57
North Carolina High School Mathematics Math III Unpacking Document NC DEPARTMENT OF PUBLIC INSTRUCTION 1 The Real Number System NRN Common Core Cluster Use properties of rational and irrational numbers. Common Core Standard Unpacking What does this standard mean that a student will know and be able to do? NRN.3 Explain why the sum or product of two rational numbers is rational; that the sum of a rational number and an irrational number is irrational; and that the product of a nonzero rational number and an irrational number is irrational. N.RN.3 Know and justify that when adding or multiplying two rational numbers the result is a rational number Ex: What kind of number (rational or irrational) is the sum of ! ! and ! ! ? What kind of number (rational or irrational) is the product of ! ! and ! ! ? Explain how you know whether the solution would be rational or irrational without computing. Ex: Prove and illustrate with examples that when adding or multiplying two rational numbers the result is a rational number. N.RN.3 Know and justify that when adding a rational number and an irrational number the result is irrational. Ex: What kind of number (rational or irrational) is the sum of ! ! and 2 ? Explain how you know whether the solution would be rational or irrational without computing. Ex: Prove and illustrate with examples that when adding a rational number and an irrational number the result is irrational. Ex: Give an example of two different irrational numbers that have a rational number as their sum. Justify your answer.

North&Carolina&High&School&Mathematics&Math&III ...maccss.ncdpi.wikispaces.net/file/view/MathIII...North&Carolina&High&School&Mathematics&Math&III&Unpacking&Document& & & NC&DEPARTMENT&OF&PUBLIC&INSTRUCTION&

Embed Size (px)

Citation preview

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       1  

The  Real  Number  System                                                                                                                                                                                                                                            N-­‐RN  

Common  Core  Cluster  

Use  properties  of  rational  and  irrational  numbers.  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

N-­‐RN.3  Explain  why  the  sum  or  product  of  two  rational  numbers  is  rational;  that  the  sum  of  a  rational  number  and  an  irrational  number  is  irrational;  and  that  the  product  of  a  nonzero  rational  number  and  an  irrational  number  is  irrational.  

N.RN.3    Know  and  justify  that  when  adding  or  multiplying  two  rational  numbers  the  result  is  a  rational  number      Ex:  What  kind  of  number  (rational  or  irrational)  is  the  sum  of  !

!  and    !

!?      What  kind  of  number  (rational  or  

irrational)  is  the  product  of  !!  and    !

!?  Explain  how  you  know  whether  the  solution  would  be  rational  or  

irrational  without  computing.    Ex:  Prove  and  illustrate  with  examples  that  when  adding  or  multiplying  two  rational  numbers  the  result  is  a  rational  number.    N.RN.3  Know  and  justify  that  when  adding  a  rational  number  and  an  irrational  number  the  result  is  irrational.    

Ex:  What  kind  of  number  (rational  or  irrational)  is  the  sum  of  !!  and   2?    Explain  how  you  know  whether  the  

solution  would  be  rational  or  irrational  without  computing.    Ex:  Prove  and  illustrate  with  examples  that  when  adding  a  rational  number  and  an  irrational  number  the  result  is  irrational.    Ex:  Give  an  example  of  two  different  irrational  numbers  that  have  a  rational  number  as  their  sum.  Justify  your  answer.      

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       2  

  N.RN.3  Know  and  justify  that  when  multiplying  of  a  nonzero  rational  number  and  an  irrational  number  the  result  is  irrational.    

Ex:  What  kind  of  number  (rational  or  irrational)  is  the  product  of  !!  and   2?      Explain  how  you  know  whether  

the  solution  would  be  rational  or  irrational  without  computing.    Ex:  Prove  and  illustrate  with  examples  that  when  multiplying  of  a  nonzero  rational  number  and  an  irrational  number  the  result  is  irrational.    Ex:    Give  an  example  of  two  different  irrational  numbers  that  have  a  rational  number  as  their  product.  Justify  your  answer.  

 

Quantities*                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              N-­‐Q  

Common  Core  Cluster  

Reason  quantitatively  and  use  units  to  solve  problems.  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

N.Q.1    Use  units  as  a  way  to  understand  problems  and  to  guide  the  solution  of  multi-­‐step  problems;  choose  and  interpret  units  consistently  in  formulas;  choose  and  interpret  the  scale  and  the  origin  in  graphs  and  data  displays.  

N.Q.1    Interpret  units  in  the  context  of  the  problem.    For  example,  students  should  use  the  units  assigned  to  quantities  in  a  problem  to  help  identify  which  variable  they  correspond  to  in  a  formula.    Students  should  also  analyze  units  to  determine  which  operations  to  use  when  solving  a  problem.    Given  the  speed  in  mph  and  time  traveled  in  hours,  what  is  the  distance  traveled?    From  looking  at  the  units,  we  can  determine  that  we  

must  multiply  mph  times  hours  to  get  an  answer  expressed  in  miles:                

(Note  that  knowledge  of  the  distance  formula  is  not  required  to  determine  the  need  to  multiply  in  this  case.)  

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       3  

  N.Q.1    When  solving  a  multi-­‐step  problem,  use  units  to  evaluate  the  appropriateness  of  the  solution.    

Ex.    You  are  mixing  concrete  for  a  school  project  and  you  have  calculated  according  to  the  directions  that  you  need  8  gallons  of  water  for  your  mix.    Your  bucket  is  not  calibrated,  so  you  do  not  know  how  much  it  holds.  

On  the  other  hand,  you  have  just  finished  a  2  liter  bottle  of  soda.    If  you  use  the  bottle  to  measure  your  water,  how  many  times  will  you  need  to  fill  it?    Conversion  factor  1  gallon  =  3.785  liters.  

!  !"##$%&!!"#

∙ !.!"#  !"#$%&!  !"##$%

             and              !  !"#$%&!!"#

∙ !  !"##$%!  !"#$%&

       to  find  the  number  of  bottles  needed.  

N.Q.1    Choose  the  appropriate  units  for  a  specific  formula  and  interpret  the  meaning  of  the  unit  in  that  context.    Based  on  the  type  of  quantities  represented  by  variables  in  a  formula,  choose  the  appropriate  units  to  express  the  variables  and  interpret  the  meaning  of  the  units  in  the  context  of  the  relationships  that  the  formula  describes.    Ex.  When  finding  the  area  of  a  circle  using  the  formula  𝐴 = 𝜋𝑟!,  which  unit  of  measure  would  be  appropriate  for  the  radius?  

a. square  feet  b. inches  c. cubic  yards  d. pounds  

 Ex.    Based  on  your  answer  to  the  previous  question,  what  units  would  the  area  of  the  circle  be  measured  in?  

N.Q.1    Choose  and  interpret  both  the  scale  and  the  origin  in  graphs  and  data  displays.    When  given  a  graph  or  data  display,  read  and  interpret  the  scale  and  origin.    When  creating  a  graph  or  data  display,  choose  a  scale  that  is  appropriate  for  viewing  the  features  of  a  graph  or  data  display.    Understand  that  using  larger  values  for  the  tick  marks  on  the  scale  effectively  “zooms  out”  from  the  graph  and  choosing  smaller  values  “zooms  in.”    Understand  that  the  viewing  window  does  not  necessarily  show  the  x-­‐  or  y-­‐axis,  but  the  apparent  axes  are  parallel  to  the  x-­‐  and  y-­‐axes.    Hence,  the  intersection  of  the  apparent  axes  in  the  viewing  window  may  not  be  the  origin.    Also  be  aware  that  apparent  intercepts  may  not  correspond  to  the  actual  x-­‐  or  y-­‐intercepts  of  the  graph  of  a  function.    

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       4  

Ex.  In  science  class,  Parker  studied  the  motion  of  a  simple  pendulum.    She  attached  different  weights  to  a  string  and  looked  for  patterns  relating  the  weight,  the  length  of  the  string,  and  the  motion  of  the  weight  as  it  moves  from  side  to  side.    She  found  that  the  frequency  of  a  pendulum  (the  number  of  swings  per  unit  time)  depends  only  on  the  length  of  the  string,  not  the  weight  attached  or  the  initial  starting  height  of  the  swing.    The  function  𝐹 = !"

!  models  the  relationship  between  the  length  of  the  string,  𝐿,  measured  in  meters  and  the  

frequency,  𝐹,  measured  in  swings  per  second.      

a. Write  the  rule  for  pendulum  frequency  as  a  power  function  (𝑦 = 𝑎𝑏!).      b. Sketch  the  graph  of  the  frequency  function.    Choose  a  scale  that  is  appropriate  for  viewing  the  

features  of  the  function  ,  taking  into  consideration  the  practical  domain.  c. Explain  what  the  shape  of  the  function  tells  about  how  the  frequency  changes  as  the  string  length  

increases.  d. Estimate  the  frequency  of  a  pendulum  with  string  length  1  meter  and  0.5  meters.  e. Estimate  the  string  length  needed  to  produce  a  frequency  of  1  swing  per  second.  

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       5  

 

N.Q.2    Define  appropriate  quantities  for  the  purpose  of  descriptive  modeling.  

N.Q.2    Determine  and  interpret  appropriate  quantities  when  using  descriptive  modeling.  For  example,  if  you  want  to  describe  how  dangerous  the  roads  are,  you  may  choose  to  report  the  number  of  accidents  per  year  on  a  particular  stretch  of  interstate.    Generally  speaking,  it  would  not  be  appropriate  to  report  the  number  of  exits  on  that  stretch  of  interstate  to  describe  the  level  of  danger.  

Ex.    What  quantities  could  you  use  to  describe  the  best  city  in  North  Carolina?  

Ex.    What  quantities  could  you  use  to  describe  the  effectiveness  of  a  basketball  player?  

Ex.    If  you  were  opening  your  very  own  restaurant,  what  is  everything  you  must  consider  for  your  restaurant  to  be  successful?    Now  that  you  have  defined  the  variables,  which  ones  will  provide  income  and  which  ones  will  be  expenses?    Ex.    What  quantities  could  you  use  to  describe  a  safe  bungee  jump  apparatus?    If  you  were  to  build  an  in-­‐classroom  bungee  jump  apparatus,  what  units  would  be  best  to  use  for  your  measurements?    Explain.    If  you  were  to  build  a  real  bungee  jump  apparatus,  what  units  would  it  be  best  to  use  for  your  measurements?    Explain.    How  can  you  relate  the  model  from  the  classroom  to  the  real  life  bungee  jump?    Ex.    Elizabeth  is  working  on  a  crime  report  for  the  city  in  which  she  lives.    She  interviewed  people  to  hear  their  views  on  crime.    Some  people  thought  that  building  more  police  stations  would  result  in  less  crime  and  that  living  closer  to  a  police  station  would  result  in  less  crime.    Other  people  Elizabeth  interviewed  thought  that  the  closeness  to  the  police  station  was  not  a  playing  factor  in  a  neighborhood’s  level  of  crime.                Elizabeth  wanted  to  research  these  claims.    She  called  her  local  police  stations  to  get  data  on  crimes  within  the  past  year,  focusing  specifically  on  robberies  and  how  far  away  each  robbery  was  from  the  police  station.  

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       6  

  Number  of  blocks  from  police  station   Number  of  crimes  per  block  0-­‐5   1.4  6-­‐10   1.5  

Greater  than  10   1.7    

1.    Analyzing  this  information,  what  relationship  do  you  believe  there  is  between  closeness  to  the  police  station  and  the  amount  of  crime?    Justify  your  reasoning.  

2. Some  people  believe  there  are  other  factors  affecting  crime  rate  other  than  just  the  distance  from  the  police  station.    Determine  other  factors  you  believe  that  would  affect  crime  rates.  

N.Q.3    Choose  a  level  of  accuracy  appropriate  to  limitations  on  measurement  when  reporting  quantities.    

N.Q.3    Determine  the  accuracy  of  values  based  on  their  limitations  in  the  context  of  the  situation.  Understand  that  the  tool  used  determines  the  level  of  accuracy  that  can  be  reported  for  a  measurement.    For  example,  when  using  a  ruler,  you  can  only  legitimately  report  accuracy  to  the  nearest  division.    If  I  use  a  ruler  that  has  centimeter  divisions  to  measure  the  length  of  my  pencil,  I  can  only  report  its  length  to  the  nearest  centimeter.    Ex.    What  is  the  accuracy  of  a  ruler  with  16  divisions  per  inch?    Ex.    What  would  an  appropriate  level  of  accuracy  be  when  studying  the  number  of  Facebook  users?    Ex.    Vivian  and  John’s  mother  is  a  chemist,  and  she  brought  home  a  very  delicate  and  responsive  scale.    Her  children  enjoyed  learning  how  to  use  the  device  by  measuring  the  weight  of  pennies  one  at  a  time.    Here  is  a  list  from  lightest  to  heaviest  (weights  are  in  milligrams).    2480        2484        2487        2491        2493        2495        2496        2498        2501        2503        2506        2507        2511        2515        2516    

1. Given  the  information  above,  what  do  you  think  is  the  best  estimate  of  the  weight  of  a  penny?    Explain  your  reasoning.  

2. Vivian  and  John’s  Aunt  Maria  claimed  she  had  a  penny  that  was  counterfeit.    It  looked  and  felt  so  real  that  Vivian  and  John  could  not  believe  it  was  counterfeit.    They  decided  to  weigh  the  penny  and  discovered  the  penny  weighed  2541  milligrams.  

