что я могу купить теперь, когда у меня есть фунт? Может быть, если на два апельсина и яблоко уйдут не все мои деньги, то я смогу купить еще немного конфет, так что очень полезно будет узнать, сколько у меня останется».

Д. Нет, 2140 не входит в эту последовательность, потому что 2140 не делится на 40 без остатка.

Такие задачи на последовательности типичны для тестов в наше время. Вместо того привычного вопроса из теста на коэффициент интеллекта (IQ), вроде «Какое число стоит в этой последовательности следующим?», появился иной вопрос. Его цель – проверить понимание того, что произойдет с последовательностью дальше. Как на него отвечать? Мы выяснили, что некоторые мамы и папы терпеливо составляли список всех членов последовательности, и на то, чтобы добраться до чисел 2120, 2160… – и таким образом продемонстрировать, что 2140 в нее не входит, – у них ушло немало минут. Может быть, кто-то из детей поступает так же, но при этом ребенок теряет ценное время теста; кроме того, получается, что он упускает из виду метод, который, по мысли экзаменаторов, ему надлежало использовать.

Самый важный шаг здесь – заметить, что все числа последовательности оканчиваются на нуль, и упростить задачу, разделив их все на 10. Иными словами, вопрос сводится к следующему: «Если добавлять все время по 4, появится ли 214 в такой последовательности?» А это, в свою очередь, то же самое, что задать вопрос: «Делится ли 214 без остатка на 4?» Многие мамы, папы и дети это заметили и воспользовались своим любимым способом, чтобы выполнить деление.

Существует еще одно упрощение, облегчающее жизнь (хотя оно не слишком широко известно детям и взрослым). Если нужно узнать, делится ли какое-то число на 4, достаточно посмотреть на число, образованное двумя его последними цифрами. Что касается скажем, 214, достаточно проверить, делится ли 14 на 4. Очевидно, не делится. (Кстати говоря, иногда из этого проистекает и некоторая практическая польза; известно ведь, что високосные – и олимпийские – годы всегда без остатка делятся на 4. Поэтому чтобы узнать, является ли 2016-й олимпийским (на тот случай, если новости каким-то образом прошли мимо вас), вместо того чтобы делить 2016 на 4, достаточно просто проверить, делится ли 16 нацело на 4. Ясно, что делится. Раз так, то организаторы Олимпиады в Рио могут вздохнуть спокойно, они ничего не перепутали.

Е. Приготовлено 15 пакетиков чипсов.

Сэндвичей приготовлено 45, и известно, что сэндвичей втрое больше, чем чипсов. 45: 3 = 15, поэтому пакетиков с чипсами должно быть 15. Для большинства родителей задачи такого рода тривиальны. Но это, вероятно, потому, что мы, как взрослые, производим подобные вычисления почти автоматически. Они для нас в порядке вещей, да и встречаются постоянно: без таких задач не обходится ни подготовка праздника, ни повседневная жизнь.

Для ребенка основная трудность здесь связана с необходимостью понять из словесного описания, в чем состоит математическая проблема. В тексте ничего не говорится о делении – о том, что нужно делить, ребенок должен догадаться сам. И лучше всего учиться этому при решении аналогичных задач. На данном примере хорошо видно, как вовлечение детей в домашнюю математику учит их разбираться в том, как это работает, почти инстинктивно.

Вопрос, кстати говоря, интересен еще и тем, что содержит избыточную информацию. Содержащиеся в условии сведения о яблоках не имеют никакого значения. Некоторых детей яблоки могут сбить с толку: ребенок будет считать, что эти цифры тоже нужно как-то использовать. Конечно, в реальности лишней информации может быть сколько угодно, но попытка имитировать в математической задаче жизненную ситуацию сопряжена с определенными сложностями, – ведь дети пытаются угадать, чего хочет от них учитель.

Ж. Сэм неправ, на обеих досках волчок укажет на сектор A с равной вероятностью.

Это вопрос, способный разделить аудиторию родителей и детей практически пополам. (В случае с родителями это объясняется в основном тем, что многие из них вообще не изучали теорию вероятностей в школе.) Многие не могут с уверенностью сказать, зависят ли шансы того, что волчок укажет на определенную область, от размеров этой области. Поскольку зона A на правой диаграмме больше, чем на левой, многие думают, что вероятность остановки волчка на ней выше. (А если нет, то зачем учителя нарисовали два таких рисунка?) На самом деле размер зоны – это отвлекающий фактор, а значение имеет только угол. Волчок движется по кругу, и на обеих диаграммах половина круга относится к зоне A, так что обе зоны эквивалентны. Дети часто играют с волчком, поэтому такой ответ несложно проверить на практике.

З. Нужно добавить 240 мл воды.

Большинству родителей, привыкших разбираться со всевозможными шкалами, этот вопрос вполне понятен, но дети часто путаются, если на шкале подписаны не все деления. Распространенная ошибка – считать, будто воды здесь – 130 мл (то есть что каждое деление соответствует 10), а не 160 мл.

На втором этапе ребенку нужно понять, в чем, собственно, заключается математическая задача. Это хороший пример того, что одну и ту же задачу можно решать при помощи вычитания (из 400 отнять 160) или сложения (сколько нужно добавить к 160, чтобы получить 400… сначала добавляю 40, получаю 200, и добавляю еще 200). На самом деле и дети, и взрослые склонны рассматривать эту задачу как пример на сложение – не в последнюю очередь потому, что воду в стакан нужно добавлять до уровня 400 мл.

И. Первоначальное число равно 80.

«Я не знаю даже, с чего начать», – сказал кто-то из запутавшихся родителей. Для некоторых такая задача больше похожа на головоломку. Многие родители понимают, что ее можно решить при помощи «алгебры», но поскольку они не помнят, как эту самую алгебру в реальности используют, то оказываются в тупике. Многие сумели все же найти ответ методом проб и ошибок, но чувствовали при этом себя виноватыми. На самом же деле метод проб и ошибок – или «проб и улучшений» – это именно то, чего ждут в данном случае от ребенка. Иными словами, предположите для начала, чему равно искомое число – попробуйте 100, к примеру, – и посмотрите, какой ответ это вам даст. Если ответ получится неверный, подкорректируйте число и попробуйте еще раз. В конце концов доберетесь до верного ответа.

