Docentenhandleiding: Limieten bepalen met een tabel

Schat een limiet numeriek: maak een tabel met waarden van beide kanten, kom steeds dichterbij en lees af waar de uitkomsten naartoe gaan.

Les presenterenStudentpagina bekijken

Gebruik deze les in de klas

Gratis, leerlingen hebben geen account nodig.

Delen met leerlingen

Leerlingen openen de les en oefenen met directe feedback.

Werkblad om te printen

Alle oefenopgaven op papier, met een apart antwoordblad.

Werkblad Antwoorden

Klassenquiz

10 vragen over Limieten. Leerlingen doen mee met een naam, jij ziet alle scores.

Voor docenten

Leerdoelen

Een tabel maken die een punt van beide kanten nadert
$x$ -waarden kiezen die op een systematische manier steeds dichter bij $a$ komen
Een limiet schatten uit de trend in een tabel, ook als $f(a)$ niet bestaat
Aan een tabel herkennen wanneer een limiet niet bestaat of wanneer de uitkomsten onbegrensd groeien
De beperkingen van tabellen uitleggen en schattingen controleren met grafieken of algebra

Vereisten

• Introductie tot limieten en Limietnotatie (betekenis van $\lim_{x \to a} f(x)$ )
• Limieten aflezen uit een grafiek
• Functiewaarden berekenen met de rekenmachine, ook in radialen
• Rekenen met decimale getallen en afronden

Discussiestarters

1. Waarom laten we $x = a$ weg als we een tabel maken voor $\lim_{x \to a} f(x)$ ?
2. Kan een tabel ooit bewijzen dat een limiet een bepaald getal is? Waarom wel of niet?
3. Hoe zou je een vriend alleen met een tabel overtuigen dat $\frac{|x|}{x}$ geen limiet heeft bij $0$ ?
4. De waarden $0{,}1$ , $0{,}01$ , $0{,}001$ geven allemaal $0$ voor $\sin\left(\frac{\pi}{x}\right)$ . Wat zegt dat over het kiezen van tabelwaarden?
5. Wanneer kan de afronding van een computer een tabel er verkeerd uit laten zien?

Veelvoorkomende misvattingen

De limiet is de tabelwaarde die het dichtst bij $a$ ligt

Herstel: Laat zien dat de dichtstbijzijnde waarde, zoals $3{,}999$ , alleen een schatting is. Vraag naar welk getal de rij $3{,}9$ , $3{,}99$ , $3{,}999$ gaat en benadruk dat we het doel $4$ noemen, niet de laatste waarde.

Eén kant van de tabel is genoeg

Herstel: Gebruik $\frac{|x|}{x}$ : een tabel van alleen rechts geeft $1$ , een tabel van alleen links geeft $-1$ . Pas beide kanten samen laten zien dat de limiet niet bestaat.

Als alle tabelwaarden gelijk zijn, moet de limiet die waarde zijn

Herstel: Laat $\sin\left(\frac{\pi}{x}\right)$ zien met $x = 0{,}1$ , $0{,}01$ , $0{,}001$ (allemaal $0$ ) en laat leerlingen daarna $x = 0{,}4$ en $x = \frac{2}{3}$ proberen. Bespreek waarom een grafiek of algebra nodig is om te bevestigen.

DifferentiatieIdeeën

Voor leerlingen met moeite:

• Geef gedeeltelijk ingevulde tabellen, zodat leerlingen maar een paar waarden hoeven te berekenen
• Begin met functies met een gat, waarbij het patroon ( $3{,}9$ , $3{,}99$ , $3{,}999$ ) makkelijk te zien is
• Laat leerlingen eerst de rekenmachine met de gegeven voorbeelden gebruiken voordat ze zelf tabellen maken

Voor leerlingen op niveau:

• Volledige tabellen van beide kanten maken voor functies zoals $\frac{\sin x}{x}$ en $\frac{e^x - 1}{x}$
• Limieten uit tabellen indelen als bestaat, bestaat niet of oneindig
• Schattingen uit de tabel vergelijken met de grafiek van dezelfde functie

Voor gevorderde leerlingen:

• $\sin\left(\frac{\pi}{x}\right)$ onderzoeken en $x$ -waarden vinden, willekeurig dicht bij $0$ , die $1$ , $0$ en $-1$ geven
• Afrondingsfouten van de rekenmachine onderzoeken bij $x - a = 10^{-10}$ en uitleggen wat er misgaat
• $\lim_{x \to 0} (1 + x)^{\frac{1}{x}}$ schatten en verbinden met het getal $e$

