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1.1回归分析的基本思想及其初步应用(一)
教学要求:通过典型案例的探究,进一步了解回归分析的基本思想、方法及初步应用.
教学重点:了解线性回归模型与函数模型的差异,了解判断刻画模型拟合效果的方法-相关指数和残差分析.
教学难点:解释残差变量的含义,了解偏差平方和分解的思想.
教学过程:
一、复习准备:
1. 提问:“名师出高徒”这句彦语的意思是什么?有名气的老师就一定能教出厉害的学生吗?这两者之间是否有关?
2. 复习:函数关系是一种确定性关系,而相关关系是一种非确定性关系. 回归分析是对具有相关关系的两个变量进行统计分析的一种常用方法,其步骤:收集数据作散点图求回归直线方程利用方程进行预报.
二、讲授新课:
1. 教学例题:
① 例1 从某大学中随机选取8名女大学生,其身高和体重数据如下表所示:
编 号 1 2 3 4 5 6 7 8
身高/cm21世纪教育网 165 165 157 170 175 165 155 170
体重/kg 48 57 50 54 64 61 43 59
求根据一名女大学生的身高预报她的体重的回归方程,并预报一名身高为172cm的女大学生的体重. (分析思路教师演示学生整理)
第一步:作散点图 第二步:求回归方程 第三步:代值计算
② 提问:身高为172cm的女大学生的体重一定是60.316kg吗?
不一定,但一般可以认为她的体重在60.316kg左右.
③ 解释线性回归模型与一次函数的不同
事实上,观察上述散点图,我们可以发现女大学生的体重和身高之间的关系并不能用一次函数来严格刻画(因为所有的样本点不共线,所以线性模型只能近似地刻画身高和体重的关系). 在数据表中身高为165cm的3名女大学生的体重分别为48kg、57kg和61kg,如果能用一次函数来描述体重与身高的关系,那么身高为165cm的3名女在学生的体重应相同. 这就说明体重不仅受身高的影响还受其他因素的影响,把这种影响的结果(即残差变量或随机变量)引入到线性函数模型中,得到线性回归模型,其中残差变量中包含体重不能由身高的线性函数解释的所有部分. 当残差变量恒等于0时,线性回归模型就变成一次函数模型. 因此,一次函数模型是线性回归模型的特殊形式,线性回归模型是一次函数模型的一般形式.
2. 相关系数:相关系数的绝对值越接近于1,两个变量的线性相关关系越强,它们的散点图越接近一条直线,这时用线性回归模型拟合这组数据就越好,此时建立的线性回归模型是有意义.
3. 小结:求线性回归方程的步骤、线性回归模型与一次函数的不同.
第二课时 1.1回归分析的基本思想及其初步应用(二)
教学要求:通过典型案例的探究,进一步了解回归分析的基本思想、方法及初步应用.
教学重点:了解评价回归效果的三个统计量:总偏差平方和、残差平方和、回归平方和.
教学难点:了解评价回归效果的三个统计量:总偏差平方和、残差平方和、回归平方和.
教学过程:
一、复习准备:
1.由例1知,预报变量(体重)的值受解释变量(身高)或随机误差的影响.
2.为了刻画预报变量(体重)的变化在多大程度上与解释变量(身高)有关?在多大程度上与随机误差有关?我们引入了评价回归效果的三个统计量:总偏差平方和、残差平方和、回归平方和.
二、讲授新课:
1. 教学总偏差平方和、残差平方和、回归平方和:
(1)总偏差平方和:所有单个样本值与样本均值差的平方和,即.
残差平方和:回归值与样本值差的平方和,即.
回归平方和:相应回归值与样本均值差的平方和,即.
(2)学习要领:①注意、、的区别;②预报变量的变化程度可以分解为由解释变量引起的变化程度与残差变量的变化程度之和,即;③当总偏差平方和相对固定时,残差平方和越小,则回归平方和越大,此时模型的拟合效果越好;④对于多个不同的模型,我们还可以引入相关指数来刻画回归的效果,它表示解释变量对预报变量变化的贡献率. 的值越大,说明残差平方和越小,也就是说模型拟合的效果越好.
2. 教学例题:
例2 关于与有如下数据:
2 4 5 6 8
30 40 60 50 70
为了对、两个变量进行统计分析,现有以下两种线性模型:,,试比较哪一个模型拟合的效果更好.
分析:既可分别求出两种模型下的总偏差平方和、残差平方和、回归平方和,也可分别求出两种模型下的相关指数,然后再进行比较,从而得出结论.
(答案:,,84.5%>82%,所以甲选用的模型拟合效果较好.)
3. 小结:分清总偏差平方和、残差平方和、回归平方和,初步了解如何评价两个不同模型拟合效果的好坏.
第三课时 1.1回归分析的基本思想及其初步应用(三)
教学要求:通过典型案例的探究,进一步了解回归分析的基本思想、方法及初步应用.21世纪教育网
教学重点:通过探究使学生体会有些非线性模型通过变换可以转化为线性回归模型,了解在解决实际问题的过程中寻找更好的模型的方法.
教学难点:了解常用函数的图象特点,选择不同的模型建模,并通过比较相关指数对不同的模型进行比较.
教学过程:
一、复习准备:
1. 给出例3:一只红铃虫的产卵数和温度有关,现收集了7组观测数据列于下表中,试建立与之间的回归方程.
温度 21 23 25 27 29 32 35
产卵数个 7 11 21 24 66 115 325
(学生描述步骤,教师演示)
2. 讨论:观察右图中的散点图,发现样本点并没有分布在某个带状区域内,即两个变量不呈线性相关关系,所以不能直接用线性回归方程来建立两个变量之间的关系.
二、讲授新课:
1. 探究非线性回归方程的确定:
① 如果散点图中的点分布在一个直线状带形区域,可以选线性回归模型来建模;如果散点图中的点分布在一个曲线状带形区域,就需选择非线性回归模型来建模.
② 根据已有的函数知识,可以发现样本点分布在某一条指数函数曲线y=的周围(其中是待定的参数),故可用指数函数模型来拟合这两个变量.
③ 在上式两边取对数,得,再令,则,而与间的关系如下:
X 21 23 25 27 29 32 35
z 1.946 2.398 3.045 3.178 4.190 4.745 5.784
观察与的散点图,可以发现变换后样本点分布在一条直线的附近,因此可以用线性回归方程来拟合.
④ 利用计算器算得,与间的线性回归方程为,因此红铃虫的产卵数对温度的非线性回归方程为.
⑤ 利用回归方程探究非线性回归问题,可按“作散点图建模确定方程”这三个步骤进行.
其关键在于如何通过适当的变换,将非线性回归问题转化成线性回归问题.
2. 小结:用回归方程探究非线性回归问题的方法、步骤.
三、巩固练习:
为了研究某种细菌随时间x变化,繁殖的个数,收集数据如下:
天数x/天 1 2 3 4 5 6
繁殖个数y/个 6 12 25 49 95 190
(1)用天数作解释变量,繁殖个数作预报变量,作出这些数据的散点图;
(2)试求出预报变量对解释变量的回归方程.(答案:所求非线性回归方程为.)
第四课时 1.1回归分析的基本思想及其初步应用(四)
教学要求:通过典型案例的探究,进一步了解回归分析的基本思想、方法及初步应用.