Существует немало и других стратегий, которыми можно воспользоваться. Если вам захочется освежить алгебраические знания, то вот классический способ решения этой задачи. Пусть «А» будет названием задуманного Алексом числа (или, если вам удобнее использовать имя собственное, назовите его просто «Алекс»). Нам сказано, что половина А плюс четверть А равна 60, то есть

Сложив дроби, получим

Таким образом, А = 80.

Но помните, что мало кто из учеников начальных классов станет считать таким образом – хотя есть мальчики и девочки, которые проделывают подобные вещи легко и с удовольствием.

Возникла ли у вас в первый момент мысль о том, что ответ (а) должен равняться двум третям? Если да, вы не одиноки – большинство мам и пап, которым мы показывали эту задачу, поначалу ошибались, но потом понимали, что что-то не так, особенно когда видели вопрос (б) – в этот момент многие родители испытывали сильную обиду.

Несложно понять, почему дети и взрослые путаются в таких вопросах. Если представить себе каждый из заштрихованных квадратиков как печеньку, получится, что сначала у вас есть одна треть печеньки, а потом к ней добавляется еще одна треть, – и всего получится две трети. Но на самом деле это задача не на сложение дробей.

Цель подобных задач – проверить представления ребенка о том, что такое дроби и как с ними работать, однако многие видят в них сознательную попытку запутать ребенка и потому считают их нечестными. Некоторые родители рассуждали в первой части задачи так: если это одна треть

в этом шесть частей, две из которых черные, поэтому дробь составляет А  – то же, что но немало взрослых ленятся упрощать выражение (или просто не видят этой возможности).

Иногда можно получить верный ответ при помощи совершенно ошибочной математики. Один папа умудрился сложить путем сложения двух числителей (1 + 1) и двух знаменателей (3 + 3) и получить то есть правильный ответ у него получился из ложных предпосылок. Если бы в задаче нужно было сложить он сделал бы то же самое и получил те же хотя это очевидно неверно равно трем четвертям, а не двум шестым!)

Человеку, для которого первая часть задачи была сложной, вторая покажется настоящим издевательством, и в самом деле многие родители поставили на месте ответов прочерк. Один из способов разобраться в этом вопросе заключается в том, чтобы представить себе каждый квадрат как состоящий из трех равных частей, тогда всего на рисунке окажется девять частей, из которых только одна закрашена.

Оценочные вопросы иногда ставят в тупик и детей, и их родителей. При этом чаще всего задают следующий вопрос: «Насколько точно нужно это сделать?»

На самом деле в подобных вопросах определенные неточности считаются приемлемыми; как правило, эти они могут быть достаточно существенны. Главное, на что здесь смотрят, – понимает ли ребенок, что 125 составляет больше половины от 200 (многие дети этого не осознают), поэтому стрелочка, указывающая на середину отрезка или на точку левее, будет считаться ошибкой. Точно так же стрелочка где-нибудь в последней четверти отрезка рядом с 200 свидетельствует о том, что ученик не понимает, что 125 располагается ближе к центру отрезка 0–200, чем к его концу. Можно очень точно оценить положение 125 на числовой прямой, если сначала найти середину отрезка (100) на глаз, затем найти середину между 100 и 200 (150) и наконец отметить середину между 100 и 150.

М. Две другие вершины имеют координаты (11, 9) и (15, 3).

По крайней мере половина того ужаса, который связан для родителей с этой задачей, заключается в использовании слова «вершины». «Почему они не могут просто назвать их углами?» – спросил один папа. В школе многое делается для того, чтобы ученики в процессе работы запоминали математические названия различных вещей, и дети по идее должны знать такие термины, как «вершина». Тем из родителей, кому трудно запомнить эти термины, стоит заглянуть в наш глоссарий. Не тревожьтесь, эти слова быстро запоминаются.

Вторая проблема с этой задачей заключается в том, что оси здесь не подписаны, поэтому многие мамы и папы, по их собственным словам, в первый момент запаниковали, пытаясь сообразить, где на рисунке располагается точка с координатами (1, 3). Но если немного посчитать и сравнить числа с заданными координатами, этот вопрос разрешится очевидным образом (ясно, что (1, 3) означает 1 вправо по горизонтальной оси и 3 вверх). После этого остается только ничего не перепутать и правильно вычислить положение правой вершины отраженного треугольника.

Н. Площадь четырехугольника равна 15 квадратикам, и такую же площадь имеет прямоугольник 3 × 5.

Этот вопрос заставил помучиться многих мам и пап: сначала нужно было определить площадь четырехугольника, а затем понять, как превратить его в прямоугольник. Чтобы найти площадь, можно разделить фигуру на треугольники и определить площадь каждого такого треугольника. Однако на этой стадии обучения дети определяют площадь в основном путем подсчета квадратиков. Целые квадратики сосчитать просто, а все остальные квадратики разрезаны ровно пополам, так что полная площадь четырехугольника равна 15 квадратикам.

Самый простой прямоугольник с такой площадью имеет форму 15 × 1. Но хитрые экзаменаторы позаботились о том, чтобы в напечатанной решетке не было 15 квадратиков в линию, поэтому ребенку приходится определять, какие другие размеры прямоугольника при перемножении дадут 15. Единственный ответ 3 × 5 (ну, или 5 × 3, разумеется). Ребенка неявным образом попросили разложить 15 на простые множители, а поскольку 3 и 5 – единственные множители 15, кроме 1 и 15 (3 и 5 – простые числа), другого ответа на этот вопрос не существует.

О. До 15:00 из Бигтауна уходят три поезда. Первый из них доходит от Бигтауна до Нортбриджа за 2 часа 25 минут.

Расписание поездов – всего лишь один из многочисленных типов таблиц, которые школьники должны читать и интерпретировать. Для родителей, привыкших ездить на электричках, эта задача – пустяк (относительный), но многие дети никогда не пользовались этим видом транспорта и, тем более, никогда не заглядывали в расписание, и их могут сбить с толку пустые места в таблице. Кроме того, они могут не знать, что маршруты перечислены в порядке времени отправления.

