Научно исследовательская работа по информатике Метод координат

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Основная общеобразовательная школа № 33»
Исследовательская работа по информатике в рамках научно-практической конференции
ТЕМА: «Метод координат»
Мальцева София, Санникова Полина, 11 лет
(ФИО учащегося, возраст)
МБОУ «ООШ № 33», 5 «А» класс
Научный руководитель: учитель информатики Рубцов Илья Евгеньевич
(ФИО учителя)
г. Новокузнецк, 2017 г.
Содержание
TOC \o "1-3" \h \z \u Введение PAGEREF _Toc474062594 \h 3Основная часть PAGEREF _Toc474062595 \h 41.1 История возникновения координат PAGEREF _Toc474062596 \h 41.3 Описание системы координат PAGEREF _Toc474062597 \h 61.4. Исследовательская работа PAGEREF _Toc474062598 \h 8Заключение PAGEREF _Toc474062599 \h 9Список использованных источников PAGEREF _Toc474062600 \h 10
ВведениеАктуальность
Умение кодировать и декодировать информацию в наше время является неотъемлемой частью жизни человечества. Каждый день человек сталкивается с различными знаками, кодами, который он вынужден обрабатывать и преобразовывать.
Цель исследования
Научиться графически декодировать данные с помощью системы координат.
Задачи исследования
Научиться правильно размечать оси координат, находить координаты точек. Определить сколько существует четвертей координатной плоскости и какие значения она принимает. В программе «Координатная плоскость» научиться кодировать и декодировать координаты точек.
Объект исследования
Стала координатная плоскость.
Предмет исследования
Кодирование информации.
Гипотеза исследования
Предполагаем, что метод координат очень полезен при решении графических задач по информатике. Поэтому на наш взгляд считаем эту тему одной из основных при изучении темы декодирования данных.
Методы исследования
Информационное моделирование, компьютерный эксперимент.
Методики исследования
Экспериментальная, логическая.
База исследования
МБОУ «ООШ № 33»
Практическая значимость
Создание графических изображений путем декодирования информации при помощи метода координат.
Основная часть1.1 История возникновения координатИстория возникновения координат и системы координат начинается очень давно, первоначально идея метода координат возникла ещё в древнем мире в связи с потребностями астрономии, географии, живописи. Древнегреческого ученого Анаксимандра Милетского (ок. 610-546 до н. э.) считают составителем первой географической карты. Он четко описывал широту и долготу места, используя прямоугольные проекции.
Более чем за 100 лет до н.э. греческий ученый Гиппарх предложил опоясать на карте земной шар параллелями и меридианами и ввести теперь хорошо известные географические координаты: широту и долготу и обозначить их числами.
Идея изображать числа в виде точек, а точкам давать числовые обозначения зародилась в далекой древности. Первоначальное применение координат связано с астрономией и географией, с потребностью определять положение светил на небе и определенных пунктов на поверхности Земли, при составлении календаря, звездных и географических карт. Следы применения идеи прямоугольных координат в виде квадратной сетки (палетки) изображены на стене одной из погребальных камер Древнего Египта.
Основная заслуга в создании современного метода координат принадлежит французскому математику Рене Декарту. До наших времён дошла такая история, которая подтолкнула его к открытию. Занимая в театре места, согласно купленным билетам, мы даже не подозреваем, кто и когда предложил ставший обычным в нашей жизни метод нумерации кресел по рядам и местам. Оказывается, эта идея осенила знаменитого философа, математика и естествоиспытателя Рене Декарта (1596-1650) – того самого, чьим именем названы прямоугольные координаты. Посещая парижские театры, он не уставал удивляться путанице, перебранкам, а подчас и вызовам на дуэль, вызываемыми отсутствием элементарного порядка распределения публики в зрительном зале. Предложенная им система нумерации, в которой каждое место получало номер ряда и порядковый номер от края, сразу сняла все поводы для раздоров и произвела настоящий фурор в парижском высшем обществе.
Научное описание прямоугольной системы координат Рене Декарт впервые сделал в своей работе «Рассуждение о методе» в 1637 году. Поэтому прямоугольную систему координат называют также — Декартова система координат. Кроме того, в своей работе «Геометрия» (1637), открывшей взаимопроникновение алгебры и геометрии, Декарт ввел впервые понятия переменной величины и функции. «Геометрия» оказала огромное влияние на развитие математики. В декартовой системе координат получили реальное истолкование отрицательные числа.