教学重点:通过探究使学生体会有些非线性模型通过变换可以转化为线性回归模型,了解在解决实际问题的过程中寻找更好的模型的方法,了解可用残差分析的方法,比较两种模型的拟合效果.
教学难点:了解常用函数的图象特点,选择不同的模型建模,并通过比较相关指数对不同的模型进行比较.
教学过程:
一、复习准备:
1. 提问:在例3中,观察散点图,我们选择用指数函数模型来拟合红铃虫的产卵数和温度间的关系,还可用其它函数模型来拟合吗?
441 529 625 729 841 1024 122521世纪教育网
7 11 21 24 66 115[来源:21世纪教育网] 325
2. 讨论:能用二次函数模型来拟合上述两个变量间的关系吗?(令,则,此时与间的关系如下:
观察与的散点图,可以发现样本点并不分布在一条直线的周围,因此不宜用线性回归方程来拟合它,即不宜用二次曲线来拟合与之间的关系. )小结:也就是说,我们可以通过观察变换后的散点图来判断能否用此种模型来拟合. 事实上,除了观察散点图以外,我们也可先求出函数模型,然后利用残差分析的方法来比较模型的好坏.
二、讲授新课:21世纪教育网
1. 教学残差分析:
① 残差:样本值与回归值的差叫残差,即.
② 残差分析:通过残差来判断模型拟合的效果,判断原始数据中是否存在可疑数据,这方面的分析工作称为残差分析.
③ 残差图:以残差为横坐标,以样本编号,或身高数据,或体重估计值等为横坐标,作出的图形称为残差图. 观察残差图,如果残差点比较均匀地落在水平的带状区域中,说明选用的模型比较合适,这样的带状区域的宽度越窄,模型拟合精度越高,回归方程的预报精度越高.
2. 例3中的残差分析:
计算两种模型下的残差
一般情况下,比较两个模型的残差比较困难(某些样本点上一个模型的残差的绝对值比另一个模型的小,而另一些样本点的情况则相反),故通过比较两个模型的残差的平方和的大小来判断模型的拟合效果. 残差平方和越小的模型,拟合的效果越好.
由于两种模型下的残差平方和分别为1450.673和15448.432,故选用指数函数模型的拟合效果远远优于选用二次函数模型. (当然,还可用相关指数刻画回归效果)
3. 小结:残差分析的步骤、作用
三、巩固练习
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3.1.1 数系的扩充和复数的概念
教学要求: 理解数系的扩充是与生活密切相关的,明白复数及其相关概念。
教学重点:复数及其相关概念,能区分虚数与纯虚数,明白各数系的关系。
教学难点:复数及其相关概念的理解
教学过程:
一、复习准备:
1. 提问:N、Z、Q、R分别代表什么?它们的如何发展得来的?21世纪教育网
(让学生感受数系的发展与生活是密切相关的)
2.判断下列方程在实数集中的解的个数(引导学生回顾根的个数与的关系):
(1) (2) (3) (4)[来源:21世纪教育网]
3. 人类总是想使自己遇到的一切都能有合理的解释,不想得到“无解”的答案。
讨论:若给方程一个解,则这个解要满足什么条件?是否在实数集中?
实数与相乘、相加的结果应如何?21世纪教育网21世纪教育网
二、讲授新课:
1. 教学复数的概念:
①定义复数:形如的数叫做复数,通常记为(复数的代数形式),其中叫虚数单位,叫实部,叫虚部,数集叫做复数集。
出示例1:下列数是否是复数,试找出它们各自的实部和虚部。
规定:,强调:两复数不能比较大小,只有等与不等。
②讨论:复数的代数形式中规定,取何值时,它为实数?数集与实数集有何关系?
③定义虚数:叫做虚数,叫做纯虚数。
④ 数集的关系:
上述例1中,根据定义判断哪些是实数、虚数、纯虚数?
2.出示例题2:
(引导学生根据实数、虚数、纯虚数的定义去分析讨论)[来源:21世纪教育网]
练习:已知复数与相等,且的实部、虚部分别是方程的两根,试求:的值。(讨论中,k取何值时是实数?)
小结:复数、虚数、纯虚数的概念及它们之间的关系及两复数相等的充要条件。
三、巩固练习:
1.指出下列复数哪些是实数、虚数、纯虚数,是虚数的找出其实部与虚部。
2.判断① 两复数,若虚部都是3,则实部大的那个复数较大。
② 复平面内,所有纯虚数都落在虚轴上,所有虚轴上的点都是纯虚数。
3若,则的值是?
4..已知是虚数单位,复数,当取何实数时,是:
(1)实数 (2) 虚数 (3)纯虚数 (4)零
作业:2、3题。
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§2.1.1. 2合情推理(第二课时)
一、教学目标:
(一)知识与能力:
了解类比推理的基本方法,并能用它进行简单的推理。
(二)过程与方法:
类比推理是从特殊到特殊的推理,是寻找事物之间的共同或相似性质,类比的性质相似性越多,得出的结论就越可靠。
(三)情感态度与价值观:
1.正确认识合情推理在数学中的重要作用,养成认真观察事物、分析问题、发现事物之间的质的联系的良好品质,善于发现问题,探求新知识。
2.认识数学在日常生产生活中的重要作用,培养学生学数学,用数学,完善数学的正确数学意识。
二、教学重点:
了解合情推理的含义,能利用类比进行简单的推理。
三、教学难点:
用类比进行推理,做出猜想。
四、教学过程:
(一)导入新课:
除了归纳,在人们的创造发明活动中,还常常应用类比.例如,据说我国古代工匠鲁班类比带齿的草叶和蝗虫的齿牙,发明了锯;人们仿照鱼类的外形和它们在水中的沉浮原理,发明了潜水艇;等等。事实上,仿生学中许多发明的最初构想都是类比生物机制得到的。
从一个传说说起:春秋时代鲁国的公输班(后人称鲁班,被认为是木匠业的祖师)一次去林中砍树时被一株齿形的茅草割破了手,这桩倒霉事却使他发明了锯子。他的思路是这样的:
茅草是齿形的;
茅草能割破手。
我需要一种能割断木头的工具;
它也可以是齿形的。
这个推理过程有什么特点?
(二)推进新课:
1、我们再看几个类似的推理实例。
例1、试根据等式的性质猜想不等式的性质。
等式的性质: 猜想不等式的性质:
(1) a=ba+c=b+c; (1) a>ba+c>b+c;
(2) a=b ac=bc; (2) a>b ac>bc;
(3) a=ba2=b2;等等。 (3) a>ba2>b2;等等。
问:这样猜想出的结论是否一定正确?
例2、试将平面上的圆与空间的球进行类比.
圆的定义:平面内到一个定点的距离等于定长的点的集合.
球的定义:到一个定点的距离等于定长的点的集合.
