解三角形
§1.1.1正弦定理
●教学目标
知识与技能:通过对任意三角形边长和角度关系的探索,掌握正弦定理的内容及其证明方法;会运用正弦定理与三角形内角和定理解斜三角形的两类基本问题。
过程与方法:让学生从已有的几何知识出发,共同探究在任意三角形中,边与其对角的关系,引导学生通过观察,推导,比较,由特殊到一般归纳出正弦定理,并进行定理基本应用的实践操作。
情感态度与价值观:培养学生在方程思想指导下处理解三角形问题的运算能力;培养学生合情推理探索数学规律的数学思思想能力,通过三角形函数、正弦定理、向量的数量积等知识间的联系来体现事物之间的普遍联系与辩证统一。
●教学重点
正弦定理的探索和证明及其基本应用。 ●教学难点已知两边和其中一边的对角解三角形时判断解的个数。
●教学过程
Ⅰ.课题导入
如图1.1-1,固定ABC的边CB及B,使边AC绕着顶点C转动。 A
思考:C的大小与它的对边AB的长度之间有怎样的数量关系?
显然,边AB的长度随着其对角C的大小的增大而增大。能否
用一个等式把这种关系精确地表示出来? C B
Ⅱ.讲授新课
[探索研究] (图1.1-1)
在初中,我们已学过如何解直角三角形,下面就首先来探讨直角三角形中,角与边的等式关系。如图1.1-2,在RtABC中,设BC=a,AC=b,AB=c, 根据锐角三角函数中正弦函数的定义,有,,又, A
则 b c
从而在直角三角形ABC中, C a B
(图1.1-2)
思考:那么对于任意的三角形,以上关系式是否仍然成立?
(由学生讨论、分析)
可分为锐角三角形和钝角三角形两种情况:
如图1.1-3,当ABC是锐角三角形时,设边AB上的高是CD,根据任意角三角函数的定义,有CD=,则, C
同理可得, b a
从而 A c B
(图1.1-3)
思考:是否可以用其它方法证明这一等式?由于涉及边长问题,从而可以考虑用向量来研究这个问题。
(证法二):过点A作, C
由向量的加法可得
则 A B
∴
∴,即
同理,过点C作,可得
从而
类似可推出,当ABC是钝角三角形时,以上关系式仍然成立。(由学生课后自己推导)
从上面的研探过程,可得以下定理
正弦定理:在一个三角形中,各边和它所对角的正弦的比相等,即
[理解定理]
(1)正弦定理说明同一三角形中,边与其对角的正弦成正比,且比例系数为同一正数,即存在正数k使,,;
(2)等价于,,
从而知正弦定理的基本作用为:
①已知三角形的任意两角及其一边可以求其他边,如;
②已知三角形的任意两边与其中一边的对角可以求其他角的正弦值,如。
一般地,已知三角形的某些边和角,求其他的边和角的过程叫作解三角形。
[例题分析]
例1.在中,已知,,cm,解三角形。
解:根据三角形内角和定理,
;
根据正弦定理,
;
根据正弦定理,
评述:对于解三角形中的复杂运算可使用计算器。
例2.在中,已知cm,cm,,解三角形(角度精确到,边长精确到1cm)。
解:根据正弦定理,
因为<<,所以,或
⑴ 当时,
,
⑵ 当时,
,
评述:应注意已知两边和其中一边的对角解三角形时,可能有两解的情形。
Ⅲ.课堂练习
第5页练习第1(1)、2(1)题。
[补充练习]已知ABC中,,求
(答案:1:2:3)
Ⅳ.课时小结(由学生归纳总结)
(1)定理的表示形式:;
或,,
(2)正弦定理的应用范围:
①已知两角和任一边,求其它两边及一角;
②已知两边和其中一边对角,求另一边的对角。
Ⅴ.课后作业
第10页[习题1.1]A组第1(1)、2(1)题。
§1.1.2余弦定理
●教学目标
知识与技能:掌握余弦定理的两种表示形式及证明余弦定理的向量方法,并会运用余弦定理解决两类基本的解三角形问题。
过程与方法:利用向量的数量积推出余弦定理及其推论,并通过实践演算掌握运用余弦定理解决两类基本的解三角形问题
情感态度与价值观:培养学生在方程思想指导下处理解三角形问题的运算能力;通过三角函数、余弦定理、向量的数量积等知识间的关系,来理解事物之间的普遍联系与辩证统一。
●教学重点
余弦定理的发现和证明过程及其基本应用;
●教学难点
勾股定理在余弦定理的发现和证明过程中的作用。
●教学过程
Ⅰ.课题导入
C
如图1.1-4,在ABC中,设BC=a,AC=b,AB=c,
已知a,b和C,求边c b a
A c B
(图1.1-4)
Ⅱ.讲授新课
[探索研究]
联系已经学过的知识和方法,可用什么途径来解决这个问题?
用正弦定理试求,发现因A、B均未知,所以较难求边c。
由于涉及边长问题,从而可以考虑用向量来研究这个问题。 A
如图1.1-5,设,,,那么,则
C B
从而 (图1.1-5)
同理可证
于是得到以下定理
余弦定理:三角形中任何一边的平方等于其他两边的平方的和减去这两边与它们的夹角的余弦的积的两倍。即
思考:这个式子中有几个量?从方程的角度看已知其中三个量,可以求出第四个量,能否由三边求出一角?
(由学生推出)从余弦定理,又可得到以下推论:
[理解定理]
从而知余弦定理及其推论的基本作用为:
①已知三角形的任意两边及它们的夹角就可以求出第三边;
②已知三角形的三条边就可以求出其它角。
思考:勾股定理指出了直角三角形中三边平方之间的关系,余弦定理则指出了一般三角形中三边平方之间的关系,如何看这两个定理之间的关系?
