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第21章 规律五点拨规律条理化化(1)

案例1点拨一例

赵毓莉

解题是数学学习的重要教学活动,解题过程中,当学生思维受阻,陷入困境,给予恰当的点拨,对学生形成良好的学习品质非常有益。

案例:若f(x)=1+x2,a≠b,求证|f(a)-f(b)|<|a-b|。

学生作差、作商都无法入手,教师点拨:有理化是处理二次根式问题常用的方法,能否考虑一下?

学生会选择两边平方解决问题:

(1+a2-1+b2)2(1+a2)(1+b2)2>1+ab

若1+ab<0,显然成立。

若1+ab≥0,则1+a2+b2+b>1+2ab+a2b2

(a-b)2>0,因为a≠b,显然成立

教师这时可再点拨,处理r2-x2时,可设x=rsinθ去掉根式,能否作此联想:令α=tanα,b=tanβ,α,β∈(-π2,π2),α≠β,

即转化为证明|secα-secβ|<|tanα-tanβ|。

再点拨:刚才采用了三角换元的方法,能否再改变思维方式,从图形的角度去思考。

学生会联想到函数对应的图形是双曲线:y2-x2=1上支,|f(a)-f(b)||a-b|恰是它上面任意两点(a,f(a))与(b,f(b))连线的斜率的绝对值,而此双曲线的渐近线的斜率为±1,故|f(α)-f(b)|<|a-b|。

接着指出:实数是复数的特例,本题能否退到复数域中去考虑?

将f(x)=1+x2,x∈R,看成z=1+xi,(x∈R)的模,令z1=1+ai,z2=1+bi,(a,b∈R),由||z1|-|z2||<|z1-z2|即可得出结论。

还可引导学生利用向量或由1+x2联想两点间距离公式,可设两点A(1,a),b(1,b)即证:||OA|-|OB||<|AB|。

最后告诉学生,通过本例,我们应当体会多角度思考问题的重要性,进难则退,进一步柳暗花明,退一步同样海阔天空,这也是人生的哲理。

案例2小议抽象函数定义域求法

严惠峰

一、背景

我任教高二两个文科班,对文科的同学来说他们都比较勤奋,但对数学的探究和理解能力相对较薄弱。如果对一些典型题型解法和规律进行整理使它条理化,那么就能减轻学生的负担,增强他们学好数学的信心。

二、问题提出

抽象函数没有给出具体的解析式,因而学生解抽象函数定义域相关问题觉得困难,容易认为前后两个函数的x是一样的。

三、问题解决

我把解这些类型的题目归纳两条规律:

①函数定义域一律是指x的取值范围

②对同一个对应法则f(·)来说,括号内的范围是一样的。

例1:若f(x)的定义域为[-1,1],则f(x+1)的定义域为

分析:根据规律①-1≤x≤1,根据规律②,-1≤x+1≤1,再根据规律①得定义域

例2:若f(x-1)的定义域为[-1,1],则的定义域为。

分析:根据规律①,-1≤x≤1则-2≤x-1≤0,根据规律②,-2≤x+1≤0

根据规律①得定义域x∈[-3,-1]

例3:已知f(x)的图像过点(0,1),则f(4-x)的反函数的图像过点。

分析:根据规律①,f(0)=1,根据规律②,当时4-x=0,函数值为1,

∴f(4-x)的图像经过(4,1),反函数的图像过点(1,4)。

四、反思

教师点拨规律使数学问题条理化,对减轻学生课业负担,快速提升学生的基础知识来说,可以达到事半功倍的效果。

案例3让学生来总结

王涛

本人教学的班级是文科普通班,学生的素质比较差。所以在一些问题的讲解中为了使学生更容易掌握知识要点。在数列的一节课中,为了得到一个关于等差数列前n项和的最值问题的规律。本人设计了如下的题组:

1等差数列的公差为d,a1=-24,,从第10项开始为正数,则d的取值范围为

学生大都能很快的解答出:a10>0

a9≤0

则-24+9d>0,

-24+8d≤0,求得249<d≤3

但有部分学生遗漏了,其中一个a9≤0这个的条件。通过分析,学生就马上了解了。

紧接着给出了第二问:

2.如上一题条件,求数列前n项和Sn,判断Sn有无最值?如果有最值,是最大值还是最小值?