Кроме математики интересы Декарта распространялись на физику, где он дал четкую формулировку закона инерции, открыл закон преломления световых лучей на границе двух различных сред («Диоптрика», 1637)
Вклад в развитие координатного метода внес также Пьер Ферма, однако его работы были впервые опубликованы уже после его смерти. Декарт и Ферма применяли координатный метод только на плоскости. Координатный метод для трёхмерного пространства впервые применил Леонард Эйлер уже в XVIII веке.
1.2. Метод координат в жизни человека
Всех нас интересуют вопросы. Где мы встречаемся с координатами в жизни, может ли человек обойтись без координат? Оказывается, в очень многом применяется метод координат. Давайте рассмотрим некоторые из них. - Например в стихах поэта Константина Симонова «Сын Артиллериста»
Всю ночь, шагая как маятник, глаз майор не смыкал,
Пока по радио утром донёсся первый сигнал:
«Всё в порядке, добрался, немцы левей меня,
Координаты (3;10), скорее давайте огня!
Орудия зарядили, майор рассчитал всё сам.
И с рёвом первые залпы ударили по горам.
И снова сигнал по радио: «Немцы правей меня,
Координаты (5;10), скорее ещё огня!
- Координирование положения точки на местности.
Можно закодировать с помощью координат и положение объекта на местности. Для этого используют географические координаты – ширину и долготу.
- Мореплаватели определяют свое положение с помощью двух приборов:
Секстанта, измеряющего угол солнца над горизонтом и хронометра, показывающего время по Гринвечу. Сейчас для навигации используют компьютеры, обрабатывающие радиосигналы со спутников и наземных радиостанций.
- Системы координат пронизывают всю практическую жизнь человека. Кроме почтовых адресов и номеров телефонов, мы знакомы с системой координат определяющей место в поезде (номер вагона и номер места)
- В кинотеатрах тоже существует кодировка мест: номер ряда и номер кресла в ряду. Это и есть координаты кресла в кинозале. На билете пишут: ряд 4 место
- Кодирование в играх. Игра морской бой, где каждая клетка на игровом поле определялась двумя координатами – буквой и цифрой, аналогично и в шахматах.
- Положение квартир в доме.
- У летчиков важна еще одна координата – высота над уровнем моря. Для сложных вычислений удобно поместить начало отсчето трехмерной Декартовой системы координат в центр Земли.
- Если нужно записать ход шахматной партии, то пользуются следующим способом: обозначают горизонтальный ряд клеток цифрами от 1 до 8, а вертикальный ряд – буквами латинского алфавита a, b,c,d,e,f,g,h. Теперь положение любой клетки можно закодировать двумя ее координатами: по вертикали и горизонтали: е2, f4. Тогда можно записать любой ход: е2-е4.
1.3 Описание системы координатСущность метода координат как метода решения задач состоит в том, что, задавая фигуры уравнениями и выражая в координатах различные геометрические соотношения, мы можем решать геометрическую задачу средствами алгебры. Обратно, пользуясь координатами, можно истолковывать алгебраические и аналитические соотношения и факты геометрически и таким образом применять геометрию к решению алгебраических задач.
Метод координат - это универсальный метод.
В отношении школьного курса геометрии можно сказать, что в некоторых случаях метод координат дает возможность строить доказательства и решать многие задачи более рационально, красиво, чем чисто геометрическими способами. Метод координат связан, правда, с одной геометрической сложностью. Одна и та же задача получает различное аналитическое представление в зависимости от того или иного выбора системы координат. И только достаточный опыт позволяет выбирать систему координат наиболее целесообразно.
Метод координат — способ определять положение точки или тела с помощью чисел или других символов. 
Система координат — комплекс определений, реализующий метод координат, т.е. способ определять положение точки или тела с помощью чисел или других символов.
“Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать”, — гласит народная мудрость. Действительно, рисунки, схемы, чертежи и графики способны заменить нам долгие разъяснения. Любая, в том числе и графическая, информация может быть представлена с помощью чисел. Чтобы “связать” числа и точки, используют системы координат. Простейшую из них — числовую ось — вы уже рассматривали на уроках математики.

Мы рассмотрим прямоугольную систему координат. Её также называют прямоугольной декартовой системой координат — в честь французского математика Рене Декарта.

Нарисуем на листе в клетку две перпендикулярные оси, точку их пересечения обозначим через О.
Горизонтальная ось называется осью ОХ, вертикальная — осью OY. Место пересечения осей ОХ и OY называется началом координат, которое также обозначают цифрой 0 (“ноль”). Каждая точка на координатной плоскости имеет свой точный адрес. Это пара чисел: первое число по оси ОХ, второе —по оси OY. Эти числа называются координатами точки.
Оси координат разбивают плоскость на четыре части, которые называются координатными четвертями. Далее мы будем работать только в первой координатной четверти.

Самое главное - рисунки, схемы, чертежи, графики — графические формы представления информации. Метод координат — это один из удобных способов представления графической информации с помощью чисел.
1.4. Исследовательская работаВ основе своей исследовательской работы мы использовали программу «Координатная плоскость», которая является свободно распространяемой и бесплатной программой (согласно лицензии, на распространение). В данной программе мы хотели закодировать координаты точек, чтобы в дальнейшем учащиеся графическим способом декодировали данные точек. В результате декодирования на координатной плоскости получается рисунок «Слон». Исследование начали проводить в тетради, построив в ней координатную плоскость. Далее расставили точки на координатной плоскости так, чтобы соединить эти точки последовательно отрезками, в результате чего у нас получился контур «слона». Координаты точек переписали на отдельный лист. Для того чтобы эти координаты отражались ученикам в программе «Координатная плоскость», необходимо координаты точек занести в стандартную программу Windows «Блокнот». Начало записи точек в «Блокноте» происходит с хэштэга, затем записываем данные по оси ОХ, второе значение по оси ОУ (первая точка создана). Координаты точек слона: (-6;-1)#; (-2;2); (0;1); (4;1); (6;2); (8;0); (8;-4); (5;-6); (4;-4); (4;-8); (3;-9); (2;-9); (0;-9); (0;-8); (2;-8); (3;-7);
(1;-5); (0;-5); (-1;-4); (-2;-6); (-5;-4); (-6;-1); (-10;-2); (-13;-4); (-14;-7); (-16;-9); (-13;-7); (-12;-10); (-13;-14); (-10;-14); (-10;-13); (-9;-13); (-10;-9); (-5;-9); (-5;-15); (-2;-15); (-2;-10); (-1;-10); (-1;-11); (-2;-13); (0;-15); (2;-11); (2;-9); (0;-2#); (4;-2#). Для проверки выполнения задачи в программе «Координатная плоскость» открываем файл с расширением TXT и именем «Слон». Ученикам будет показана координата точки, которую они должны отметить на координатной плоскости. В случай не верного определения координаты происходит неприятный звуковой сигнал, сигнализирующий о неправильном нахождении координаты. Если координата найдена верно, то воспроизводиться позитивный звуковой сигнал. Находя координаты точек можно увидеть, что они соединяются отрезками, в итоге образуя контур слона.
Заключение
При помощи программы «Координатная плоскость», у учеников появляется возможность самостоятельно декодировать информацию. Изучив метод координат, мы укрепили свои знания по предмету «География» (в контурных картах). Исследовав координатную плоскость, мы научились кодировать и декодировать информацию в виде графических данных, а также ориентироваться в пространстве координатных четвертей, тем самым можно считать, что поставленная цель достигнута, задачи выполнены.
Список использованных источниковИнформатика: Учебник для 5 класса / Л.Л. Босова. 5-е изд. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014.
Информатика: Рабочая тетрадь для 5 класса. / Л.Л. Босова. - 4-е изд.- М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014.
Уроки информатики в 5-7 классах : методическое пособие / Л.Л. Босова, А.Ю. Босова. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний,2014.
http://images.yandex.ru/ - картинки, анимации.
http://subrins.narod.ru – программа «Координатная плоскость», для практических занятий по информатике.
https://ru.wikipedia.org