(由学生总结)若ABC中,C=,则,这时
由此可知余弦定理是勾股定理的推广,勾股定理是余弦定理的特例。
[例题分析]
例1.在ABC中,已知,,,求b及A
⑴解:∵
=cos
=
=
∴
求可以利用余弦定理,也可以利用正弦定理:
⑵解法一:∵cos
∴
解法二:∵sin
又∵>
<
∴<,即<<
∴
评述:解法二应注意确定A的取值范围。
例2.在ABC中,已知,,,解三角形
(见课本第8页例4,可由学生通过阅读进行理解)
解:由余弦定理的推论得:
cos
;
cos
;
Ⅲ.课堂练习
第8页练习第1(1)、2(1)题。
[补充练习]在ABC中,若,求角A(答案:A=120)
Ⅳ.课时小结
(1)余弦定理是任何三角形边角之间存在的共同规律,勾股定理是余弦定理的特例;
(2)余弦定理的应用范围:①.已知三边求三角;②.已知两边及它们的夹角,求第三边。
Ⅴ.课后作业
课后阅读:课本第9页[探究与发现]
②课时作业:第11页[习题1.1]A组第3(1),4(1)题。
§2.2解三角形应用举例
●教学目标
知识与技能:能够运用正弦定理、余弦定理等知识和方法进一步解决有关三角形的问题, 掌握三角形的面积公式的简单推导和应用
过程与方法:本节课补充了三角形新的面积公式,巧妙设疑,引导学生证明,同时总结出该公式的特点,循序渐进地具体运用于相关的题型。另外本节课的证明题体现了前面所学知识的生动运用,教师要放手让学生摸索,使学生在具体的论证中灵活把握正弦定理和余弦定理的特点,能不拘一格,一题多解。只要学生自行掌握了两定理的特点,就能很快开阔思维,有利地进一步突破难点。
情感态度与价值观:让学生进一步巩固所学的知识,加深对所学定理的理解,提高创新能力;进一步培养学生研究和发现能力,让学生在探究中体验愉悦的成功体验
●教学重点
推导三角形的面积公式并解决简单的相关题目
●教学难点
利用正弦定理、余弦定理来求证简单的证明题
●教学过程
Ⅰ.课题导入
[创设情境]
师:以前我们就已经接触过了三角形的面积公式,今天我们来学习它的另一个表达公式。在
ABC中,边BC、CA、AB上的高分别记为h、h、h,那么它们如何用已知边和角表示?
生:h=bsinC=csinB
h=csinA=asinC
h=asinB=bsinaA
师:根据以前学过的三角形面积公式S=ah,应用以上求出的高的公式如h=bsinC代入,可以推导出下面的三角形面积公式,S=absinC,大家能推出其它的几个公式吗?
生:同理可得,S=bcsinA, S=acsinB
师:除了知道某条边和该边上的高可求出三角形的面积外,知道哪些条件也可求出三角形的面积呢?
生:如能知道三角形的任意两边以及它们夹角的正弦即可求解
Ⅱ.讲授新课
[范例讲解]
例1、在ABC中,根据下列条件,求三角形的面积S(精确到0.1cm)
(1)已知a=14.8cm,c=23.5cm,B=148.5;
(2)已知B=62.7,C=65.8,b=3.16cm;
(3)已知三边的长分别为a=41.4cm,b=27.3cm,c=38.7cm
分析:这是一道在不同已知条件下求三角形的面积的问题,与解三角形问题有密切的关系,我们可以应用解三角形面积的知识,观察已知什么,尚缺什么?求出需要的元素,就可以求出三角形的面积。
解:(1)应用S=acsinB,得
S=14.823.5sin148.5≈90.9(cm)
(2)根据正弦定理,
=
c =
S = bcsinA = b
A = 180-(B + C)= 180-(62.7+ 65.8)=51.5
S = 3.16≈4.0(cm)
(3)根据余弦定理的推论,得
cosB =
=
≈0.7697
sinB = ≈≈0.6384
应用S=acsinB,得
S ≈41.438.70.6384≈511.4(cm)
例2、如图,在某市进行城市环境建设中,要把一个三角形的区域改造成室内公园,经过测量得到这个三角形区域的三条边长分别为68m,88m,127m,这个区域的面积是多少?(精确到0.1cm)?
师:你能把这一实际问题化归为一道数学题目吗?
生:本题可转化为已知三角形的三边,求角的问题,再利用三角形的面积公式求解。
由学生解答,老师巡视并对学生解答进行讲评小结。
解:设a=68m,b=88m,c=127m,根据余弦定理的推论,
cosB=
=≈0.7532
sinB=0.6578
应用S=acsinB
S ≈681270.6578≈2840.38(m)
答:这个区域的面积是2840.38m。
例3、在ABC中,求证:
(1)
(2)++=2(bccosA+cacosB+abcosC)
分析:这是一道关于三角形边角关系恒等式的证明问题,观察式子左右两边的特点,联想到用正弦定理来证明
证明:(1)根据正弦定理,可设
= = = k
显然 k0,所以
左边=
==右边
(2)根据余弦定理的推论,
右边=2(bc+ca+ab)
=(b+c- a)+(c+a-b)+(a+b-c)
=a+b+c=左边
变式练习1:已知在ABC中,B=30,b=6,c=6,求a及ABC的面积S
提示:解有关已知两边和其中一边对角的问题,注重分情况讨论解的个数。
答案:a=6,S=9;a=12,S=18
变式练习2:判断满足下列条件的三角形形状,
acosA = bcosB
sinC =
提示:利用正弦定理或余弦定理,“化边为角”或“化角为边”
师:大家尝试分别用两个定理进行证明。
生1:(余弦定理)得
a=b
c=
根据边的关系易得是等腰三角形或直角三角形
生2:(正弦定理)得
sinAcosA=sinBcosB,
sin2A=sin2B,
2A=2B,
A=B
根据边的关系易得是等腰三角形
师:根据该同学的做法,得到的只有一种情况,而第一位同学的做法有两种,请大家思考,谁的正确呢?
