201*江蘇高二數(shù)學(xué)增效減負(fù)學(xué)案:2(必修3)
數(shù)學(xué)歸納法(1)
常州市第一中學(xué)高二數(shù)學(xué)備課組
【教學(xué)目標(biāo)】
知識(shí)與技能:理解數(shù)學(xué)歸納法的概念,掌握數(shù)學(xué)歸納法的步驟;
過程與方法:經(jīng)歷觀察、思考、分析、抽象、概括出數(shù)學(xué)歸納法的兩個(gè)步驟,
初步形成歸納、猜想和發(fā)現(xiàn)的能力;情感態(tài)度價(jià)值觀:通過數(shù)學(xué)歸納法的學(xué)習(xí)初步形成嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?/p>
數(shù)學(xué)思維品質(zhì)與數(shù)學(xué)理性精神。
【教學(xué)重點(diǎn)】理解數(shù)學(xué)歸納法的實(shí)質(zhì)意義,掌握數(shù)學(xué)歸納法的證題步驟。【教學(xué)難點(diǎn)】運(yùn)用數(shù)學(xué)歸納法時(shí),在“歸納遞推”的步驟中發(fā)現(xiàn)具體問題的遞推
關(guān)系。
【教后反思】【教學(xué)過程】一.創(chuàng)設(shè)情景1.摸球?qū)嶒?yàn)
已知盒子里面有5個(gè)兵乓球,如何證明盒子里面的球全是橙色?
2.今天,據(jù)觀察第一個(gè)到學(xué)校的是男同學(xué),第二個(gè)到學(xué)校的也是男同學(xué),第三個(gè)到學(xué)校的還是男同學(xué),于是得出:這所學(xué)校里的學(xué)生都是男同學(xué)。
象這種由一系列特殊事例得出一般結(jié)論的方法,我們把它叫做歸納法。(1)是完全歸納法,結(jié)論正確(2)是不完全歸納法,結(jié)論不一定正確。問題:這些問題都與自然數(shù)有關(guān),自然數(shù)有無限多個(gè),我們無法對(duì)其一一驗(yàn)證,那么如何證明一個(gè)與自然數(shù)有關(guān)的命題呢?例如對(duì)于數(shù)列an,已知
a11,an11an,通過對(duì)n=1,2,3,4前4項(xiàng)的歸納,猜想其通項(xiàng)公式為an。
n1an這個(gè)猜想是否正確,如何證明?數(shù)學(xué)中常用數(shù)學(xué)歸納法證明。
二.探索新知
1、了解多米諾骨牌游戲,可得,只要滿足以下兩條件,所有多米諾骨牌就都能倒下:
(1)第一塊骨牌倒下;
(2)任意相鄰的兩塊骨牌,前一塊倒下一定導(dǎo)致后一塊倒下。思考:條件(1)(2)的作用是什么?2、用多米諾骨牌原理解決數(shù)學(xué)問題。
思考:你能類比多米諾骨牌游戲解決這個(gè)問題嗎?分析:1多米諾骨牌游戲原理通項(xiàng)公式an的證明方法n(1)第一塊骨牌倒下。(1)當(dāng)n=1時(shí)a11,猜想成立
1(2)若第k塊倒下時(shí),則相鄰的第k+1(2)若當(dāng)n=k時(shí)猜想成立,即ak,塊也倒下。k1則當(dāng)n=k+1時(shí)猜想也成立,即ak11k1。根據(jù)(1)和(2),可知不論有多少塊根據(jù)(1)和(2),可知對(duì)任意的正整數(shù)骨牌,都能全部倒下。n,猜想都成立。3、數(shù)學(xué)歸納法的原理一般地,證明一個(gè)與正整數(shù)n有關(guān)的命題,可按下列步驟進(jìn)行:
(1)(歸納奠基)證明當(dāng)n取第一個(gè)值n0時(shí)命題成立(n0為n取的第一個(gè)值);
(2)(歸納遞推)假設(shè)nk(kn0,kN*)時(shí)命題成立,證明當(dāng)nk1時(shí)命題也成立。
