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第16章 规律一新课引入趣味化(16)

师:高斯10岁就神速地求出了1+2+3+…+100=5050他的算法非常高明,同学们都知道他是如何算的?

生:(脱口而出)1+2+3+…+100=(1+100)+(2+99)+(3+98)+…+(50+51)=101×50=5050

师:对了,高斯算法的高明之处在于他发现第k个数与倒数第k个数的和都相等。

师:上述问题可以看成是求等差数列1,2,3,…,100,…的前100项的和,这能启发我们去求一般的等差数列前n项的和Sn=a1+a2+a3+…+an=?

生:(思索了片刻,有的学生已经跃跃欲试了)

生1(思维较活跃):Sn=a1+a2+a3+…+an=(a1+an)+(a2+an-1)+(a3+an-2)+…(之后语塞了)

师:怎么了,有多少组这样的数组呢?

生:(激烈地讨论起来,场面热闹)

生2:(脱口而出)n2组。

生3:不对吧!n为偶数才是n2组,n为奇数……(语塞)

(众学生皱着眉头,场面冷却下来)

师:与n的奇偶性有关,这个思路似乎进行不下去了。为回避个数问题,做一个改写,

Sn=a1+a2+a3+…+an-2+an-1+an把项的次序倒过来,Sn又可以写成:

Sn=an+an-1+an-2+…+a3+a2+a1,两式左右分别相加,会出现什么结果?

生:2Sn=(a1+an)+(a2+an-1)+(a3+an-2)+…+(an-2+a2)+(an-1+a2)+(an+a1)

生1:有n个数组。(众学生纷纷点头表示赞同)

(师生共同合作,Sn=n(a1+an)2得到)

师:运用这种倒序相加法,我们避开了奇、偶数问题。

生:(眉头舒展,很愉快)

二、案例反思

原型启发在创造性地解决问题中起着很大的作用,但是有的时候原型也会限制人的思维的广阔性。在本案例中,学生往往会遵循高斯的妙解去解决一般等差数列的前n项和。事实上,由高斯解法到倒序相加法并不是一个直接的过程,这时候矛盾的产生是一个闪光点。认识矛盾——分析矛盾——解决矛盾,这才是我们分析数学问题最常规的思路,教师应充分尊重学生这样的认知过程。

案例2一道数列题的常规思路

李芳

经常碰到这样一个练习题,“在设两个等差数列{an}和{bn}的前n项之和分别为Sn和Sn′,且Sn:Sn′=(7n+2):(n+3),求an:bn”,和学生一起探讨,并且做一些常规化的变式。

分析1:在等差数列{an}中,若m+n=p+q(m,n,p,q∈N*),则am+an=ap+aq

于是an:bn=12(a1+a2n-1):12(b1+b2n-1)=S2n-1:S′2n-1∴an:bn=(14n-5):(2n+2)。

发散2:等差数列由n+m=p+q,am+an=ap+aq,比较aman与apaq的大小?

思路一:若an>0,运用均值不等式,对于两个正数,和为定值,则当他们相等时,其积最大,可以猜想:a5a5>a4a6>a3a7>a2a8……

思路二:若任意两个实数,则可以用比差法证明大小。将这个问题可以推广到一般,即等差数列{an},若n+m=p+q,且p-q<m-n,则ap·aq>am·an。形象地说:即中间的两项之积大于两端的两项之积(其项数和相等)。

类比3:正项等比数列{an}中,若m+n=p+q,比较am+an与ap+aq的大小?

思路一:当其公比q=1时,显然am+an=ap+aq;当an>0,q≠1,由均值不等式知两个正数积为定值和最小,且当他们都相等时等号成立。

思路二:当an>0,q≠1,由an=a1qn-1知,表示这个等比数列的点都在函数y=a·qx的图象上(其中a=a1/q),通过中点公式就可以得到结论。

思路三:比差法证明大小继续可以发挥作用。

变通4:对于负项等比数列{an},反其道而行之,ak+an<ak+j+an-j。

推广5:对于等比数列{an},公比q≠1,且n>k+j(n,k,j∈N+)时,

an|+|ak|>|ak+j|+|an-j|。

创新5:等差、等比数列综合问题

若a,b是不相等的正数,且a,x,y,b成等差数列,a,m,n,b成等比数列,则()

A、x+y>m+nB、x+y=m+n

C、x+y<m+nD、以上都不案例3三角函数求值中的常规思路

石亮

案例高一下《同角三角函数的基本关系式》

1.复习任意角的三角函数定义。课堂练习(已在上节课后布置作业)。

计算下列各式的值:

(1)sin290°+cos290°;(2)sin230°;(3)sin60°cos60°;

(4)sin135°cos135°

(5)tan45°·cot45°;(6)tan5π6·cot5π6

2引导学生观察上述各题的结果,进行猜想,并用定义给予证明。可问:在三个等式中角α是否都可以是任意角?若不能,角α应受什么限制?

