情境一、財(cái)主兒子學(xué)寫字的笑話、“小明弟兄三個(gè),大哥叫大毛……”的腦筋急轉(zhuǎn)彎等;
教師總結(jié):財(cái)主的兒子很傻很天真,但他懂一樣思想方法,是什么? 以上都是由特殊情況歸納出一般情況的方法---歸納法,這就是今天的課題. 人們通常也會(huì)用歸納法思考問(wèn)題,小孩也會(huì)由此總結(jié)出什么年齡人該叫爺爺,什么年齡人叫阿姨,叫哥哥或姐姐.
情境二:華羅庚的“摸球?qū)嶒?yàn)”
1、這里有一袋球共12個(gè),我們要判斷這一袋球是白球,還是黑球,請(qǐng)問(wèn)怎么判斷?
啟發(fā)回答:
方法一:把它全部倒出來(lái)看一看.特點(diǎn):方法是正確的,但操作上缺乏順序性.
方法二:一個(gè)一個(gè)拿,拿一個(gè)看一個(gè).
比如結(jié)果為:第一個(gè)白球,第二個(gè)白球,第三個(gè)白球,……,第十二個(gè)白球,由此得到:這一袋球都是白球.特點(diǎn):有順序,有過(guò)程.
2、如果想象袋子有足夠大容量,球也無(wú)限多?要判斷這一袋球是白球,還是黑球,上述方法可行嗎?
情境三: 回顧等差數(shù)列 通項(xiàng)公式推導(dǎo)過(guò)程:
設(shè)計(jì)意圖:首先設(shè)計(jì)情境一,分析情境,自然引出課題----歸納法,談笑間進(jìn)入正題.再通過(guò)情境二的交流激發(fā)學(xué)生的興趣,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性.情境三點(diǎn)出兩種歸納法的不同特點(diǎn).通過(guò)梳理我們熟悉的一些問(wèn)題,很自然為本節(jié)課主題與重點(diǎn)引出打下伏筆.
二、師生互動(dòng),探究問(wèn)題
承上啟下:以上問(wèn)題的思考和解決,用的都是歸納法.什么是歸納法? 歸納法特點(diǎn)是什么?上述歸納法有什么不同呢?
學(xué)生回答以上問(wèn)題,得出結(jié)論:
1. 歸納法:由一些特殊事例推出一般結(jié)論的推理方法. 特點(diǎn):由特殊→一般;
2. 完全歸納法: 把研究對(duì)象一一都考查到了而推出結(jié)論的歸納法稱為完全歸納法;
3. 不完全歸納法: 根據(jù)事物的部分(而不是全部)特例得出一般結(jié)論的推理方法.
在生活和生產(chǎn)實(shí)際中,歸納法有著廣泛的應(yīng)用.例如氣象工作者、水文工作者,地震工作者依據(jù)積累的歷史資料作氣象預(yù)測(cè),水文預(yù)報(bào),地震預(yù)測(cè)用的就是歸納法.
4. 引導(dǎo)學(xué)生舉例:
⑴不完全歸納法實(shí)例:如歐拉發(fā)現(xiàn)立體圖形的歐拉公式: (V為頂點(diǎn)數(shù),E為棱數(shù),F為面數(shù))
⑵ 完全歸納法實(shí)例: 如證明圓周角定理時(shí),分圓心在圓周角內(nèi)部、外部及一邊上三種情況討論.
設(shè)計(jì)意圖:從生活走向數(shù)學(xué),與學(xué)生一起回顧以前學(xué)過(guò)的數(shù)學(xué)知識(shí),并在這里我安排學(xué)生舉完全歸納法的實(shí)例和不完全歸納法實(shí)例,進(jìn)一步體會(huì)歸納意識(shí),同時(shí)讓學(xué)生感受到我們以前的學(xué)習(xí)中其實(shí)早已接觸過(guò)歸納法,并引導(dǎo)學(xué)生積極投入到探尋論證方法過(guò)程的氛圍中.
三 、借助史料, 引申思辨
問(wèn)題1: 已知 = (n∈N),
(1) 分別求 ; ; ; .
(2) 由⑴你會(huì)有怎樣的一個(gè)猜想?這個(gè)猜想正確嗎?
問(wèn)題2: 費(fèi)馬(Fermat)是17世紀(jì)法國(guó)著名的數(shù)學(xué)家,他是解析幾何的發(fā)明者之一,是對(duì)微積分的創(chuàng)立作出貢獻(xiàn)最多的人之一,是概率論的創(chuàng)始者之一,他對(duì)數(shù)論也有許多貢獻(xiàn).他曾認(rèn)為,當(dāng)n∈N時(shí), 一定都是質(zhì)數(shù),這是他對(duì)n=0,1,2,3,4作了驗(yàn)證后得到的.后來(lái),18世紀(jì)偉大的瑞士科學(xué)家歐拉(Euler)卻證明了 =4 294 967 297=6 700 417×641,從而否定了費(fèi)馬的推測(cè).沒(méi)想到當(dāng)n=5這一結(jié)論便不成立.