只要完成這兩個(gè)步驟,就可以斷定命題對(duì)從n0開始的所有正整數(shù)n都成立。上述證明方法叫做數(shù)學(xué)歸納法。注:(1)這兩步步驟缺一不可;
(2)用數(shù)學(xué)歸納法證明命題時(shí)第二步必須用到歸納假設(shè);(3)數(shù)學(xué)歸納法只適用于和正整數(shù)有關(guān)的命題。三.例題講解
例一、已知數(shù)列an,a11,an11an,用數(shù)學(xué)歸納法證明其通項(xiàng)公式為an。
n1an【教學(xué)預(yù)設(shè)】【教學(xué)過程】
【學(xué)生活動(dòng)】
例二、用數(shù)學(xué)歸納法證明:等差數(shù)列{an}中,a1為首項(xiàng),d為公差,則通項(xiàng)公式為ana1(n1)d。
【教學(xué)預(yù)設(shè)】【教學(xué)過程】【學(xué)生活動(dòng)】
例三、用數(shù)學(xué)歸納法證明:1427310n(3n1)n(n1)2!窘虒W(xué)預(yù)設(shè)】【教學(xué)過程】【學(xué)生活動(dòng)】四.課堂小結(jié)
【課后練習(xí)】
一.選擇
1.用數(shù)學(xué)歸納法證明3k≥n3(n≥3,n∈N)第一步應(yīng)驗(yàn)證()
An=1Bn=2Cn=3Dn=4
11112.用數(shù)學(xué)歸納法證明某命題時(shí),左邊為n從k變到k+1時(shí),左邊應(yīng)
23421增添的代數(shù)式是()
111A.k1B.k+k1
21212111111C.k+k+k1D.k+k+……+k1
2121212122n(2n21)3.用數(shù)學(xué)歸納法證明12(n1)n(n1)2132222222時(shí),由nk的假設(shè)到證明nk1時(shí),等式左邊應(yīng)添加的式子是()
A.(k1)2k
22222B.(k1)kC.(k1)D.(k1)[2(k1)1]
1324.某個(gè)命題與正整數(shù)n有關(guān),如果當(dāng)nk(kN)時(shí)命題成立,那么可推得當(dāng)nk1時(shí)命題也成立.現(xiàn)已知當(dāng)n5時(shí)該命題不成立,那么可推得()A.當(dāng)n=6時(shí)該命題不成立B.當(dāng)n=6時(shí)該命題成立C.當(dāng)n=4時(shí)該命題不成立D.當(dāng)n=4時(shí)該命題成立5.從一樓到二樓的樓梯共有n級(jí)臺(tái)階,每步只能跨上1級(jí)或2級(jí),走完這n級(jí)臺(tái)階共有f(n)種走法,則下面的猜想正確的是()
A.f(n)f(n1)f(n2)(n3)B.f(n)2f(n1)C.f(n)2f(n1)1(n2)
(n3)
(n2)D.f(n)f(n1)f(n2)二.用數(shù)學(xué)歸納法證明等比數(shù)列通項(xiàng)公式與前n項(xiàng)和公式。三.用數(shù)學(xué)歸納法證明下列等式(nN)。(1)135(2n1)n(2)122334n(n1)(3)(1x)(1xxx(4)123n33332222*21n(n1)(n2)32n1)1xn
n(n1)(2n1)
62(5)123n(123n)
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課題:幾何概型
常州市第一中學(xué)高二數(shù)學(xué)備課組
教材:蘇教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書數(shù)學(xué)必修三 3.3.1
1.教學(xué)目標(biāo)
(1)知識(shí)與技能:了解幾何概型的基本特點(diǎn),會(huì)識(shí)別幾何概型,并能進(jìn)行簡(jiǎn)單的幾何概率計(jì)算.