生:第一位同学的正确。第二位同学遗漏了另一种情况,因为sin2A=sin2B,有可能推出2A与2B两个角互补,即2A+2B=180,A+B=90
(2)(解略)直角三角形
Ⅲ.课堂练习
课本第21页练习第1、2题
Ⅳ.课时小结
利用正弦定理或余弦定理将已知条件转化为只含边的式子或只含角的三角函数式,然后化简并考察边或角的关系,从而确定三角形的形状。特别是有些条件既可用正弦定理也可用余弦定理甚至可以两者混用。
Ⅴ.课后作业
课本第23页练习第12、14、15题
解三角形的进一步讨论
知识与技能:掌握在已知三角形的两边及其中一边的对角解三角形时,有两解或一解或无解等情形;三角形各种类型的判定方法;三角形面积定理的应用。
过程与方法:通过引导学生分析,解答三个典型例子,使学生学会综合运用正、余弦定理,三角函数公式及三角形有关性质求解三角形问题。
情感态度与价值观:通过正、余弦定理,在解三角形问题时沟通了三角形的有关性质和三角函数的关系,反映了事物之间的必然联系及一定条件下相互转化的可能,从而从本质上反映了事物之间的内在联系。
●教学重点
在已知三角形的两边及其中一边的对角解三角形时,有两解或一解或无解等情形;
三角形各种类型的判定方法;三角形面积定理的应用。
●教学难点
正、余弦定理与三角形的有关性质的综合运用。
●教学过程
Ⅰ.课题导入
[创设情景]
思考:在ABC中,已知,,,解三角形。
(由学生阅读课本第9页解答过程)
从此题的分析我们发现,在已知三角形的两边及其中一边的对角解三角形时,在某些条件下会出现无解的情形。下面进一步来研究这种情形下解三角形的问题。
Ⅱ.讲授新课
[探索研究]
例1.在ABC中,已知,讨论三角形解的情况
分析:先由可进一步求出B;
则
从而
1.当A为钝角或直角时,必须才能有且只有一解;否则无解。
2.当A为锐角时,
如果≥,那么只有一解;
如果,那么可以分下面三种情况来讨论:
(1)若,则有两解;
(2)若,则只有一解;
(3)若,则无解。
(以上解答过程详见课本第910页)
评述:注意在已知三角形的两边及其中一边的对角解三角形时,只有当A为锐角且
时,有两解;其它情况时则只有一解或无解。
[随堂练习1]
(1)在ABC中,已知,,,试判断此三角形的解的情况。
(2)在ABC中,若,,,则符合题意的b的值有_____个。
(3)在ABC中,,,,如果利用正弦定理解三角形有两解,求x的取值范围。
(答案:(1)有两解;(2)0;(3))
例2.在ABC中,已知,,,判断ABC的类型。
分析:由余弦定理可知
(注意:)
解:,即,
∴。
[随堂练习2]
(1)在ABC中,已知,判断ABC的类型。
(2)已知ABC满足条件,判断ABC的类型。
(答案:(1);(2)ABC是等腰或直角三角形)
例3.在ABC中,,,面积为,求的值
分析:可利用三角形面积定理以及正弦定理
解:由得,
则=3,即,
从而
Ⅲ.课堂练习
(1)在ABC中,若,,且此三角形的面积,求角C
(2)在ABC中,其三边分别为a、b、c,且三角形的面积,求角C
(答案:(1)或;(2))
Ⅳ.课时小结
(1)在已知三角形的两边及其中一边的对角解三角形时,有两解或一解或无解等情形;
(2)三角形各种类型的判定方法;
(3)三角形面积定理的应用。
Ⅴ.课后作业
(1)在ABC中,已知,,,试判断此三角形的解的情况。
(2)设x、x+1、x+2是钝角三角形的三边长,求实数x的取值范围。
(3)在ABC中,,,,判断ABC的形状。
(4)三角形的两边分别为3cm,5cm,它们所夹的角的余弦为方程的根,
求这个三角形的面积。
●板书设计
●授后记
章节总体设计
(一)课标要求
本章的中心内容是如何解三角形,正弦定理和余弦定理是解三角形的工具,最后落实在解三角形的应用上。通过本章学习,学生应当达到以下学习目标:
(1)通过对任意三角形边长和角度关系的探索,掌握正弦定理、余弦定理,并能解决一些简单的三角形度量问题。
(2)能够熟练运用正弦定理、余弦定理等知识和方法解决一些与测量和几何计算有关的生活实际问题。
(二)编写意图与特色
1.数学思想方法的重要性
数学思想方法的教学是中学数学教学中的重要组成部分,有利于学生加深数学知识的理解和掌握。
本章重视与内容密切相关的数学思想方法的教学,并且在提出问题、思考解决问题的策略等方面对学生进行具体示范、引导。本章的两个主要数学结论是正弦定理和余弦定理,它们都是关于三角形的边角关系的结论。在初中,学生已经学习了相关边角关系的定性的知识,就是“在任意三角形中有大边对大角,小边对小角”,“如果已知两个三角形的两条对应边及其所夹的角相等,那么这两个三角形全”等。
教科书在引入正弦定理内容时,让学生从已有的几何知识出发,提出探究性问题:“在任意三角形中有大边对大角,小边对小角的边角关系.我们是否能得到这个边、角的关系准确量化的表示呢 ”,在引入余弦定理内容时,提出探究性问题“如果已知三角形的两条边及其所夹的角,根据三角形全等的判定方法,这个三角形是大小、形状完全确定的三角形.我们仍然从量化的角度来研究这个问题,也就是研究如何从已知的两边和它们的夹角计算出三角形的另一边和两个角的问题。”设置这些问题,都是为了加强数学思想方法的教学。