教師總結(jié): 有人說(shuō),費(fèi)馬為什么不再多算一個(gè)數(shù)呢?今天我們是無(wú)法回答的.但是要告訴同學(xué)們,失誤的關(guān)鍵不在于多算一個(gè)數(shù)上!
問(wèn)題3 : , 當(dāng)n∈N時(shí), 是否都為質(zhì)數(shù)?
驗(yàn)證: f(0)=41,f(1)=43,f(2)=47,f(3)=53,f(4)=61,f(5)=71,f(6)=83,f(7)=97,f(8)=113,f(9)=131,f(10)=151,…,f(39)=1 601.但是f(40)=1 681= ,是合數(shù).
承上啟下:這里算了39個(gè)數(shù)不算少了吧,但還是不行!我們介紹以上兩個(gè)資料,不是說(shuō)世界級(jí)大師還出錯(cuò),我們有錯(cuò)就可以原諒,也不是說(shuō)歸納法不行,不去學(xué)了,而是要找出運(yùn)用歸納法出錯(cuò)的原因,并研究出對(duì)策來(lái) , 尋求數(shù)學(xué)證明.
教師設(shè)問(wèn):,不完全歸納法為什么會(huì)出錯(cuò)?如何彌補(bǔ)不足?怎么給出證明呢?
設(shè)計(jì)意圖:在生活引例與已學(xué)數(shù)學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生看數(shù)學(xué)史料,能夠讓學(xué)生多方位多角度體會(huì)歸納法,感受使用歸納法的普遍性.同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思辨:在數(shù)學(xué)中運(yùn)用不完全歸納法常常會(huì)得到錯(cuò)誤的結(jié)論,不管是我們還是數(shù)學(xué)大師都有可能如此.那么,不完全歸納法價(jià)值體現(xiàn)在哪里?不足之處如何去彌補(bǔ)呢? 結(jié)論正確性怎樣給出證明?學(xué)生一定會(huì)帶著許多問(wèn)題進(jìn)入下一階段探究.
四、實(shí)例再現(xiàn),激發(fā)興趣
1、演示多米諾骨牌游戲視頻.
師生共同探討多米諾骨牌全部依次倒下的條件:
⑴ 第一塊要倒下;
⑵ 當(dāng)前面一塊倒下時(shí),后面一塊必須倒下;
當(dāng)滿足這兩個(gè)條件后,多米諾骨牌全部都倒下.
再舉例:再舉幾則生活事例:推倒自行車, 早操排隊(duì)對(duì)齊等.
2、學(xué)生類比多米諾骨牌依順序倒下的原理,探究出證明有關(guān)正整數(shù)命題的方法(建立數(shù)學(xué)模型).
設(shè)計(jì)意圖:布魯納的發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)理論認(rèn)為,“有指導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)”強(qiáng)調(diào)知識(shí)發(fā)生發(fā)展過(guò)程.這里通過(guò)類比多米諾骨牌過(guò)程,讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)歸納法的雛形,是一種再創(chuàng)造的發(fā)現(xiàn)性學(xué)習(xí).另外,這個(gè)環(huán)節(jié)里,我在培養(yǎng)學(xué)生大膽猜想、類比概括能力方面實(shí)踐的不夠好.應(yīng)該讓學(xué)生在類比多米諾骨牌游戲的基礎(chǔ)上說(shuō)出數(shù)學(xué)歸納法原理,教師給予肯定和補(bǔ)充即可。事實(shí)上,情境的設(shè)計(jì)都是為學(xué)生更好的知識(shí)遷移而服務(wù)的。概括能力是思維能力的核心.魯賓斯坦指出:思維都是在概括中完成的.心理學(xué)認(rèn)為“遷移就是概括”,這里知識(shí)、技能、思維方法、數(shù)學(xué)原理的遷移,突破口就是學(xué)生的概括過(guò)程.
五、類比聯(lián)想,形成概念
1、 類比多米諾骨牌過(guò)程, 證明等差數(shù)列通項(xiàng)公式 (師生共同完成,教師強(qiáng)調(diào)步驟及注意點(diǎn))
(1) 當(dāng)n=1時(shí)等式成立;
(2) 假設(shè)當(dāng)n=k時(shí)等式成立, 即 ,
則 = , 即n=k+1時(shí)等式也成立.
于是, 我們可以下結(jié)論: 等差數(shù)列的通項(xiàng)公式 對(duì)任何n∈ 都成立.
2.?dāng)?shù)學(xué)歸納法原理(學(xué)生表述,教師補(bǔ)正):
(1)(遞推奠基):n取第一個(gè)值 (例如 )時(shí)命題成立;
(2)(遞推歸納):假設(shè)當(dāng)n=k(k∈N*,且k≥n0)時(shí)結(jié)論正確;(歸納假設(shè))
利用它證明當(dāng)n=k+1時(shí)結(jié)論也正確.(歸納證明)
由(1),(2)可知,命題對(duì)于從n0開(kāi)始的所有正整數(shù)n都正確,這種證明方法叫做數(shù)學(xué)歸納法.