Дети (и их родители) часто неправильно истолковывают эту задачу и думают, что их просят найти первую электричку, тогда как на самом деле нужно найти первую электричку, которая отправляется из Бигтауна (а это электричка в 9:40). Может показаться, что определение разницы между 9:40 и 12:05 производится вычитанием, но «вычитать» время далеко не просто (сколько будет 12:05 минус 9:40 в «часовой» математике?) Так что естественный – и лучший – способ вычислить этот промежуток – сложение: сначала прибавляем 20 минут к 9:40, чтобы получить 10:00, затем прибавляем еще 2 часа, чтобы получить полдень, а затем прибавляем еще 5 минут и получаем 2 часа 25 минут.

П. Сторона большего треугольника составляет 8 см.

Для решения потребуется не один шаг. Тот факт, что речь идет о треугольниках, может сбить с толку и увести в сторону. Единственное, что имеет значение, – то, что треугольники равносторонние, то есть все три стороны у них одинаковые. Далее достаточно увидеть, что четыре маленьких треугольника (по 6 см) в ряд равняются трем большим. Иными словами, 24 = 3 × сторону большого треугольника.

Р. Один из нескольких возможных способов заштриховать четыре шестых выглядит так:

Что это – хитроумная головоломка или чертовски каверзный вопрос? Зависит от того, у кого вы спросите (хотя большинство людей, пожалуй, склоняется к первому варианту ответа). У многих взрослых и детей сердце екает, когда они понимают, что здесь предлагается пять объектов разделить на шесть частей. Дети в таких обстоятельствах часто заявляют учителю, что эту задачу решить «невозможно» и больше уже не пытаются ничего сделать. Плохо помогает даже аргумент о том, что составители тестов не стали бы включать в них вопрос, который невозможно решить.

Сложности задаче добавляет то, что шестиугольники на рисунке не разделены на равные части – в каждом из них два ромба и два треугольника. Ожидается, что дети в этой ситуации должны использовать свои знания о том, что правильный шестиугольник складывается из шести одинаковых треугольников и, следовательно, каждый ромб здесь должен складываться из двух таких треугольников. Это означает, что всего на рисунке 30 треугольников, и надо заштриховать четыре шестых (то есть 20) из них. Сделать это можно несколькими способами, включая и приведенный нами. Еще одна возможность – заштриховать все ромбы.

Проблема намного легче решается визуально, если провести горизонтальную линию через центры шестиугольников. Все становится гораздо понятнее – но большинство родителей и почти никто из детей до этого не додумывается.

При этом становится очевиднее другой способ решения этой задачи: просто заштриховать четыре из шести треугольников в каждом шестиугольнике.

С. 441

Иногда калькулятор – это проклятие, особенно калькулятор с хорошо заметной кнопкой процента. Появляется сильное искушение вычислить заданное, нажав кнопки в этот момент до многих взрослых внезапно доходит, что они совершенно не помнят, как используется кнопка «Проценты».

Гораздо лучше было бы положиться на здравый смысл и подумать о том, чему примерно должны соответствовать нужные нам 60 %. Это не слишком далеко от 50 %, то есть от половины, поэтому от вас требуется найти приблизительно половину от 735. Иными словами, ответ должен быть не очень далек от 400.

Дети в школе осваивают кое-какие интересные стратегии, позволяющие найти ответ. Один из них состоит в том, чтобы вычислить 10 % от первоначального числа (это будет 73,5), а затем умножить эту величину на 6, чтобы найти 60 %.

Но самый быстрый способ состоит в том, чтобы вовремя вспомнить, что «процент» означает «разделить на сто и умножить на…» Иными словами, 60 % от 735 можно записать как 60: 100 × 735 (735 × 60: 100 даст тот же ответ).

Т. 1000

Калькулятор не может быть умнее человека, который на нем считает. Вы, вероятно, инстинктивно понимаете, что следует сначала сложить 18,9 и 61,1 и только потом умножить на 12,5, но для детей это не настолько очевидно; они склонны двигаться слева направо, и без скобок на калькуляторе получат, вероятно, ответ 297,35.

У. 32 (32 × 32 = 1024)

Задействованная здесь математика несложна, но от детей ожидают понимания, что такое «четырехзначное число»; у многих формальный язык и достаточно абстрактная суть задачи вызывают затруднения. Опять же, эту задачу легко решить методом проб и ошибок, поэтому 30 × 30 = 900 (слишком мало), 35 × 35 = 1225 (слишком много), а правильный ответ находится перебором промежуточных чисел.

Вообще-то весь этот «метод тыка» буквально напрашивается на то, чтобы отбросить его и поискать какой-нибудь хитрый ход, чтобы решить задачу проще. Приведем один такой ход для тех детей, кто знает, что умножение числа на само себя называется «возведением в квадрат», и уверенно владеет этим понятием. Чтобы найти число, которое при возведении в квадрат дает наименьшее четырехзначное число, достаточно просто ввести на калькуляторе 1000, а затем нажать кнопку квадратного корня. Корень из 1000 равен 31,62… Первое натуральное число, которое при возведении в квадрат даст четырехзначный ответ, получится, если округлить 31,62 вверх до следующего целого числа, то есть до 32.

Ф. 200 (иными словами, 30 % от 200 равно 60).

Итак, если бы этот вопрос звучал как: «Чему равны 30 % от 200?», он был бы не сложнее вопроса Т. Но вместо этого хитрые экзаменаторы вывернули вопрос наизнанку. А дети зачастую начинают путаться даже в несложных вопросах, если их задают необычным образом. Для многих единственным доступным методом здесь будет опять же метод проб и ошибок и постепенного подбора; откровенно говоря, многие родители действовали точно так же. Но на самом деле возможных стратегий множество. Вот две из них:

• Для начала поймите, что если 30 % от некоего числа равны 60, то 10 % от того же числа должны быть равны 20 (для этого нужно просто все поделить на 3). А если 10 % от чего-то равны 20, то 100 % равны 200.

• Если 30 % от X равны 60, то X должен быть равен 60, деленным на 30 %; это то же самое, что 60: 0,3, а это равно 200 (калькулятор подтвердит).

Х. 21

У этого вопроса есть несколько верных ответов, хотя это, пожалуй, больше беспокоит родителей, чем детей (дети обычно счастливы найти хотя бы один). Составить пример гораздо сложнее, чем применить какие-то правила и просто выполнить заданные действия; ожидается, что для начала дети должны попробовать какое-то произвольное число и только потом найти стратегию решения. Самый очевидный ключ в данном конкретном случае: поскольку в результате суммирования получается 426, то в сотенном разряде во втором слагаемом никак не может стоять 8; следовательно, это 3. Еще один важный указатель – то, что две цифры разряда единиц при сложении дают число, оканчивающееся на 6. Это может быть 3 + 3 или 8 + 8. В разряде десяток должны стоять 3 и 8, а дальнейшие рассуждения дают ответы, которые приведены выше.