2.注意加强前后知识的联系
加强与前后各章教学内容的联系,注意复习和应用已学内容,并为后续章节教学内容做好准备,能使整套教科书成为一个有机整体,提高教学效益,并有利于学生对于数学知识的学习和巩固。
本章内容处理三角形中的边角关系,与初中学习的三角形的边与角的基本关系,已知三角形的边和角相等判定三角形全等的知识有着密切联系。教科书在引入正弦定理内容时,让学生从已有的几何知识出发,提出探究性问题“在任意三角形中有大边对大角,小边对小角的边角关系.我们是否能得到这个边、角的关系准确量化的表示呢 ”,在引入余弦定理内容时,提出探究性问题“如果已知三角形的两条边及其所夹的角,根据三角形全等的判定方法,这个三角形是大小、形状完全确定的三角形.我们仍然从量化的角度来研究这个问题,也就是研究如何从已知的两边和它们的夹角计算出三角形的另一边和两个角的问题。”这样,从联系的观点,从新的角度看过去的问题,使学生对于过去的知识有了新的认识,同时使新知识建立在已有知识的坚实基础上,形成良好的知识结构。
《课程标准》和教科书把“解三角形”这部分内容安排在数学五的第一部分内容,位置相对靠后,在此内容之前学生已经学习了三角函数、平面向量、直线和圆的方程等与本章知识联系密切的内容,这使这部分内容的处理有了比较多的工具,某些内容可以处理得更加简洁。比如对于余弦定理的证明,常用的方法是借助于三角的方法,需要对于三角形进行讨论,方法不够简洁,教科书则用了向量的方法,发挥了向量方法在解决问题中的威力。
在证明了余弦定理及其推论以后,教科书从余弦定理与勾股定理的比较中,提出了一个思考问题“勾股定理指出了直角三角形中三边平方之间的关系,余弦定理则指出了一般三角形中三边平方之间的关系,如何看这两个定理之间的关系?”,并进而指出,“从余弦定理以及余弦函数的性质可知,如果一个三角形两边的平方和等于第三边的平方,那么第三边所对的角是直角;如果小于第三边的平方,那么第三边所对的角是钝角;如果大于第三边的平方,那么第三边所对的角是锐角.从上可知,余弦定理是勾股定理的推广.”
3.重视加强意识和数学实践能力
学数学的最终目的是应用数学,而如今比较突出的两个问题是,学生应用数学的意识不强,创造能力较弱。学生往往不能把实际问题抽象成数学问题,不能把所学的数学知识应用到实际问题中去,对所学数学知识的实际背景了解不多,虽然学生机械地模仿一些常见数学问题解法的能力较强,但当面临一种新的问题时却办法不多,对于诸如观察、分析、归纳、类比、抽象、概括、猜想等发现问题、解决问题的科学思维方法了解不够。针对这些实际情况,本章重视从实际问题出发,引入数学课题,最后把数学知识应用于实际问题。
(三)教学内容及课时安排建议
1.1正弦定理和余弦定理(约3课时)
1.2应用举例(约4课时)
1.3实习作业(约1课时)
(四)评价建议
1.要在本章的教学中,应该根据教学实际,启发学生不断提出问题,研究问题。在对于正弦定理和余弦定理的证明的探究过程中,应该因势利导,根据具体教学过程中学生思考问题的方向来启发学生得到自己对于定理的证明。如对于正弦定理,可以启发得到有应用向量方法的证明,对于余弦定理则可以启发得到三角方法和解析的方法。在应用两个定理解决有关的解三角形和测量问题的过程中,一个问题也常常有多种不同的解决方案,应该鼓励学生提出自己的解决办法,并对于不同的方法进行必要的分析和比较。对于一些常见的测量问题甚至可以鼓励学生设计应用的程序,得到在实际中可以直接应用的算法。
2.适当安排一些实习作业,目的是让学生进一步巩固所学的知识,提高学生分析问题的解决实际问题的能力、动手操作的能力以及用数学语言表达实习过程和实习结果能力,增强学生应用数学的意识和数学实践能力。教师要注意对于学生实习作业的指导,包括对于实际测量问题的选择,及时纠正实际操作中的错误,解决测量中出现的一些问题。
数列的概念与简单表示法
●教学目标
知识与技能:理解数列及其有关概念,了解数列和函数之间的关系;了解数列的通项公式,并会用通项公式写出数列的任意一项;对于比较简单的数列,会根据其前几项写出它的个通项公式。
过程与方法:通过对一列数的观察、归纳,写出符合条件的一个通项公式,培养学生的观察能力和抽象概括能力.
情感态度与价值观:通过本节课的学习,体会数学来源于生活,提高数学学习的兴趣。
●教学重点
数列及其有关概念,通项公式及其应用
●教学难点
根据一些数列的前几项抽象、归纳数列的通项公式
●教学过程
Ⅰ.课题导入
三角形数:1,3,6,10,…
正方形数:1,4,9,16,25,…
Ⅱ.讲授新课
⒈ 数列的定义:按一定次序排列的一列数叫做数列.
注意:⑴数列的数是按一定次序排列的,因此,如果组成两个数列的数相同而排列次序不同,那么它们就是不同的数列;
⑵定义中并没有规定数列中的数必须不同,因此,同一个数在数列中可以重复出现.