圆 球
弦←→截面圆
直径←→大圆
周长←→表面积
面积←→体积21世纪教育网
圆的性质 球的性质
圆心与弦(不是直径)的中点的连线垂直于弦 球心与截面圆(不是大圆)的圆点的连线垂直于截面圆
与圆心距离相等的两弦相等;与圆心距离不等的两弦不等,距圆心较近的弦较长 与球心距离相等的两截面圆相等;与球心距离不等的两截面圆不等,距球心较近的截面圆较大
圆的切线垂直于过切点的半径;经过圆心且垂直于切线的直线必经过切点 球的切面垂直于过切点的半径;经过球心且垂直于切面的直线必经过切点
经过切点且垂直于切线的直线必经过圆心 经过切点且垂直于切面的直线必经过球心
2、类比推理的定义:
由两个(两类)对象具有某些类似特征和其中一类对象的某些已知特征,推出另一类对象也具有这些特征的推理称为类比推理(简称类比).
3、类比推理的特点:
类比推理是由特殊到特殊的推理.
4、类比推理的一般步骤:
(1)找出两类对象之间可以确切表述的相似特征;
(2)用一类对象的已知特征去推测另一类对象的特征,从而得出一个猜想。
在数学中,我们可以由已经解决的问题和已经获得的知识出发,通过类比而提出新问题和作出新发现.
5、例3(课本例2)类比实数的加法和乘法,列出它们相似的运算性质.
分析:实数的加法和乘法都是由两个数参与的运算,都满足一定的运算律,都存在逆运算,而且“0”和“1”分别在加法和乘法中占有特殊的地位因此我们可以从上述 4 个方面来类比这两种运算.
解:(1)两个实数经过加法运算或乘法运算后,所得的结果仍然是一个实数.
(2)从运算律的角度考虑,加法和乘法都满足交换律和结合律,即
a + b = b + a ab=ba
(a+b)+c=a+(b+c) (ab)c=a(bc)
(3)从逆运算的角度考虑,二者都有逆运算,加法的逆运算是减法,乘法的逆运算是除法,这就使得方程
a + x=0 ax=1 (a≠0 )
都有唯一解
x=-a x=
(4)在加法中,任意实数与0相加都不改变大小;乘法中的1与加法中的0类似,即任意实数与1的积都等于原来的数,即
a + 0= a a·1= a
运用类比推理常常先要寻找合适的类比对象.例如,在立体几何中,为了研究四面体的性质,我们可以在平面几何中寻找一个研究过的对象,通过类比这个对象的性质,获得四面体性质的猜想以及证明这些猜想的思路.
6、探究:你认为平面几何中的哪一类图形可以作为四面体的类比对象?
可以从不同角度出发确定类比对象,如围成四面体的几何元素的数目、位置关系、度量等.从构成几何体的元素数目看,可以把三角形作为四面体的类比对象.[来源:21世纪教育网]
例4(课本例3)类比平面内直角三角形的勾股定理,试给出空间中四面体性质的猜想.
分析:考虑到直角三角形的两条边互相垂直,所以我们可以选取有3个面两两垂直的个面是四面体,作为直角三角形的类比对象.
直角三角形 3个面两两垂直的四面体
∠C=90°3个边的长度a,b,c 2条直角边a,b和1条斜边c ∠PDF=∠PDE=∠EDF=90° 4个面的面积S1,S2,S3和S 3个“直角面” S1,S2,S3和1个“斜面” S
解:如图所示,在Rt△ABC中,由勾股定理,得
.
于是,类比直角三角形的勾股定理,在四面体 P - DEF 我们猜想
.
7、合情推理的定义:
以上的推理过程概括为:
可见,归纳推理和类比推理都是根据已有的事实,经过观察、分析、比较、联想,再进行归纳、类比,然后提出猜想的推理、我们把它们统称为合情推理(plausible reasoning )。在数学研究中,得到一个新结论之前,合情推理常常能帮助我们猜测和发现结论;证明一个数学结论之前,合情推理常常能为我们提供证明的思路和方向.下面再来看一个例子.
例5(课本例4)如图2 .1-2 所示,有三根针和套在一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1号针移到3号针,最少需要移动多少次?21世纪教育网
分析:我们从移动1, 2, 3, 4个金属片的情形入手,探究其中的规律性,进而归纳出移动 n个金属片所需的次数.
解:当n=1时,只需把金属片从1号针移到3号针,用符号(13 )表示,共移动了1次.
当n=2 时,为了避免将较大的金属片放在较小的金属片上面,我们利用2号针作为“中间针”,移动的顺序是:
(1)把第1个金属片从1号针移到 2 号针;
(2)把第2个金属片从1号针移到 3 号针;
(3)把第1个金属片从2号针移到 3 号针.
用符号表示为:(12 ) (13 ) (23 ) .
共移动了3 次.
当n=3 时,把上面两个金属片作为一个整体,则归结为n=2 的情形,移动顺序是:
(1)把上面两个金属片从1号针移到2号针;
(2)把第 3 个金属片从1号针移到3号针;
(3)把上面两个金属片从 2 号针移到3 号针.
其中(1)和(3)都需要借助中间针.用符号表示为:
( 13 ) (12 ) ( 32 ) ; ( 13 ) ; ( 21 ) ( 23 ) ( 13 ) .
共移动了 7 次.
当n=4 时,把上面3个金属片作为一个整体,移动的顺序是:
(1)把上面3个金属片从1号针移到2号针;
(2)把第4个金属片从 1 号针移到3号针;
(3)把上面 3 个金属片从 2 号针移到 3 号针.用符号表示为:
( 12 ) ( 13 ) (23 ) (12 ) (31) (32 ) (12 ) ; (13 ) ; ( 23 ) (21 ) (31 ) (23 ) ( 12 ) (13 ) (23 ) .
共移动了15次.
至此,我们得到依次移动1, 2, 3, 4 个金属片所需次数构成的数列:1, 3, 7,15.
观察这个数列,可以发现其中蕴含着如下规律:
1 = 21- 1 ,
3 = 22 - 1,
7 = 23 -1,
15 = 24 -1.
由此我们猜想:若把n个金属片从1号针移到3号针,最少需要移动次,则数列{}的通项公式为. ①
通过探究上述n=1,2,3,4时的移动方法,我们可以归纳出对n 个金属片都适用的移动方法.当移动n个金属片时,可分为下列3个步骤:
(1)将上面(n-1)个金属片从1号针移到2号针;21世纪教育网
(2)将第 n 个金属片从1号针移到3号针;
(3)将上面(n -1)个金属片从2号针移到3号针.
这样就把移动n个金属片的任务,转化为移动两次(n-1)个金属片和移动一次第 n 个金属片的任务.而移动(n-1)个金属片需要移动两次(n-2)个金属片和移动一次第(n-1)个金属片,移动(n-2)个金属片需要移动两次(n-3)个金属片和移动一次第(n-2)个金属片… … 如此继续,直到转化为移动1个金属片的情形.根据这个过程,可得递推公式
从这个递推公式出发,可以证明通项公式①是正确的.
注:一般来说,由合情推理所获得的结论,仅仅是一种猜想,未必可靠. 例如,法国数学家费马观察到
= 5,
= 17 ,21世纪教育网
= 257 ,
=65 537
都是质数,于是他用归纳推理提出猜想:任何形如. () 的数都是质数.这就是著名的费马猜想.半个世纪之后,善于计算的欧拉( Euler )发现,第 5 个费马数
= 4 294 967 297 = 641×6 700 417
不是质数,从而推翻了费马的猜想.
