2023年春《高中數學課程標準導讀》第四次作業

2021-03-04 09:59:29 字數 2212 閱讀 8417

單選題[, ]

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論述題[, ]

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解答:教學設計:平方差公式"**式」教學。

引入語:象整數的算術演算中存在某些"縮演算法」一樣,代數式的演算中同樣存在"縮演算法」,而這些"縮演算法」依賴一些形式簡便的乘法公式,這些乘法公式由來簡單,但是靈活運用它們,可能會使複雜的代數式運算變得簡單快捷。

通過直接的計算,同學們不難發現下面的等式:

介紹一則有關"平方差公式」的故事:美國北卡羅萊納大學教授carl

pomerance是一位當代著名的計算數論家。pomerance回憶中學時代曾經參加一次普通的數學競賽,其中有一道題是分解整數8051。pomerance沒有採用常規的因數檢驗法,從小到大逐個驗證,由2到的素數,哪些能夠整除8051。

其實這樣做並不困難。象所有愛動腦筋孩子一樣,pomerance力圖尋找乙個簡便演算法,更快捷地發現8051的因數,但是他沒有能夠在規定的時間之內完成任務,他失敗了。事實上,存在簡捷的分解方法:

但是,失敗並沒有使這位未來的數論家放棄對問題的進一步思考。事後pomerance向自己提出下面乙個非常有趣的問題。

pomerance問題:是否乙個能夠分解的整數必定是兩個整數的平方差? 上面問題的答案是肯定的,也就是說,我們有下面的定理。

定理每個奇合數必定能用平方差的方式分解為兩個大於1的整數之積。

評述:本案例中的"自主**」是以一位數學家真實的故事而引出的,故事中引出與"乘法公式」密切相關的"pomerance問題」,並通過數學家pomerance之口,匯出了乙個多少有些使人感到意外的數學結果(定理)。我們認為,這樣的結果對學生的啟發性遠遠勝過案例4中所列的一串"數字運算等式」。

自主**應當採用生動活潑、真正發人深思的形式,教師與教材編寫者應該不斷研究、不斷改進教學的思想方法,建立富有個性特點的"發現法」教學方法。

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(3)用教學例項說明直觀幾何在中學幾何課程中的地位和作用。

答:幾何的直觀性是乙個有目共睹的事實,由於幾何的直觀性,使得幾何在數學中(即使在數學家正在研究的高深的數學中)具有非常重要的地位。下面我們引用當代偉大的數學家michael atiyah的話:

現代數學與傳統數學的差別更多地是在方式上而不是在實質上。本世紀的數學在很大程度上是在與實質上具有的幾何困難作鬥爭,這些困難是由於研究高維問題而產生的。集合直觀仍然是領悟數學的最有效的渠道,應當在各級學校盡可能廣泛地利用幾何思想。

現在各國中學幾何課程中都加入了直觀幾何的內容。學生能夠在直觀幾何課中遇到引人入勝的難題,例如,種種迷人的摺紙與拼圖遊戲,觀察和實驗是直觀幾何的主要內容。學生能夠通過生動的、富有想象力的活動,發展自己的空間想象力;通過實實在在的動手操作,了解什麼是幾何變換;通過摺疊、拼合建立關於對稱的直觀概念。

觀察、實驗、操作、想象等認知活動在直觀幾何中以形形色色、豐富多彩的方式表現出來。

幾何圖形是幫助我們進行數學想象的最有效的工具。本來,數學中的概念都是非常抽象的概念,而真正抽象的物件是難以思考的,直觀的幾何圖形是我們最容易利用的數學形象。因此,直觀幾何不但能夠幫助初學者掌握基礎知識,也能夠幫助人們進行真正的數學研究與數學創造。

直觀幾何並不僅僅停留在直觀操作的層面,經過教師的細心引導,直觀幾何中也可以包含豐富多彩的、嚴格的邏輯推理。

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解答:第一組第乙個等式的一般情形很簡單:

1+2+3+…+n=n(n+1)/2 [1]

但是第二個等式右邊一定是乙個平方數,即連續奇數之和

1+3+5+7+…+(2m-1)=(2m-1)×(2m-1) [2]

問題的困難在於求出適當的m,n使得[1]、[2]兩式右邊表達形式恰好是:123123,123×123之類的形式。

觀察123123的數形是123123=123×(1001)=123×(10+1)=n×(10+1)。 這樣一般地我們有1+2+3+…+2n=n(2n+1)= n×(10+1)。n=10。

也就是說只有形狀如

1+2+3+…+1000=500500 [3]

tt3t

1+3+5+…+999=500×500 [4]

諸如此類的等式才符合我們的要求。

第二組等式極容易推廣:假定m是2的方冪,那麼我們總有

1+2+4+8+16+…+m=(m-1)+m [5]

1/2+1/4+1/8+1/16+…+1/m=(m-1)/m [6]

從[3]、[4]、[5]、[6]四個等式使我們看到簡單的數列求和也會出現意想不到有趣等式。我們說:數字推理其樂無窮。

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