⒉ 数列的项:数列中的每一个数都叫做这个数列的项. 各项依次叫做这个数列的第1项(或首项),第2项,…,第n 项,….
例如,上述例子均是数列,其中①中,“4”是这个数列的第1项(或首项),“9”是这个数列中的第6项.
⒊数列的一般形式:,或简记为,其中是数列的第n项
结合上述例子,帮助学生理解数列及项的定义. ②中,这是一个数列,它的首项是“1”,“”是这个数列的第“3”项,等等
下面我们再来看这些数列的每一项与这一项的序号是否有一定的对应关系?这一关系可否用一个公式表示?(引导学生进一步理解数列与项的定义,从而发现数列的通项公式)对于上面的数列②,第一项与这一项的序号有这样的对应关系:
项
↓ ↓ ↓ ↓ ↓
序号 1 2 3 4 5
这个数的第一项与这一项的序号可用一个公式:来表示其对应关系
即:只要依次用1,2,3…代替公式中的n,就可以求出该数列相应的各项
结合上述其他例子,练习找其对应关系
⒋ 数列的通项公式:如果数列的第n项与n之间的关系可以用一个公式来表示,那么这个公式就叫做这个数列的通项公式.
注意:⑴并不是所有数列都能写出其通项公式,如上述数列④;
⑵一个数列的通项公式有时是不唯一的,如数列:1,0,1,0,1,0,…它的通项公式可以是,也可以是.
⑶数列通项公式的作用:①求数列中任意一项;②检验某数是否是该数列中的一项.
数列的通项公式具有双重身份,它表示了数列的第 项,又是这个数列中所有各项的一般表示.通项公式反映了一个数列项与项数的函数关系,给了数列的通项公式,这个数列便确定了,代入项数就可求出数列的每一项.
5.数列与函数的关系
数列可以看成以正整数集N*(或它的有限子集{1,2,3,…,n})为定义域的函数,当自变量从小到大依次取值时对应的一列函数值。
反过来,对于函数y=f(x),如果f(i)(i=1、2、3、4…)有意义,那么我们可以得到一个数列f(1)、 f(2)、 f(3)、 f(4)…,f(n),…
6.数列的分类:
1)根据数列项数的多少分:
有穷数列:项数有限的数列.例如数列1,2,3,4,5,6。是有穷数列
无穷数列:项数无限的数列.例如数列1,2,3,4,5,6…是无穷数列
2)根据数列项的大小分:
递增数列:从第2项起,每一项都不小于它的前一项的数列。
递减数列:从第2项起,每一项都不大于它的前一项的数列。
常数数列:各项相等的数列。
摆动数列:从第2项起,有些项大于它的前一项,有些项小于它的前一项的数列
观察:课本P33的六组数列,哪些是递增数列,递减数列,常数数列,摆动数列?
[范例讲解]
课本P34-35例1
Ⅲ.课堂练习
课本P36[练习]3、4、5
[补充练习]:根据下面数列的前几项的值,写出数列的一个通项公式:
(1) 3, 5, 9, 17, 33,……; (2) , , , , , ……;
(3) 0, 1, 0, 1, 0, 1,……; (4) 1, 3, 3, 5, 5, 7, 7, 9, 9, ……;
(5) 2, -6, 12, -20, 30, -42,…….
解:(1) =2n+1; (2) =; (3) =;
(4) 将数列变形为1+0, 2+1, 3+0, 4+1, 5+0, 6+1, 7+0, 8+1, ……,
∴=n+;
(5) 将数列变形为1×2, -2×3, 3×4, -4×5, 5×6,……,
∴ =(-1)n(n+1)
Ⅳ.课时小结
本节课学习了以下内容:数列及有关定义,会根据通项公式求其任意一项,并会根据数列的前n项求一些简单数列的通项公式。
Ⅴ.课后作业
课本P38习题2.1A组的第1题
●板书设计
●授后记
数列的概念与简单表示法(2)
●教学目标
知识与技能:了解数列的递推公式,明确递推公式与通项公式的异同;会根据数列的递推公式写出数列的前几项;理解数列的前n项和与的关系
过程与方法:经历数列知识的感受及理解运用的过程。
情感态度与价值观:通过本节课的学习,体会数学来源于生活,提高数学学习的兴趣。
●教学重点
根据数列的递推公式写出数列的前几项
●教学难点
理解递推公式与通项公式的关系
●教学过程
Ⅰ.课题导入
[复习引入]
数列及有关定义
Ⅱ.讲授新课
数列的表示方法
通项公式法
如果数列的第n项与序号之间的关系可以用一个公式来表示,那么这个公式就叫做这个数列的通项公式。
如数列 的通项公式为 ;
的通项公式为 ;
的通项公式为 ;
图象法
启发学生仿照函数图象的画法画数列的图形.具体方法是以项数 为横坐标,相应的项 为纵坐标,即以 为坐标在平面直角坐标系中做出点(以前面提到的数列 为例,做出一个数列的图象),所得的数列的图形是一群孤立的点,因为横坐标为正整数,所以这些点都在 轴的右侧,而点的个数取决于数列的项数.从图象中可以直观地看到数列的项随项数由小到大变化而变化的趋势.
递推公式法
知识都来源于实践,最后还要应用于生活用其来解决一些实际问题.
观察钢管堆放示意图,寻其规律,建立数学模型.
