オウム貝の等角らせん

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指数の拡張

オウム貝の等角らせんを分析することで、有理数の指数のイメージを深め、指数の拡張の

有用性を感じるのが、この教材のねらいである。

オウム貝の渦巻は、図1のように、360°回転すると中心からの距離が

約3倍、720°回転すると約9倍になっているらしい。

このモデルを利用して、180°回転したときの中心からの距離は

何倍になっているかを考える。

また、90°回転したときの中心からの距離は何倍になっているか

も考える。

指数関数的に中心からの距離はのびていくので、

1/2回転(180°)のとき、31/2(√3 ≒1.73)倍、

1/4回転(90°)のとき、、 31/4(4√3 ≒1.32)倍になることが予想できる。

右のような実際のオウム貝の写真を計測してみるとよい。

実際に写真上の長さを測ってみると、以下のようになった。

回転した角度90°180°360°
中心からの距離2.883.804.986.578.64
倍率11.321.732.283

これによって、有理数の指数の値を長さのイメージで

とらえることができる。

(参考文献)
[1]韮塚哲夫(2004),「オウムガイを科学する」,「平成15年度高等学校数学研究会教育課程研究会
  全体発表会発表資料」.