3. John  said  that  because  the  penny  weighed  more  than  all  of  their  other  measurements,  it  must  be  counterfeit.    Vivian  does  not  believe  it  is  counterfeit  based  only  on  one  weight  measurement;  she  believes  if  they  weigh  the  penny  again  it  might  be  closer  to  the  weight  of  the  other  pennies.    Vivian  also  had  a  thought  that  if  they  measured  the  weights  of  more  pennies,  that  Aunt  Maria’s  penny  might  not  seem  so  strange.  

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       7  

4. Do  you  believe  this  penny  is  counterfeit  and  why?    If  you  answered  no,  then  how  light  or  heavy  would  a  penny  need  to  be  before  you  would  believe  it  was  counterfeit?                

Ex.    What  would  an  appropriate  level  of  accuracy  be  when  measuring  the  length  of  shore  of  a  beach?  Explain  your  reasoning.    Ex.    Erica  the  Engineer  is  designing  a  bridge.    She  correctly  computes  that  the  maximum  safe  load  of  a  bridge  being  planned  will  be  1000(99-­‐70√2)  tons.    Fast  Frank  is  the  safety  supervisor.    He  is  asked  to  design  a  sign  to  tell  the  drivers  how  much  weight  the  bridge  will  hold.    Fast  Frank  uses  Erica  the  Engineer’s  expression  and  uses  1.4  as  an  approximation  for  √2,  he  then  creates  a  sign  based  on  his  calculations.  The  bridge  opens  to  traffic  on  a  bright  June  morning.    Two  hours  later,  it  collapses  under  a  load  less  than  a  tenth  of  the  weight  shown  on  Fast  Frank’s  sign.  Fast  Frank  tells  the  city  council  that  he  had  simply  used  Erica  the  Engineer’s  figures.    Erica  the  Engineer  reports  that  she  has  been  over  and  over  his  figures  and  can’t  see  how  they  could  be  wrong.  Write  a  clear  explanation  for  the  city  council  of  why  the  bridge  collapsed.  

 

The  Complex  Number  System                                                                                                                                                                                                                                                                N.CN  

Common  Core  Cluster  

Perform  arithmetic  operations  with  complex  numbers.  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

N.CN.2  Use  the  relation  i2  =  –1  and  the  commutative,  associative,  and  distributive  properties  to  add,  subtract,  and  multiply  complex  numbers.  

N.CN.2    Apply  the  fact  that  the  complex  number  i2  =  –1.    Ex.    Ohm’s  Law  relates  the  voltage  E,  current  I,  and  resistance  R,  in  an  electrical  circuit:    E=IR.    Respectively,  these  quantities  are  measured  in  volts,  amperes,  and  ohms,  respectively.  

a. Find  the  voltage  in  an  electrical  circuit  with  current  (2  +  4i)  amperes  and  resistance  (5  -­‐  4i)  ohms.    b. Find  the  necessary  resistance  value  to  produce  a  voltage  that  is  not  complex.  

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       8  

  N.CN.2    Use  the  associative,  commutative,  and  distributive  properties,  to  add,  subtract,  and  multiply  complex  numbers.    

Ex.    A.     On  a  single  coordinate  diagram,  locate  and  label  points  corresponding  to  these  complex  numbers.  

                                     4  +  3i                -­‐1  +  2i                  -­‐3  –  2i                    3-­‐4i  

                 B.    Use  the  commutative  and  associative  properties  of  addition  and  combining  like  terms  to  suggest  a  rule  for  addition  of  complex  numbers,  (a  +  bi)  +  (c  +  di)  =  (a  +  c)  +  (b  +  d)i.    Use  this  rule  to  add  the  complex  numbers  2  +  3i  to  each  of  the  numbers  in  Part  A.  

                 C.    Using  another  color,  plot  and  label  the  points  corresponding  to  your  results  in  Part  B.    Then  identify  the  geometric  transformation  that  is  accomplished  by  adding  2  +  3i  to  every  complex  number  a  +  bi.  

The  Complex  Number  System                                                                                                                                                                                                                                                                N.CN  

Common  Core  Cluster  

Use  complex  numbers  in  polynomial  identities  and  equations.    

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

N.CN.7  Solve  quadratic  equations  with  real  coefficients  that  have  complex  solutions.  

N.CN.7    Solve  quadratic  equations  with  real  coefficients  that  have  solutions  of  the  form  a  +  bi  and  a  –  bi.  Ex.    Use  your  knowledge  of  the  quadratic  formula  to  write  quadratic  equations  with  the  following  solutions:  

a. One  real  number  solution  b. Solutions  that  are  complex  numbers  in  the  form  of  a  +  bi,  a  ≠  0,  b  ≠  0  c. Solutions  that  are  imaginary  numbers  bi  

 Ex.    Your  class  is  given  the  quadratic  equation  ax2  +  bx  +  c  =  0  and  we  know  one  solution  is  2  +  3i.      For  the  other  solution,  four  of  your  classmates  each  came  up  with  a  different  solution,  3  +  2i,  2  –  3i,  -­‐2  –  3i,  and  -­‐2  +  3i.    Evaluate  the  solutions  each  student  provided.    Which  are  values  for  x?    Show  your  process  and  justify  your  reasoning.  

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       9  

N.CN.9    (+)  Know  the  Fundamental  Theorem  of  Algebra;  show  that  it  is  true  for  quadratic  polynomials.  

N.CN.9    Understand  The  Fundamental  Theorem  of  Algebra,  which  says  that  the  number  of  complex  solutions  to  a  polynomial  equation  is  the  same  as  the  degree  of  the  polynomial.  Show  that  this  is  true  for  any  quadratic  polynomial.    Ex.    Find  and  describe  the  solution(s)  for  the  following  equation,  4x2  –  12x  +  13  =  0.    How  does  The  Fundamental  Theorem  of  Algebra  apply  in  this  situation?      

Ex.    Use  your  knowledge  of  the  quadratic  formula  to  write  quadratic  equations  with  the  following  solutions:  

a. One  real  number  solution  b. Solutions  that  are  complex  numbers  in  the  form  of  a  +  bi,  a  ≠  0,  b  ≠  0  c. Solutions  that  are  imaginary  numbers  bi  

 

Seeing  Structure  in  Expressions                                                                                                                                                                                                                                                  A.SSE  

Common  Core  Cluster  

Interpret  the  structure  of  expressions  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

A.SSE.1  Interpret  expressions  that  represent  a  quantity  in  terms  of  its  context.«  a. Interpret  parts  of  an  expression,  

such  as  terms,  factors,  and  coefficients.  

A.SSE.1a.  Students  manipulate  the  terms,  factors,  and  coefficients  in  difficult  expressions  to  explain  the  meaning  of  the  individual  parts  of  the  expression.    Use  them  to  make  sense  of  the  multiple  factors  and  terms  of  the  expression.    For  example,  the  expression represents  the  amount  of  money  I  have  in  an  account.    My  account  has  a  starting  value  of  $10,000  with  a  5.5%  interest  rate  every  5  years,  where  10,000  and  (1+.055)  are  factors,  and  the  $10,000  does  not  depend  on  the  amount  the  account  is  increased  by.    More  scaffolding  needed  for  quadratic.    Ex.    A  person  is  walking  across  a  hanging  bridge  that  is  suspended  over  a  river.    A  hanging  bridge  droops  in  the  middle  creating  a  parabolic  shape.  The  distance  in  feet  from  the  person  crossing  the  bridge  to  the  river  at  any  point  can  be  described  by  the  expression  −0.02𝑥 100 − 𝑥 + 110,  where  x  is  the  horizontal  distance  the  person  has  walked  from  one  side  of  the  bridge.    Interpret  the  terms,  factors,  and  coefficients  of  the  expression  

$10,000 1.055( )5

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       10  

in  context.    (Level  III)  

b.   Interpret  complicated  expressions  by  viewing  one  or  more  of  their  parts  as  a  single  entity.  For  example,  interpret  𝑃(1 + 𝑟)!  as  the  product  of  P  and  a  factor  not  depending  on  P.  

A.SSE.1b  Students  group  together  parts  of  an  expression  to  reveal  underlying  structure.      Ex.    A  person  is  walking  across  a  hanging  bridge  that  is  suspended  over  a  river.    A  hanging  bridge  droops  in  the  middle  creating  a  parabolic  shape.  The  distance  in  feet  from  the  person  crossing  the  bridge  to  the  river  at  any  point  can  be  described  by  the  expression  −0.02𝑥 100 − 𝑥 + 110,  where  x  is  the  horizontal  distance  the  person  has  walked  from  one  side  of  the  bridge.    Interpret  the  factors  −.02𝑥  and  (100 − 𝑥)  in  the  context  of  this  situation.    (Level  III)  

A.SSE.2    Use  the  structure  of  an  expression  to  identify  ways  to  rewrite  it.  For  example,  see  x4  –  y4  as  (x2)2  –  (y2)2,  thus  recognizing  it  as  a  difference  of  squares  that  can  be  factored  as  (x2  –  y2)(x2  +  y2).  

A.SSE.2    Students  rewrite  algebraic  expressions  by  combining  like  terms  or  factoring  to  reveal  equivalent  forms  of  the  same  expression.      

Ex.    The  height  of  a  child’s  bounce  above  a  trampoline  is  given  by  the  function  𝑦 = −16𝑡! + 24𝑡 − 3.    Rewrite  the  expression  −16𝑡! + 24𝑡 − 3  to  reveal  the  maximum  height  of  the  bounce  and  how  long  it  takes  to  reach  the  maximum  height.  (Level  III)  

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       11  

Seeing  Structure  in  Expressions                                                                                                                                                                                                                                                  A.SSE  

Common  Core  Cluster  

Write  expressions  in  equivalent  forms  to  solve  problems.  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

A.SSE.3    Choose  and  produce  an  equivalent  form  of  an  expression  to  reveal  and  explain  properties  of  the  quantity  represented  by  the  expression.  b. Complete  the  square  in  a  quadratic  expression  to  reveal  the  maximum  or  minimum  value  of  the  function  it  defines.  

A.SSE.3b    Students  rewrite  a  quadratic  expression  in  the  form  y  =  a  ,  with  a  =  1,  to  identify  the  vertex  of  the  parabola  (h,  k),  and  explain  its  meaning  in  context.        Ex.    If  the  quadratic  expression  −𝑥!  −  24𝑥   +  55  models  the  height  of  a  ball  thrown  vertically,  identify  the  vertex-­‐form  of  the  expression  and  interpret  the  meaning  of  the  vertex  in  this  context.          

A.SSE.4    Derive  the  formula  for  the  sum  of  a  finite  geometric  series  (when  the  common  ratio  is  not  1),  and  use  the  formula  to  solve  problems.  For  example,  calculate  mortgage  payments.  

A.SSE.4      To  derive  the  formula,  expand  the  finite  geometric  series  to  show  a  few  terms,  including  the  last  term.    Create  a  new  series  by  multiplying  both  sides  of  the  original  series  by  the  common  ratio,  r.    Subtract  the  new  series  from  the  original  series,  and  solve  for  Sn.                      Sn=  (a  +  ar  +  ar2  +  …  +  arn-­‐1)      -­‐  r  Sn=  (ar  +  ar2  +  ar3  +  …  +  arn-­‐1  +  arn)  Sn  -­‐  r  Sn  =  a  -­‐  arn    Sn(1-­‐r)  =  a(1-­‐  rn)                    

Sn  =  a(1− rn )(1− r)

 

Mortgage  payments  can  be  found  using  the  formula,  P = iA1− (1+ i)−n

 where  P  represents  the  payment  

amount,  A  represents  the  loan  amount,  n  represents  the  number  of  payments,  and  i  is  the  monthly  interest  rate.    The  mortgage  payment  formula  can  be  derived  from  the  formula  for  the  sum  of  a  finite  geometric  series  

x − h( )2 + k

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       12  

because  the  mortgage  process  can  be  viewed  as  a  finite  series  of  (Principal  +  Interest  –  Payment).      Ex.    You  just  bought  a  $230,000  house,  with  10%  down  on  a  30-­‐year  mortgage  with  an  interest  rate  of  8.5%  per  year.    What  is  the  monthly  payment?    

 

Arithmetic  With  Polynomials  and  Rational  Expressions                                                                                                                                              A.APR  

Common  Core  Cluster  

Perform  arithmetic  operations  on  polynomials  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

A.APR.1  Understand  that  polynomials  form  a  system  analogous  to  the  integers,  namely,  they  are  closed  under  the  operations  of  addition,  subtraction,  and  multiplication;  add,  subtract,  and  multiply  polynomials.  

A.APR.1  The  Closure  Property  means  that  when  adding,  subtracting  or  multiplying  polynomials,  the  sum,  difference,  or  product  is  also  a  polynomial.    Polynomials  are  not  closed  under  division  because  in  some  cases  the  result  is  a  rational  expression.        Ex.  Needed  

Arithmetic  With  Polynomials  and  Rational  Expressions                                                                                                                                              A.APR  

Common  Core  Cluster  

Understand  the  relationship  between  zeros  and  factors  of  polynomials  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

A.APR.2    Know  and  apply  the  Remainder  Theorem:  For  a  polynomial  p(x)  and  a  number  a,  the  remainder  on  division  by  x  –  a  is  p(a),  so  p(a)  =  0  if  and  only  if  (x  –  a)  is  a  

A.APR.2    The  Remainder  Theorem  states  that  if  a  polynomial,    p(x)    is  divided  by  a  monomial,  (x  –  c),  the  remainder  is  the  same  as  if  you  evaluate  the  polynomial  for  c  ,  i.e.  calculate  p(c).    If  the  remainder  when  dividing  by  (x  -­‐  c)  is  0,  or    p(c)  =  0,  then  (x  –  c)  is  a  factor  of  the  polynomial.        If    f  (u)  =  0,  then  (x– u)  is  a  factor  of    f(x),  which  means  that    is  a  root  of  the  function  f(x).    This  is  known  as  

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       13  

factor  of  p(x).   the  Factor  Theorem.    