(三)课堂练习:
课本P78页3
(四)课堂小结:
1、类比推理是由特殊到特殊的推理 ;
2、类比推理的一般步骤:
(五)布置作业:
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ks5u
ks5u
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观察、比较
联想、类推
猜想新结论
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2.2.2 反证法
教学要求:结合已经学过的数学实例,了解间接证明的一种基本方法——反证法;了解反证法的思考过程、特点.
教学重点:会用反证法证明问题;了解反证法的思考过程.
教学难点:根据问题的特点,选择适当的证明方法.
教学过程:
一、复习准备:21世纪教育网
1. 讨论:三枚正面朝上的硬币,每次翻转2枚,你能使三枚反面都朝上吗?(原因:偶次)
2. 提出问题: 平面几何中,我们知道这样一个命题:“过在同一直线上的三点A、B、C不能作圆”. 讨论如何证明这个命题?
3. 给出证法:先假设可以作一个⊙O过A、B、C三点,
则O在AB的中垂线l上,O又在BC的中垂线m上,
即O是l与m的交点。
但 ∵A、B、C共线,∴l∥m(矛盾)
∴ 过在同一直线上的三点A、B、C不能作圆.
二、讲授新课:
1. 教学反证法概念及步骤:
① 练习:仿照以上方法,证明:如果a>b>0,那么21世纪教育网
② 提出反证法:一般地,假设原命题不成立,经过正确的推理,最后得出矛盾,因此说明假设错误,从而证明了原命题成立.[来源:21世纪教育网]
证明基本步骤:假设原命题的结论不成立 → 从假设出发,经推理论证得到矛盾 → 矛盾的原因是假设不成立,从而原命题的结论成立
应用关键:在正确的推理下得出矛盾(与已知条件矛盾,或与假设矛盾,或与定义、公理、定理、事实矛盾等).
方法实质:反证法是利用互为逆否的命题具有等价性来进行证明的,即由一个命题与其逆否命题同真假,通过证明一个命题的逆否命题的正确,从而肯定原命题真实.
注:结合准备题分析以上知识.
2. 教学例题:
① 出示例1:求证圆的两条不是直径的相交弦不能互相平分.
分析:如何否定结论? → 如何从假设出发进行推理? → 得到怎样的矛盾?
与教材不同的证法:反设AB、CD被P平分,∵P不是圆心,连结OP,
则由垂径定理:OPAB,OPCD,则过P有两条直线与OP垂直(矛盾),∴不被P平分.
② 出示例2:求证是无理数. ( 同上分析 → 板演证明,提示:有理数可表示为)
证:假设是有理数,则不妨设(m,n为互质正整数),
从而:,,可见m是3的倍数.
设m=3p(p是正整数),则 ,可见n 也是3的倍数.
这样,m, n就不是互质的正整数(矛盾). ∴不可能,∴是无理数.
③ 练习:如果为无理数,求证是无理数.
提示:假设为有理数,则可表示为(为整数),即.
由,则也是有理数,这与已知矛盾. ∴ 是无理数.21世纪教育网
3. 小结:反证法是从否定结论入手,经过一系列的逻辑推理,导出矛盾,从而说明原结论正确. 注意证明步骤和适应范围(“至多”、“至少”、“均是”、“不都”、“任何”、“唯一”等特征的问题)
三、巩固练习: 1. 练习:教材P54 1、2题 2. 作业:教材P54 A组3题.21世纪教育网
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第一课时 1.2独立性检验的基本思想及其初步应用(一)
(共2课时)
教学要求:通过探究“吸烟是否与患肺癌有关系”引出独立性检验的问题,并借助样本数据的列联表、柱形图和条形图展示在吸烟者中患肺癌的比例比不吸烟者中患肺癌的比例高,让学生亲身体验独立性检验的实施步骤与必要性.
教学重点:理解独立性检验的基本思想及实施步骤.
教学难点:了解独立性检验的基本思想、了解随机变量的含义.
教学过程:
一、复习准备:
回归分析的方法、步骤,刻画模型拟合效果的方法(相关指数、残差分析)、步骤.
二、讲授新课:
1. 教学与列联表相关的概念:
① 分类变量:变量的不同“值”表示个体所属的不同类别的变量称为分类变量. 分类变量的取值一定是离散的,而且不同的取值仅表示个体所属的类别,如性别变量,只取男、女两个值,商品的等级变量只取一级、二级、三级,等等. 分类变量的取值有时可用数字来表示,但这时的数字除了分类以外没有其他的含义. 如用“0”表示“男”,用“1”表示“女”.
不患肺癌 患肺癌 总计
不吸烟 7775 4221世纪教育网 7817
吸 烟 2099 49 2148
总 计21世纪教育网 9874 91 9965
② 列联表:分类变量的汇总统计表(频数表). 一般我们只研究每个分类变量只取两个值,这样的列联表称为. 如吸烟与患肺癌的列联表:
2. 教学三维柱形图和二维条形图的概念:
由列联表可以粗略估计出吸烟者和不吸烟者患肺癌的可能性存在差异.(教师在课堂上用EXCEL软件演示三维柱形图和二维条形图,引导学生观察这两类图形的特征,并分析由图形得出的结论)
3. 独立性检验的基本思想:
① 独立性检验的必要性(为什么中能只凭列联表的数据和图形下结论?):列联表中的数据是样本数据,它只是总体的代表,具有随机性,故需要用列联表检验的方法确认所得结论在多大程度上适用于总体.
② 独立性检验的步骤(略)及原理(与反证法类似):
反证法 假设检验
要证明结论A 备择假设H
在A不成立的前提下进行推理 在H不成立的条件下,即H成立的条件下进行推理
推出矛盾,意味着结论A成立 推出有利于H成立的小概率事件(概率不超过的事件)发生,意味着H成立的可能性(可能性为(1-))很大
没有找到矛盾,不能对A下任何结论,即反证法不成功 推出有利于H成立的小概率事件不发生,接受原假设
③ 上例的解决步骤
第一步:提出假设检验问题 H:吸烟与患肺癌没有关系 H:吸烟与患肺癌有关系
第二步:选择检验的指标 (它越小,原假设“H:吸烟与患肺癌没有关系”成立的可能性越大;它越大,备择假设“H:吸烟与患肺癌有关系”成立的可能性越大.
第三步:查表得出结论
P(k2>k) 0.50 0.40 0.25 0.15 0.10 0.05 0.025 0.010 0.005 0.001
k 0.455 0.708 1.323 2.072 2.706 3.84 5.024 6.635 7.879 10.83
第二课时 1.2独立性检验的基本思想及其初步应用(二)
教学要求:通过探究“吸烟是否与患肺癌有关系”引出独立性检验的问题,并借助样本数据的列联表、柱形图和条形图展示在吸烟者中患肺癌的比例比不吸烟者中患肺癌的比例高,让学生亲身体验独立性检验的实施步骤与必要性.
教学重点:理解独立性检验的基本思想及实施步骤.
教学难点:了解独立性检验的基本思想、了解随机变量的含义.
教学过程:
教学过程:
一、复习准备:
独立性检验的基本步骤、思想
二、讲授新课:
1. 教学例1:
例1 在某医院,因为患心脏病而住院的665名男性病人中,有214人秃顶;而另外772名不是因为患心脏病而住院的男性病人中有175名秃顶. 分别利用图形和独立性检验方法判断秃顶与患心脏病是否有关系?你所得的结论在什么范围内有效?