Ц. 5, 7 и 11.

Для ответа на этот «детективный» вопрос, необходимо помнить, что такое простое число, – что легко забывается, если вы со школы не имели с ними дела. В принципе, слово «простых» из вопроса можно было бы исключить и попросить найти просто три числа, которые при перемножении дают 385, но при этом многие, без сомнения, выбрали бы вариант 1 × 1 × 385, который экзаменаторам совершенно не нужен.

Поэтому нам приходится искать три числа, ни одно из которых не равно 1 и которые при перемножении дают 385 (и, так уж получилось, являются простыми). Первая подсказка здесь – пятерка на конце числа 385; это означает, что одним из делителей должно быть число 5. Далее делим 385 на 5, получаем 77; и, конечно, 77 = 7 × 11.

Ч. 8°

Многие родители сразу сдаются, видя эту задачу, поскольку для ее решения требуются знания, которых у большинства мам и пап уже нет. Два ключевых момента здесь – знать, что все углы в прямоугольнике прямые, то есть по 90°, тогда как в равностороннем треугольнике все углы одинаковы и равны 60°. Тогда X = 90 – 60 – 22.

Если вы опасаетесь, что вашему ребенку трудно будет решить задачу, предполагающую так много шагов, вас, может быть, немного успокоит тот факт, что справляется с ней менее 20 % 11-летних детей. Некоторых учеников особенно пугает буква X, которая используется для обозначения неизвестного угла. Но можно сделать эту задачу куда менее страшной, если дать углу какое-то осмысленное имя вместо загадочного X; к примеру, можно назвать его Кляксой или Камешком.

Ш. P = 275; Q = 75

«Ого, это похоже на алгебру», – сказал один папа. Безусловно, это раннее знакомство детей с тем, что позже они будут решать при помощи системы уравнений. Многие дети обязательно с испугом скажут себе, что они могут найти пример, в котором P на 200 больше, чем Q, и пример, в котором P + Q = 350, но не в состоянии отыскать такого, в котором одновременно верны оба утверждения. Как обычно, все сводится к старому знакомому методу проб и ошибок. Возьмите P = 200, Q = 0 – сумма получится 200, то есть слишком мало. Поэтому пробуем P = 300, Q = 100 – в сумме 400, то есть чересчур много. Еще через пару шагов придем к верному решению, то есть к числам 275 и 75. (Может показаться странным, что эти числа заканчиваются на 5, хотя все числа в условии задачи заканчиваются на нуль.)

Щ. 63 × 65

Из всех задач теста именно эта вызвала, пожалуй, самую бурную реакцию. Одна из мам сказала: «Я чувствую себя идиоткой! При первом взгляде на эту задачу я подумала просто: "Нет, я не могу этого сделать"». Тем не менее она, как и большинство мам и пап, сумела в конце концов получить верный ответ. Правда, времени потребовалось немало.

Родители здесь воспользовались той самой стратегией, которая ожидается также и от детей, а именно методом проб и ошибок. Это означает, что начать можно с любых двух чисел на выбор, скажем, с варианта 58 × 67, и посмотреть, насколько близко вы окажетесь к ответу. Но такой подход срабатывает только при методической работе, без нее вы не сможете «попасть в цель».

Решение математических задач может быть похоже на взламывание шифра, и эта – прекрасный тому пример. В задаче скрывается тайна, и вы, как детектив Коломбо из известного сериала, получаете кое-какие улики и далее ищете дополнительную информацию. И хотите верьте, хотите нет, подсказок здесь множество. Во-первых, тот факт, что число 4095 – нечетное. Если при перемножении двух чисел ответ получается нечетный, то и оба перемножаемых числа должны быть нечетными. (Надо сказать, это было откровением для одной умненькой учительницы младших классов, с которой нам довелось беседовать, – она никогда не сталкивалась с тем, что четное число при умножении на любое другое целое число обязательно дает четный результат, хотя, стоило ей задуматься, как это стало очевидным.)

Поэтому мы немедленно понимаем, что два числа, о которых идет речь, должны браться из набора 51, 53, 55, 57, 59, 61, 63, 65, 67 и 69. Однако число возможных вариантов еще снижается, если обратить внимание на то, что произведение заканчивается на 5; значит, по крайней мере один из сомножителей тоже заканчивается на 5. Следовательно, одно из чисел должно быть 55 или 65. Быстрая проверка на калькуляторе показывает, что 4095 не делится нацело на 55, зато 4095: 65 = 63, что дает нам второе число.

На самом деле математики, натренированные в решении такого рода примеров, смогут ответить на вопрос без всякого калькулятора. Если вам интересно (а может, и нет!), как они это сделают, читайте дальше. Во-первых, математик посмотрел бы на простые множители числа 4095. Он понял бы, что поскольку число 4095 – нечетное, то оба сомножителя тоже должны быть нечетные. Он сразу же заметил бы, что 4095 делится на 5, а значит, один из сомножителей должен равняться 55 или 65. Затем он заметил бы, что 4095 не делится на 11, то есть число 55 не может быть одним из делителей. Единственным вариантом остается 65. Наконец, математик заметил бы, что 4095 делится на 9, то есть второй делитель должен быть нечетным числом, кратным 9 и лежащим между 50 и 70. Это значит, что второй множитель равен 63.

Не тревожьтесь, если это краткое объяснение не пролило свет на проблему; главный его смысл в том, что при наличии достаточных математических знаний можно найти приемы, которые позволят вам щелкать сложные на первый взгляд примеры как орешки.

Ничто из перечисленного не требуется от ребенка, заканчивающего начальную школу. И все же многие ученики более чем способны понять и использовать эти приемы. Подталкивая детей к исследованию числовых тайн, вы учите их решать задачи быстрее и, главное, помогаете открыть для себя, что математика – не только слепой поиск и метод проб и ошибок: это еще и интереснейшая детективная работа, приключения и открытия.

Э.