(2)過程與方法:讓學(xué)生通過具體的實(shí)例親歷幾何概型概念的建構(gòu)過程,體驗(yàn)類比轉(zhuǎn)化,數(shù)形結(jié)合等數(shù)學(xué)思想方法;通過實(shí)際問題的解決,提高學(xué)生的建模意識(shí)及分析問題、解決問題的能力.
(3)情感、態(tài)度與價(jià)值觀:創(chuàng)設(shè)生活情境,引導(dǎo)學(xué)生積極思考、合作探究,感受幾何概型在現(xiàn)實(shí)生活中的作用,在解決問題的過程中增強(qiáng)學(xué)生的規(guī)范意識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和合作能力,培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí).過程中滲透數(shù)學(xué)史的介紹,使學(xué)生感悟數(shù)學(xué)的文化價(jià)值,提高學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)興趣.2.教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn):幾何概型的概念和概率計(jì)算公式,幾何概型的簡(jiǎn)單應(yīng)用.
教學(xué)難點(diǎn):建立合理的模型把實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為幾何問題,準(zhǔn)確確定幾何區(qū)域D和與事件A對(duì)應(yīng)的區(qū)域d,并求出它們的測(cè)度.3.教學(xué)方法和教學(xué)手段
設(shè)置問題情境,讓學(xué)生由古典概型的概念延伸到幾何概型的概念,體會(huì)二者的區(qū)別和聯(lián)系,過程中通過設(shè)置問題串讓學(xué)生深入思考幾何概型的特點(diǎn),進(jìn)而發(fā)現(xiàn)幾何概型中概率的計(jì)算公式,并且在此過程中增強(qiáng)學(xué)生的合作能力和表達(dá)能力.
借助多媒體讓學(xué)生在三個(gè)例題的解決過程中體會(huì)概率的簡(jiǎn)單應(yīng)用,學(xué)會(huì)在生活中發(fā)現(xiàn)、研究并解決數(shù)學(xué)問題,在回顧反思的環(huán)節(jié)中提高學(xué)生的數(shù)學(xué)表達(dá)能力和交流能力.4.教學(xué)過程
(一)創(chuàng)設(shè)情境、引入新課
問題1:在3米長(zhǎng)的繩子上有四個(gè)點(diǎn)P,Q,R,S,將繩子五等分,從這四個(gè)點(diǎn)中任意一點(diǎn)處將繩子剪斷,如果剪得兩段長(zhǎng)都不小于1米,那灰太狼就可以不去,那么他不去的概率是多少?.
容易求得概率為,并借此問題復(fù)習(xí)古典概型的特點(diǎn)和概率計(jì)算公式。問題2:紅外保護(hù)線長(zhǎng)3米,只有在和兩端距離均不小于1米的點(diǎn)接觸紅外線才不會(huì)報(bào)警,灰太狼能夠安全進(jìn)羊村的概率是多少?
本問題用和問題1類似的背景提出問題,意在凸顯古典概型和幾何概型的異同。學(xué)生可由直觀感受得出概率應(yīng)為線段長(zhǎng)度之比,這時(shí)教師再追問是否古典概型,引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生疑問,進(jìn)而注意到本問題中的基本事件對(duì)應(yīng)于線段上的點(diǎn),有無數(shù)種情形,且等可能發(fā)生,并非古典概型,進(jìn)而將古典概型中基本事件的個(gè)數(shù)
12
轉(zhuǎn)化成基本事件構(gòu)成線段的長(zhǎng)度,求出概率
線段PQ長(zhǎng)度A的基本事件構(gòu)成區(qū)域的長(zhǎng)度1P(A)==
線段MN長(zhǎng)度所有基本事件構(gòu)成區(qū)域的長(zhǎng)度3問題3:羊村是個(gè)面積為10000平方米的矩形,灰太狼在羊村內(nèi)炸出的圓有100平方米,假設(shè)喜羊羊在羊村的每一點(diǎn)都是等可能的,那么,他炸到喜羊羊的概率是多少?