① 第一步:教师引导学生作出列联表,并分析列联表,引导学生得出“秃顶与患心脏病有关”的结论;
第二步:教师演示三维柱形图和二维条形图,进一步向学生解释所得到的统计结果;
第三步:由学生计算出的值;
第四步:解释结果的含义.
② 通过第2个问题,向学生强调“样本只能代表相应总体”,这里的数据来自于医院的住院病人,因此题目中的结论能够很好地适用于住院的病人群体,而把这个结论推广到其他群体则可能会出现错误,除非有其它的证据表明可以进行这种推广.
2. 教学例2:
例2 为考察高中生的性别与是否喜欢数学课程之间的关系,在某城市的某校高中生中随机抽取300名学生,得到如下列联表:
喜欢数学课程 不喜欢数学课程 总 计
男 37 85 122
女 3521世纪教育网 143 178
总 计 72 228 300
由表中数据计算得到的观察值. 在多大程度上可以认为高中生的性别与是否数学课程之间有关系?为什么?
(学生自练,教师总结)
强调:①使得成立的前提是假设“性别与是否喜欢数学课程之间没有关系”.如果这个前提不成立,上面的概率估计式就不一定正确;
②结论有95%的把握认为“性别与喜欢数学课程之间有关系”的含义;
③在熟练掌握了两个分类变量的独立性检验方法之后,可直接计算的值解决实际问题,而没有必要画相应的图形,但是图形的直观性也不可忽视.21世纪教育网
不健康 健 康 总计
不优秀 41 626 667
优 秀 37 296 333
总 计 78 922 1000
3. 小结:独立性检验的方法、原理、步骤
三、巩固练习:[21世纪教育网
某市为调查全市高中生学习状况是否对生理健康有影响,随机进行调查并得到如下的列联表:请问有多大把握认为“高中生学习状况与生理健康有关”?
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3.1.2 复数的几何意义
教学要求:理解复数与复平面内的点、平面向量是一一对应的,能根据复数的代数形式描出其对应的点及向量。
教学重点:理解复数的几何意义,根据复数的代数形式描出其对应的点及向量。21世纪教育网
教学难点: 根据复数的代数形式描出其对应的点及向量。
教学过程:
一、复习准备:
1. 说出下列复数的实部和虚部,哪些是实数,哪些是虚数。21世纪教育网
2.复数,当取何值时为实数、虚数、纯虚数?
3. 若,试求的值,(呢?)
二、讲授新课:
1. 复数的几何意义:
① 讨论:实数可以与数轴上的点一一对应,类比实数,复数能与什么一一对应呢?
(分析复数的代数形式,因为它是由实部和虚部同时确定,即有顺序的两实数,不难想到有序实数对或点的坐标) 结论:复数与平面内的点或序实数一一对应。
②复平面:以轴为实轴, 轴为虚轴建立直角坐标系,得到的平面叫复平面。
复数与复平面内的点一一对应。
③例1:在复平面内描出复数分别对应的点。
(先建立直角坐标系,标注点时注意纵坐标是而不是)
观察例1中我们所描出的点,从中我们可以得出什么结论?
④实数都落在实轴上,纯虚数落在虚轴上,除原点外,虚轴表示纯虚数。
思考:我们所学过的知识当中,与平面内的点一一对应的东西还有哪些?
⑤,,
注意:人们常将复数说成点或向量,规定相等的向量表示同一复数。
2.应用
例2,在我们刚才例1中,分别画出各复数所对应的向量。
练习:在复平面内画出所对应的向量。21世纪教育网
小结:复数与复平面内的点及平面向量一一对应,复数的几何意义。
三、巩固与提高:
1. 分别写出下列各复数所对应的点的坐标。21世纪教育网
2.
3. 若复数表示的点在虚轴上,求实数的取值。
变式:若表示的点在复平面的左(右)半平面,试求实数的取值。21世纪教育网
3、作业:课本64题2、3题.
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流程图在实际问题中的应用
由一些图形符号和文字说明构成的图示称为流程图,它具有简单明了、直观形象等特点,可以直观、明确地表示动态过程从开始到结束的全部步骤,因而在日常生活和工作的很多领域都有着广泛的应用,下面举例说明.
例1 公历规定:如果年份数字被4整除而不被100整除,就是闰年;如果年份数字被400整除,也是闰年.其他的年份都不是闰年.将这个规则用程序框图表示,并验证2006年和2008年是否是闰年.
解析:首先根据公历规定画程序框图,再把2006和2008代入所画的程序框图中执行它,检验是否为闰年.
这个规律用程序框图表示为下图所示:
21世纪教育网
根据上面的框图,判断2006年是否是闰年,执行过程如下图所示:[21世纪教育网
[来源:21世纪教育网]
[来源:21世纪教育网]
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因此,2006年不是闰年.
判断2008年是否是闰年,执行过程如下图所示:
因此,2008年是闰年.
例2 要在某一规划区域内筹建工厂,拆迁和工程设计可以同时进行.如果工程设计分为两个部分的话,那就是土建设计与设备采购这两项又可以同时进行.显然,当拆迁工作和土建设计进行完才能进行厂房土建工程,在厂房土建工程和采购设备进行完才能进行设备安装、调试,待此工序完成后,才能进行试生产,试画出该工厂由拆迁、设计、购买设备、厂房建设、设备安装到试生产的工序流程图.
分析:要画工序流程图,首先要弄清整项工作应划分为多少道工序,这当然应该由上到下,先粗略后精细;其次是仔细考虑各道工序的先后顺序及相互联系、制约的程度;最后要考虑哪些工序可以平行进行,哪些工序可以交叉进行.一旦上述问题都考虑清楚了,一种合理的工序流程图就成竹在胸了,依据其去组织生产、指挥施工,确能收到统筹兼顾的工效.
解:工序流程图为:
例3 在工业中用黄铁矿制取硫酸大致经过三个程序:造气、接触氧化和的吸收.造气即黄铁矿与空气在沸腾炉中反应产生,矿渣作废物处理,再经过净化处理;接触氧化是在接触室中反应产生和,其中再循环接触反应;吸收阶段是在吸收塔内反应产生硫酸和废气.请据上述简介,画出制备硫酸的工序流程图.
解:按照工序要求,可以画出下面的工序流程图:
[来源:21世纪教育网]
说明:有关工序流程图应先理清工序大体分几个阶段,再对每一阶段细分.每一步应注意先后顺序,这是十分关键的,否则会产生错误.在实际生产中工业制硫酸过程对于其中流程还可再细分并添加必要条件进行处理.