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       14  

  Ex.    Given  f(x)  =  2x2  +  6x  -­‐  20,  determine  whether  -­‐  5  is  a  root  of  the  function,  then  write  the  function  in  factored  form.              Ex.    Compare  the  process  of  synthetic  division  to  the  process  of  long  division  for  dividing  polynomials.    Ex.    Assume  that  (x-­‐c)  is  a  factor  of  f.  Explain  why  it  must  be  true  that  f c = 0.    Ex.    Assume  we  know  that  f c = 0.    Explain  why  it  must  be  true  that  (x-­‐c)  is  a  factor  of  f.  

A.APR.3    Identify  zeros  of  polynomials  when  suitable  factorizations  are  available,  and  use  the  zeros  to  construct  a  rough  graph  of  the  function  defined  by  the  polynomial.  

A.APR.3    Find  the  zeros  of  a  polynomial  when  the  polynomial  is  factored.    Then  use  the  zeros  to  sketch  the  graph.        Ex.    For  a  certain  polynomial  function,  x  =  3  is  a  zero  with  multiplicity  two,    x  =  1  is  a  zero  with  multiplicity  three,  and    x  =  -­‐3  is  a  zero  with  multiplicity  one.    Write  a  possible  equation  for  this  function  and  sketch  its  graph.      

Arithmetic  With  Polynomials  and  Rational  Expressions                                                                                                                                              A.APR  

Common  Core  Cluster  

Use  polynomial  identities  to  solve  problems  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

A.APR.4    Prove  polynomial  identities  and  use  them  to  describe  numerical  relationships.  For  example,  the  polynomial  identity  (x2  +  y2)2  =  (x2  –  y2)2  +  (2xy)2  can  be  used  to  generate  Pythagorean  triples.  

A.APR.4    Prove  polynomial  identities  algebraically  by  showing  steps  and  providing  reasons  or  explanations.  The  following  examples  are  meant  to  be  investigated  by  students  considering  analogous  problems,  and  trying  special  cases  and  simpler  forms  of  the  original  problem  in  order  to  gain  insight  into  its  solution(s).    Ex.    Is  (2𝑥 − 3)! −  64  equivalent  to  (2𝑥 − 11)(2𝑥 + 5)?    Explain  your  reasoning.    Ex.  Jessie  thinks  that  (𝑥 + 𝑦)! = 𝑥! + 2𝑥𝑦 + 𝑦!.    Is  he  correct?    Explain  how  you  know.  Ex.    Prove   𝑥! − 𝑦! = 𝑥 − 𝑦 (𝑥! + 𝑥𝑦 + 𝑦!).    Justify  each  step.  Ex.    Solve  the  quadratic  ax2  +  bx  +  c  =  0  for  x,  justifying  each  step.    What  was  interesting  about  the  result?  

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       15  

Arithmetic  With  Polynomials  and  Rational  Expressions                                                                                                                                              A.APR  

Common  Core  Cluster  

Rewrite  rational  expressions  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

A.APR.6    Rewrite  simple  rational  expressions  in  different  forms;  write  a(x)/b(x)  in  the  form  q(x)  +  r(x)/b(x),  where  a(x),  b(x),  q(x),  and  r(x)  are  polynomials  with  the  degree  of  r(x)  less  than  the  degree  of  b(x),  using  inspection,  long  division,  or,  for  the  more  complicated  examples,  a  computer  algebra  system.  

A.APR.6    Rewrite  rational  expressions, ,  in  the  form      using  long  division,  synthetic  division  

or  with  expressions  that  pose  difficulty  by  hand,  use  a  computer  algebra  system  such  as  the  TI  Inspire  CAS  or  Ipad  applications.        When  dividing  a  polynomial  by  a  polynomial,  the  new  form  is  the  quotient  plus  the  remainder  divided  by  the  divisor.    This  process  should  be  connected  to  dividing  with  numbers.    The  quotient  represents  the  number  of  times  something  will  divide,  plus  the  parts  or  pieces  remaining.    Know  that  the  degree  of  the  quotient  is  less  than  the  degree  of  the  dividend.    Connect  division  of  polynomials  to  the  remainder  theorem  when  𝑏(𝑥)  is  in  the  form  (𝑥 − 𝑐).        Ex.    We  know  from  arithmetic,  that  a  fraction  like  !"#

!"  indicates  the  division  of  327  by  10.    The  result  can  be  

expressed  32  R  7  or  as  32 + !!".    Use  division  of  polynomials  to  show  that  !!

!!!!!!!!!

 can  be  written  with  an  

equivalent  expression  in  the  form  of  𝑞 𝑥 + !(!)!!!

.    Ex.    Divide.    Write  the  answer  in  the  form  of  quotient  plus  remainder/divisor.  

𝑥! + 3𝑥𝑥! − 4

   Ex.  Use  a  computer  algebra  system  to  rewrite  the  following  rational  expression  in  quotient  and  remainder  form  

9𝑥! + 9𝑥! − 𝑥 + 2

𝑥 + 23  

)()(xbxa

)()(

+)(xbxr

xq

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       16  

   

A.APR.7    (+)  Understand  that  rational  expressions  form  a  system  analogous  to  the  rational  numbers,  closed  under  addition,  subtraction,  multiplication,  and  division  by  a  nonzero  rational  expression;  add,  subtract,  multiply,  and  divide  rational  expressions.      

A.APR.7  When  performing  any  operation  on  a  rational  expression,  the  result  is  always  another  rational  expression,  which  is  the  Closure  Property  for  rational  expressions.    Compare  this  to  the  Closure  Property  for  polynomials.  Perform  operations  with  rational  expressions,  division  by  nonzero  rational  expressions  only.        Ex.    A  rectangle  has  an  area  of    (!

!!!!!)!!

 sq.  ft.  and  a  height  of   !!

(!!!)ft.    Express  the  width  of  the  rectangle  as  a  

rational  expression  in  terms  of  𝑥.          

Creating  Equations                                                                                                                                                                                                                                                                                                    A.CED  

Common  Core  Cluster  

Create  equations  that  describe  numbers  or  relationships  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

A.CED.1  Create  equations  and  inequalities  in  one  variable  and  use  them  to  solve  problems.  Include  equations  arising  from  linear  and  quadratic  functions,  and  simple  rational  and  exponential  functions.  

A.CED.1  From  contextual  situations,  write  equations  and  inequalities  in  one  variable  and  use  them  to  solve  problems.    Include  one-­‐variable  equations  that  arise  from  functions  by  the  selection  of  a  particular  target  y-­‐value.    For  example,  in  the  radioactive  decay  problem  below,  25  would  be  substituted  for  y  in  the  equation  𝑦 = 100 !

!

!,  which  results  in  the  one-­‐variable  equation    25 = 100 !

!

!.    Note,  the  resulting  

equation  can  be  solved  in  Level  I  using  a  table  or  graph.    See  A-­‐REI.11.    Ex.  Needed  

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       17  

   

A.CED.2  Create  equations  in  two  or  more  variables  to  represent  relationships  between  quantities;  graph  equations  on  coordinate  axes  with  labels  and  scales.  

A.CED.2  Given  a  contextual  situation,  write  equations  in  two  variables  that  represent  the  relationship  that  exists  between  the  quantities.    Also  graph  the  equation  with  appropriate  labels  and  scales.    Make  sure  students  are  exposed  to  a  variety  of  equations  arising  from  the  functions  they  have  studied.        Ex.  Needed  

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       18  

   

Reasoning  with  Equations  and  Inequalities                                                                                                                                                                                                    A.REI  

Common  Core  Cluster  

Understand  solving  equations  as  a  process  of  reasoning  and  explain  the  reasoning  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

A.REI.1    Explain  each  step  in  solving  a  simple  equation  as  following  from  the  

A.REI.1    Relate  the  concept  of  equality  to  the  concrete  representation  of  the  balance  of  two  equal  quantities.  Properties  of  equality  are  ways  of  transforming  equations  while  still  maintaining  equality/balance.    

A.CED.3    Represent  constraints  by  equations  or  inequalities,  and  by  systems  of  equations  and/or  inequalities,  and  interpret  solutions  as  viable  or  non-­‐  viable  options  in  a  modeling  context.  For  example,  represent  inequalities  describing  nutritional  and  cost  constraints  on  combinations  of  different  foods.  

A.CED.3    When  given  a  problem  situation  involving  limits  or  restrictions,  represent  the  situation  symbolically  using  an  equation  or  inequality.      Interpret  the  solution(s)  in  the  context  of  the  problem.      When  given  a  real  world  situation  involving  multiple  restrictions,  develop  a  system  of  equations  and/or  inequalities  that  models  the  situation.  In  the  case  of  linear  programming,  use  the  Objective  Equation  and  the  Corner  Principle  to  determine  the  solution  to  the  problem.      Ex.  Imagine  that  you  are  a  production  manager  at  a  calculator  company.      Your  company  makes  two  types  of  calculators,  a  scientific  calculator  and  a  graphing  calculator.      

a. Each  model  uses  the  same  plastic  case  and  the  same  circuits.    However,  the  graphing  calculator  requires  20  circuits  and  the  scientific  calculator  requires  only  10.    The  company  has  240  plastic  cases  and  3200  circuits  in  stock.    Graph  the  system  of  inequalities  that  represents  these  constraints.  

b. The  profit  on  a  scientific  calculator  is  $8.00,  while  the  profit  on  a  graphing  calculator  is  $16.00.    Write  an  equation  that  describes  the  company’s  profit  from  calculator  sales.      

How  many  of  each  type  of  calculator  should  the  company  produce  to  maximize  profit  using  the  stock  on  hand?        

A.CED.4    Rearrange  formulas  to  highlight  a  quantity  of  interest,  using  the  same  reasoning  as  in  solving  equations.  For  example,  rearrange  Ohm’s  law  V  =  IR  to  highlight  resistance  R.  

A.CED.4    Solve  multi-­‐variable  formulas  or  literal  equations,  for  a  specific  variable.    Explicitly  connect  this  to  the  process  of  solving  equations  using  inverse  operations.    

Ex.    If    H =kA T1 −T2( )

L  ,  solve  for  T2  

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       19  

equality  of  numbers  asserted  at  the  previous  step,  starting  from  the  assumption  that  the  original  equation  has  a  solution.  Construct  a  viable  argument  to  justify  a  solution  method.  

Assuming  an  equation  has  a  solution,  construct  a  convincing  argument  that  justifies  each  step  in  the  solution  process  with  mathematical  properties.      Ex.    Solve  the  following  equations  for  x.    Use  mathematical  properties  to  justify  each  step  in  the  process.      

a. 5(x+3)-­‐3x=55  b.  

A.REI.2    Solve  simple  rational  and  radical  equations  in  one  variable,  and  give  examples  showing  how  extraneous  solutions  may  arise.  

A.REI.2    Solve  simple  rational  and  radical  equations  in  one  variable  and  provide  examples  of  how  extraneous  solutions  arise.    Add  context.    

Ex.    Solve   for  x.      

Ex.    Mary  solved    for  x  and  got  x=-­‐2,  and  x=1.    Show  how  she  might  have  solved  the  equation  and  whether  you  agree  with  her  solutions.    Is  there  any  reason  whey  you  might  believe  one  of  your  solutions  is  impossible?    

Ex.    Solve    for  x.    Could  x  have  a  value  of  3?    Explain  your  reasoning.  

Reasoning  with  Equations  and  Inequalities                                                                                                                                                                                                    A.REI  

Common  Core  Cluster  

Solve  equations  and  inequalities  in  one  variable  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

A.REI.4    Solve  equations  and  inequalities  in  one  variable  a.   Use  the  method  of  completing  the  square  to  transform  any  quadratic  equation  in  x  into  an  equation  of  the  form  (x  –  p)2  =  q  that  has  the  same  solutions.  Derive  the  quadratic  formula  from  this  form.  

A.REI.4a    Transform  a  quadratic  equation  written  in  standard  form  to  an  equation  in  vertex  form,  -­‐  ,  by  completing  the  square.  

Ex.    Write  the  quadratic  equation,  y=  -­‐2x2  –  16x  -­‐20  in  vertex  form.    What  is  the  vertex  of  the  graph  of  the  equation?      

A.REI.4a    Derive  the  quadratic  formula  by  completing  the  square  on  the  standard  form  of  a  quadratic  equation.    Add  context  or  analysis.  Ex.    Solve  y  =  ax2  +bx+  c  for  x.    What  is  surprising  about  the  solution?    

a± 0i

5− − x + 4( ) = 2

x = 2− x

3x −3

=x

x −3−32

(x qp =)2

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       20  

 

b.   Solve  quadratic  equations  by  inspection  (e.g.,  for  x2  =  49),  taking  square  roots,  completing  the  square,  the  quadratic  formula  and  factoring,  as  appropriate  to  the  initial  form  of  the  equation.  Recognize  when  the  quadratic  formula  gives  complex  solutions  and  write  them  as  a  ±  bi  for  real  numbers  a  and  b.  