Standaarduitlijning

AP Calculus LIM-1.D (AP.CALC.LIM-1.D)
Limieten van functies schatten, ook met behulp van tabellen
HSF-IF.A.2 (CCSS.MATH.CONTENT.HSF.IF.A.2)
Functienotatie gebruiken en functiewaarden berekenen voor invoer uit het domein

Lesbronnen

visualGrafiek met tabel
Interactieve grafieken met een gat, een sprong en een verticale asymptoot, elk met een tabel die het punt nadert
activityEstafette: steeds dichterbij
Teams berekenen $f(x)$ voor $x$ -waarden die elke ronde tien keer dichterbij liggen en voorspellen de limiet vóór de laatste waarde
worksheetOefenblad: limieten met tabellen
Tabellen van beide kanten aanvullen, limieten schatten en elke limiet indelen als bestaat, bestaat niet of oneindig

Lesinhoud

Alles wat leerlingen zien: definitie, voorbeelden, veelgemaakte fouten, toepassingen. Tik om te openen.

Definitie

Om een limiet met een tabel te bepalen, kies je

x

-waarden die steeds dichter bij

a

komen van beide kanten, bereken je voor elke waarde

f(x)

en kijk je naar welke waarde de uitkomsten naderen.

\lim_{x \to a} f(x) = L

Zo maak je de tabel:

Linkerkant ( $x < a$ ): bijvoorbeeld $a - 0{,}1$ , $a - 0{,}01$ , $a - 0{,}001$
Rechterkant ( $x > a$ ): bijvoorbeeld $a + 0{,}001$ , $a + 0{,}01$ , $a + 0{,}1$
$x = a$ zelf sla je over: de limiet hangt niet af van $f(a)$

Voorbeeld:

f(x) = \frac{x^2 - 4}{x - 2}

bestaat niet bij

x = 2

, maar de tabel laat zien waar de functie naartoe gaat:

$x$	$1{,}9$	$1{,}99$	$1{,}999$	$2{,}001$	$2{,}01$	$2{,}1$
$f(x)$	$3{,}9$	$3{,}99$	$3{,}999$	$4{,}001$	$4{,}01$	$4{,}1$

Beide kanten naderen

4

, dus we schatten

\lim_{x \to 2} \frac{x^2 - 4}{x - 2} = 4

Drie mogelijke uitkomsten:

Beide kanten naderen hetzelfde getal $L$ : de limiet is $L$
De kanten naderen verschillende getallen: de limiet bestaat niet
De uitkomsten groeien onbegrensd: we schrijven $\infty$ (geen eindige limiet)

Een tabel geeft een schatting, geen bewijs. Het is de numerieke kant van hetzelfde idee dat je zag bij Limieten aflezen uit een grafiek.

Uitgewerkte voorbeelden

Gebruik een tabel om $\lim_{x \to 2} \frac{x^2 - 4}{x - 2}$ te schatten.

Controleer het punt zelf

Bij $x = 2$ : $\frac{4 - 4}{2 - 2} = \frac{0}{0}$ → $f(2)$ bestaat niet, dus we hebben een tabel nodig

Nader van links

$f(1{,}9) = 3{,}9$ , $f(1{,}99) = 3{,}99$ , $f(1{,}999) = 3{,}999$ → De linkerkant gaat naar $4$

Nader van rechts

$f(2{,}1) = 4{,}1$ , $f(2{,}01) = 4{,}01$ , $f(2{,}001) = 4{,}001$ → De rechterkant gaat naar $4$

Vergelijk beide kanten

Beide kanten naderen dezelfde waarde → $\lim_{x \to 2} f(x) = 4$

Antwoord: $\lim_{x \to 2} \frac{x^2 - 4}{x - 2} = 4$ , ook al bestaat $f(2)$ niet

Veelgemaakte fouten

Maar één kant van $a$ gebruiken

Waarom het fout is: Een tabel met alleen $x = 1{,}9$ , $1{,}99$ , $1{,}999$ toont de linkerlimiet. De rechterkant kan ergens anders naartoe gaan, zoals bij $\frac{|x|}{x}$ .

Correct: Maak altijd beide kolommen: waarden net onder $a$ en waarden net boven $a$ .

$x$ -waarden kiezen die niet dicht bij $a$ liggen

Waarom het fout is: Waarden zoals $x = 1$ , $1{,}5$ , $2{,}5$ , $3$ liggen te ver weg. Ver van het punt kan de functie zich heel anders gedragen.

Correct: Kom elke keer een factor $10$ dichterbij: $a \pm 0{,}1$ , $a \pm 0{,}01$ , $a \pm 0{,}001$ .

$x = a$ in de tabel zetten en $f(a)$ als limiet nemen

Waarom het fout is: De limiet beschrijft wat er gebeurt in de buurt van $a$ , niet bij $a$ . Bij een gat bestaat $f(a)$ misschien niet, en bij een verplaatst punt kan het een ander getal zijn.

