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 | 0° | 90° | 180° | 360° | |
---|---|---|---|---|---|
中心からの距離 | 2.88 | 3.80 | 4.98 | 6.57 | 8.64 |
倍率 | 1 | 1.32 | 1.73 | 2.28 | 3 |
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。