学生由于前一题的分析求解中,已经了解该数列的特点,很快说出S9是最小值。

然后我又给出了一题:

3.等差数列{an}中,an=24-2n,则n=时,取得最大值,这个最小值是

学生根据上面的问题规律,判断出a12=0,a11>0,a13<0,所以n=11或12时,Sn取最小值,最小值为S11=S12=132

接下去我就给出了一个问题:“请总结,等差数列前n项和Sn,如何才能取得最大值和最小值?”

学生立刻就能根据前面的问题,总结出其中的规律:若等差数列a1>0,d<0,则有最大值。若等差数列a1<0,d>0,则Sn有最小值。找出等差数列中,项的符号的分界线就能得到前几项和最大或最小。

在整个过程中,根据上面的一些简单题目,学生就能轻松的总结出这一问题的规律。虽然这个规律很简单,但是,在整个教学过程中,学生是在自主的归纳总结出这个规律。

案例4数列问题解题思路规律的探寻

陆剑钢

一、案例背景:

1.数列问题在历年的高考中都占有较重要的地位;

2.虽然学生对等差、等比数列知识掌握较好,但对一般数列的通项公式,递推公式和前n项和的综合性问题(下文简称数列问题)的思路往往很混乱,无法顺利的解决问题;

3.经过深入研究,笔者发现数列问题有其内在的规律(如图42);

基于以上三点,有必要对这些数列问题的规律进行点拨,使之条理化。为了分析规律条理化给教学带来的影响,笔者将在所任教的两个平行班进行一次教学试验,对3班进行案例教学,在9班只进行常规教学。

二、前期调查:

笔者在3班与9班进行了一次调查,结果两班中分别有14%和8%的学生表示能顺利解决数列问题。

三、案例教学:

(此案例教学于会考复习,共分三课时)

第一课时:

教学内容:求和问题及公式化,要求学生掌握通项公式和前n项和的互求;

(一)(例题设计)求和问题

例1已知数列{an}的通项公式an=3n+5,求前n项和Sn;(公式法)

例2求C1n+2C2n+3C3n+…+nCnn=;(倒序相加法)

例3求数列{(2n+1)2n}的前n项和Sn;(错位相减法)

例4问是否存在这样的实数a和b,使得12.4+14.6+16.8+…+12n(2n+2)=nan+b对于任意的正整数n都成立。(拆、裂项法)

通过上述等例题的教学,要求学生理解并掌握下图的知识架构:

(二)公式化

主要通过“例5,已知数列{an}的前n项和Sn=4n2+3n,求数列的通项公式”等例题,说明已知前n项和可以求出通项公式。

公式化an=S1(n=1)

Sn-sn-1(n≥2)

第二课时:

教学内容:进行递推公式的专项教学,主要要求学生掌握通过六个常见的递推公式求通项公式,通过图45帮助学生理解通项公式、递推公式和前n项和间的联系;

这六个递推公式(笔者称之为“六大递推”)分别是:

an-an-1=d(常数)an-an-1=f(n)Aan-Ban-1=C(A≠B)

anan-1=q(非零常数)anan-1=f(n)1an-1an-1=d(常数)

第三课时:

教学目的:要求学生能熟练掌握如下图的知识架构;

典型例题:已知数列{an}前n项和Sn满足Sn=2an+1,求an和Sn;

分析思路1:根据图46可知,即可以将Sn=2an+1中的Sn消去,转变为关于an的递推公式,再求出an,最后求出Sn;

分析思路2:根据图46可知,即可以将Sn=2an+1中的an消去,转变为关于Sn的递推公式,再求出Sn,最后求出an;