由問題2的解決學(xué)生可以類比解決問題3,得出基本事件也對(duì)應(yīng)于點(diǎn),這時(shí)應(yīng)用平面圖形的面積來刻畫基本事件的數(shù)量,求出概率
圓的面積A的基本事件構(gòu)成區(qū)域的面積1P(A)==
羊村面積所有基本事件構(gòu)成區(qū)域的面積100
(二)歸納總結(jié)、意義建構(gòu)
思考:?jiǎn)栴}2和3均非古典概型,有什么共同點(diǎn)?
學(xué)生通過剛才的分析可以答出基本事件的無限性和等可能性.進(jìn)一步再思考:基本事件分別是什么?它們有什么共同點(diǎn)?進(jìn)而可以總結(jié):
基本事件:從區(qū)域D內(nèi)任取一點(diǎn),且取到每一點(diǎn)都是等可能的,隨機(jī)事件A的基本事件:從區(qū)域d(d含在D內(nèi))內(nèi)任取一點(diǎn),思考:事件A的概率該如何求解?
11在問題2中,P(A)為線段的長(zhǎng)度之比,問題3中P(A)為面積之比,
3100而線段的長(zhǎng)度,平面圖形的面積均為對(duì)幾何區(qū)域大小的一種度量方式,這種度量我們用統(tǒng)一的名字來表示:測(cè)度.
由此引入幾何概型的定義:事件A發(fā)生的概率與d的測(cè)度成正比,我們把滿足這樣條件的概率模型稱為幾何概型.
從定義可以總結(jié)出幾何概型的特點(diǎn)是:等可能性,無限性.事件A發(fā)生的概率為P(A)d的測(cè)度,其中測(cè)度:長(zhǎng)度,面積,體積等,主要取決于幾何區(qū)域D
D的測(cè)度和d,并且和區(qū)域d的形狀和位置沒有關(guān)系.
(三)鞏固新知、簡(jiǎn)單應(yīng)用
1.在區(qū)間[0,9]上任取一個(gè)實(shí)數(shù),恰好取在區(qū)間[0,3]上的概率為多少?分析:我們可以把實(shí)數(shù)和數(shù)軸上的點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)起來,由此可以把區(qū)間[0,9]轉(zhuǎn)化為一條長(zhǎng)為9的線段.
解:記“恰好取在區(qū)間[0,3]上”為事件A,
在區(qū)間[0,9]上任取一個(gè)實(shí)數(shù)為一個(gè)基本事件,有無數(shù)種可能,并且都是等可能發(fā)生的.
區(qū)域D:區(qū)間[0,9]對(duì)應(yīng)的線段區(qū)域d:區(qū)間[0,3]對(duì)應(yīng)的線段,故
P(A)d的測(cè)度31.
D的測(cè)度93
1答:恰好取在區(qū)間[0,3]上的概率為.
3問題背景本身并非幾何問題,需要將數(shù)轉(zhuǎn)化成點(diǎn),區(qū)間轉(zhuǎn)化成線段,原問題轉(zhuǎn)化成一個(gè)幾何問題。
思考:這是一個(gè)幾何概型問題,怎樣改變題目的條件,使之變成一個(gè)古典概型問題呢?題目答案并不唯一,可以改成整數(shù),偶數(shù),0.1的整數(shù)倍等.由此可以總結(jié)解決概率問題的一般步驟:S1確定基本事件;S2判斷是哪種概型;S3代入公式求解概率.
如果是應(yīng)用題,那么最前面要加上一步“記事件”,最后面要加上一步“作答”.