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例析结构图
绘制结构图首先要对所画结构图的每一部分有一个深刻的理解,从头到尾抓住主要脉络进行分解,然后将每一部分进行归纳与提炼,形成一个个知识点并逐一写在矩形框内,最后按其内在的逻辑顺序将它们排列起来并用线段相连。其具体过程为:
(1)从头至尾抓住主要脉络分解成若干步。
(2)将每一步提炼成简洁语言放在矩形框内。
(3)各步按逻辑顺序排列并用线段相连。
要注意实问题的逻辑顺序和概念上的从属关系。
下面我们通过几个例题进一步体会结构图及有关知识。
例1 、试写出我们认识数的过程的知识结构图。
分析:从大范围到小范围,逐步细化。
解:如图
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21世纪教育网
评注:要熟悉知识结构。
例2、试画出函数的知识结构图。21世纪教育网
分析:函数主要研究了概念、性质和图象。
解:如图
[来源:21世纪教育网]
例3、 设计一个结构图,表示“统计”的知识结构图。
分析:在统计一章中,主要有抽样方法,样本估计总体,线性回归分析。
解:如图
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例4、请写出“数列”一章的知识结构图。
解:如图
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虚数
有理数
整数
分数
自然数
负整数数
真分数
假分数数
正无理数
负无理数
纯虚数
非纯虚数
函数的定义
函数解析式
定义域
单调性
奇偶性
值 域
概念
性质
图象
函数
常见函数图象
图象变换
周期性
收集数据
简单随机抽样
系统抽样
分层抽样
整理分析数据
用样本估计总体
变量间的相关关系
用样本的频率分布估计总体分布
用样本的数字特征估计总体特征
线性回归分析
一般数列
等差数列
等比数列
数列综合应用
概念
通项公式
概念
性质
求和
概念
性质
求和
数列
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流程图的解答技巧
流程图是由图形符号和文字说明构成的图示,流程图可以用来表示一些动态过程,它可直观、明确的表示动态过程的开始到结束的全部步骤。下面通过实际例子看看写写流程图的技巧有:
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1、 自上而下,逐步求精
流程图一般按照从左到右、从上到下的顺序来写。首先把一个复杂的大问题分解为若干相对独立的小问题,然后对应每个小问题再编写成相对独立的程序。最后再把各个统一组装。[来源:21世纪教育网]
例1、 把一个班的学生的姓名、性别、年龄都登录下来,然后通过一定的程序把这个班女同学年龄14到15岁之间的都显示出来。
解:由题意流程图如下:
否
是[21世纪教育网]
否
否
是
点评:编制流程图时,注意自顶而下,分而治之的方法,先全局后局部,先整体后细节,先抽象后具体的逐步细化过程。这样编写的程序结构清晰,一目了然。
2、 明确步骤,搞清各步骤之间的关系,
用程序框图表示前,首先明确分几步,及各步骤之间的关系,才能够清晰的表达比较复杂的系统各部分之间的关系。这样更有利用交流思想。
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例2、"依法纳税是每个公民应尽的义务"《中华人民共和国个人所得税》第十四条中有个人所得税税率表(工资、薪金所得适用)
级数 全月应纳税所得额 税率(%)
1 不超过500元部分 5
2 超过500元至2000元部分 10
3 超过2000元至5000元部分 15
4 超过5000元至20000元部分 20
…… …… ……
921世纪教育网 超过100000元部分 45
目前,上表中“全月应纳税所得额”是从工资、薪金收入中减去800元后的余额,例如某人月工资、薪金收入1020元,减去800元后,应纳税所得额就是220元,应缴纳个人所得税11元,试编写一个流程图,输入某人月工资、薪金(,输出这个人应缴纳的个人所得税。
分析:用x表示月工资,用y表示应纳的个人所得税。
当0当800当1300当2800解:由分析得程序框图如下:
否
是
否
是 否
21世纪教育网
是
[来源:21世纪教育网]
点评:本题实际是求分段函数的值,多次用到条件语句,先通过求出解析式,搞清各部分的关系,再写程序框图就不难了。
高考资源网
开始
顺序输入一个学生的姓名、性别、年龄
是否读到全部学生已读完的结束标志?
结束
这个同学是女生
这个同学年龄为14至15岁之间吗
显示这个同学的情况
是
开始
输入x
0Y=0
输出y的值
x
Y=0.05x-40
输出y
x
Y=0.1x-105
输出y
输出y
输出“输入有误”
结束
是
否
是
是
Y=0.15x-245.
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生活中的独立性检验问题
独立性检验在实际生活中有广泛的应用,解决该类问题的关键是准确的运算。
例1 为了研究色盲与性别的关系,调查了1000人,调查结果如下表所示:
男 女
正常 442 514
色盲 38 6
根据上述数据,试问色盲与性别是否是相互独立的?
解析:由已知条件可得下表
男 女 合计
正常 442 514 956
色盲 38 6 44
合计 480 520 1000
依据公式得。
由于,∴有的把握认为色盲与性别是有关的,从而拒绝原假设,可以认为色盲与性别不是相互独立的。
评注:根据假设检验的思想,比较计算出的与临界值的大小,选择接受假设还是拒绝假设。高考资源网
例2 考察黄烟经过培养液处理与否跟发生青花病的关系,调查了457株黄烟,得到下表中的数据,请根据数据作统计分析。
培养液处理 未处理 合计
青花病 25 210 235
无青花病 80 142 222
合计 105 352 457
解析:根据公式得
由于,说明黄烟经过培养液处理与否跟发生青花病是有关系的。
评注:计算的值与临界值的大小进行比较即可。
练习:
1.在研究某种新药对猪白痢的防治效果问题时,得到以下数据:
存活数 死亡数 合计
新措施 132 1821世纪教育网 150
对照21世纪教育网 114 36 150
合计 246 54 300
试问新措施对防治猪白痢是否有效?
2.在一次恶劣气候的飞行航程中,调查男女乘客在机上晕机的情况如下表所示,据此资料你是否认为在恶劣气候飞行中男性比女性更容易晕机?
晕机 不晕机 合计
男性 23 32 55
女性 9 25 34
合计 32 57 89
答案:
1.提示:,有的把握认为新措施对防治猪白痢是有效的
2.提示:,我们不能认为在恶劣气候飞行中男性比女性更容易晕机
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3.2.1 复数代数形式的加减运算及其几何意义
教学要求:掌握复数的代数形式的加、减运算及其几何意义。
教学重点:复数的代数形式的加、减运算及其几何意义
教学难点:加、减运算的几何意义
教学过程:
一、复习准备:
1. 与复数一一对应的有?
2. 试判断下列复数在复平面中落在哪象限?并画出其对应的向量。
3. 同时用坐标和几何形式表示复数所对应的向量,并计算。向量的加减运算满足何种法则?[来源:21世纪教育网]
4. 类比向量坐标形式的加减运算,复数的加减运算如何?
二、讲授新课:
1.复数的加法运算及几何意义[来源:21世纪教育网]
①.复数的加法法则:,则。
例1.计算(1) (2) (3)
(4)
②.观察上述计算,复数的加法运算是否满足交换、结合律,试给予验证。
例2.例1中的(1)、(3)两小题,分别标出,所对应的向量,再画出求和后所对应的向量,看有所发现。
③复数加法的几何意义:复数的加法可以按照向量的加法来进行(满足平行四边形、三角形法则)
2.复数的减法及几何意义:类比实数,规定复数的减法运算是加法运算的逆运算,即若,则。
④讨论:若,试确定是否是一个确定的值?