四、教学效果反馈

1.3班中有74%的学生表示有把握解决数列问题;

9班中有36%的学生表示有把握解决数列问题。

2.在随后的测试中所涉及此类问题的47分中,3班学生的平均得分为36分,9班平均得分为22分。

3.3班的学生普遍反映图1对学习的帮助很大。

五、案例反思

1.不难看到,知识脉络间规律的梳理和总结,对学生的学习有着非常明显的帮助;

2.学生易于接受图形式的知识架构,在数列问题的分析中,3班学生的思维活动带有明显的方向性,知道自己要干什么,怎么干;

3.当然,随着沉重学习能力的逐步提高,学生也可能自主发现知识规律,并进行整理和归纳,在此过程中,充当引导者角色的教师如何最大限度地发挥作用,也是一个值得探索的方向。

案例5等差数列题的探究式学习法

周丽丽

1问题背景

在学习了等差数列以后,有一类关于两个等差数列前n项和比值的问题,学生由于认知结构方面的原因,求解时常常会出现很多错误,怎样帮助他们正确地认识等差数列的概念和性质,有效地走出误区呢?我以自主学习为前提,以合作交流为形式,以探究建构为目的,围绕一道等差数列习题设计了一个师生共同纠错探究的案例。在课堂上通过师生互动,使教学过程生动活泼,一波三折,取得了较好的教学效果,不但帮助学生认清了产生错误的根源,而且实现了对等差数列的概念和性质认知的深化和建构,也使学生尝到了探究学习的甜头。

2案例实录

(1)创设情景,提出问题

师:前面我们学习了等差数列,大家知道等差数列是一个重要的特殊数列,它除了定义、通项公式、前n项和公式以外,还有一些重要的性质,正确地、灵活地运用这些知识,可以使我们在求解等差数列的有关问题时得心应手,下面请大家看一个同步练P67第4题。

问题已知数列{an}和{bn}都是等差数列,Sn和Tn分别是它们的前n项之和,且SnTn=7n+2n+3,求a5b5。

从不同的角度思考,可以得到这个问题的不同解法,请大家尝试,看谁能想到更好的方法。

(2)错解辨析,正本清源

问题提出后一学生马上得出结果,虽说结果是错误的,但错解具有一定的代表性和典型性,这时我让该生展示解题过程,以便同学们展开讨论,进行辨析。

生A:因为SnTn=7n+2n+3,因此,可设Sn=7n+2,Tn=n+3,于是

a5=S5-S4=7×5+2-(7×4+2)=7;

b5=T5-T4=(5+3)-(4+3)=1;

a5b5=7

师:这位同学的解法对吗?

生B:这位同学的解法是不对的,因为由SnTn=7n+2n+3,不能得到Sn=7n+2,Tn=n+3。

师:分析的非常正确,那另外的同学有没有不同的解法?我提出

SnTn=7n+2n+3,Sn=k(n+3),a5=7k,b5=k,a5b5=7;

这样可以吗?(大部分学生同意我的解法。)

师:请同学们回忆等差数列{an}和{bn}前n项和公式的充分必要条件是什么?

生C:Sn=an2+bn。

师:那请同学们再来考虑老师的解法中Sn和Tn的设法正确吗?

生D:Sn和Tn的设法应设为:Sn=kn(7n+2),Tn=kn(n+3),所以SnTn=7n+2n+3。

师:非常好,由Sn=na1+n(n-1)2d知,只有当等差数列是常数列时,才能将其前n项和

设为Sn=an+b的形式,而本题并没有这样的条件,生A和老师的解题设法都犯了偷换题设的错误,其原因在于对等差数列的前n项和公式的特征认识不到位。

(3)师生合作,深入探究

师:请大家进一步思考,这个问题除了用求和公式来解,能不能运用等差数列性质来求解。(经过一番讨论,不少同学有了新的发现。)

生E:我有更加简便的解法:a5b5=2a52b5=a5+a5b5+b5=a1+a9b1+b9=9·a1+a929·b1+b92=S9T9=7×9+29+3=6512