2.在邊長(zhǎng)為2的正方形中隨機(jī)撒一粒豆子,豆子落在正方形內(nèi)切圓內(nèi)的概率是多少?分析:在正方形內(nèi)隨機(jī)丟一粒豆子可以看成是在正方形內(nèi)隨機(jī)取一點(diǎn),為一個(gè)基本事件,有無數(shù)種情況,且均等可能發(fā)生,為幾何概型.解:記“豆子落在正方形內(nèi)切圓內(nèi)”為事件A,
在正方形內(nèi)隨機(jī)取一點(diǎn)為一個(gè)基本事件,有無數(shù)種可能,并且都等可能發(fā)生.區(qū)域D:正方形區(qū)域d:內(nèi)切圓
故P(A)內(nèi)切圓面積.
正方形面積4.4如果我們向正方形內(nèi)隨機(jī)撒n顆豆子,統(tǒng)計(jì)落在內(nèi)切圓內(nèi)的豆子數(shù)為m,那
m么事件A發(fā)生的頻率為,由概率的統(tǒng)計(jì)定義可知,當(dāng)重復(fù)試驗(yàn)的次數(shù)n很大
nmm時(shí),有P(A),那么根據(jù)我們這里算出的結(jié)果,就有,將此式變形,
n4n4m有,這個(gè)式子有怎樣的實(shí)際意義呢?我們可以通過大量重復(fù)試驗(yàn),統(tǒng)計(jì)n
n4m和m的值,由來估計(jì)圓周率的值.
n在我們所學(xué)過的概率的統(tǒng)計(jì)定義中,我們用大量重復(fù)試驗(yàn)下事件發(fā)生的頻率估計(jì)概率,而這里正是運(yùn)用了頻率和概率的關(guān)系,借助計(jì)算機(jī)模擬進(jìn)行圓周率的估算,研究圓周率的方法歷史上其實(shí)有很多,1777年法國(guó)的科學(xué)家布豐就做了投針試驗(yàn)來估計(jì)圓周率,他和我們這里求圓周率的思想一樣,都是用大量重復(fù)試驗(yàn)中概率和頻率的關(guān)系來估算圓周率,這個(gè)試驗(yàn)被稱為幾何概型的第一次試驗(yàn)。
3.一個(gè)20立方米的海洋球池里混入了一顆水晶球,現(xiàn)從中取出0.5立方米,含有水晶球的概率是多少?
分析:由于球池中球數(shù)很多,故可以將球看成一個(gè)點(diǎn),轉(zhuǎn)化成幾何概型問題。答:豆子落在正方形內(nèi)切圓內(nèi)的概率為
解:記“取出的球中含有這個(gè)水晶球”為事件A,水晶球在球池中的分布可以看成是隨機(jī)的,故
0.5P(A)=0.025.
20答:取出的球中含有這個(gè)水晶球的概率為0.025.總結(jié):這三個(gè)問題都是幾何概型問題,測(cè)度分別為線段的長(zhǎng)度,平面圖形的面積,立體圖形的體積.如果題目所給條件并非幾何問題,要學(xué)會(huì)轉(zhuǎn)化.
(四)牛刀小試、查漏補(bǔ)缺
11.在△ABC內(nèi)任取一點(diǎn)P,則△ABP與△ABC的面積比大于0.5的概率是多少?
43.已知地鐵站每隔10分鐘有一班列車到達(dá),每輛列車在車站停1分鐘,則乘客到
特點(diǎn)公式古典概型有限性等可能性P(A)mn幾何概型無限性等可能性P(A)d的測(cè)度D的測(cè)度1103.在1升高產(chǎn)小麥種子中混入了一粒帶麥銹病的種子,從中隨機(jī)取出10毫升,含有麥銹病種子的概率是多少?0.01
(五)回顧反思、總結(jié)提煉
(六)作業(yè)
1.教材P104習(xí)題3.31,2,3,4;
2.思考題:灰太狼和喜洋洋相約在第二天的早上7點(diǎn)到8點(diǎn)在羊村門口碰面,事
達(dá)站臺(tái)立即乘上車的概率是多少?