A.REI.4b    Solve  quadratic  equations  in  one  variable  by  simple  inspection,  taking  the  square  root,  factoring,  and  completing  the  square.  Add  context  or  analysis  Ex.    Find  the  solution  to  the  following  quadratic  equations:  

a. x2  –  7x  -­‐18  =  0  b. x2  =  81  c. x2-­‐  10x  +  5  =  0    

 A.REI.4b    Use  the  quadratic  formula  to  solve  any  quadratic  equation,  recognizing  the  formula  always  produces  solutions.  Write  the  solutions  in  the  form   ,  where  a  and  b  are  real  numbers.    Students  should  understand  that  the  solutions  are  always  complex  numbers  of  the  form   .    Real  solutions  are  produced  when  b  =  0,  and  pure  imaginary  solutions  are  found  when  a  =  0.    The  value  of  the  

discriminant,     ,  determines  how  many  and  what  type  of  solutions  the  quadratic  equation  has.    

Ex.    Ryan  used  the  quadratic  formula  to  solve  an  equation  and    was  his  result.      

a. Write  the  quadratic  equation  Ryan  started  with.  b. Simplify  the  expression  to  find  the  solutions.  c. What  are  the  x-­‐intercepts  of  the  graph  of  this  quadratic  function?  

Reasoning  with  Equations  and  Inequalities                                                                                                                                                                                                    A.REI  

Common  Core  Cluster  

Represent  and  solve  equations  and  inequalities  graphically  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

A.REI.10    Understand  that  the  graph  of  an  equation  in  two  variables  is  the  set  of  all  its  solutions  plotted  in  the  

A.REI.10    The  solutions  to  equations  in  two  variables  can  be  shown  in  a  coordinate  plane  where  every  ordered  pair  that  appears  on  the  graph  of  the  equation  is  a  solution.    Understand  that  all  points  on  the  graph  of  a  two-­‐variable  equation  are  solutions  because  when  substituted  into  the  equation,  they  make  the  equation  

bia ±

bia ±

b2 − 4ac

x = 8+ (−8)2 − 4(1)(−2)2(1)

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       21  

coordinate  plane,  often  forming  a  curve  (which  could  be  a  line).  

true.    Add  context  or  analysis  

Ex.    Needed  

A.REI.11    Explain  why  the  x-­‐coordinates  of  the  points  where  the  graphs  of  the  equations  y  =  f(x)  and  y  =  g(x)  intersect  are  the  solutions  of  the  equation  f(x)  =  g(x);  find  the  solutions  approximately,  e.g.,  using  technology  to  graph  the  functions,  make  tables  of  values,  or  find  successive  approximations.  Include  cases  where  f(x)  and/or  g(x)  are  linear,  polynomial,  rational,  absolute  value,  exponential,  and  logarithmic  functions.★  

A.REI.11  Construct  an  argument  to  demonstrate  understanding  that  the  solution  to  every  equation  can  be  found  by  treating  each  side  of  the  equation  as  separate  functions  that  are  set  equal  to  each  other,  f(x)  =  g(x).    Allow  y1=f  (x)  and  y2=  g(x)  and  find  their  intersection(s).    The  x-­‐coordinate  of  the  point  of  intersection  is  the  value  at  which  these  two  functions  are  equivalent,  therefore  the  solution(s)  to  the  original  equation.    Students  should  understand  that  this  can  be  treated  as  a  system  of  equations  and  should  also  include  the  use  of  technology  to  justify  their  argument  using  graphs,  tables  of  values,  or  successive  approximations.          Ex.      Needed  

 

Interpreting  Functions                                                                                                                                                                                                                                                                                              F.IF  

Common  Core  Cluster  

Understand  the  concept  of  a  function  and  use  function  notation.  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

F.IF.2    Use  function  notation,  evaluate  functions  for  inputs  in  their  domains,  and  interpret  statements  that  use  function  notation  in  terms  of  a  context.  

F.IF.2  Students  should  continue  to  use  function  notation  throughout  high  school  mathematics.      F.IF.2  Students  should  be  comfortable  finding  output  given  input  (i.e.  f(3)  =  ?)  and  finding  inputs  given  outputs  (f(x)  =  10).      Ex,    Needed  

Interpreting  Functions                                                                                                                                                                                                                                                                                              F.IF  

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       22  

Common  Core  Cluster  

Interpret  functions  that  arise  in  applications  in  terms  of  the  context.  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

F.IF.4    For  a  function  that  models  a  relationship  between  two  quantities,  interpret  key  features  of  graphs  and  tables  in  terms  of  the  quantities,  and  sketch  graphs  showing  key  features  given  a  verbal  description  of  the  relationship.  Key  features  include:  intercepts;  intervals  where  the  function  is  increasing,  decreasing,  positive,  or  negative;  relative  maximums  and  minimums;  symmetries;  end  behavior;  and  periodicity.*  

F.IF.4    This  standard  should  be  taught  alongside  the  specific  function  your  class  is  studying.    Students  should  be  able  to  move  fluidly  between  graphs,  tables,  and  words  and  understand  the  interplay  between  the  different  representations.      When  given  a  table  or  graph  of  a  function  that  models  a  real-­‐life  situation,  explain  the  meaning  of  the  characteristics  of  the  graph  in  the  context  of  the  problem.        At  the  course  one  level,  the  focus  is  on  linear,  exponentials,  and  quadratics  

o Linear  –  x/y-­‐intercepts  and  slope  as  increasing/decreasing  at  a  constant  rate.  o Exponential-­‐  y-­‐intercept  and  increasing  at  an  increasing  rate  or  decreasing  at  a  decreasing  rate.        o Quadratics  –  x-­‐intercepts/zeroes,  y-­‐intercepts,  vertex,  the  effects  of  the  coefficient  of  x2  on  the  

concavity  of  the  graph,  symmetry  of  a  parabola.    At  the  course  two  level,  the  focus  is  on  power  functions,  and  inverse  functions.    

o Power  functions  –  the  effects  of  a  positive/negative  coefficient,  the  effects  of  the  exponent  on  end  behavior.  

o Inverse  functions  –  understanding  the  effects  on  the  graph  of  having  a  variable  in  the  denominator  (asymptotes).    

At  the  course  three  level,  in  addition  to  the  previous  course  work,  students  should  focus  on  polynomial  and  trigonometric  functions.  

o Polynomials  –  emphasis  should  be  on  the  commonalities  of  quadratics  and  power  functions.  o Trigonometric  functions  –    intercepts;  intervals  where  the  function  is  increasing,  decreasing,  positive,  

or  negative;  relative  maximums  and  minimums;  symmetries;  end  behavior;  and  periodicity.  Include  amplitude,  frequency,  and  midline  (F-­‐TF  5).  

 Note  –  This  standard  should  be  seen  as  related  to  F.IF.7  with  the  key  difference  being  students  can  interpret  from  a  graph  or  sketch  graphs  from  a  verbal  description  of  key  features.      

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       23  

  Ex.  Insert  picture  of  a  polynomial  function  graph  from  a  real-­‐life  situation.  a. What  are  the  x-­‐intercepts  and  y-­‐intercepts  and  explain  them  in  the  context  of  the  problem.  b. Identify  any  maximums  or  minimums  and  explain  their  meaning  in  the  context  of  the  problem.  c. Describe  the  intervals  of  increase  and  decrease  and  explain  them  in  the  context  of  the  problem.      

   

F-­‐IF.4  When  given  a  verbal  description  of  the  relationship  between  two  quantities,  sketch  a  graph  of  the  relationship,  showing  key  features.    Ex.  Jackie  found  that  for  a  period  of  7  days,  the  daily  high  was  85°  and  the  low  was  65°.    He  also  noticed  that  the  sunrise  and  sunset  temperature  was  75°.    Sketch  a  graph  showing  the  fluctuation  temperatures  during  those  7  days.  

F.IF.5 Relate the domain of a function to its graph and, where applicable, to the quantitative relationship it describes. For example, if the function h(n) gives the number of person-hours it takes to assemble n engines in a factory, then the positive integers would be an appropriate domain for the function.*  

F.IF.5 Given a function and context, determine the practical domain of the function as input values that make sense to the constraints of the problem context. Ex. Needed  

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       24  

Interpreting  Functions                                                                                                                                                                                                                                                                                              F.IF  

Common  Core  Cluster  

Analyze  functions  using  different  representations.  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

F.IF.7    Graph  functions  expressed  symbolically  and  show  key  features  of  the  graph,  by  hand  in  simple  cases  and  using  technology  for  more  complicated  cases.*  

c. Graph  polynomial  functions,  identifying  zeros  when  suitable  factorizations  are  available,  and  showing  end  behavior.    

e.    Graph  exponential  and  logarithmic  functions,  showing  intercepts  and  end  behavior,  and  graph  trigonometric  functions,  showing  period,  midline,  and  amplitude.  

 

F.IF.7    Part  a.,  b.,  and  c.  are  learned  by  students  sequentially  in  Courses  I  –  III.    Part  e.  is  carried  through  Courses  I  –  III  with  a  focus  on  exponential  in  Course  I  and  moving  towards  logarithms  in  Courses  II  and  III.      This  standard  should  be  seen  as  related  to  F.IF.4  with  the  key  difference  being  students  can  create  graphs  from  the  symbolic  function  in  this  standard.        Ex.    A  roller  coaster’s  track  design  can  be  modeled  by  the  polynomial  f(x)=x4-­‐8x3+16x2.  Analyze  the  graph  of  this  function  and  describe  the  ride  of  the  roller  coaster.  Is  there  a  possible  error  to  using  this  function  to  model  the  roller  coaster?  Why  or  why  not?  

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       25  

Interpreting  Functions                                                                                                                                                                                                                                                                                              F.IF  

Common  Core  Cluster  

Analyze  functions  using  different  representations.  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

F.IF.8    Write  a  function  defined  by  an  expression  in  different  but  equivalent  forms  to  reveal  and  explain  different  properties  of  the  function.  

a.  Use  the  process  of  factoring  and  completing  the  square  in  a  quadratic  function  to  show  zeros,  extreme  values,  and  symmetry  of  the  graph,  and  interpret  these  in  terms  of  a  context.  

F.IF.8  a  is  carried  throughout  Courses  I  -­‐  III  .    In  Course  I  and  II,  students  will  be  limited  to  factoring  quadratic  functions.    In  Course  III,  students  will  be  able  to  complete  the  square.    Students  should  take  a  quadratic  function  and  manipulate  it  in  a  different  form  (standard,  factored,  and  vertex)  so  that  they  can  show  and  explain  special  properties  of  the  function  such  as;  zeros,  extreme  values,  and  symmetry.    Students  should  be  able  to  distinguish  when  a  particular  form  is  more  revealing  of  special  properties  given  the  context  of  the  situation.    An  exemplar  lesson  plan  of  F.IF.8  and  F.IF.9  is  available  from  the  Shell  Center  for  Mathematics  Education  titled  L20:  Forming  Quadratics  at  http://map.mathshell.org/materials/lessons.php?taskid=224      Ex.    Coyote  was  chasing  road  runner,  seeing  no  easy  escape,  Road  Runner  jumped  off  a  cliff  towering  above  the  roaring  river  below.    Molly  mathematician  was  observing  the  chase  and  obtained  a  digital  picture  of  this  fall.  Using  her  mathematical  knowledge,  Molly  modeled  the  Road  Runner’s  fall  with  the  following  quadratic  functions:  

h(t)  =  -­‐16t2  +  32t  +  48  h(t)  =  -­‐16(t+  1)(t  –  3)  h(t)  =  -­‐16(t  –  1)2  +  64  

a. Why  does  Molly  have  three  equations?    b. Could  you  convince  others  that  all  three  of  these  rules  are  mathematically  equivalent?  c. Which  of  the  rules  would  be  most  helpful  in  answering  each  of  these  questions?    Explain.  

i. What  is  the  maximum  height  the  Road  Runner  reaches  and  when  will  it  occur?  ii. When  would  the  Road  Runner  splash  into  the  river?  iii. At  what  height  was  the  Road  Runner  when  he  jumped  off  the  cliff?  

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       26  

  Ex.    Suppose  a  single  bacterium  lands  on  one  of  your  teeth  and  starts  increasing  by  5%  each  hour.    Three  students  wrote  equations  to  represent  the  growth  of  the  bacteria.    Their  equations  to  model  the  situation  are  shown  below.    

Carly  wrote  the  equation  B  =  (1.05)h    to  represent  the  number  of  bacteria  growth  each  hour,  h.    

Anna  wrote  the  equation  B  =  (1.05)24d  to  represent  the  number  of  bacteria  at  the  end  of  the  day,  d.    

Felix  wrote  the  equation  B  =  (3.23)d  to  represent  the  number  of  bacteria  at  the  end  of  the  day,  d.    All  3  students  provide  a  correct  model.  Use  properties  of  exponents  to  provide  a  convincing  argument  that  the  three  equations  are  equivalent  expressions.  

F.IF.9    Compare  properties  of  two  functions  each  represented  in  a  different  way  (algebraically,  graphically,  numerically  in  tables,  or  by  verbal  descriptions).  For  example,  given  a  graph  of  one  quadratic  function  and  an  algebraic  expression  for  another,  say  which  has  the  larger  maximum.  