模型一:自上而下:
第1层钢管数为4;即:14=1+3
第2层钢管数为5;即:25=2+3
第3层钢管数为6;即:36=3+3
第4层钢管数为7;即:47=4+3
第5层钢管数为8;即:58=5+3
第6层钢管数为9;即:69=6+3
第7层钢管数为10;即:710=7+3
若用表示钢管数,n表示层数,则可得出每一层的钢管数为一数列,且≤n≤7)
运用每一层的钢筋数与其层数之间的对应规律建立了数列模型,运用这一关系,会很快捷地求出每一层的钢管数这会给我们的统计与计算带来很多方便。
让同学们继续看此图片,是否还有其他规律可循?(启发学生寻找规律)
模型二:上下层之间的关系
自上而下每一层的钢管数都比上一层钢管数多1。
即;;
依此类推:(2≤n≤7)
对于上述所求关系,若知其第1项,即可求出其他项,看来,这一关系也较为重要。
定义:
递推公式:如果已知数列的第1项(或前几项),且任一项与它的前一项(或前n项)间的关系可以用一个公式来表示,那么这个公式就叫做这个数列的递推公式
递推公式也是给出数列的一种方法。
如下数字排列的一个数列:3,5,8,13,21,34,55,89
递推公式为:
数列可看作特殊的函数,其表示也应与函数的表示法有联系,首先请学生回忆函数的表示法:列表法,图象法,解析式法.相对于列表法表示一个函数,数列有这样的表示法:用 表示第一项,用 表示第一项,……,用 表示第 项,依次写出成为
4、列表法
.简记为 .
[范例讲解]
例3 设数列满足写出这个数列的前五项。
解:分析:题中已给出的第1项即,递推公式:
解:据题意可知:,
[补充例题]
例4已知, 写出前5项,并猜想.
法一: ,观察可得
法二:由 ∴ 即
∴
∴
Ⅲ.课堂练习
课本P36练习2
2.2 等差数列
(一)教学目标
1.知识与技能:通过实例,理解等差数列的概念;探索并掌握等差数列的通项公式;能在具体的问题情境中,发现数列的等差关系并能用有关知识解决相应的问题;体会等差数列与一次函数的关系。
2. 过程与方法:让学生对日常生活中实际问题分析,引导学生通过观察,推导,归纳抽象出等差数列的概念;由学生建立等差数列模型用相关知识解决一些简单的问题,进行等差数列通项公式应用的实践操作并在操作过程中,通过类比函数概念、性质、表达式得到对等差数列相应问题的研究。
3.情态与价值:培养学生观察、归纳的能力,培养学生的应用意识。
(二)教学重、难点
重点:理解等差数列的概念及其性质,探索并掌握等差数列的通项公式;会用公式解决一些简单的问题,体会等差数列与一次函数之间的联系。
难点:概括通项公式推导过程中体现出的数学思想方法。
(三)学法与教学用具
学法:引导学生首先从四个现实问题(数数问题、女子举重奖项设置问题、水库水位问题、储蓄问题)概括出数组特点并抽象出等差数列的概念;接着就等差数列的特点,推导出等差数列的通项公式;可以用多种方法对等差数列的通项公式进行推导。
教学用具:投影仪
(四)教学设想
[创设情景]
上节课我们学习了数列。在日常生活中,人口增长、教育贷款、存款利息等等这些大家以后会接触得比较多的实际计算问题,都需要用到有关数列的知识来解决。今天我们就先学习一类特殊的数列。
[探索研究]
由学生观察分析并得出答案:
(放投影片)在现实生活中,我们经常这样数数,从0开始,每隔5数一次,可以得到数列:0,5,____,____,____,____,……
2000年,在澳大利亚悉尼举行的奥运会上,女子举重被正式列为比赛项目。该项目共设置了7个级别。其中较轻的4个级别体重组成数列(单位:kg):48,53,58,63。
水库的管理人员为了保证优质鱼类有良好的生活环境,用定期放水清理水库的杂鱼。如果一个水库的水位为18cm,自然放水每天水位降低2.5m,最低降至5m。那么从开始放水算起,到可以进行清理工作的那天,水库每天的水位组成数列(单位:m):18,15.5,13,10.5,8,5.5
我国现行储蓄制度规定银行支付存款利息的方式为单利,即不把利息加入本金计算下一期的利息。按照单利计算本利和的公式是:本利和=本金×(1+利率×寸期).例如,按活期存入10 000元钱,年利率是0.72%。那么按照单利,5年内各年末的本利和分别是:
时间 年初本金(元) 年末本利和(元)
第1年 10 000 10 072
第2年 10 000 10 144
第3年 10 000 10 216
第4年 10 000 10 288
第5年 10 000 10 360
各年末的本利和(单位:元)组成了数列:10 072,10 144,10 216, 10 288,10 360。
思考:同学们观察一下上面的这四个数列:0,5,10,15,20,…… ①
48,53,58,63 ②
18,15.5,13,10.5,8,5.5 ③
10 072,10 144,10 216, 10 288,10 360 ④
看这些数列有什么共同特点呢?
(由学生讨论、分析)
引导学生观察相邻两项间的关系,得到:
对于数列①,从第2项起,每一项与前一项的差都等于 5 ;
对于数列②,从第2项起,每一项与前一项的差都等于 5 ;
对于数列③,从第2项起,每一项与前一项的差都等于 -2.5 ;
对于数列④,从第2项起,每一项与前一项的差都等于 72 ;
由学生归纳和概括出,以上四个数列从第2项起,每一项与前一项的差都等于同一个常数(即:每个都具有相邻两项差为同一个常数的特点)。
[等差数列的概念]
对于以上几组数列我们称它们为等差数列。请同学们根据我们刚才分析等差数列的特征,尝试着给等差数列下个定义:
等差数列:一般地,如果一个数列从第2项起,每一项与它的前一项的差等于同一个常数,那么这个数列就叫做等差数列。
这个常数叫做等差数列的公差,公差通常用字母d表示。那么对于以上四组等差数列,它们的公差依次是5,5,-2.5,72。
提问:如果在与中间插入一个数A,使,A,成等差数列数列,那么A应满足什么条件?
