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[摘要]创设故事情境能唤起学生的求知欲、探索欲,激发学生学习数学的兴趣,培养学生数学探究的思想.
[关键词]数学故事 问题情境 合作探究
[中图分类号] G633.6
[文献标识码] A [文章编号] 1674-6058(2016)02-0022
通过视频播放科幻大片《猩球崛起》的片断,片断中一只叫明眸的猩猩在玩四层汉诺塔游戏,由此引出情境问题:这只猩猩最少要移动几次才能完成任务?这就是我们今天要探究的问题,如教材第75页例4:如图,有三根针和套在根针上的若干金属片,按下列规则,把金属片从一根针上全部移到另一根针上.(1)每次只能移动1个金属片;(2)较大的金属片不能放在较小的金属片上面.试推测:把n个金属片从l号针移到3号针,最少需要移动多少次?
教师可引导学生先独立思考,再小组合作交流.从特殊情况分析,利用合情推理:三根针的序号为1.2,3,各个金属片从上到下,从小到大分别定义为(1).(2),(3),…,(n).
当n=l时金片移动的顺序为(1)-3只需1次就能完成任务.((1)-3表示把金属片(1)移到3号针上).
当n=2时,金片移动的顺序为(1)-2,(2)-3,(1)-3只需3次就能完成任务.
当n=3时,金片移动的顺序为(1)-3,(2)-2.(1)-2,(3)-3,(I)-1,(2)-3,(1)-3只需7次就能完成任务.
当n=4时,金片移动的顺序为(1)-2,(2)-3,(1)-3,(3)-2.(1)-1,(2)-2,(1)-2,(4)-3.(1)-3.(2)-1,(1)-1,(3)-3,(1)-2,(2)-3,(1)-3只需15次就能完成任务.
我们设移动n个金属片所需次数为f(n)构成的数列、f(l),f(2),f(3),f4),…,f(n).
其中,f(1)=1,f(2)=3,f3)=7,f(4)=15,那么f(n)=?
我们可以通过观察、分析、比较得:f(1)=2-1,f(2)=2?-l,f3)=2?-1,f(4)=24-1,猜想f(n)=2n-l(n∈N*)(该结论需证明)
通过上面的合情推理可归纳出n个金属片移动的步骤:
第一步,将1号针上面n-l个金属片从1号针移到2号针(只要移动f(n-1)次);
第二步,把1号针上剩下的一个金属片移到塔3上(只要移动1次);
第三步,将2号上n-1个金属片移到塔3上(只要移动f(n-1)次).因此可得到:
f(n)=f(n-1) 1 f(n-1)=2f(n-l) 1.
解决该问题的数列模型:已知f(1)=1,f(n)=2f(n-l) 1,(n∈N*,n≥2),求f(n)=?
方法一:由f(1)=2-1,f(2)=2?-l,f3=2?-1,f(4)=24-1猜想f(n)=2n-l(n∈N*).
方法二:由f(2)-f(1)=2,f(3)-f(2)=2?,f(4)-f(3)=2?猜想f(n l)-f(n)=2n,
联立f(n l)=2f(n) 1可得f(n)=2n-l.
方法三:发现递推公式f(n)=2f(n-1) 1右边多了一个1,没这个1就成了f(n)=2f(n-1).这是我们熟悉的等比数列.通过观察、分析、比较得:
①f(n)=2f(n-1),f(1)=2,f(2)=4,f(3)=8,f(4)=16,…,f(n)=2n;
②f(n)=2f(n-1) 1,f(1)=1,f(2)=3,f3)=7,f(4)=15,那么f(n)=2n-1(猜想).
在探究问题中,合情推理能帮助我们通过观察、分析、比较、归纳、类比,猜测得出结论,但结论正确与否还要通过严格的证明.
下面我们就来证明结论.
(1)用数学归纳法证明如下:
①n=l时,显然f(n)=l成立;
②n=2时,假设当n=k时命题成立也即f(k)=2k-l,那么当n=k l时,f(k 1)=2f(k) 1=2(2k-1)命题也成立.
由上面①、②可得证n任意正整时命题成立.也
(2)其他证法
还是观察递推公式、f(n)=2f(n-l) l(n≥2)右边多出的这个1,怎么处理它呢?
分析一:若再写出f(n 1)=2f(n) l将两式作差可把那个1消去,得到f(n 1)-f(n)=2[f(n)f(n-1)],得到数列{f(n 1)-f(n)}为等比数列.
分析二:不去消1,两边加1呢?就得到f(n) l=2[f(n-1) 1],这是我们熟悉的等比数列,于是有f(n)
让学生课后探索下列数学的通项公式:
①f(n 1)=3f(n) 2且f(1)=1.