«Задачи на развертки, – признался один учитель начальной школы, – внушают мне ужас. Это мое абсолютное слабое место, моя ахиллесова пята». Ожидается, что учащийся должен уметь мысленно свернуть плоский лист бумаги так, чтобы получился простой трехмерный объект (и представить себе противоположное – как выглядит объемный предмет, если его развернуть на плоскости). И это задача, которую многие дети находят очень-очень сложной. Чтобы понять, что происходит, большинству нужно нарисовать развертку и физически превратить ее в объект. В этот момент они готовы будут кричать: «Эврика!» К несчастью, рисование модели требует времени, и лишь самые отчаянные и организованные из детей справятся с эти меньше чем за пять минут – поэтому такой путь приведет к потере драгоценного экзаменационного времени. Единственный способ обойти эти сложности в том, чтобы заранее развивать у детей способность строить развертки и складывать из них фигуры. Тогда в нужный момент они смогут без труда выполнить это в уме.

Ответы на вопросы в разделах «Проверьте себя»

Числа и позиционная система

1. Римские цифры в городах

MDCLXVI – число 1666, год Большого лондонского пожара. Его можно найти на монументе возле Лондонского моста.

2. Ищем эквиваленты

Полезно представлять себе числа в виде суммы его отдельных частей. 124 можно записать как 100 + 20 + 4. Не забывайте, что мы в данном случае работаем в системе счисления с основанием 8, так что 20 означает не двадцать (то есть две группы по 10), а две группы по 8, так что 20 в восьмеричной системе соответствует 16 в десятеричной. 100 в восьмеричной системе обозначает одну группу из 8 групп по 8, то есть 64 в десятеричной системе. Значит, 124 в восьмеричной системе счисления – это 64 + 16 + 4, или 84, в десятичной системе. Запутались? Представьте, как чувствует себя ребенок, когда впервые пытается разобраться в позиционной системе и разрядных значениях.

Сложение и вычитание: методы устного счета

3. В уме или на бумаге?

Большая часть примеров здесь удобна для устного счета.

а. В уме: если отнять два от 152 и прибавить их к 148, то пример превратится в 150 + 150 = 300.

б. В уме: 150 вычесть из 300 будет 150, поэтому 148 вычесть из 300 будет 152.

в. Не слишком упорядоченные числа – вероятно, лучше взять карандаш и бумагу или калькулятор.

г. В уме: хотя на первый взгляд этот пример очень похож на третий, число 698 близко к 700, а 843 – 700 = 143; учитывая лишнюю двойку, получим 145.

д. В уме: отнимаем 3 от 5003 и прибавляем к 4997. Получаем пример 5000 + 5000.

е. В уме: ответ 2003 (из 6002 вычесть 4000 получится 2002, и подправим ответ на единицу, поскольку 4000 уносит с собой лишнюю 1).

4. Числовая прямая

5. Еще раз числовая прямая

6. Цены на обувь

1. Чтобы вычислить сдачу с £50, проще считать через сложение:

2. Чтобы найти разницу в цене, вы, вероятно, воспользовались более традиционным вычитанием с компенсацией: £32,40 – £13,75 = £32,40 – £14 + £0,25 = £18,65.

Сложение и вычитание: письменные методы

7. Сложение посредством разбиения

8. Вычитание посредством разбиения

9. Откуда видно, что эти ответы неверны?

1. 3865 + 2897 = 6761… Последней цифрой ответа должна быть 2, потому что 5 + 7 заканчивается на 2. (Еще один способ мгновенно заметить ошибку состоит в том, что при сложении двух нечетных чисел результат всегда получается четный.)

2. 4705 + 3797 = 9502… Поскольку 4705 меньше 5000, а 3797 меньше 4000, результат сложения должен быть меньше, чем 5000 + 4000.

3. 3798 – 2897 = 1091… Ответ должен быть меньше, чем 3800 – 2900, то есть меньше 1000.

Простое умножение и таблицы

10. Чему равно 8 × 7

8 × 7 – это то же самое, что:

2 × 7 = 14, удвоенное (получаем 28) и удвоенное еще раз – получаем 56.

11. Метод компенсации

9 × 78 – то же самое, что 10 × 78 (= 780) отнять 78, то есть 702. Можно было бы получить этот результат другим способом, тоже при помощи компенсации: 9 умножаем на 80 (= 720) и вычитаем 9 × 2 (= 18).

12. Сказочные пирожные

Вычисляем: 60 × 9. Это то же самое, что 6 × 9 (= 54), умноженное на 10 (= 540). Какой таблицей вы воспользовались при расчете – умножения на 6 или на 9 (или сами не можете сказать, какой именно!)?

13. Установите, какие примеры имеют одинаковый ответ

14. Одиннадцать

1) 33 × 11 = 363

2) 11 × 62 = 682

3) 47 × 11 = 517

Умножение без таблиц

15. Метод решетки 1

16. Почему эти ответы обязательно неверны?

1. 37 × 46 = 1831… Последняя цифра ответа должна быть четной, потому что число 46 четное.

2. 72 × 31 = 2072… 70 × 30 = 2100, поэтому ответ должен быть больше 2100.

3. 847 × 92 = 102 714… 1000 × 100 = 100 000, поэтому ответ должен быть меньше 100 000.

17. Метод решетки 2

В примере присутствует десятичная запятая, но это не повод для паники. £9,47 – то же, что 947 пенсов. Поэтому надо умножить 947 на 62, а это можно сделать так:

Если сложить все это вместе, получится 58 714 пенсов, или £587,14. (Как видите, при перемножении больших чисел, как здесь, метод решетки становится громоздким – но работает!)

Деление

18. Числовая последовательность

Это хороший пример того, как могут быть связаны деление и вычитание. Прежде всего обратите внимание: разница между первым и последним числами равна 36 (43 – 7), а на то, чтобы дойти от 43 до 7, требуется четыре шага. Поэтому каждый шаг должен составлять 36: 4 = 9; следовательно, «расстояние» между соседними числами последовательности равно девяти.

19. Найдите простые числа

37, 47 и 67 – простые числа.

20. Разбираемся в делителях

21. Признаки делимости

22. Деление «кусками» 1

23. Деление «кусками» 2

24. Почему эти ответы обязательно неверны?

1. 223: 3 = 71… Число 223 не делится нацело на 3 (сумма его цифр равна 7), поэтому ответ не может быть целым числом.

2. 71,8: 8,1 = 9,12… Этот пример близок к 72: 8 (= 9), и ответ должен быть меньше 9, потому что 71,8 меньше 72, а 8,1 больше 8.