F.IF.9    This  standard  includes  comparing  two  different  functions  in  two  different  forms  and  comparing  one  function  in  two  different  forms.        An  exemplar  lesson  plan  of  F.IF.8  and  F.IF.9  is  available  from  the  Shell  Center  for  Mathematics  Education  titled  L20:  Forming  Quadratics  at  http://map.mathshell.org/materials/lessons.php?taskid=224      Ex:    A  herd  of  horses  at  Corolla  Beach  was  first  counted  at  100  heads.    Repopulation  efforts  have  yielded  a  net  growth   of   16%   yearly   of   the   existing   horse   population.     Simultaneously,   biologists   have   recorded   the   sea  turtle  population  growth  in  the  following  table:    Year   0   1   2   5   10  Number  of  Sea  Turtles    

75   90   108   186   464  

 Which  population  is  growing  at  a  faster  rate?    Explain  your  reasoning.  

   

 

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       27  

Building  Functions                                                                                                                                                                                                                                                                                                            F.BF  

Common  Core  Cluster  

Build  a  function  that  models  a  relationship  between  two  quantities.  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

F.BF.1    Write  a  function  that  describes  a  relationship  between  two  quantities.*  a. Determine  an  explicit  expression,  

a  recursive  process,  or  steps  for  calculation  from  a  context.  

b.    Combine  standard  function  types  using  arithmetic  operations.  For  example,  build  a  function  that  models  the  temperature  of  a    cooling  body  by  adding  a  constant  function  to  a  decaying  exponential,  and  relate  these  functions  to  the  model.  

Ex:  Ten  bacteria  are  placed  in  a  test  tube  and  each  one  splits  in  two  after  one  minute.  After  1  minute,  the  resulting  10  bacteria  each  split  in  two,  creating  20  bacteria.    This  process  continues  for  one  hour  until  test  tube  is  filled  up.      

a. How  many  bacteria  are  in  the  test  tube  after  5  minutes?    15  minutes?    b. Describe  how  you  can  take  any  current  number  of  bacteria  to  find  the  number  of  bacteria  at  the  next  

minute  (this  is  writing  a  NOW  -­‐  NEXT  rule).  c. Write  an  “N  =  …”  rule  that  gives  the  number  of  bacteria  after  each  minute.      d. How  many  bacteria  are  in  the  test  tube  after  one  hour?  e. For  further  research,  Dr.  Bland  removes  5  bacteria  after  each  minute  from  the  original  test  tube  to  

start  a  new  cell  culture.  How  does  this  affect  your  rule  in  parts  b.  and  c.?  

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       28  

F.BF.2    Write  arithmetic  and  geometric  sequences  both  recursively  and  with  an  explicit  formula,  use  them  to  model  situations,  and  translate  between  the  two  forms.*          

Ex.    The  diagram  below  represents  a  famous  mathematical  fractal  called  Koch’s  Curve.  Each  new  stage  is  formed  by  replacing  the  middle  third  of  each  line  segment  with  a  “tent”.  The  process  continues  indefinitely.      

 (a) Create  a  sketch  of  stage  3.  (b) Record  the  number  resulting  line  segments  in  the  table  below.  

Stage   0   1   2   3   4   5   6   7  #  of  Line  Segments  

1   4              

 (c) Write  a  rule  that  shows  how  the  number  of  line  segments  for  the  next  step  depends  on  the  prior  

number  of  line  segments  (Hint:  think  Now  Next)  (d) Write  a  rule  to  determine  the  number  of  line  segments  at  any  stage  that  does  not  require  knowing  the  

previous  step.  Start  your  rule  with  y=.  (e) Compare  the  effectiveness  of  the  two  rules  you  developed  in  parts  (c)  and  (d).  Make  sure  to  include  

conjectures  about  the  pros  and  cons  of  each  rule.    

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       29  

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       30  

Building  Functions                                                                                                                                                                                                                                                                                                            F.BF  

Common  Core  Cluster  

Build  new  functions  from  existing  functions.  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

F.BF.3  Identify  the  effect  on  the  graph  of  replacing  f(x)  by  f(x)  +  k,  k  f(x),  f(kx),  and  f(x  +  k)  for  specific  values  of  k  (both  positive  and  negative);  find  the  value  of  k  given  the  graphs.  Experiment  with  cases  and  illustrate  an  explanation  of  the  effects  on  the  graph  using  technology.  Include  recognizing  even  and  odd  functions  from  their  graphs  and  algebraic  expressions  for  them.  

F.BF.3    Identify  the  effect  of  transformations  to  functions  in  multiple  modalities.  Student  should  be  fluent  in  representations  of  functions  as  equations,  tables,  graphs,  and  descriptions  and  understand  the  interplay  among  these  representations.    Ex.    Fill  in  all  missing  components  to  the  below  table.  

Description  of  Change  

Original  Function  Output  

  Multiply  the  original  function  

by  5  x   f(x)   f(5x)    -­‐3   9      -­‐2   4      -­‐1   1     5  0   0      1   1      2   4   9    3   9      

 (a) Graph  and  label  each  of  the  function  outputs  with  the  corresponding  x-­‐values  on  the  same  set  of  axis  

in  three  different  colors.  (b) Carefully  explain  the  relationship  between  the  original  function  and  both  transformed  functions.  

 Ex.    Given  the  function  f(x)=-­‐.5x2+x2+9,  g(x)=5f(x),  h(x)=f(3x)  

(a) Using  technology  plot  the  above  functions  in  different  colors.  Analyze  g(x)  and  h(x)  in  comparison  to  f(x).  (b) For  each  of  the  new  functions  (g(x)  and  h(x))  compare  the  local  minimum,  local  maximum,  and  zeros  

to  the  original  function  f(x).  (c) Complete  a  table  of  values  for  f(x),  h(x),  and  g(x)  for  x=-­‐5,-­‐4,-­‐3,-­‐2,-­‐1,0,1,2,3,4,5  

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       31  

(d) Explain  correspondences  between  the  function  representations,  graphs  created  in  part  (a),  verbal  descriptions.  

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       32  

  F.BF.3    Given  the  graphs  of  the  original  function  and  a  transformation,  determine  the  value  of  (k).    Ex.  Below  are  graphs  representing  the  height  of  a  two  Farris  Wheels  at  the  county  fair.  

   (a) Explain  how  the  speed  is  different  on  the  blue  Ferris  Wheel  from  that  of  the  red  Ferris  Wheel.  How  

does  this  impact  the  positions  of  the  local  minimums  and  maximums.  (b) Write  the  rule  for  the  red  graph  assuming  that  the  blue  graph  is  represented  f(x)    Note:  The  intent  of  this  question  is  NOT  to  develop  a  sophisticated  trigonometric  equation.  It  is  acceptable  to  answer  part  (b)  in  terms  of  f(x).  

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       33  

F.BF.4  Find  inverse  functions.  a.    Solve  an  equation  of  the  form  f(x)  =  

c  for  a  simple  function  f  that  has  an  inverse  and  write  an  expression  for  the  inverse.  For  example,  f(x)  =2  x3  for  x  >  0  or  f(x)  =  (x+1)/(x–1)  for  x  � ̸  1.  

b.    (+)  Verify  by  composition  that  one  function  is  the  inverse  of  another.  c.    (+)  Read  values  of  an  inverse  function  from  a  graph  or  a  table,  given  that  the  function  has  an  inverse.  d.    (+)  Produce  an  invertible  function  from  a  non-­‐invertible  function  by  restricting  the  domain.  

Ex.    At  Cosmo  Creamery  the  sundae  is  $3.50  plus  an  additional  $.30  per  topping.  (a) Write  a  function  f(x),  to  model  the  cost  of  a  Sundae  with  x  toppings.  (b) Find  f(5)  and  explain  its  meeting  in  this  context.  (c) If  deluxe  Sundae  costs  $5.60,  how  many  toppings  does  the  deluxe  Sundae  include?  (d) Write  a  rule  that  explains  how  to  determine  the  number  of  toppings  given  the  cost.  (e) Re-­‐write  f(2)=4.10  with  the  rule  developed  in  part(d)  

   Ex.    Needed  

F.BF.5      (+)  Understand  the  inverse  relationship  between  exponents  and  logarithms  and  use  this  relationship  to  solve  problems  involving  logarithms  and  exponents.  

F.BF.5    Understand  the  inverse  relationship  between  exponents  and  logarithms  and  use  this  relationship  to  solve  problems  involving  logarithms  and  exponents.    Ex.    Needed  

 

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       34  

Linear,  Quadratic,  and  Exponential  Models*                                                                                                                                                                                                      F.LE  

Common  Core  Cluster  

Construct  and  compare  linear,  quadratic,  and  exponential  models  and  solve  problems  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

F.LE.3    Observe  using  graphs  and  tables  that  a  quantity  increasing  exponentially  eventually  exceeds  a  quantity  increasing  linearly,  quadratically,  or  (more  generally)  as  a  polynomial  function.  

Ex.    Freddy  and  Fannie  Frugal  has  $10  to  invest  and  is  considering  three  different  investment  plans.                  Plan  1  Guarantees  that  the  Frugals  will  earn  $10.00  in  interest  every  year.                  Plan  2  Guarantees  that  the  Frugals  will  earn  10%  interest  compounded  annually  on  the  account.                  Plan  3  has  a  different  approach.  Rather  the  earning  interest  yearly,  this  plan  has  a  lump  sum  payout  at  

the  day  of  withdraw  that  depends  on  the  total  time  the  investment  is  in  the  bank.  The  Frugals  will  receive  the  original  $10  investment  plus  an  interest  payment  equal  to  the  number  of  years  invested  squared  in.  

 Table  

Year   Plan  1   Plan  2   Plan  3  0   10   10   10  1       11  2   30      3     13.31    4        5        10        15        20        50        60        70        

 Utilizing  technology  create  sketch  of  all  three  plans  on  the  same  axis.  Indicate  key  intersection  point(s).  

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       35  

  Ex.    Mathematical  Models:  Create  a  mathematical  model  for  each  of  the  following  situations.  Questions:  Making  sense  of  the  quantities  and  relationships  in  the  other  three  quadrants,  answer  the  following  problem  situations.  

(a) If  the  Frugals  know  that  their  anticipated  twins  (Mae  and  Mac)  are  going  to  arrive  in  the  next  10  years,  which  plan  would  make  the  most  money  for  the  Frugals  to  renovate  the  nursery?  

(b) Rather  than  using  the  investment  for  nursery  renovations,  they  elect  to  save  for  the  twin’s  college  education.  Which  would  be  the  best  plan?    

(c) The  Frugals  then  consider  providing  a  retirement  account  for  the  twins.  Which  plan  would  be  the  most  beneficial  if  the  retirement  age  is  65?  

F.LE.4    For  exponential  models,  express  as  a  logarithm  the  solution  to  abct  =d  where  a,c,  and  d  are  numbers  and  the  base  b  Is  2,10,or  e;  evaluate  the  logarithm  using  technology.  

F.LE.4    In  developing  the  idea  of  a  logarithm,  students  should  experiment  (guess  and  check)  first  with  rewriting  numbers  in  the  form  of  10x  as  demonstrated  below.  Students  should  discern  the  structure  of  a  logarithm  and  create  their  own  definition.      Ex.    Using  technology,  rewrite  each  of  the  following  numbers  in  the  form  of  10x.  10  100  1000000  562  1981  0.19  -­‐250    Encourage  students  to  be  as  exact  as  possible  utilizing  multiple  decimal  place  values.  Students  should  also  realize  that  rewriting  negative  numbers  is  impossible  without  changing  the  form  of  10x  .      Ex.    On  your  calculator  evaluate  the  following  expressions  Log(10)  Log(100)  Log(1000000)  Log(562)  Log(1981)  Log(0.19)  Log(-­‐250)    

(a) What  are  similarities  between  value  of  the  exponent  in  part  1  and  the  value  of  the  logarithm  in  part  2.  (b) Create  a  definition  that  generalizes  the  structure  that  you  see.  

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       36  

  F.LE.4  A  similar  approach  should  be  taken  in  rewriting  values  in  terms  of  alternative  bases.    A  biologist  has  200  particles  of  bacteria.  One  hour  later  the  amount  of  bacterial  is  800  particles.  The  function  b(t)=200(10.6t).    

(a) From  the  observations  of  bacteria  populations,  how  does  the  population  appear  to  be  growing?  (b) Evaluate  106.    How  is  this  related  to  your  answer  in  part  (a)?  (c) What  are  the  benefits  of  writing  a  growth  model  with  a  base  of  10.  How  does  this  relate  to  previous  

work  that  has  been  done?  (d) Sometime  during  the  next  day  the  biologist  observes  that  there  are  12,000,000  bacteria  cells,  how  many  

hours  had  the  culture  grown  since  the  original  observation.  Your  answer  should  be  as  exact  as  possible.    

F.LE.4  It  is  acceptable  for  students  to  use  decimal  approximations  in  evaluating  logarithms  initially,  however  students  should  be  encourages  to  attend  to  precision,  and  begin  leaving  answer  in  terms  of  logarithms.    Carbon-­‐14  is  a  common  form  of  carbon,  which  decays  over  time.  Carbon  dating  is  commonly  used  in  determining  the  age  of  fossilize  matter.  The  amount  carbon  14  measured  in  grams  contained  by  a  fossilized  flower  is  modeled  by  the  equation  f(t)=5e-­‐ct.  This  equation  models  the  amount  of  carbon-­‐14  from  the  time  the  flower  dies  (t=0).  