由学生回答:因为a,A,b组成了一个等差数列,那么由定义可以知道:
A-a=b-A
所以就有
由三个数a,A,b组成的等差数列可以看成最简单的等差数列,这时,A叫做a与b的等差中项。
不难发现,在一个等差数列中,从第2项起,每一项(有穷数列的末项除外)都是它的前一项与后一项的等差中项。
如数列:1,3,5,7,9,11,13…中
5是3和7的等差中项,1和9的等差中项。
9是7和11的等差中项,5和13的等差中项。
看来,
从而可得在一等差数列中,若m+n=p+q
则
[等差数列的通项公式]
对于以上的等差数列,我们能不能用通项公式将它们表示出来呢?这是我们接下来要学习的内容。
⑴、我们是通过研究数列的第n项与序号n之间的关系去写出数列的通项公式的。下面由同学们根据通项公式的定义,写出这四组等差数列的通项公式。
由学生经过分析写出通项公式:
这个数列的第一项是5,第2项是10(=5+5),第3项是15(=5+5+5),第4项是20(=5+5+5+5),……由此可以猜想得到这个数列的通项公式是
② 这个数列的第一项是48,第2项是53(=48+5),第3项是58(=48+5×2),第4项是63(=48+5×3),由此可以猜想得到这个数列的通项公式是
③ 这个数列的第一项是18,第2项是15.5(=18-2.5),第3项是13(=18-2.5×2),第4项是10.5(=18-2.5×3),第5项是8(=18-2.5×4),第6项是5.5(=18-2.5×5)由此可以猜想得到这个数列的通项公式是
④ 这个数列的第一项是10072,第2项是10144(=10172+72),第3项是10216(=10072+72×2),第4项是10288(=10072+72×3),第5项是10360(=10072+72×4),由此可以猜想得到这个数列的通项公式是
⑵、那么,如果任意给了一个等差数列的首项和公差d,它的通项公式是什么呢?
引导学生根据等差数列的定义进行归纳:
…
所以
……
思考:那么通项公式到底如何表达呢?
……
得出通项公式:由此我们可以猜想得出:以为首项,d为公差的等差数列的通项公式为:
也就是说,只要我们知道了等差数列的首项和公差d,那么这个等差数列的通项就可以表示出来了。
选讲:除此之外,还可以用迭加法和迭代法推导等差数列的通项公式:
(迭加法): 是等差数列,所以
……
两边分别相加得
所以
(迭代法):是等差数列,则有
……
所以
[例题分析]
例1、⑴求等差数列8,5,2,…的第20项.
⑵-401是不是等差数列-5,-9,-13,…的项?如果是,是第几项?
分析:⑴要求出第20项,可以利用通项公式求出来。首项知道了,还需要知道的是该等差数列的公差,由公差的定义可以求出公差;
⑵这个问题可以看成是上面那个问题的一个逆问题。要判断这个数是不是数列中的项,就是要看它是否满足该数列的通项公式,并且需要注意的是,项数是否有意义。
解:⑴由=8,d=5-8=-3,n=20,得
⑵由=-5,d=-9-(-5)=-4,得这个数列的通项公式为由题意知,本题是要回答是否存在正整数n,使得-401=-4n-1成立。
解这个关于n的方程,得n=100,即-401是这个数列的第100项。
例题评述:从该例题中可以看出,等差数列的通项公式其实就是一个关于、、d、n(独立的量有3个)的方程;另外,要懂得利用通项公式来判断所给的数是不是数列中的项,当判断是第几项的项数时还应看求出的项数是否为正整数,如果不是正整数,那么它就不是数列中的项。
(放投影片)例2.某市出租车的计价标准为1.2元/km,起步价为10元,即最初的4km(不含4千米)计费10元。如果某人乘坐该市的出租车去往14km处的目的地,且一路畅通,等候时间为0,需要支付多少车费?
解:根据题意,当该市出租车的行程大于或等于4km时,每增加1km,乘客需要支付1.2元.所以,我们可以建立一个等差数列来计算车费.
令=11.2,表示4km处的车费,公差d=1.2。那么当出租车行至14km处时,n=11,此时需要支付车费
答:需要支付车费23.2元。
例题评述:这是等差数列用于解决实际问题的一个简单应用,要学会从实际问题中抽象出等差数列模型,用等差数列的知识解决实际问题。
(放投影片)思考例题:例3 已知数列的通项公式为其中p、q为常数,且p≠0,那么这个数列一定是等差数列吗?
分析:判定是不是等差数列,可以利用等差数列的定义,也就是看(n>1)是不是一个与n无关的常数。
解:取数列中的任意相邻两项(n>1),
求差得
它是一个与n无关的数.
所以是等差数列。
课本左边“旁注”:这个等差数列的首项与公差分别是多少?
这个数列的首项。由此我们可以知道对于通项公式是形如的数列,一定是等差数列,一次项系数p就是这个等差数列的公差,首项是p+q.
例题评述:通过这个例题我们知道判断一个数列是否是等差数列的方法:如果一个数列的通项公式是关于正整数n的一次型函数,那么这个数列必定是等差数列。
[探究]
引导学生动手画图研究完成以下探究:
⑴在直角坐标系中,画出通项公式为的数列的图象。这个图象有什么特点?