3、數(shù)學(xué)歸納法的本質(zhì):無(wú)窮的歸納→有限的演繹(遞推關(guān)系)
設(shè)計(jì)意圖:至此,由生活實(shí)例出發(fā),與學(xué)生一起解析歸納原理, 揭示遞推過(guò)程.教師強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)歸納法特點(diǎn). 數(shù)學(xué)歸納法實(shí)際上是一種以數(shù)學(xué)歸納法原理為依據(jù)的演繹推理,它將一個(gè)無(wú)窮的歸納過(guò)程轉(zhuǎn)化為一個(gè)有限步驟的演繹過(guò)程,是處理自然數(shù)有關(guān)問(wèn)題的有力工具,一種具普遍性的方法.
六、討論交流,深化認(rèn)識(shí)
例1、 數(shù)列 中, =1, (n∈ ), 通項(xiàng)公式是什么?你是怎么得到的?
探討一:觀察數(shù)列 特點(diǎn),變形解出.
探討二:先計(jì)算 , , 的值,再推測(cè)通項(xiàng) 的公式, 最后用數(shù)學(xué)歸納法證明結(jié)論.
設(shè)計(jì)意圖:通過(guò)典型例題使學(xué)生探究嘗試,一方面體驗(yàn)“觀察—?dú)w納—猜想—證明”完整過(guò)程,既能鞏固歸納法和數(shù)學(xué)歸納法,也能使他們體驗(yàn)數(shù)學(xué)方法,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立研究數(shù)學(xué)問(wèn)題的意識(shí)和能力.不同的方法也體現(xiàn)解決問(wèn)題的靈活性.
七、反饋練習(xí), 鞏固提高
(請(qǐng)兩位同學(xué)板演以下兩題,教師指正)
1、用數(shù)學(xué)歸納法證明:1+3+5+…+(2n-1)= .
2、首項(xiàng)是 ,公比是q的等比數(shù)列的通項(xiàng)公式是 .
3、用數(shù)學(xué)歸納法證明: 時(shí),下列推證是否正確,說(shuō)出理由?
證明:假設(shè) 時(shí),等式成立
就是 成立
那么
=
這就是說(shuō)當(dāng) 時(shí)等式成立,
所以 時(shí)等式成立.
4、判斷下列推證是否正確,若是不對(duì),如何改正.
求證:
證明:①當(dāng)n=1時(shí),左邊= 右邊= ,等式成立.
、谠O(shè)n=k時(shí),有
那么,當(dāng)n=k+1時(shí),有
,即n=k+1時(shí),命題成立
根據(jù)①②可知,對(duì)n∈N*,等式成立.
設(shè)計(jì)意圖:練習(xí)題1,2的證明難度不大,套用數(shù)學(xué)歸納法的證明步驟不難解答,通過(guò)這兩個(gè)練習(xí)能看到學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)歸納法證題步驟的掌握情況.這樣既可以檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)水平,保證不盲目拔高,同時(shí)不沖淡本節(jié)課的重點(diǎn),對(duì)例題是一個(gè)很好的對(duì)比與補(bǔ)充.通過(guò)3,4的易錯(cuò)辨析,進(jìn)一步體會(huì)數(shù)學(xué)歸納法證題時(shí)的兩個(gè)步驟、一個(gè)結(jié)論,“遞推基礎(chǔ)不可少,歸納假設(shè)要用到,結(jié)論寫明莫忘掉”.
八、總結(jié)歸納,加深理解
1、本節(jié)課的中心內(nèi)容是歸納法和數(shù)學(xué)歸納法;
2、歸納法是一種由特殊到一般的推理方法,它可以分為完全歸納法和不完全歸納法兩種,枚舉法僅局限于有限個(gè)元素,而不完全歸納法得出的結(jié)論不一定具有可靠性,數(shù)學(xué)歸納法屬于完全歸納法;
3、數(shù)學(xué)歸納法作為一種證明方法,其基本思想是遞推(遞歸)思想,使用要點(diǎn)可概括為:兩個(gè)步驟一結(jié)論,遞推基礎(chǔ)不可少,歸納假設(shè)要用到,結(jié)論寫明莫忘掉;
4、本節(jié)課所涉及到的數(shù)學(xué)思想方法有:遞推思想、類比思想、分類思想、歸納思想、辯證思想.
九、布置作業(yè), 課外延伸
十、書(shū)面作業(yè):見(jiàn)教材P56
課后思考題:
1. 是否存在常數(shù)a、b、c使得等式:
對(duì)一切自然數(shù)n都成立 并證明你的結(jié)論.
本文來(lái)自:逍遙右腦記憶 http://m.portlandfoamroofing.com/gaoer/69944.html
相關(guān)閱讀:高二數(shù)學(xué)定積分學(xué)案練習(xí)題