3问:对于同一个角的正弦、余弦、正切、余切,至少应知道其中的几个值,才能利用基本关系式求出其他三角函数的值?引导学生从方程的角度分析,得出结论”知一求三”。

4例1已知sinα=45,并且α是第二象限角,求cosα、tanα、cotα的值。启发学生,与题设条件最接近的关系式是sin2α+cos2α=1,故cosα的值最容易求得。在求cosα时需要进行开平方运算,因此应根据角α所在象限确定cosα的符号。

应向学生讲清楚tanα=-43中的负号来自α是第二象限角,这也是根据商数关系直接运算后的结果,它不同于在选用平方关系式时的三角函数符号的确定。

5例2已知cosα=-817,求sinα、tanα的值。让学生比较例1、例2题设条件的相异处,根据题设条件得出角α的终边只能在第二或第三象限。

应提醒学生注意,仅有的cosα=0是不能确定角α的终边所在的象限,它可能在x轴的负半轴上。(这时cosα=-1)

以上分析思路都是常规化思路,不追求“花哨”,重在为学生对解决三角问题打下坚实的基础,为将来学习同角三角函数的诱导公式做好充分的准备。

案例4解题教学中设“想”一例

李红宇

日常教学中,存在普遍的两种现象:(学生层面)课上听得懂,但自己独立不会解题;(教师层面)讲了多遍的一道题,可学生总也不会。数学课教学是思维活动的教学,作为教师应努力建立好的解题教学模式,让学生不仅能“知道”,而且能“想到”。解题的关键是思路。通过分析问题思路的常规化,创设探究氛围,来激活学生的思维,成为知识的探索者,在探索中学会思考。

针对上述问题,以下举教学中一例说明。

例:已知函数y=lg(x2+mx+1),若值域为R,求m的取值范围。

学生中的初解:欲使值域为R,只要x2+mx+1=0即可,由Δ=m2-4<0

得-2<m<2,故当-2<m<2时,值域为R。

当指出此解错误时,学生中便产生了疑惑。针对此刻这个机遇,我并没有给予正面回答,而是通过一组质疑性问题让学生继续探究,解开疑团,找出题解。

提问1当Δ<0,即-2<m<2时,x2+mx+1>0是否恒成立?

探究:若令u=x2+mx+1,当Δ<0时,函数u的图象均在x轴上方,故函数值恒大于0。

提问2此时函数u可取一切正实数吗?

探究:当给定一个确定值时,u≥4-m24,(0,4-m24)不在u的取值范围内即此时不能取一切正实数,故值域不为R而是[lg4-m24,+∞)。

提问3当Δ≥0,能否找到x的值,使得x2+mx+1>0呢?x2+mx+1是否可以取一切正实数?

探究:当Δ≥0,因二次项系数大于0,所以抛物线u=x2+mx+1开口向上,显见,当x<x1或x>x2(x1,x2是方程x2+mx+1=0的根,且x1<x2)时,u>0即u可取一切正实数。

提问4经过前面的探究,现在你能给出本题的正确解法吗?

探究:当Δ≥0,即m≤-2或m≥2时,总存在x的值,使x2+mx+1>0且x2+mx+1能取一切正实数,∴y=lg(x2+mx+1)的值域为R,故本题的答案应为m≤-2或m≥2。

抓住问题本质采用质疑的方式,把疑点分解为若干个学生熟悉的、容易理解的问题去思考,逐步排除学生思维上的障碍,体现了分析思路的常规化。

案例5求分式函数的值域

沈恒

函数的值域一直是高中数学的重点和难点,而且方法众多,学生普遍感觉棘手,不能融会各种方法。针对这样的问题,我设计了一堂融会多种方法求值域的习题课,目的在于让学生在遇到问题时候会使用通法解决问题。

我选用的例1是求函数的值域,这是求函数y=x2+1x2-x+1值域中比较典型的一类问题,最常用的方法是法①:判别式法。在用法①解决后,我又引入了其他的方法来使学生的思路多样化、常规化。

【分析②】利用去分子中的二次项应该也比较简便,是比较容易想到的,再稍做转化,变为y=1+xx2-x+1时,这就变成高中学生比较熟悉的“耐克”函数(x>0时的图像很像著名体育品牌耐克标志),这个思路也很常规。

法②:y=x2+1x2-x+1=1+xx2-x+1,在此基础上研究xx2-x+1的最值。

记f(x)=xx2-x+1,则f(0)=0,当x≠0时,f(x)=1x+1x-1

于是x>0,x+1x≤-2,得f(x)≤1,此时y≤2,ymax=2

x<0,x+1x≤-2,得f(x)≥-13,此时y≥23ymin=23,

【分析③】观察分子分母,可以考虑使用tan2α+1=sec2α。三角代换方法很巧,利用常用的切割化弦,但要注意对α做适当的限定。这个方法很基本也很巧妙。

法③:令x=tanα,(-π2<α<π2),

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