(a) At  the  time  of  death  how  many  grams  of  carbon-­‐14  did  the  flower  contain?    (b) The  half  -­‐life  of  carbon-­‐14  is  approximately  5,730  years.  This  is  the  time  that  it  takes  for  the  initial  amount  

to  become  half  of  its  original  value.  Use  this  information  to  find  the  value  of  constant  c  in  the  function.  (c) If  there  are  currently  .5g  of  carbon-­‐14,  approximately  when  did  the  plant  die?  

 

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       37  

Trigonometric  Functions                                                                                                                                                                                                                                                                                    F.TF  

Common  Core  Cluster  

Extend  the  domain  of  trigonometric  functions  using  the  unit  circle.  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

F.TF.1    Understand  radian  measure  of  an  angle  as  the  length  of  the  arc  on  the  unit  circle  subtended  by  the  angle.  

Ex.    A  central  angle  of  a  circle  intercepts  an  arc  on  the  same  circle.    The  length  of  the  arc  is  some  fraction  of  the  circumference  of  the  circle  and  is  related  to  the  radian  measure  of  the  central  angle.  To  make  sense  of  how  a  radian  is  defined,  conduct  the  following  investigation.    

1. Construct  three  concentric  circles  with  radii  of  10,  20,  and  30  cm  with  center  O.  2. Extend  a  ray  from  the  center  of  the  circle  through  all  three  circles.  Label  the  intersections  of  the  

ray  and  the  circles  as  B1,B2.,B3  respectively.  3. Using  a  piece  of  string  capture  the  length  of  the  radius  OB1.  Use  this  length  to  create  arc𝐴!𝐵!    so  

that  the  length  of𝐴!𝐵!    is  equal  to  the  radius  OB1.  4. Draw  an  angle  A1OB1  and  record  its  measure  in  degrees.  5. Repeat  steps  3  and  4  for  the  remaining  two  circles.  6. Describe  the  relationship  that  exists  if  the  intercepted  arc  and  the  radius  are  the  same  length.  

Generalizing  your  answer  for  a  circle  with  center  O  and  radius  r.  What  would  be  the  approximate  degree  measure  of  angle  AOB  if  arc  AB  is  r  units  long?  

 F.TF.1  These  steps  lead  the  students  to  the  definition  of  a  radian.  A  radian  is  the  measure  of  the  central  angle  of  a  circle  that  intercepts  an  arc  of  the  same  measure.  It  is  acceptable  to  let  students  define  1  radian  as  about  57o.  Through  classroom  discussion  (not  direct  instruction)  the  instruction  should  guide  students  to  the  more  precise  conversion  factor  of    360° = 2𝜋  𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑛𝑠.  

Ex.    In  a  circle  with  a  radius  of  5cm  and  is  centered  at  point  O  angle  AOB  intercepts  arc  AB.  Arc  AB  has  a  length  of  10cm.  What  are  the  radian  and  degree  measures  of  angle  AOB.    Ex.    In  a  circle  with  a  radius  of  8cm  and  is  centered  at  point  O  angle  AOB  intercepts  arc  AB.  Arc  AB  has  a  length  of  16cm.  What  are  the  radian  and  degree  measures  of  angle  AOB.  

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       38  

  Ex.    Two  students  are  discussing  moving  between  degrees  and  radians.  Critique  and  use  their  arguments  in  the  questions  that  follow  their  discussion.  James  I  remember  that  360o  =  2Pi  radians  In  finding  the  radian  measure  of  120o  I  divided  120  by  360  to  get  1/3.  Since  my  angle  was  1/3  of  the  whole  circle  and  that  there  are  2Pi  radians  in  a  circle  I  think  that  the  angle  will  be  1/3  of  2Pi  which  is  2Pi/3  

Jim  If  360  degrees  equals  2Pi  radians  then  if  I  divide  both  sides  360,  then  1  degree  is  equal  to  Pi/180.  There  120  degrees  times  Pi/180  would  be  radian  measure,  which  reduces  to  2Pi/3.  

   (a) Using  James’  method  find  the  radian  measure  of  30  degrees.  (b) Using  Jim’s  method  find  the  radian  measure  of  30  degrees.  (c) Which  method  is  your  preferred  method?  Why?  

F.TF.2    Explain  how  the  unit  circle  in  the  coordinate  plane  enables  the  extension  of  trigonometric  functions  to  all  real  numbers,  interpreted  as  radian  measures  of  angles  traversed  counterclockwise  around  the  unit  circle.  

F.TF.2  This  standard  should  be  approached  by  students  by  rotating  a  circular  object  (ie  Ferris  Wheel)  around  and  recording  the  angle  formed  with  the  origin,  the  height  off  the  ground,  and  the  horizontal  height  from  the  center  of  the  circle.  Below  are  brief  instructions  of  how  to  set  this  up.      Construct  a  coordinate  axes  on  a  large  sheet  of  paper.  From  the  origin  mark  off    “famous”  unit  circle  angles.  (This  will  create  a  large  asterisk  like  drawing.)  On  a  separate  piece  of  a  paper,  construct  a  large  “unit”  circle.  Attach  the  center  of  the  circle  to  the  origin  of  the  axes  with  a  brad  for  rotational  purpose.    Students  should  draw  or  place  a  sticker  of  a  “rider”  at  (1,0).  While  not  imperative,  this  would  work  better  if  the  grid  was  placed  on  a  10mm  graph  paper  and  the  circle  constructed  with  a  transparency.      Ex.    With  your  rotational  circle,  record  the  following  data  points:    Angle  Formed  by  extending  ray  from  center  of  circle  to  “rider.”  

Height  of  “rider”  from  x-­‐axis  (ground)  

Horizontal  distance  “rider”  is  from  origin.  

Pi/6      Pi/4      

 a) On  a  coordinate  axes,  graph  the  following  points  (angle  formed,  height)  b) On  a  separate  axes,  graph  the  following  points  (angle  formed,  horizontal  distance)  c) For  each  angle,  find  the  ratio  of  the  height  to  the  horizontal  distance.  d) On  yet  another  axes,  graph  the  following  points  (angle  formed,  ratio  in  part  (c))  

Trigonometric  Functions                                                                                                                                                                                                                                                                                    F.TF  

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       39  

Common  Core  Cluster  

Model  periodic  phenomena  with  trigonometric  functions  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

F.TF.5    Choose  trigonometric  functions  to  model  periodic  phenomena  with  specified  amplitude,  frequency,  and  midline.*  

F.TF.5    Use  sine  and  cosine  to  model  periodic  phenomena  such  as  the  ocean’s  tide  or  the  rotation  of  a  Ferris  wheel.      F.TF.5    Given  the  amplitude;  frequency;  and  midline  in  situations  or  graphs,  determine  a  trigonometric  function  used  to  model  the  situation.        Ex.    At  midnight  the  water  at  a  particular  beach  is  at  high  tide.  At  the  same  time  a  gauge  at  the  end  of  a  pier  reads  10  feet.  Low  tide  is  reached  at  6  AM  when  the  gauge  reads  4ft.  

(a) Choose  which  trig  function  would  be  the  best  fit  for  this  model  (assuming  midnight  is  t=0).  Justify  your  choice  using  specific  characteristics  of  trigonometric  function  graphs.  

(b) Determine  the  midline,  amplitude  and  frequency  using  the  above  tidal  information.  You  must  show  all  computations  and  explain  why  you  performed  each  computation.  

(c) Write  a  function  based  on  parts  one  and  two  to  represent  the  above  tidal  information.  (d) If  the  times  for  high  and  low  tides  are  reversed  what  (if  anything)  would  change  in  the  equation  

from  part  (c).  Justify  your  conclusion.  (e) If  you  were  instructed  to  let  t=0  represent  9pm,  would  your  function  in  part  (a)  still  be  the  most  

convenient  choice?  Why  or  why  not?  If  not,  convince  you  teacher  what  a  better  choice  would  be.  

Trigonometric  Functions                                                                                                                                                                                                                                                                                    F.TF  

Common  Core  Cluster  

Prove  and  apply  trigonometric  identities.  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

F.TF.8    Prove  the  Pythagorean   F.TF.8.  Use  the  following  questions  to  follow  up    with  the  table  developed  in  T.TF.2.    

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       40  

identity  sin2(θ)  +  cos2(θ)  =  1  and  use  it  to  calculate  trigonometric  ratios.  

 Ex.      

(a) Verify  that  at  every  height  and  horizontal  value  on  the  circle  the  radius  is  constant  at  1.    (Students  should  either  construct  the  triangle  within  the  circle  and  apply  the  Pythagorean  theorem)  

(b) What  trigonometric  function  represents  the  height  of  the  rider  at  any  angle?  How  do  you  know?  (c) What  trigonometric  function  represents  the  horizontal  distance  of  the  rider  at  any  angle?  

How  do  you  know?  (d) Rather  than  writing  x  and  y  to  determine  the  radius  at  any  angle,  use  the  results  from  (b)  and  (c)  to  

rewrite  the  Pythagorean  Theorem  relationship  in  terms  of  trigonometric  functions.    

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       41  

Congruence                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        G.CO  

Common  Core  Cluster  

Experiment  with  transformations  in  the  plane.  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

G.CO.1  Know  precise  definitions  of  angle,  circle,  perpendicular  line,  parallel  line,  and  line  segment,  based  on  the  undefined  notions  of  point,  line,  distance  along  a  line,  and  distance  around  a  circular  arc.  

Definitions  used  to  begin  building  blocks  for  proof  –Infuse  these  definitions  into  proofs  and  other  problems.    Pay  attention  to  Mathematical  practice  3  “Construct  viable  arguments  and  critique  the  reasoning  of  others.”  Understand  and  use  stated  assumptions,  definitions  and  previously  established  results  in  constructing  arguments.  Also,  mathematical  practice  #6  Attend  to  precision:  Communicate  precisely  to  others  and  use  clear  definitions  in  discussion  with  others  and  in  their  own  reasoning.        Ex.    Needed  

Congruence                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        G.CO  

Common  Core  Cluster  

Prove  geometric  theorems.  Using  logic  and  deductive  reasoning,  algebraic  and  geometric  properties,  definitions,  and  proven  theorems  to  draw  conclusions.  (Encourage  multiple  ways  of  writing  proofs,  to  include  paragraph,  flow  charts,  and  two-­‐column  format).  These  proof  standards  should  be  woven  throughout  the  course.  Students  should  be  making  arguments  about  content  throughout  their  geometry  experience.  The  focus  in  the  G.CO.9-­‐11  is  not  the  particular  content  items  that  they  are  proving.  However,  the  focus  is  on  the  idea  that  students  are  proving  geometric  properties.    Pay  close  attention  to  the  mathematical  practices  especially  number  three,  “Construct  viable  argument  and  critique  the  reasoning  of  others.”  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

G.CO.9  Prove  theorems  about  lines  and  angles.  Theorems  include:  vertical  angles  are  congruent;  when  a  transversal  crosses  parallel  lines,  alternate  interior  angles  are  congruent  and  corresponding  angles  

G.CO.9    In  8th  grade,  students  have  already  experimented  with  these  angle/line  properties  (8.G.5).  The  focus  at  this  level  is  to  prove  these  properties,  not  just  to  use  and  know  them.      Ex.    Prove  that  any  point  equidistant  from  the  endpoints  of  a  segment  lies  on  the  perpendicular  bisector  of  the  line.    

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       42  

are  congruent;  points  on  a  perpendicular  bisector  of  a  line  segment  are  exactly  those  equidistant  from  the  segment’s  endpoints.  

Ex.    A  carpenter  is  framing  a  wall  and  wants  to  make  sure  his  the  edges  of  his  wall  are  parallel.  He  is  using  a  cross-­‐brace  as  show  in  the  diagram  below.  What  are  several  different  ways  he  could  verify  that  the  edges  are  parallel?  Can  you  write  a  formal  argument  to  show  that  these  sides  are  parallel?  Pair  up  with  another  student  who  created  a  different  argument  than  yours,  and  critique  their  reasoning.  Did  you  need  to  modify  the  diagram  in  anyway  to  help  your  argument?  

G.CO.10  Prove  theorems  about  triangles.  Theorems  include:  measures  of  interior  angles  of  a  triangle  sum  to  180º;  base  angles  of  isosceles  triangles  are  congruent;  the  segment  joining  midpoints  of  two  sides  of  a  triangle  is  parallel  to  the  third  side  and  half  the  length;  the  medians  of  a  triangle  meet  at  a  point.  