Correct: Laat $x = a$ weg uit de tabel en lees alleen de trend van de waarden in de buurt af.

Blind vertrouwen op een paar waarden

Waarom het fout is: Speciale keuzes van $x$ kunnen een schommeling verbergen, zoals bij $\sin\left(\frac{\pi}{x}\right)$ , en afronding kan kleine verschillen tussen de kanten verbergen.

Correct: Gebruik meerdere waarden die niet allemaal hetzelfde patroon volgen, houd genoeg decimalen en controleer met een grafiek of algebra.

Waarom het belangrijk is

Tabellen zijn vaak de eerste en handigste manier om een limiet te vinden:

Geen rekentruc nodig: functies zoals $\frac{\sin x}{x}$ of $\frac{e^x - 1}{x}$ kun je niet vereenvoudigen door te ontbinden, maar een tabel vindt hun limiet in een paar seconden
Rekenmachines en computers schatten limieten precies zo: ze vullen getallen in die steeds dichter bij het punt liggen
Je algebra controleren: als je berekening limiet $4$ geeft maar de tabel naar $3$ gaat, is er iets misgegaan
Basis van de analyse: momentane snelheid en de helling van een grafiek beginnen als tabellen van gemiddelde snelheden over steeds kortere tijdsintervallen

Weten wanneer een tabel je kan misleiden (oscillerende functies, afronding) is net zo belangrijk als er een maken.

Toepassingen in de echte wereld

Momentane snelheid in de natuurkunde

Een snelheidsmeter toont de snelheid op één moment. Natuurkundigen vinden die door gemiddelde snelheden over steeds kortere tijdsintervallen te berekenen en de trend in de tabel af te lezen.

Voorbeeld:

Een bal valt $s(t) = 5t^2$ meter in $t$ seconden. Gemiddelde snelheden vanaf $t = 2$ : over $0{,}1$ s is het $20{,}5$ m/s, over $0{,}01$ s is het $20{,}05$ m/s, over $0{,}001$ s is het $20{,}005$ m/s.

1Probeer het zelf

De gemiddelde snelheid van de bal tussen $t = 2$ en $t = 2 + h$ seconden is $\frac{5(2 + h)^2 - 20}{h}$ m/s.

Wat is de momentane snelheid op $t = 2$ seconden, in m/s?

Stap 1: Schrijf de wiskundige uitdrukking

Maak $h$ steeds kleiner en lees af waar de gemiddelde snelheid naartoe gaat:

Groeisnelheid in de biologie

Een bacteriekweek die elk uur verdubbelt, groeit niet met sprongen. Haar momentane groeisnelheid vind je met een tabel van de uitdrukking $\frac{2^h - 1}{h}$ voor heel kleine tijdstappen $h$.

Voorbeeld:

Voor $h = 0{,}1$ uur geeft de tabel $0{,}7177$ , voor $h = 0{,}01$ geeft ze $0{,}6956$ , voor $h = 0{,}001$ geeft ze $0{,}6934$ : de snelheid komt uit rond $0{,}693$ per uur.

2Probeer het zelf

Biologen schatten $\lim_{h \to 0} \frac{2^h - 1}{h}$ met een tabel. Gebruik een rekenmachine.

Wat is de limiet, afgerond op twee decimalen?

Stap 1: Schrijf de wiskundige uitdrukking

Bereken de uitdrukking voor steeds kleinere $h$ :

Signaalverwerking en audio

Audiosoftware gebruikt functies zoals $\frac{\sin(2x)}{x}$ om geluid te filteren. Bij $x = 0$ geeft de formule $\frac{0}{0}$, dus programmeurs vullen daar de limiet uit een tabel in.

Voorbeeld:

Dicht bij $0$ (in radialen) geeft $\frac{\sin(2x)}{x}$ de waarde $1{,}98669$ bij $x = 0{,}1$ en $1{,}99987$ bij $x = 0{,}01$ .

3Probeer het zelf

Een programmeur heeft de waarde nodig die $\frac{\sin(2x)}{x}$ nadert als $x \to 0$ ( $x$ in radialen).

Welke waarde moet het programma gebruiken bij $x = 0$ ?

