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第2课
抽象与建模
主要内容:
1.借助表格进行抽象。
2.用算式表达计算模型。
下面这个问题中的关键要素有哪些?它们之间的关系是怎样的?
抽象与建模可以抓住问题的核心,忽略与问题求解无关的要素。用一定的方式表示关键要素之间的关系,有助于问题的解决。
解决问题之前,要对问题进行清晰的描述,包括已知条件、未知条件与求解目标等。以《孙子算经》中的“鸡兔同笼”问题为例,用现代汉语可以描述如下:在一个笼子里有若干只鸡、兔,鸡、兔一共有35个头、94只脚,求笼中有多少只鸡、兔?
一
问题描述
当问题中各对象之间的关系较为复杂时,可以使用表格对问题进行抽象。如“鸡兔同笼”问题中,与问题求解相关的对象有鸡与兔,涉及的数量有鸡、兔的只数,鸡、兔的头数与脚数,将这些要素通过表格进行整理,可以梳理它们之间的关系,从而提炼关键要素。
二
抽象
二
抽象
根据上表可以发现,鸡与兔的头数、脚数可以由鸡与兔的只数推导出,鸡与兔的只数是该问题的关键要素,可以用变量表示(如ji与tu),则该问题所有的数量关系都可以用含有这两个变量的算式进行表达。
根据抽象出来的数据及其关系,可以建立计算模型,进而推导出答案,解决问题。例如,“鸡兔同笼”问题的计算模型可以用如下算式进行表达:
三
建模
三
建模
为了让模型能适用于更多的同类问题,请用变量表示鸡兔的总头数与总脚数,并修改计算模型。
总头数用变量“tou”来表示,总脚数用“jiao”来表示,计算模型如下:
ji+tu=tou
ji×2+tu×4=jiao 0≤ji≤35,0≤tu≤35
三
建模
我国古代数学家张丘建在《算经》一书中提出了著名的“百钱买百鸡”问题:鸡翁一,值钱五;鸡母一值钱三;鸡雏三值钱一;百钱买百鸡,问翁、母、雏各几何?
请利用表格,从对象、数量、关系等角度对这个问题进行抽象建模。
对象 数量 关系
只数 价格 鸡翁 未知 5 鸡翁×5+鸡母×3+鸡雏× =100
鸡母 未知 3 鸡雏 未知 用变量a表示鸡翁数量,用变量b表示鸡母数量,则鸡雏的数量为100-a-b,利用算式建立的计算模型如下:
a×5+b×3+(100-a-b)× =100(0≤a≤100,0≤b≤100)
谢谢聆听,
下节课再见!