G.CO.10      Using  any  method  you  choose,  construct  the  medians  of  a  triangle.    Each  median  is  divided  up  by  the  centroid.  Investigate  the  relationships  of  the  distances  of  these  segments.    Can  you  create  a  deductive  argument  to  justify  why  these  relationships  are  true?    Can  you  prove  why  the  medians  all  meet  at  one  point  for  all  triangles?  Extension:  using  coordinate  geometry,  how  can  you  calculate  the  coordinate  of  the  centroid?    Can  you  provide  an  algebraic  argument  for  why  this  works  for  any  triangle?    Using  Interactive  Geometry  Software  or  tracing  paper,  investigate  the  relationships  of  sides  and  angles  when  you  connect  the  midpoints  of  the  sides  of  a  triangle.    Using  coordinates  can  you  justify  why  the  segment  that  connects  the  midpoints  of  two  of  the  sides  is  parallel  to  the  opposite  side.    If  you  have  not  done  so  already,  can  you  generalize  your  argument  and  show  that  it  works  for  all  cases?    Using  coordinates  justify  that  the  segment  that  connects  the  midpoints  of  two  of  the  sides  is  half  the  length  of  the  opposite  side.  If  you  have  not  done  so  already,  can  you  generalize  your  argument  and  show  that  it  works  for  all  cases?    Ex.    Needed  

G.CO.11  Prove  theorems  about  parallelograms.  Theorems  include:  opposite  sides  are  congruent,  opposite  angles  are  congruent,  the  diagonals  of  a  parallelogram  bisect  each  other,  and  conversely,  rectangles  are  parallelograms  with  congruent  diagonals.  

G.CO.11      Ex.    Jerry’s  laying  out  the  foundation  for  a  rectangular  outdoor  tool  shed.    By  regulation,  he  must  ensure  that  it  indeed  fulfills  the  definition  of  a  rectangle.  The  only  tools  he  has  with  him  are  pegs  (for  nailing  in  the  ground  to  mark  the  corners),  string  and  a  tape  measure.    Create  a  plan  for  Jerry  to  follow  so  that  he  can  be  sure  his  foundation  is  rectangular.    Justify  why  your  plan  works.    Discuss  your  method  with  another  student  to  make  sure  your  plan  is  error  proof.        Connect  this  standard  with  G.CO.8  and  use  triangle  congruency  criteria  to  determine  all  of  the  properties  of  parallelograms  and  special  parallelograms.    

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       43  

Congruence                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        G.CO  

Common  Core  Cluster  

Make  geometric  constructions.  Create  formal  geometric  constructions  using  a  compass  and  straightedge,  string,  reflective  devices,  paper  folding,  and  dynamic  geometric  software.  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

G.CO.12  Make  formal  geometric  constructions  with  a  variety  of  tools  and  methods  (compass  and  straightedge,  string,  reflective  devices,  paper  folding,  dynamic  geometric  software,  etc.).  Copying  a  segment;  copying  an  angle;  bisecting  a  segment;  bisecting  an  angle;  constructing  perpendicular  lines,  including  the  perpendicular  bisector  of  a  line  segment;  and  constructing  a  line  parallel  to  a  given  line  through  a  point  not  on  the  line.  

G.CO.12    Copy  a  congruent  segment  G.CO.12    Copy  a  congruent  angle.  G.CO.12    Bisect  a  segment  G.CO.12    Bisect  an  angle    Ex.    Use  various  geometric  tools  to  preform  the  above  geometric  constructions.      Explain  special  characteristics  that  arise  as  a  result  of  the  construction.      G.CO.12    Construct  perpendicular  lines,  including  the  perpendicular  bisector  of  a  line  segment.  Ex.    Using  a  compass  and  straightedge,  construct  a  perpendicular  bisector  of  a  segment.  Prove/justify  why  this  process  provides  the  perpendicular  bisector.  Given  a  triangle,  construct  the  circumcenter  and  justify/prove  why  the  process/construction  gives  the  point  which  is  equidistant  from  the  vertices.  Given  a  triangle,  construct  the  incenter  and  justify/prove  why  the  process/construction  gives  the  point  which  is  equidistant  from  the  sides  of  the  triangle.  ***It  makes  sense  to  combine  this  standard  with  G-­‐CO.9  and  10  and  have  students  make  arguments  about  why  these  constructions  work.        G.CO.12    Construct  a  line  parallel  to  a  given  line  through  a  point  not  on  the  line.    Ex.  Needed  

 

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       44  

Similarity,  Right  Triangles,  and  Trigonometry                                                                                                                                                                                      G.SRT  

Common  Core  Cluster  

Understand  similarity  in  terms  of  similarity  transformations.      

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

G.SRT.2    Given  two  figures,  use  the  definition  of  similarity  in  terms  of  similarity  transformations  to  decide  if  they  are  similar;  explain  using  similarity  transformations  the  meaning  of  similarity  for  triangles  as  the  equality  of  all  corresponding  pairs  of  angles  and  the  proportionality  of  all  corresponding  pairs  of  sides.  

G.SRT.2    Use  the  idea  of  geometric  transformations  to  develop  the  definition  of  similarity.    G.SRT.2    Given  two  figures  determine  whether  they  are  similar  and  explain  their  similarity  based  on  the  congruency  of  corresponding  angles  and  the  proportionality  of  corresponding  sides.        Instructional  note:  The  ideas  of  congruency  and  similarity  are  related.  It  is  important  for  students  to  connect  that  congruency  is  a  special  case  of  similarity  with  a  scale  factor  of  one.  Therefore  these  similarity  rules  can  be  expanded  to  work  for  congruency  in  triangles.  AA  similarity  is  the  foundation  for  ASA  and  AAS  congruency  theorems.    Knowing  from  the  definition  of  a  dilation,  angle  measures  are  preserved  and  sides  change  by  a  multiplication  of  scale  factor  k.    Ex.  Needed  

G.SRT.3    Use  the  properties  of  similarity  transformations  to  establish  the  AA  criterion  for  two  triangles  to  be  similar.  

G.SRT.3    Use  the  properties  of  similarity  transformations  to  develop  the  criteria  for  proving  similar  triangles  by  AA,  SSS,  and  SAS.    Connect  this  standard  with  standard  G.SRT.4  

 Ex.    Given  that  MNP  is  a  dilation  of  ABC  with  scale  factor  k,  use  properties  of  dilations  to  show  that  the  AA  criterion  is  sufficient  to  prove  similarity.  

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       45  

Similarity,  Right  Triangles,  and  Trigonometry                                                                                                                                                                                      G.SRT  

Common  Core  Cluster  

Prove  theorems  involving  similarity.  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

G.SRT.4    Prove  theorems  about  triangles.    Theorems  include:  a  line  parallel  to  one  side  of  a  triangle  divides  the  other  two  proportionally,  and  conversely;  the  Pythagorean  Theorem  proved  using  triangle  similarity.  

G.SRT.4      Connect  this  standard  with  G.SRT.3  

 Ex.    Line  segment  

AE  is  the  distance  across  The  French  Broad  River.    John  wants  to  find  this  distance  so  he  paces  of  

ED  and  it  is  60  paces,  

DC  is  120  paces  and  

EB  is  80  paces.    How  could  John  use  similar  triangles  to  find  the  width  of  the  river?    Can  you  calculate  the  distance  of  

AB  ?  Create  a  formal  argument  to  show  that  

AEED

=ABBC

 

 G.SRT.4    Start  with  a  right  triangle  and  construct  the  altitude  to  the  hypotenuse.  This  produces  three  similar  right  triangles  whose  proportional  relationships  can  lead  to  a  proof  of  the  Pythagorean  theorem.      Reference  students’  experience  with  the  Pythagorean  Theorem  in  8th  grade  in  8.G.6-­‐8.  

G.SRT.5    Use  congruence  and  similarity  criteria  for  triangles  to  solve  problems  and  to  prove  relationships  in  geometric  figures.  

G.SRT.5  Connect  with  G.CO.8  and  G.CO.11.  and  use  triangle  congruency  criteria  to  determine  all  of  the  properties  of  parallelograms  and  special  parallelograms.      

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       46  

Ex.    Sam  claims  that  there  is  a  SSSS  congruency  criteria  for  quadrilaterals?  Do  you  agree  or  disagree?  Justify  your  answer.    If  you  disagree,  can  you  provide  a  counterexample?  If  you  agree,  can  you  prove  it?  

 

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       47  

Circles                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    G.C  

Common  Core  Cluster  

Understand  and  apply  theorems  about  circles.  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

G.C.1    Prove  that  all  circles  are  similar.    

G.C.1    Show  that  the  ratio  of  the   radiuscircumference

will  be  the  scale  factor  for  any  circle.  Or,  show  that  the  ratio  

of  the    circumference

radius  is  the  same  for  any  circle,  namely  

π .  

 Ex.    Needed  

G.C.2    Identify  and  describe  relationships  among  inscribed  angles,  radii,  and  chords.  Include  the  relationship  between  central,  inscribed,  and  circumscribed  angles;  inscribed  angles  on  a  diameter  are  right  angles;  the  radius  of  a  circle  is  perpendicular  to  the  tangent  where  the  radius  intersects  the  circle.  

Ex.    An  archeologist  dug  up  an  edge  piece  of  a  circular  plate.    He  wants  to  know  what  the  original  diameter  of  the  plate  was  before  it  broke.      However,  the  piece  of  pottery  does  not  display  the  center  of  the  plate.  How  could  he  find  the  original  dimensions?    Ex.    Apply  what  you  know  about  chords  in  circles.  You  are  given  two  circles  of  diameters  24cm  and  10cm.    Locate  two  chords  of  equal  length,  8  cm  for  each  circle.  Compare  their  distances  from  the  centers  of  the  circles.    Ex.    Using  Interactive  Geometry  Software  investigate  measurements  of  central  angles  and  inscribed  angles  that  intercept  the  same  arc.    What  is  the  relationship  of  these  angle  measures?    Then,  explain  why  inscribed  angles  on  a  diameter  are  always  90°.    Also,  make  an  argument  for  why  the  opposite  angles  in  a  quadrilateral  inscribed  in  a  circle  are  supplementary.        Ex.    A  discus  athlete  is  performing  in  a  local  competition.    Sketch  an  overhead  view  that  shows  the  ball’s  circular  path,  the  target,  and  the  position  at  the  moment  that  she  releases  the  discus.      

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       48  

G.C.3    Construct  the  inscribed  and  circumscribed  circles  of  a  triangle,  and  prove  properties  of  angles  for  a  quadrilateral  inscribed  in  a  circle.  

Given  a  triangle,  construct  the  circumcenter  and  justify/prove  why  the  process/construction  gives  the  point  which  is  equidistant  from  the  vertices.  Given  a  triangle,  construct  the  incenter  and  justify/prove  why  the  process/construction  gives  the  point  which  is  equidistant  from  the  sides  of  the  triangle.  ***It  makes  sense  to  combine  this  standard  with  G-­‐CO.9  and  10  and  have  students  make  arguments  about  why  these  constructions  work.        Resource  from  Shell  Centre  (http://map.mathshell.org.uk/materials/download.php?fileid=764)  Listed  under  ‘Circles  in  Triangles.’    Construct  an  argument  to  show  that  opposite  angles  in  an  inscribed  quadrilateral  are  supplementary.      

Circles                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    G.C  

Common  Core  Cluster  

Find  arc  lengths  and  areas  of  sectors  of  circles.  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

G.C.5    Derive  using  similarity  the  fact  that  the  length  of  the  arc  intercepted  by  an  angle  is  proportional  to  the  radius,  and  define  the  radian  measure  of  the  angle  as  the  constant  of  proportionality;  derive  the  formula  for  the  area  of  a  sector.  

G.C.5  Use  similarity  to  derive  the  fact  that  the  length  of  the  arc  intercepted  by  an  angle  is  proportional  to  the  radius,  identifying  the  constant  of  proportionality  as  the  radian  measure  of  the  angle.  G.C.5  Find  the  arc  length  of  a  circle.      G.C.5  Using  similarity,  derive  the  formula  for  the  area  of  a  sector.  G.C.5  Find  the  area  of  a  sector  in  a  circle.    Ex.  Needed    

 

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       49  

Expressing  Geometric  Properties  with  Equations                                                                                                                                                                          G.GPE  

Common  Core  Cluster  

Translate  between  the  geometric  description  and  the  equation  for  a  conic  section.  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

G.GPE.1    Derive  the  equation  of  a  circle  of  given  center  and  radius  using  the  Pythagorean  Theorem;  complete  the  square  to  find  the  center  and  radius  of  a  circle  given  by  an  equation.  

G.GPE.1    Use  the  Pythagorean  Theorem  to  derive  the  equation  of  a  circle,  given  the  center  and  the  radius.    G.GPE.1    Given  an  equation  of  a  circle,  complete  the  square  to  find  the  center  and  radius  of  a  circle.        Ex.    Given  a  coordinate  and  a  distance  from  that  coordinate  develop  a  rule  that  shows  the  locus  of  points  that  is  that  given  distance  from  the  given  point  (based  on  the  Pythagorean  theorem).        

G.GPE.2    Derive  the  equation  of  a  parabola  given  a  focus  and  a  directrix.      

G.GPE.2    Given  a  focus  and  directrix,  derive  the  equation  of  a  parabola  Parabola  is  defined  as  “the  set  of  all  points  P  in  a  plane  equidistant  from  a  fixed  line  and  a  fixed  point  in  the  plane.”  The  fixed  line  is  called  the  directrix,  and  the  fixed  point  is  called  the  focus.    Ex.  Derive  the  equation  of  the  parabola  that  has  the  focus  (1,  4)  and  the  directrix  x=-­‐5.  Ex.  Derive  the  equation  of  the  parabola  that  has  the  focus  (2,  1)  and  the  directrix  y=-­‐4.  Ex.  Derive  the  equation  of  the  parabola  that  has  the  focus  (-­‐3,  -­‐2)  and  the  vertex  (1,  -­‐2).      