(引导学生用待定系数法,结合复数的加法运算进行推导,师生一起板演)
⑤复数的加法法则及几何意义:,复数的减法运算也可以按向量的减法来进行。
例3.计算(1) (2) (3)
练习:已知复数,试画出,,
2.小结:两复数相加减,结果是实部、虚部分别相加减,复数的加减运算都可以按照向量的加减法进行。
三、巩固练习:[来源:21世纪教育网]
1.计算[来源:21世纪教育网]
(1)(2)(3)
2.若,求实数的取值。
变式:若表示的点在复平面的左(右)半平面,试求实数的取值。
3.三个复数,其中,是纯虚数,若这三个复数所对应的向量能构成等边三角形,试确定的值。[来源:21世纪教育网]
作业:课本71页1、2题。
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3.2.2 复数代数形式的乘除运算
教学要求:掌握复数的代数形式的乘、除运算。
教学重点:复数的代数形式的乘除运算及共轭复数的概念
教学难点:乘除运算
教学过程:
一、复习准备:[来源:21世纪教育网]
1. 复数的加减法的几何意义是什么?
2. 计算(1) (2) (3)
3. 计算:(1) (2) (类比多项式的乘法引入复数的乘法)21世纪教育网
二、讲授新课:21世纪教育网
1.复数代数形式的乘法运算21世纪教育网
①.复数的乘法法则:。
例1.计算(1) (2) (3)
(4)
探究:观察上述计算,试验证复数的乘法运算是否满足交换、结合、分配律?
例2.1、计算(1) (2)(3)
2、已知复数,若,试求的值。变:若,试求的值。
②共轭复数:两复数叫做互为共轭复数,当时,它们叫做共轭虚数。
注:两复数互为共轭复数,则它们的乘积为实数。
练习:说出下列复数的共轭复数。
③类比,试写出复数的除法法则。
2.复数的除法法则:
其中叫做实数化因子
例3.计算,(师生共同板演一道,再学生练习)21世纪教育网
练习:计算,
2.小结:两复数的乘除法,共轭复数,共轭虚数。
三、巩固练习:
1.计算(1) (2) (3)
2.若,且为纯虚数,求实数的取值。变:在复平面的下方,求。
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第二章 合情推理与演绎推理
§2.1.1.1合情推理(第一课时)
一、教学目标:
1、知识与技能:
掌握归纳推理的技巧,并能运用解决实际问题。
2、过程与方法:
通过“自主、合作与探究”实现“一切以学生为中心”的理念。
3、情感、态度与价值观:
感受数学的人文价值,提高学生的学习兴趣,使其体会到数学学习的美感。
二、教学重点:
归纳推理及方法的总结。
三、教学难点:
归纳推理的含义及其具体应用。
四、教学过程:
(一)问题情境:
1、引入:“阿基米德曾对国王说,给我一个支点,我将撬起整个地球!”
①提问:大家认为可能吗?他为何敢夸下如此海口?理由何在?
②探究:他是怎么发现“杠杆原理”的?
从而引入两则小典故:
A:一个小孩,为何轻轻松松就能提起一大桶水?
B:修筑河堤时,奴隶们是怎样搬运巨石的?
正是基于这两个发现,阿基米德大胆地猜想,然后小心求证,终于发现了伟大的“杠杆原理”。
③思考:整个过程对你有什么启发?
④启发:在教师的引导下归纳出:“科学离不开生活,离不开观察,也离不开猜想和证明”。
2、数学皇冠明珠21世纪教育网
追逐先辈的足迹,接触数学皇冠上最璀璨的明珠 — “歌德巴赫猜想”。
这是世界近代三大数学难题之一。哥德巴赫是一位著名的数学家。据说哥德巴赫无意中观察到:3+7=10,3+17=20,13+17=30,于是他对一些偶数进行验证,由此他大胆地猜想:任何一个不小于6的偶数都等于两个奇质数之和。这就是着名的哥德巴赫猜想,它是数学皇冠上一颗可望不可及的“明珠”。许多优秀的数学家都在努力证明这个猜想,而且也取得了很好的进展。
思考:哥德巴赫是如何提出这个猜想的?
学生交流、探讨:他是通过对一些偶数的验证,发现它们总可以表示成两个奇质数之和,而且没有出现反例,从而提出这个猜想。
(二)推进新课
1、归纳推理的定义:
由某类事物的部分对象具有某些特征,推出该类事物的全部对象都具有这些特征的推理,或者有个别事实概括出一般结论的推理,称为归纳推理(简称归纳)。21世纪教育网
2、归纳推理的特点:
归纳推理是由部分到整体、由特殊到一般的推理。
3、归纳推理的一般步骤:
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4、例题讲解:
例1、前提:蛇是用肺呼吸的,鳄鱼是用肺呼吸的,海龟是用肺呼吸的,蜥蜴是用肺呼吸的。蛇、鳄鱼、海龟、蜥蜴都是爬行动物.
结论:所有的爬行动物都是用肺呼吸的。21世纪教育网
例2、前提:三角形的内角和是1800,凸四边形的内角和是3600,凸五边形的内角和是5400,……
结论:凸n 边形的内角和是(n—2)×1800。
例3、21世纪教育网
探究:上述结论都成立吗?
强调:归纳推理的结果不一定成立!
例 4、已知数列{}的第1项,且(n=1,2,3,…),试归纳出这个数列的通项公式.
分析:数列的通项公式表示的是数列{}的第n项与序号 n 之间的对应关系.为此,我们先根据已知的递推公式,算出数列的前几项.
解:当n=1时,;
当 n =2时,;
当n =3时,;
当n=4时,.
观察可得,数列的前 4 项都等于相应序号的倒数.由此猜想,这个数列的通项公式为
.
①思考:怎么求?组织学生进行探究,寻找规律。
②归纳:由学生讨论,归纳技巧:21世纪教育网
有整数和分数时,往往将整数化为分数;
当分子分母都在变化时,往往统一分子 (或分母),再寻找另一部分的变化规律。
在例4和例5中,我们通过归纳得到了关于数列通项公式的一个猜想.虽然猜想是否正确还有待严格的证明,但这个猜想可以为我们的研究提供一种方向.
(三)课堂练习:
课本P77页练习1、2
(四)课堂小结:
1、归纳推理是由部分到整体,从特殊到一般的推理。
2、归纳推理的一般步骤:
通过观察个别情况发现某些相同的性质 从已知的相同性质中推出一个明确表述的一般命题(猜想)。
(五)布置作业:
课本P83页习题A组1、、2题。
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生活
观察
猜想
证明
归纳推理的发展过程
概括、推广
实验、观察
猜测一般性结论
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2.2.1 综合法和分析法
教学要求:结合已经学过的数学实例,了解直接证明的两种基本方法:分析法和综合法;了解分析法和综合法的思考过程、特点.
教学重点:会用综合法证明问题;了解综合法的思考过程.
教学难点:根据问题的特点,结合综合法的思考过程、特点,选择适当的证明方法.
教学过程:
一、复习准备:
1. 已知 “若,且,则”,试请此结论推广猜想.
(答案:若,且,则 )
2. 已知,,求证:.
先完成证明 → 讨论:证明过程有什么特点?
3. 提问:基本不等式的形式?
4. 讨论:如何证明基本不等式.
(讨论 → 板演 → 分析思维特点:从结论出发,一步步探求结论成立的充分条件)
二、讲授新课:
1. 教学例题:
(1).出示例1:已知a, b, c是不全相等的正数,求证:a(b2 + c2) + b(c2 + a2) + c(a2 + b2) > 6abc.[来源:21世纪教育网]
分析:运用什么知识来解决?(基本不等式) → 板演证明过程(注意等号的处理)
→ 讨论:证明形式的特点
(2).提出综合法:利用已知条件和某些数学定义、公理、定理等,经过一系列的推理论证,最后推导出所要证明的结论成立.