⑵在同一个直角坐标系中,画出函数y=3x-5的图象,你发现了什么?据此说一说等差数列与一次函数y=px+q的图象之间有什么关系。
分析:⑴n为正整数,当n取1,2,3,……时,对应的可以利用通项公式求出。经过描点知道该图象是均匀分布的一群孤立点;
⑵画出函数y=3x-5的图象一条直线后发现数列的图象(点)在直线上,数列的图象是改一次函数当x在正整数范围内取值时相应的点的集合。于是可以得出结论:等差数列的图象是一次函数y=px+q的图象的一个子集,是y=px+q定义在正整数集上对应的点的集合。
该处还可以引导学生从等差数列中的p的几何意义去探究。
[随堂练习]
例1之后:课本45页“练习”第1题;
例2之后:课本45页“练习”第2题;
[课堂小结]
本节主要内容为:
①等差数列定义:即(n≥2)
②等差数列通项公式:(n≥1)
推导出公式:
(五)评价设计
1、已知是等差数列.
⑴ 是否成立?呢?为什么?
⑵ 是否成立?据此你能得出什么结论?
是否成立?据此你又能得出什么结论?
2、已知等差数列的公差为d.求证:
等差数列的前n项和(1)
●教学目标
知识与技能:掌握等差数列前n项和公式及其获取思路;会用等差数列的前n项和公式解决一些简单的与前n项和有关的问题
过程与方法:通过公式的推导和公式的运用,使学生体会从特殊到一般,再从一般到特殊的思维规律,初步形成认识问题,解决问题的一般思路和方法;通过公式推导的过程教学,对学生进行思维灵活性与广阔性的训练,发展学生的思维水平.
情感态度与价值观:通过公式的推导过程,展现数学中的对称美。
●教学重点
等差数列n项和公式的理解、推导及应
●教学难点
灵活应用等差数列前n项公式解决一些简单的有关问题
●教学过程
Ⅰ.课题导入
“小故事”:
高斯是伟大的数学家,天文学家,高斯十岁时,有一次老师出了一道题目,老师说: “现在给大家出道题目:
1+2+…100= ”
过了两分钟,正当大家在:1+2=3;3+3=6;4+6=10…算得不亦乐乎时,高斯站起来回答说:
“1+2+3+…+100=5050。
教师问:“你是如何算出答案的?
高斯回答说:因为1+100=101;
2+99=101;…50+51=101,所以
101×50=5050”
这个故事告诉我们:
(1)作为数学王子的高斯从小就善于观察,敢于思考,所以他能从一些简单的事物中发现和寻找出某些规律性的东西。
(2)该故事还告诉我们求等差数列前n项和的一种很重要的思想方法,这就是下面我们要介绍的“倒序相加”法。
Ⅱ.讲授新课
1.等差数列的前项和公式1:
证明: ①
②
①+②:
∵
∴ 由此得:
从而我们可以验证高斯十岁时计算上述问题的正确性
2. 等差数列的前项和公式2:
用上述公式要求必须具备三个条件:
但 代入公式1即得:
此公式要求必须已知三个条件: (有时比较有用)
[范例讲解]
课本P49-50的例1、例2、例3
由例3得与之间的关系:
由的定义可知,当n=1时,=;当n≥2时,=-,
即=.
Ⅲ.课堂练习
课本P52练习1、2、3、4
Ⅳ.课时小结
本节课学习了以下内容:
1.等差数列的前项和公式1:
2.等差数列的前项和公式2:
Ⅴ.课后作业
课本P52-53习题[A组]2、3题
●板书设计
●授后记
等差数列的前n项和(2)
●教学目标
知识与技能:掌握等差数列前n项和公式及其获取思路;会用等差数列的前n项和公式解决一些简单的与前n项和有关的问题
过程与方法:通过公式的推导和公式的运用,使学生体会从特殊到一般,再从一般到特殊的思维规律,初步形成认识问题,解决问题的一般思路和方法;通过公式推导的过程教学,对学生进行思维灵活性与广阔性的训练,发展学生的思维水平.
情感态度与价值观:通过公式的推导过程,展现数学中的对称美。
●教学重点
等差数列n项和公式的理解、推导及应
●教学难点
灵活应用等差数列前n项公式解决一些简单的有关问题
●教学过程
Ⅰ.课题导入
“小故事”:
高斯是伟大的数学家,天文学家,高斯十岁时,有一次老师出了一道题目,老师说: “现在给大家出道题目:
1+2+…100= ”
过了两分钟,正当大家在:1+2=3;3+3=6;4+6=10…算得不亦乐乎时,高斯站起来回答说:
“1+2+3+…+100=5050。
教师问:“你是如何算出答案的?
高斯回答说:因为1+100=101;
2+99=101;…50+51=101,所以
101×50=5050”
这个故事告诉我们:
(1)作为数学王子的高斯从小就善于观察,敢于思考,所以他能从一些简单的事物中发现和寻找出某些规律性的东西。
(2)该故事还告诉我们求等差数列前n项和的一种很重要的思想方法,这就是下面我们要介绍的“倒序相加”法。
Ⅱ.讲授新课
1.等差数列的前项和公式1:
证明: ①
②
①+②:
∵
∴ 由此得:
从而我们可以验证高斯十岁时计算上述问题的正确性
2. 等差数列的前项和公式2:
用上述公式要求必须具备三个条件:
但 代入公式1即得:
此公式要求必须已知三个条件: (有时比较有用)
[范例讲解]
课本P49-50的例1、例2、例3
由例3得与之间的关系:
由的定义可知,当n=1时,=;当n≥2时,=-,
即=.
Ⅲ.课堂练习
课本P52练习1、2、3、4
Ⅳ.课时小结
本节课学习了以下内容:
1.等差数列的前项和公式1:
2.等差数列的前项和公式2:
Ⅴ.课后作业
课本P52-53习题[A组]2、3题
●板书设计
(n-1)个等式