3. 161,483: 40,32 = 41,36… Не позволяйте всем этим десятичным знакам себя отвлечь. Ответ в этом примере должен приблизительно соответствовать результату деления 160 на 40 (= 4). Так что предложенный ответ ошибочен и больше верного примерно в 10 раз!

Доли, проценты и дроби

25. «Съедобные» дроби

1. Дробь больше – на то же число детей приходится больше сосисок.

2. Дробь больше – сосисок больше, а детей меньше.

3. Невозможно сказать при помощи «съедобных» рассуждений.

26. Громадная дробь для упрощения

Число 48 можно исключить, разделив его на 6 × 4 × 2 в знаменателе:

Далее, 45 можно разделить на 5 × 3 (15), останется 3.

Таким образом, пример приобретает вид: 49 × 47 × 46 × 3 × 44. Калькулятор подтвердит, что в результате получится примерно 14 млн.

27. Считаем дроби методом шоколадки

28. Мудрец и верблюды

Секрет этой старинной загадки заключается в долях верблюжьего стада, назначенных отцом в наследство каждому сыну. Простейший способ разделить верблюдов – выделить каждому сыну по одной третьей части, и тогда, разумеется, Кроме того, отец мог бы раздать верблюдов так: или множеством других способов. Но, как бы он их ни разделил, все дроби в сумме должны были бы дать единицу.

Посмотрим, что на самом деле завещал старик:

Чтобы сложить эти три дроби, мы должны найти для них общий знаменатель, в данном случае 18. В восемнадцатых долях сыновья старика получают следующие доли:

Сложим все доли вместе – и заметим необычный факт: 9 + 6 + 2 = 17. Получается, что отец раздает не всех своих верблюдов, а лишь от них! А попытка найти от 17 верблюдов порождает только путаницу, на самом деле это а одного верблюда вообще не рассматривается.

Когда мудрец одалживает братьям своего верблюда, всего животных получается 18; это означает, что сыновья должны получить от 18, то есть как раз 17 верблюдов, о которых идет речь с самого начала. Теперь мудрец может забрать своего верблюда. Все довольны.

29. Проценты

1. 33 от 220 – то же, что 3 от 20, или 15 %.

2. 40 % от £45 это то же, что 0,4 × 45, или £18. Таким образом, распродажная цена равна £45 – £18 = £27.

3. Большинство взрослых инстинктивно считают, что лучше сначала добавить НДС и лишь затем считать 10 % от более высокой цены – ведь тогда и скидка будет больше. Верный ответ, однако, состоит в том, что нет никакой разницы, в каком порядке производить расчет! Хотя это, возможно, с первого взгляда не очевидно, но, если подумать, то сделать 10 %-ную скидку с цены – то же самое, что умножить цену на 0,9. Добавить 20 % НДС – то же, что умножить цену на 1,2. Так что это хороший пример того, что при перемене мест сомножителей произведение не меняется (см. «Почему 3 × 7 равно 7 × 3» в главе «Простое умножение и таблицы»). Цена × 0,9 × 1,2 – все равно что Цена × 1,2 × 0,9. Ну хорошо, так говорит математика, но если вас все это сбивает с толку, то вы далеко не одиноки. Многим взрослым обязательно нужно убедиться в правильности подобных утверждений с помощью калькулятора, прежде чем поверить в них.

Геометрические фигуры, симметрия и углы

30. Пол, выложенный плиткой

Вам потребуется плитка всего трех цветов. Мы обозначили эти цвета как А, B и C.

Обратите внимание: плитки во всех направлениях образуют упорядоченные последовательности ABC, ACB и т. д.

31. Странная развертка

В сложенном состоянии эта развертка образует треугольную призму, напоминающую кусок сыра.

32. Прямоугольный треугольник

33. Припаркованный автомобиль

Угол, образуемый самим автомобилем, составляет 90°, а в сумме три угла дают 180°. Таким образом, A = 180 – 90 – 65, или 25°.

34. Палочки для коктейля

Уберите «заднюю ногу» и придайте рисунку симметричную форму, напоминающую бокал для вина.

35. Где квадрат?

Измерение

36. Головоломка с часами

Стрелки часов располагаются под прямым углом друг к другу в 3 часа и в 9 часов – это два самых простых и самых заметных случая. Возможно, дети подумают также о положении стрелок в четверть первого (12:15), но будьте осторожны: это не совсем прямой угол, поскольку часовая стрелка при этом показывает не строго вверх, она уже прошла четверть пути от 12 до 1. Но вскоре после 12:15 (незадолго до 12:17, если быть точными) наступит момент, когда между стрелками действительно будет прямой угол. Та же ситуация возникнет вскоре после 1:20, 2:25 и т. д. Сосчитайте такие случаи аккуратно и обнаружите, что существует 11 моментов, когда минутная стрелка на четверть оборота обгоняет часовую, и столько же моментов, когда она на четверть оборота отстает от часовой. Всего, следовательно, насчитывается 22 момента, когда угол между стрелками прямой.

37. Печем пирог

Пирог будет готов в 18:10. (Если вы сообразите, что 90 мин. составляют полтора часа, разобраться в ситуации будет проще.)

38. Шкала времени

39. Периметр

Сначала выясните, что сторона каждого из квадратов равна 5 см. После этого определите путем подсчета, что периметр состоит из 14 таких сторон; следовательно, длина периметра равна 70 см.

40. Загадочный квадратик

Если присмотреться, диагональная линия, идущая из части A в часть D в нашем прямоугольнике, не является прямой, а имеет легкий излом. Более того, на самом деле эта диагональ представляет собой длинный тонкий параллелограмм, площадь которого в точности равна единице.

Статистика и вероятность

41. Диаграмма Кэрролла

42. Какой вид спорта?

Бег на 100 м: бегун стартует медленно, стремительно набирает скорость, достигает максимальной скорости и сохраняет ее некоторое время, пересекает линию финиша, очень быстро замедляется и переходит на шаг.

43. Круговая диаграмма

1. 25 % выбрали компьютер.

2. Восемь детей выбрали спорт. (Если десять детей выбрали компьютер, то мы знаем, что это составляет 25 % от полного числа детей. Чтение и спорт вместе также составляют 25 %, то есть 10 детей, поэтому если два ребенка выбрали чтение, то восемь должны были выбрать спорт.)