先約定先到者等候另一方15分鐘,過時(shí)離去.那么雙方能夠碰面的概率是多少?
教學(xué)設(shè)計(jì)說明:
1.對(duì)教材的研究和認(rèn)識(shí)
幾何概型是繼古典概型之后學(xué)生學(xué)習(xí)的另一類等可能概型,是對(duì)古典概型概念的延伸,同時(shí),幾何概型中事件的概率計(jì)算公式雖然和古典概型中并不相同,但是本質(zhì)都是比值,幾何概型中點(diǎn)的個(gè)數(shù)雖然無限,但是構(gòu)成點(diǎn)的區(qū)域測(cè)度卻是可比的,故而也可以認(rèn)為古典概型是幾何概型的支撐點(diǎn),幾何概型是古典概型的生長(zhǎng)點(diǎn),兩者相輔相成.要讓學(xué)生在比較中提高對(duì)古典概型的理解,進(jìn)一步體會(huì)概率的思想及其豐富內(nèi)涵,同時(shí)學(xué)好本節(jié)內(nèi)容也可以為學(xué)習(xí)選修2-3中隨機(jī)變量及其分布列奠定基礎(chǔ).盡管本節(jié)內(nèi)容在課程標(biāo)準(zhǔn)中的要求僅為了解和會(huì)簡(jiǎn)單的計(jì)算,但蘊(yùn)含的數(shù)形結(jié)合和數(shù)學(xué)建模的思想凸顯了其重要性.
2.學(xué)情分析
概率的知識(shí)學(xué)生在初中就已經(jīng)接觸過,本章在學(xué)生所學(xué)初步知識(shí)的基礎(chǔ)之上系統(tǒng)地學(xué)習(xí)概率知識(shí).學(xué)生在初次接觸幾何概型問題時(shí),基本上都可以依據(jù)自己的生活經(jīng)驗(yàn)直接得出答案,在此我們要讓學(xué)生從理性的角度思考為什么可以這樣求概率,讓學(xué)生能夠用數(shù)學(xué)的語言去描述問題,用數(shù)學(xué)的思想和方法去解決問題,培養(yǎng)學(xué)生的理性思維.3.課堂教學(xué)策略的選擇
本節(jié)內(nèi)容大體按六個(gè)環(huán)節(jié)展開:?jiǎn)栴}情境,意義建構(gòu),簡(jiǎn)單應(yīng)用,課堂自測(cè),回顧總結(jié),學(xué)生活動(dòng)穿插在每個(gè)環(huán)節(jié)中.首先從學(xué)生熟悉的故事情節(jié)出發(fā),使學(xué)生能夠從生活實(shí)例中提取模型,在古典概型向幾何概型的轉(zhuǎn)變中發(fā)現(xiàn)兩者的相同點(diǎn)和不同點(diǎn),進(jìn)一步深究事件的構(gòu)成情況總結(jié)出幾何概型的定義和概率計(jì)算公式,這個(gè)概念生成的過程由學(xué)生積極思考,教師從旁引導(dǎo)完成.為了使學(xué)生更深刻的理解概念,教師設(shè)置了一系列有梯度的例題,這幾個(gè)問題不僅是為了讓學(xué)生理解測(cè)度的概念,而且也讓學(xué)生學(xué)會(huì)如何從實(shí)際問題中提煉出數(shù)學(xué)模型,在問題解決的過程中鍛煉他們的合作交流能力.4.任務(wù)后延
本課教師的意圖不僅是讓學(xué)生在這節(jié)課上學(xué)會(huì)知識(shí),而且在課后也能有同樣的學(xué)習(xí)熱情去鉆研其他問題,故教師在多個(gè)環(huán)節(jié)都給學(xué)生預(yù)留了自主探索的內(nèi)容,這樣不但適應(yīng)了不同層次的學(xué)生的需求,而且也極大的激發(fā)了學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的好奇心進(jìn)而增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣并提高研究問題的能力.
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