 

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       50  

Modeling  with  Geometry                                                                                                                                                                                                                                                                                G.MG  

Common  Core  Cluster  

Apply  geometric  concepts  in  modeling  situations.      

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

G.MG.3    Apply  geometric  methods  to  solve  design  problems  (e.g.  designing  an  object  or  structure  to  satisfy  physical  constraints  or  minimize  cost;  working  with  typographic  grid  systems  based  on  ratios).*  

G.MG.3    Solve  design  problems  by  designing  an  object  or  structure  that  satisfies  certain  constraints,  such  as  minimizing  cost  or  working  with  a  grid  system  based  on  ratios  (i.e.,  The  enlargement  of  a  picture  using  a  grid  and  ratios  and  proportions)          Ex.  Consider  a  rectangular  swimming  pool  30  feet  long  and  20  feet  wide.    The  shallow  end  is  3½  feet  deep  and  extends  for  5  feet.  Then  for  15  feet  (horizontally)  there  is  a  constant  slope  downwards  to  the  10  foot-­‐deep  end.  (a) Sketch  the  pool  and  indicate  all  measures  on  the  sketch.  (b) How  much  water  is  needed  to  fill  the  pool  to  the  top?    To  a  level  6  inches  below  the  top?  (c) One  gallon  of  pool  paint  covers  approximately  75  sq  feet  of  surface.    How  many  gallons  of  paint  are  

needed  to  paint  the  inside  walls  of  the  pool?    If  the  pool  paint  comes  in  5-­‐gallon  cans,  how  many  cans  are  needed?  

(d) How  much  material  is  needed  to  make  a  rectangular  pool  cover  that  extends  2  feet  beyond  the  pool  on  all  sides?  

(e) How  many  6-­‐inch  square  ceramic  tiles  are  needed  to  tile  the  top  18  inches  of  the  inside  faces  of  the  pool?  If  the  lowest  line  of  tiles  is  to  be  in  a  contrasting  color,  how  many  of  each  tile  are  needed?  

 

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       51  

Interpreting  Categorical  and  Quantitative  Data                                                                                                                                                                                          S.ID  

Common  Core  Cluster  

Summarize,  represent,  and  interpret  data  on  a  single  count  or  measurement  variable.  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

S.ID.4  Use  the  mean  and  standard  deviation  of  a  data  set  to  fit  it  to  a  normal  distribution  and  to  estimate  population  percentages.  Recognize  that  there  are  data  sets  for  which  such  a  procedure  is  not  appropriate.  Use  calculators,  spreadsheets,  and  tables  to  estimate  areas  under  the  normal  curve.    

   

S.ID.4    Understand  the  characteristics  of  the  Standard  Normal  Distribution  (µ  =  0,  σ  =  1),  including  symmetry,  the  Empirical  Rule  (68-­‐95-­‐99.7  rule)  and  the  fact  that  the  mean  =  median  =  mode.    Ex.  Describe  the  characteristics  of  the  Standard  Normal  Distribution.      S.ID.4    Find  the  number  of  standard  deviations  a  value  is  from  the  mean  by  calculating  its  z-­‐score.    Ex.  IQ  scores  are  approximately  normally  distributed  with  a  mean  of  100  and  a  standard  deviation  of  15.    How  many  standard  deviations  below  the  mean  is  an  IQ  score  of  75?      S.ID.4    Use  the  Empirical  Rule  to  estimate  population  percentages  for  a  set  of  data  that  is  approximately  normally  distributed.    Ex.  IQ  scores  are  approximately  normally  distributed  with  a  mean  of  100  and  a  standard  deviation  of  15.    What  percent  of  the  population  has  IQ  scores  above  115?    What  percent  have  IQ  scores  between  85  and  130?      S.ID.4    Understand  that  population  percentages  correspond  to  areas  under  the  normal  distribution  curve  between  given  values.    S.ID.4    Use  a  table  of  z-­‐scores,  spreadsheets  and  calculators  to  find  areas  under  the  curve  to  estimate  population  percentages.    Interpret  these  percentages  in  context.    Ex.    The  heights  of  adult  males  are  approximately  normally  distributed  with  µ  =  70  in.  and  σ  =  3  in.    What  percentage  of  adult  males  are  between  5  ½    and  6  ½  feet  tall?    What  percentage  of  adult  males  are  7  ft  tall  or  taller?    

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       52  

  S.ID.4    Understand  that  the  use  of  the  normal  distribution  to  estimate  population  percentages  is  only  appropriate  for  mound-­‐shaped,  symmetrical  distributions  (not  skewed  distributions).    Ex.  Which  of  the  following  sets  of  data  are  approximately  normally  distributed?    

weights  of  adult  females  incomes  of  NFL  football  players  diameters  of  trees  in  Umstead  Park  shoe  sizes  of  sophomore  males  at  your  school  female  ages  at  marriage  

 

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       53  

Making  Inferences  and  Justifying  Conclusions                                                                                                                                                                                                S.IC  

Common  Core  Cluster  

Understand  and  evaluate  random  processes  underlying  statistical  experiments.  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

S.IC.1  Understand  statistics  as  a  process  for  making  inferences  about  population  parameters  based  on  a  random  sample  from  that  population.  

S.IC.1  Explain  the  difference  between  a  population  parameter  and  a  sample  statistic.        Ex.    What  is  the  difference  between  a  population  parameter  and  a  sample  statistic?      S.IC.1  Understand  that  random  samples  tend  to  be  representative  of  the  population  they  are  drawn  from  and  therefore  we  can  draw  conclusions  about  the  population  based  on  the  sample.    If  conclusions  cannot  be  drawn  from  the  random  sample,  discuss  why  and  propose  a  better  way  to  select  a  random  sample.    Ex.  Describe  the  process  of  statistical  inference.      Ex.    For  statistical  inference,  why  is  it  important  that  a  sample  be  representative  of  the  population  it  is  drawn  from?        S.IC.1  Demonstrate  understanding  of  the  different  kinds  of  sampling  methods  (simple  random  sample,  systematic  random  sample,  stratified  random  sample,  cluster  or  multistage  sample,  convenience  sample).  Ex.    What  kind  of  sampling  method  would  you  use  for  each  of  the  following  situations?    Explain  why  in  each  case.      

To  determine  which  gubernatorial  candidate  voters  are  most  likely  to  choose  in  the  next  election.  To  determine  the  quality  of  potato  chips  being  produced  at  a  factory.  To  determine  the  average  size  of  bass  fish  in  a  lake.  To  determine  the  average  number  of  televisions  per  household  in  the  US.  

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       54  

Making  Inferences  and  Justifying  Conclusions                                                                                                                                                                                                S.IC  

Common  Core  Cluster  

Make  inferences  and  justify  conclusions  from  sample  surveys,  experiments,  and  observational  studies.  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

S.IC.3  Recognize  the  purposes  of  and  differences  among  sample  surveys,  experiments,  and  observational  studies;  explain  how  randomization  relates  to  each.  

S.IC.3    Students  should  understand  that  sample  surveys  are  used  to  collect  data  from  human  subjects  to  describe  the  population  of  interest.    Experiments  and  observational  studies  are  used  to  establish  a  cause  and  effect  relationship.    In  an  experiment,  a  treatment  is  imposed  on  the  experimental  units.    In  an  observational  study,  the  treatment  is  not  imposed  but  the  relationship  between  the  variables  of  interest  is  observed  (e.g.  smoking  and  birth  defects).        S.IC.3    Students  should  understand  that  in  sample  surveys  randomization  occurs  when  the  sample  is  selected.    For  surveys,  randomization  ensures  that  the  sample  is  representative  of  the  population  it  is  drawn  from.    With  experiments,  randomization  occurs  when  experimental  units  are  assigned  to  treatments  (randomized  comparative  experiment)  in  order  to  ensure  that  the  treatment  groups  are  equivalent.    In  an  observational  study,  there  is  no  random  assignment  of  treatments.    (For  example,  when  looking  at  the  relationship  between  smoking  and  cancer,  we  do  not  “assign”  people  to  be  smokers,  they  choose  to  be  one  or  the  other.    We  then  observe  the  rate  of  cancer  for  smokers  and  for  non  –smokers  and  compare.)  S.IC.3  Given  a  situation,  decide  whether  an  experiment  or  observational  study  is  more  appropriate  to  establish  a  cause  and  effect  relationship.    Ex.    For  each  of  the  following  situations,  decide  whether  an  experiment  or  an  observational  study  is  more  appropriate  to  determine  if  there  is  a  cause  and  effect  relationship:    

a. Cell  phone  use  and  brain  tumors  b. Use  of  a  fertilizer  and  growth  of  plants  

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       55  

S.IC.4  Use  data  from  a  sample  survey  to  estimate  a  population  mean  or  proportion;  develop  a  margin  of  error  through  the  use  of  simulation  models  for  random  sampling.    

 

 

 

 

 

S.IC.4  Given  data  from  a  sample  survey,  calculate  the  sample  mean  or  sample  proportion  and  use  it  to  estimate  the  population  value.        Ex.    You  conduct  a  survey  at  your  school  to  determine  who  is  most  likely  to  be  voted  as  Prom  Queen.    You  randomly  survey  20  students  and  receive  the  responses  below.  Gabby   Sarah   Gabby   Lola   Anna  Anna   Gabby   Lola   Anna   Sarah  Gabby   Lola   Anna   Gabby   Gabby  Sarah   Anna   Gabby   Lola   Sarah    How  likely  is  it  that  Gabby  will  be  Prom  Queen?    Create  an  argument  justifying  your  conclusion.    S.IC.4  Use  simulation  to  collect  multiple  samples.    Calculate  the  sample  mean  or  proportion  for  each  and  use  this  information  to  determine  a  reasonable  margin  of  error  for  the  population  estimate.        Ex.    For  the  situation  above,  use  technology  to  generate  random  numbers  to  simulate  multiple  samples  of  20  votes.    Calculate  the  proportion  of  votes  for  Gabby  in  each  sample  and  use  this  information  to  determine  a  reasonable  margin  of  error  for  the  proportion  of  students  who  are  going  to  vote  for  Gabby  for  Prom  Queen.    

S.IC.5  Use  data  from  a  randomized  experiment  to  compare  two  treatments;  use  simulations  to  decide  if  differences  between  parameters  are  significant.  

S.IC.5  Determine  whether  one  treatment  is  more  effective  than  another  treatment  in  a  randomized  experiment.    Ex.    Sal  purchased  two  types  of  plant  fertilizer  and  conducted  an  experiment  to  see  which  fertilizer  would  be  best  to  use  in  his  greenhouse.    He  planted  20  seedlings  and  used  Fertilizer  A  on  ten  of  them  and  Fertilizer  B  on  the  other  ten.    He  measured  the  height  of  each  plant  after  two  weeks.    Use  the  data  below  to  determine  which  fertilizer  Sal  should  use.    Write  a  letter  to  Sal  describing  your  recommendation.    Be  sure  to  explain  fully  how  you  arrived  at  your  conclusion.  

Plant  Height  (cm)  Fertilizer  A   23.4   30.1   28.5   26.3   32.0   29.6   26.8   25.2   27.5   30.8  Fertilizer  B   19.8   25.7   29.0   23.2   27.8   31.1   26.5   24.7   21.3   25.6  

 S.IC.5  Use  simulations  to  generate  data  simulating  application  of  two  treatments.    Use  results  to  evaluate  significance  of  differences.        Ex.    Use  the  list  above  to  generate  simulated  treatment  results  by  randomly  selecting  ten  plant  heights  from  

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       56  

the  twenty  plant  heights  listed.  (Mix  them  all  together.)  Calculate  the  average  plant  height  for  each  “treatment”  of  ten  plants.    Find  the  difference  between  consecutive  pairs  of  “treatment”  averages  and  compare.    Does  your  simulated  data  provide  evidence  that  the  difference  in  average  plant  heights  using  Fertilizer  A  and  Fertilizer  B  is  significant?    Explain.    

S.IC.6  Evaluate  reports  based  on  data.    

   

S.IC.6  Evaluate  reports  based  on  data  on  multiple  aspects  (e.g.  experimental  design,  controlling  for  lurking  variables,  representativeness  of  samples,  choice  of  summary  statistics,  etc.)    Ex.  Find  a  statistical  report  based  on  an  experiment  and  evaluate  the  experimental  design.    

 

   

North  Carolina  High  School  Mathematics  Math  III  Unpacking  Document    

 NC  DEPARTMENT  OF  PUBLIC  INSTRUCTION       57  

Using  Probability  to  Make  Decisions                                                                                                                                                                                                                                  S.MD  

Common  Core  Cluster  

Use  probability  to  evaluate  outcomes  of  decisions.  

Common  Core  Standard   Unpacking  What  does  this  standard  mean  that  a  student  will  know  and  be  able  to  do?  

S.MD.6  (+)  Use  probabilities  to  make  fair  decisions  (e.g.,  drawing  by  lots,  using  a  random  number  generator).  

S.MD.6    Make  decisions  based  on  expected  values.    Use  expected  values  to  compare  long  term  benefits  of  several  situations.    Ex.  Needed  

S.MD.7  (+)  Analyze  decisions  and  strategies  using  probability  concepts  (e.g.,  product  testing,  medical  testing,  pulling  a  hockey  goalie  at  the  end  of  a  game).  

S.MD.7    Explain  in  context  decisions  made  based  on  expected  values.        Ex.  Needed