3. 25 % – это десять детей, поэтому 100 % – 40 детей.

44. Играем в кости

Упорядочим результаты бросков: 2, 4, 5, 6, 6, 7, 8, 9, 11, 11.

Медианное значение – 6,5 (посередине между 6 и 7); среднее – 6,9 (69: 10), а моды здесь две, 6 и 11, поскольку каждое из этих значений появляется дважды.

Математика с калькулятором

45. С чего начнем?

а. 16

б. 161

в. 22

46. Последовательные числа

Воспользуйтесь калькулятором, чтобы найти квадратный корень из 4692 – он равен приблизительно 68,4. Два последовательных числа должны располагаться по обе стороны от 68,4; иными словами, это 68 и 69. Перемножим их между собой, чтобы убедиться, что ответ действительно получится 4692.

Глоссарий

Большинство терминов, встречающихся в этой книге, относятся к повседневным понятиям, и было бы странно, если бы ими не пользовались в домашних разговорах. Это «наибольший», «остаток», «четверть часа», «отражение», «пирамида», «литр» и др. Но даже многие «специальные» математические термины – такие как «вертикальный» и «горизонтальный», «пятиугольник», «возрастающий» или «приблизительный» – обычно настолько привычны и знакомы, что родителям не составляет труда объяснить их своему ребенку.

Существуют, однако, и слова, точное значение которых вы вполне могли забыть, а некоторые даже могут оказаться для вас новыми. Именно такие термины мы включили в этот глоссарий. Мы отказались от строгих математических определений и предпочли им объяснения попроще, более подходящие для бытовой жизни. Если вы не можете найти в глоссарии то или иное слово, значит, мы посчитали, что оно достаточно известно или не относится к тем терминам, которое должны в принципе знать учащиеся начальной школы.

Благодарности

Это книга никогда не смогла бы появиться на свет без помощи множества отцов, матерей, учителей и детей, которые поведали нам, что значит для них математика и какие проблемы в первую очередь связаны с ее изучением. Мы благодарны учителям и родителям школы Св. Катерины в Блетчинли, школы Хебер в Ист-Дулвиче и школы фонда Эндрю в Холиберне, добровольно поделившимся с нами своим личным опытом. Огромная благодарность учителям начальной школы города Ливерпуля, рассказавшим нам множество чудесных добрых анекдотов из школьной жизни. Особая благодарность Стефани Гибсон, Эмили Джойс и Элен Стэндиш, которые позволили нам опробовать на себе значительную часть наших придумок, да еще в будние вечера, когда они имели полное право заняться чем-то более похожим на отдых, чем решение тестов для одиннадцатилеток.

Спасибо также Теду Декстеру, Ривке Розенберг, Майку Туэру, Эндрю Майлиусу, Хелен Лоув, Хелен Портер, Дженни Джоунз, Филу Ризу, Шарлоте Ховард, Челси Фокс, Шону Флинну, Эндрю Каннингему, Мэнди Фрешуотер, Бу, Патрисии Рейд и всем, кого мы по невнимательности забыли упомянуть.

Из детей, помогавших нам, особой благодарности – за безупречную работу – заслуживают Уильям, Джорджия и Дженна; есть также много других, кто дал нам немало пищи для размышлений (анонимность этих детей мы нарушать не будем).

Некоторые из использованных в книге примеров взяты непосредственно из работ ведущих специалистов в этой области. Мы хотели бы поблагодарить: Мартина Хьюза из Эксетерского университета, Малькольма Суонна из Ноттингемского университета и Нэн Флауэрдью.

И, наконец, спасибо нашему чудесному редактору Розмари Дэвидсон, которая так старалась, чтобы мы рассмотрели именно те вопросы, которые больше всего беспокоят родителей. Спасибо также Питеру Уорду за усилия по верстке, далеко выходившие за пределы того, что обусловлены его должностными обязанностями.

Сноски

1

Истуэй Р., Эскью М. Математика с удовольствием. – М.: КоЛибри, 2017.

2

В русском же языке совершенно непонятно, откуда берется «сорок» наряду с «двадцать» и «шестьдесят». Мы говорим «пять-десят четыре» и «восемь-десят восемь», – так по какой же причине вместо «два-дцать три» мы не используем «два-десят три», а вместо «девя-но-сто шесть» – «девять-десят шесть»? – Прим. пер.

3

В методике преподавания математики в российских школах этому понятию примерно соответствует «состав числа». То и другое можно представить в виде таблицы сложения, аналогичной всем известной таблице умножения. – Прим. ред.

4

Авторы, строго говоря, предлагают сделать наоборот: никогда не использовать слово «минус» для обозначения состояния. Однако в русском языке вариант «отрицательное два» вместо «минус 2» кажется чужеродным, зато вариант замены «минуса как действия» словом «вычесть» используется довольно часто. – Прим. пер.

5

Здесь форма записи при делении уголком соответствует той, что принята в Великобритании и США: делитель слева от делимого, частное над делимым. – Прим. ред.

6

В русском языке в таких случаях может использоваться просто родительный падеж. – Прим. пер.

7

В Великобритании. В других местах часы должны быть установлены на среднее солнечное время данной местности. – Прим. пер.

8

В русском варианте: П («Поместить в память»), П+ («Прибавить к содержимому памяти»), ИП («Извлечь из памяти»), СП («Сброс памяти»).

Content

Роб Истуэй, Майк Эскью
Математика для мам и пап: Домашка без мучений

Подготовка

Введение

Большие вопросы

1. Почему сегодня это делают не так, как в наше время?

2. Как мне преодолеть страх перед математикой?

3. Как научить ребенка получать удовольствие от математики и разбираться в ней лучше, чем я в свое время?

4. Почему им (или мне) нужно это знать?

Домашние математические пособия

Правильная и неправильная родительская тактика

Что следует делать

Играйте с ребенком в математические игры

Позволяйте ребенку выигрывать или быть «лучше вас»

Непринужденно включайте элементы математики во все, чем бы вы ни занимались

Переводите теорию в практику

Не бойтесь нелепых, мрачных или «опасных» заданий

Признайте, что вычислять можно разными способами

Будьте чудаком

Научитесь быть актером

Чего не следует делать

Не надейтесь, что ребенок все поймет с первого раза

Не говорите ребенку, что ничего не понимаете в математике

Арифметика – и как она изменилась

Числа и позиционная система

Проблемы, которые часто возникают у детей в связи с числами и позиционной системой записи:

История десятичной системы

Как были придуманы разрядные значения

Если бы мы были восьмипалыми

Умение считать группами

Названия чисел: странные и непонятные

Играйте с большими числами

Четные и нечетные

Обратный счет

Самое большое число, какое вы сможете придумать

В чем разница между миллионом и миллиардом?