(得出此解法后我乘胜追击,又提出了问题。)

师:同学们,两个等差数列{an}和{bn}前n项和Sn和Tn之比一定能表示成关于n的一次分式函数吗?(学生们又热烈地讨论起来了。)

生F:行,我能证明这一结论。由Sn=na1+n(n-1)2d,得

SnTn=na1+n(n-1)2dnb1+n(n-1)2d=d2n+(a1-d2)d2n+(b1-d2)=pn+bqn+c师:非常好,这一结论反映了等差数列的一个性质,和公式与项数n之间的比例关系,可以把它作为一个性质。根据生F的方法,我们知道在两个等差数列{an}和{bn}中,一定有SnTn=a1+anb1+bn,这也可以作为一个性质,围绕这个问题,你们还能得出有关和公式与通项公式之间的比例关系吗?

生J:anbn=2an2bn=an+anbn+bn=a1+a2n-1b1+b2n-1=2n-12(a1+a2n-1)2n-12(b1+b2n-1)=S2n-1T2n-1

师:看来,探究是没有止境的,生J得出了更漂亮的结论:在等差数列{an}和{bn}的通项an和bn之比与前n项和Sn与Tn比之间具有如下关系:anbn=S2n-1T2n-1

3教后反思

英国心理学家贝恩布里说过:“差错人皆有之,而作为教师,对学生的错误不加以利用是不能原谅的。”面对学生在解题中出现的错误解法我们不应该全盘否定,应该顺应其思维,利用错解挖掘错误背后的创新因素,并适时、适度的给予点拨和鼓励,保护学生难得的创新火花。

案例6两种解法,两个结果,哪个对

徐晓红

1案例背景

某天下午的一个课间,课代表拿着一本作业本走进了办公室,说:“老师,我做的这道题的答案与你讲的标准答案不一样,尽管我知道我这样解是错误的,但是我却发现不了错误在哪里?”当时由于时间关系,我没有当场答复。事后,我思考良久,发现有些同学在解题认识上存在一个比较严重的误区,迫切有待于解决。于是专门拿出让大家进行交流、探究。

2案例实录

题:已知cos80°=m,求3cos250°-1sin250°的值。

\[标准答案的解法\]3cos250°-1sin250°

=(3sin50°)2-cos250°(cos50°sin50°)2

=4(3sin50°+cos50°)(3sin50°-cos50°)sin2100°

16sin80°sin20°sin80°sin80°=32sin10°=32cos80°=32m。

\[课代表的解法\]3cos250°-1sin250°=3sin250°cos250°(cos50°sin50°)2

4(3·1-cos100°2-1+cos100°2)sin2100°=4(1-2cos100°)1-cos2100°=4(1+2cos80°)1-cos280°=8m+41-m2

上课展示了两种解法后,我先让同学们独立思考:“标准答案我们已经讲过了,是不是毫无疑问呢?那课代表的答案如何呢?”(先不下定论,欲擒故纵),然后再分组进行讨论。

十分钟后,有小组要求发言:“我们小组的结论和课代表是一致的,他的答案肯定是错误的,但我们小组却也找不出到底是哪里发生了错误。”有部分小组的成员附和的点了点头。

稍后,另一小组发表了不同的意见:“我们小组认为:这两种解法都是正确的,无非是表达形式不一样而已……”话还有说完,马上就得到了另外一些小组的响应。他们纷纷发表了自己的观点。

有的同学说:“两个结果都是正确的,我用计算器算得两个结果相等”;还有同学说:“两个结果均是对的,由三倍角公式知8cos80°+41-cos280°=32cos80°是一个恒等式”;也有同学说:“两个结果均是对的,8m+41-m2=32m等价于8m3-6m+1=0,由三倍角公式知m=cos80°是这个方程的一个根。”最后全班同学终于统一了意见。

3案例反思

(1)我们的现状和困惑

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