②f(n 1)=pf(n) q,且f(1)=1(p,q为常数).
[关键词]数学故事 问题情境 合作探究
[中图分类号] G633.6
[文献标识码] A [文章编号] 1674-6058(2016)02-0022
通过视频播放科幻大片《猩球崛起》的片断,片断中一只叫明眸的猩猩在玩四层汉诺塔游戏,由此引出情境问题:这只猩猩最少要移动几次才能完成任务?这就是我们今天要探究的问题,如教材第75页例4:如图,有三根针和套在根针上的若干金属片,按下列规则,把金属片从一根针上全部移到另一根针上.(1)每次只能移动1个金属片;(2)较大的金属片不能放在较小的金属片上面.试推测:把n个金属片从l号针移到3号针,最少需要移动多少次?
教师可引导学生先独立思考,再小组合作交流.从特殊情况分析,利用合情推理:三根针的序号为1.2,3,各个金属片从上到下,从小到大分别定义为(1).(2),(3),…,(n).
当n=l时金片移动的顺序为(1)-3只需1次就能完成任务.((1)-3表示把金属片(1)移到3号针上).
当n=2时,金片移动的顺序为(1)-2,(2)-3,(1)-3只需3次就能完成任务.
当n=3时,金片移动的顺序为(1)-3,(2)-2.(1)-2,(3)-3,(I)-1,(2)-3,(1)-3只需7次就能完成任务.
当n=4时,金片移动的顺序为(1)-2,(2)-3,(1)-3,(3)-2.(1)-1,(2)-2,(1)-2,(4)-3.(1)-3.(2)-1,(1)-1,(3)-3,(1)-2,(2)-3,(1)-3只需15次就能完成任务.
我们设移动n个金属片所需次数为f(n)构成的数列、f(l),f(2),f(3),f4),…,f(n).
其中,f(1)=1,f(2)=3,f3)=7,f(4)=15,那么f(n)=?
我们可以通过观察、分析、比较得:f(1)=2-1,f(2)=2?-l,f3)=2?-1,f(4)=24-1,猜想f(n)=2n-l(n∈N*)(该结论需证明)
通过上面的合情推理可归纳出n个金属片移动的步骤:
第一步,将1号针上面n-l个金属片从1号针移到2号针(只要移动f(n-1)次);
第二步,把1号针上剩下的一个金属片移到塔3上(只要移动1次);
第三步,将2号上n-1个金属片移到塔3上(只要移动f(n-1)次).因此可得到:
f(n)=f(n-1) 1 f(n-1)=2f(n-l) 1.
解决该问题的数列模型:已知f(1)=1,f(n)=2f(n-l) 1,(n∈N*,n≥2),求f(n)=?
方法一:由f(1)=2-1,f(2)=2?-l,f3=2?-1,f(4)=24-1猜想f(n)=2n-l(n∈N*).
方法二:由f(2)-f(1)=2,f(3)-f(2)=2?,f(4)-f(3)=2?猜想f(n l)-f(n)=2n,
联立f(n l)=2f(n) 1可得f(n)=2n-l.
方法三:发现递推公式f(n)=2f(n-1) 1右边多了一个1,没这个1就成了f(n)=2f(n-1).这是我们熟悉的等比数列.通过观察、分析、比较得:
①f(n)=2f(n-1),f(1)=2,f(2)=4,f(3)=8,f(4)=16,…,f(n)=2n;
②f(n)=2f(n-1) 1,f(1)=1,f(2)=3,f3)=7,f(4)=15,那么f(n)=2n-1(猜想).
在探究问题中,合情推理能帮助我们通过观察、分析、比较、归纳、类比,猜测得出结论,但结论正确与否还要通过严格的证明.
下面我们就来证明结论.
(1)用数学归纳法证明如下:
①n=l时,显然f(n)=l成立;
②n=2时,假设当n=k时命题成立也即f(k)=2k-l,那么当n=k l时,f(k 1)=2f(k) 1=2(2k-1)命题也成立.
由上面①、②可得证n任意正整时命题成立.也
(2)其他证法
还是观察递推公式、f(n)=2f(n-l) l(n≥2)右边多出的这个1,怎么处理它呢?
分析一:若再写出f(n 1)=2f(n) l将两式作差可把那个1消去,得到f(n 1)-f(n)=2[f(n)f(n-1)],得到数列{f(n 1)-f(n)}为等比数列.
分析二:不去消1,两边加1呢?就得到f(n) l=2[f(n-1) 1],这是我们熟悉的等比数列,于是有f(n)
让学生课后探索下列数学的通项公式:
①f(n 1)=3f(n) 2且f(1)=1.
②f(n 1)=pf(n) q,且f(1)=1(p,q为常数).