Stap 1: Schrijf de wiskundige uitdrukking

Maak een tabel met $x = 0{,}1$ , $0{,}01$ , $0{,}001$ :

Belangrijke punten

1Om $\lim_{x \to a} f(x)$ met een tabel te schatten, gebruik je $x$ -waarden die van beide kanten steeds dichter bij $a$ komen
2Een goed patroon: $a \pm 0{,}1$ , $a \pm 0{,}01$ , $a \pm 0{,}001$ ; laat $x = a$ weg
3Als beide kanten hetzelfde getal $L$ naderen, is de limiet $L$ , ook als $f(a)$ niet bestaat
4Als de kanten verschillende getallen naderen, bestaat de limiet niet
5Als de uitkomsten onbegrensd groeien, is er geen eindige limiet en schrijven we $\infty$ (of $-\infty$ )
6Een tabel is een schatting: oscillerende functies zoals $\sin\left(\frac{\pi}{x}\right)$ en afronding kunnen haar misleiden, dus controleer met een grafiek of algebra

Veelgestelde vragen

Hoeveel waarden heb ik nodig in de tabel?

Meestal zijn drie aan elke kant genoeg, zoals

a \pm 0{,}1

a \pm 0{,}01

a \pm 0{,}001

, om een duidelijke trend te zien. Is de trend niet duidelijk, neem dan waarden die nog dichterbij liggen, zoals

a \pm 0{,}0001

Waarom vul ik niet gewoon $x = a$ in?

Omdat de limiet gaat over de waarden in de buurt van

a

, niet bij

a

. Vaak bestaat

f(a)

niet (een gat of

\frac{0}{0}

), en soms bestaat het wel maar verschilt het van de limiet. De tabel laat de trend zien die

f(a)

niet kan laten zien.

Is een tabel een bewijs dat de limiet klopt?

Nee. Een tabel geeft alleen sterke aanwijzingen. Exacte antwoorden komen uit de algebra (Limieten door direct invullen, ontbinden) of uit de rekenregels voor limieten. Tabellen zijn uitstekend om te schatten en om een algebraïsch antwoord te controleren.

Wat betekent het als mijn rekenmachine vreemde waarden geeft heel dicht bij $a$ ?

Bij extreem kleine verschillen zoals

x - a = 0{,}0000000001

kan een rekenmachine cijfers verliezen als hij bijna gelijke getallen van elkaar aftrekt. Springen de waarden plotseling heen en weer, ga dan terug naar

a \pm 0{,}001

a \pm 0{,}0001

, waar de berekening nog betrouwbaar is.

Woordenlijst

Waardetabel: Een lijst met gekozen invoerwaarden $x$ en hun uitkomsten $f(x)$ , waarmee je een trend ziet
Linkerlimiet: De waarde die $f(x)$ nadert als $x \to a$ via waarden kleiner dan $a$ , genoteerd als $\lim_{x \to a^-} f(x)$
Rechterlimiet: De waarde die $f(x)$ nadert als $x \to a$ via waarden groter dan $a$ , genoteerd als $\lim_{x \to a^+} f(x)$
Bestaat niet: De uitkomsten naderen niet één enkel eindig getal, bijvoorbeeld omdat de twee kanten verschillen of de functie schommelt
Onbegrensde groei: De uitkomsten worden groter dan elk getal dat je kiest; je schrijft dan een limiet gelijk aan $\infty$ (oneindige limiet)
Oscillatie: Gedrag waarbij de uitkomsten blijven heen en weer schommelen in plaats van tot rust te komen, zoals $\sin\left(\frac{\pi}{x}\right)$ dicht bij $0$

Formulekaart

Tabelpatroon

x = a - 0{,}1;\ a - 0{,}01;\ a - 0{,}001 \ \mid\ a + 0{,}001;\ a + 0{,}01;\ a + 0{,}1

Nader $a$ van beide kanten, bij elke stap tien keer dichterbij, en gebruik nooit $x = a$ zelf

Limiet bestaat

\lim_{x \to a^-} f(x) = \lim_{x \to a^+} f(x) = L \Rightarrow \lim_{x \to a} f(x) = L

Beide kolommen van de tabel gaan naar hetzelfde getal

Limiet bestaat niet

\lim_{x \to a^-} f(x) \neq \lim_{x \to a^+} f(x)

De twee kolommen naderen verschillende getallen, of de waarden schommelen

Meer over dit onderwerp

Docentenhandleiding: Limieten bepalen met een tabel

Gebruik deze les in de klas

Voor docenten

Voor leerlingen met moeite:

Voor leerlingen op niveau:

Voor gevorderde leerlingen:

Lesinhoud

Definitie

Uitgewerkte voorbeelden

Veelgemaakte fouten

Waarom het belangrijk is

Toepassingen in de echte wereld

Momentane snelheid in de natuurkunde

Groeisnelheid in de biologie

Signaalverwerking en audio

Belangrijke punten

Veelgestelde vragen

Woordenlijst

Formulekaart

Tabelpatroon

Limiet bestaat

Limiet bestaat niet

Meer over dit onderwerp

Introductie tot limieten

Limietnotatie

Limieten aflezen uit een grafiek

Limieten door direct invullen