框图表示: 要点:顺推证法;由因导果.
(3) .练习:已知a,b,c是全不相等的正实数,求证.
(4) .出示例2:在△ABC中,三个内角A、B、C的对边分别为a、b、c,且A、B、C成等差数列,a、b、c成等比数列. 求证:为△ABC等边三角形.
分析:从哪些已知,可以得到什么结论? 如何转化三角形中边角关系?
→ 板演证明过程 → 讨论:证明过程的特点.
→ 小结:文字语言转化为符号语言;边角关系的转化;挖掘题中的隐含条件(内角和)
(5). 出示例3:求证. [来源:21世纪教育网]
讨论:能用综合法证明吗? → 如何从结论出发,寻找结论成立的充分条件?
→ 板演证明过程 (注意格式)
→ 再讨论:能用综合法证明吗? → 比较:两种证法
(6).提出分析法:从要证明的结论出发,逐步寻找使它成立的充分条件,直至最后,把要证明的结论归结为判定一个明显成立的条件(已知条件、定理、定义、公理等)为止.
框图表示: 要点:逆推证法;执果索因.
(7). 练习:设x > 0,y > 0,证明不等式:.
先讨论方法 → 分别运用分析法、综合法证明.
(8). 出示例4:见教材P48. 讨论:如何寻找证明思路?(从结论出发,逐步反推)
(9). 出示例5:见教材P49. 讨论:如何寻找证明思路?(从结论与已知出发,逐步探求)
2. 练习:
1.为锐角,且,求证:. (提示:算)
2. 已知 求证:
3. 证明:通过水管放水,当流速相等时,如果水管截面(指横截面)的周长相等,那么截面的圆的水管比截面是正方形的水管流量大.
提示:设截面周长为l,则周长为l的圆的半径为,截面积为,周长为l的正方形边长为,截面积为,问题只需证:> .3. 小结:综合法是从已知的P出发,得到一系列的结论,直到最后的结论是Q. 运用综合法可以解决不等式、数列、三角、几何、数论等相关证明问题. 分析法由要证明的结论Q思考,一步步探求得到Q所需要的已知,直到所有的已知P都成立;[来源:21世纪教育网]
比较好的证法是:用分析法去思考,寻找证题途径,用综合法进行书写;或者联合使用分析法与综合法,即从“欲知”想“需知”(分析),从“已知”推“可知”(综合),双管齐下,两面夹击,逐步缩小条件与结论之间的距离,找到沟通已知条件和结论的途径. (框图示意)
三、巩固练习:
1. 求证:对于任意角θ,. (教材P52 练习 1题)
(两人板演 → 订正 → 小结:运用三角公式进行三角变换、思维过程)
2. 的三个内角成等差数列,求证:.21世纪教育网
3. 设a, b, c是的△ABC三边,S是三角形的面积,求证:.
略证:正弦、余弦定理代入得:,
即证:,即:,即证:(成立).21世纪教育网
作业:教材P54 A组 1题.
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§2.1.2演绎推理
一、教学目标:
(一)知识与技能:了解演绎推理的含义。
(二)过程与方法:能正确地运用演绎推理 进行简单的推理。
(三)情感、态度与价值观:了解合情推理与演绎推理之间的联系与差别。
二、教学重点:
正确地运用演绎推理 进行简单的推理
三、教学难点:
了解合情推理与演绎推理之间的联系与差别。
四、教学过程:
(一)导入新课:
1、复习:合情推理
归纳推理 从特殊到一般
类比推理 从特殊到特殊
从具体问题出发——观察、分析、比较、联想——归纳、类比——提出猜想
2、 问题情境:21世纪教育网21世纪教育网
观察与思考21世纪教育网
①所有的金属都能导电,铀是金属,所以,铀能够导电;
②一切奇数都不能被2整除,(2100+1)是奇数, 所以(2100+1)不能被2整除;
③三角函数都是周期函数,tan是三角函数,所以tan是周期函数。
提出问题 :上面的推理有什么特点?
分析:如: 所有的金属都能导电 —— 一般原理
铀是金属 —— 特殊情况
所以铀能够导电 —— 对特殊情况的判断
(二)推进新课:
1、演绎推理的定义:
从一般性的原理出发,推出某个特殊情况下的结论,这种推理称为演绎推理.
2、演绎推理的特点:
是由一般到特殊的推理;
3、演绎推理的一般模式:“三段论”,包括
(1)大前提---已知的一般原理;
(2)小前提---所研究的特殊情况;
(3)结论-----据一般原理,对特殊情况做出的判断.
4、三段论的基本格式
M—P(M是P) (大前提)
S—M(S是M) (小前提)
S—P(S是P) (结 论)
5、三段论推理的依据,用集合的观点来理解:[来源:21世纪教育网]
若集合M的所有元素都具有性质P,S是M的一个子集,那么S中所有元素也都具有性质P.
6、应用举例:
例1、把“函数的图象是一条抛物线”写成三段论的形式。
解:二次函数的图象是一条抛物线 (大前提)
函数是二次函数 (小前提)
所以,的图象是一条抛物线 (结论)
例2、如图所示,在锐角三角形ABC中,AD⊥BC,BE⊥AC,D,E是垂足21世纪教育网
求证:AB的中点M到D,E的距离相等。
证明:
(1)因为有一个内角是直角的三角形是直角三角形,
——大前提
在△ABC中,AD⊥BC,即∠ADB=90°
——小前提
所以△ABD是直角三角形。 ——结论
(2)因为直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半,
——大前提
因为 DM是直角三角形斜边上的中线,
——小前提
所以 DM= AB ——结论
同理 EM=AB
所以 DM=EM。
由此可见,应用三段论解决问题时,首先应该明确什么是大前提和小前提.但为了叙述简洁,如果大前提是显然的,则可以省略.再来看一个例子.
例3、证明函数在内是增函数.
分析:证明本例所依据的大前提是:在某个区间(a, b)内,如果,
那么函数在这个区间内单调递增。小前提是的导数在区间内满足,这是证明本例的关键.
证明:.
当时,有,
所以。
于是,根据“三段论”得,在内是增函数.
注:在演绎推理中,只要前提和推理形式是正确的,结论必定是正确的.
7、思考:
因为指数函数是增函数,——大前提
而是指数函数, ——小前提
所以是增函数. ——结论
(1)上面的推理形式正确吗?
(2)推理的结论正确吗?为什么?
上述推理的形式正确,但大前提是错误的(因为当时,指数函数是减函数),所以所得的结论是错误的.
8、思考:合情推理与演绎推理的主要区别是什么?
归纳和类比是常用的合情推理.从推理形式上看,归纳是由部分到整体、个别到一般的推理,类比是由特殊到特殊的推理;而演绎推理是由一般到特殊的推理.从推理所得的结论来看,合情推理的结论不一定正确,有待进一步证明;演绎推理在大前提、小前提和推理形式都正确的前提下,得到的结论一定正确.
(三)课堂练习:
课本P81页1、2、3
(四)课堂小结:
1、演绎推理的定义
2、演绎推理的特点
3、演绎推理的一般模式
4、合情推理与演绎推理的区别
(五)布置作业:
ks5u
ks5u
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