Десятичная запятая

Сложение и вычитание: методы устного счета

Проблемы, которые часто возникают у детей в связи с устным сложением и вычитанием

Устный счет или карандаш и бумага?

Первый опыт и факты сложения

Числовая прямая

Сложение с помощью неразмеченной числовой прямой

Тренируем сложение в уме

Как составить волшебную числовую таблицу

Вычитание при помощи неразмеченной числовой прямой

Связь между сложением и вычитанием

Что значит вычесть: отнять или найти разницу?

Дальнейшее освоение вычитания: отрицательные числа

Хитроумный прием Гаусса

Сложение и вычитание: Письменные методы

Проблемы, которые часто возникают у детей в связи с письменным сложением и вычитанием

Сложение столбиком: стандартный метод

Вычитание столбиком: стандартный метод

Путаница с вычислениями в столбик

Сложение разбиением

Вычитание посредством разбиения

Верен ли ответ?

Простое умножение и таблицы

Проблемы, которые часто возникают у детей в связи с базовым умножением и таблицами:

Начала умножения и обучающая таблица

Язык умножения

Заучивание посредством зубрежки

Порядок заучивания таблицы

Почему 3 × 7 равно 7 × 3

Как уполовинить таблицу умножения

Заучивание квадратов чисел

Десятки и пятерки

Заучивание удвоением – умножение на два, четыре (и восемь)

Таблица умножения на девять

Учим таблицу умножения на девять на пальцах

Таблицы умножения на три и на шесть

Таблица умножения на семь – игра в кости

Одиннадцать и двенадцать

Фокус с одиннадцатью

Умножение без таблицы

Проблемы, которые часто возникают у детей в связи с умножением без таблицы:

Зачем для более крупных чисел вводить новые методы

Умножение в столбик – стандартный метод

Шаг 1: умножаем с использованием массивов

Шаг 2: рисуем прямоугольники

Шаг 3: рисуем решетку

Шаг 4: работаем с более крупными блоками

Шаг 5: превращаем метод решетки в умножение столбиком

Умножение более крупных чисел

Как метод решетки связан с алгеброй

Деление

Проблемы, которые часто возникают у детей в связи с делением:

Что такое деление – распределение или вычитание?

Разбираемся в обоих типах деления

Деление пополам

Простые числа

Делители и кратные

Деление как операция, противоположная умножению

Признаки делимости

Деление уголком – стандартный метод

Деление на однозначное число

Деление кусками, или метод группировки

Что там, за арифметикой?

Доли, проценты и дроби

Проблемы, которые часто возникают у детей в связи с дробями

Что такое дробь?

Слова для обозначения дробей

Половина чего? Используйте еду

Дроби – естественное решение проблемы честного деления

Делим пиццу по-честному

Сравнение дробей

Упрощение дробей

Сравнение трудных дробей

Сложение дробей

Где используются дроби

Умножение дробей

Деление на дробь

Десятичные дроби и проценты

Задачи на проценты

Геометрические фигуры, симметрия и углы

Проблемы, которые часто возникают у детей в связи с геометрическими фигурами, симметрией и углами

Названия геометрических фигур

Мозаика – укладка геометрических фигур на плоскости

Платоновы тела

Развертки

Футбольный мяч и шестиугольники

Углы

Прямые, острые и тупые углы

Треугольники

Проверьте себя 33. Припаркованный автомобиль

Симметрия

Строим симметричные фигуры

Проверьте себя 35. Где квадрат?

Зеркальные фокусы, которые можно попробовать дома

Палиндромы и числовая симметрия

Измерения

Проблемы, которые часто возникают у детей в связи с измерениями

Метрическая и имперская система мер и весов

Таблица для перевода имперских мер в метрические

Выбирайте правильную шкалу

Время

Часы и направления

Пользуйтесь часами для определения направления

Длина

Другие мерные шкалы

Периметр

Площади и прямоугольники

Площади более сложных фигур

Объем

Вес

Опорные точки для взвешивания

Статистика и вероятность

Проблемы, которые часто возникают у детей в связи с обработкой информации и вероятностями

Подсчет и частоты

Сравнение, сортировка, систематизация

Что лишнее в группе?

Сортировка и диаграммы Венна

Диаграммы Кэрролла

Проекты по обработке данных

Представление результатов

График сказки

Круговые диаграммы

Сравнение круговых диаграмм

Учите детей критически воспринимать статистическую информацию

Мода, медианное и среднее значение, диапазон

Какое среднее лучше всего?

Язык вероятностей

Математика на калькуляторе

Проблемы, которые возникают у детей в связи с использованием калькуляторов

Вреден ли калькулятор при изучении математики?

Прав ли калькулятор?

Проблемы при использовании простого калькулятора

Кнопка «%»

Три способа продемонстрировать недостатки калькулятора

Порядок действий

Ищем числовые закономерности

Загадочное число 12345679

Помогаем учить таблицу умножения

Исследуем кнопку квадратного корня

Оценка квадратного корня

Большие идеи для маленьких человечков

Задумай число (волшебство алгебры)

Раскрашиваем картинки

Карточки для чтения мыслей (магия двоичных чисел)

Что могут степени

Как найти площадь треугольника

Почему круг – особая фигура?

Бесконечность и дальше

Готовимся к экзаменам

Вопросы, с которыми может столкнуться ваш ребенок

Решаем без калькулятора

Использовать калькулятор разрешается

Ответы

Ответы на вопросы, которые могут встретиться в тестах

Ответы на вопросы в разделах «Проверьте себя»

Числа и позиционная система

Сложение и вычитание: методы устного счета

Сложение и вычитание: письменные методы

Простое умножение и таблицы

Умножение без таблиц

Деление

Доли, проценты и дроби

Геометрические фигуры, симметрия и углы

Измерение

Статистика и вероятность

Математика с калькулятором

Глоссарий

Благодарности

Сноски