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1、2022年高二數(shù)學(xué) 《數(shù)學(xué)歸納法的應(yīng)用》教案 滬教版
一、教學(xué)內(nèi)容分析
1. 本小節(jié)的重點(diǎn)是用數(shù)學(xué)歸納法證明等式、證明數(shù)或式的整除.教學(xué)時(shí)應(yīng)對(duì)書寫與表達(dá)提出嚴(yán)格的要求.尤其是在證明數(shù)或式的整除性時(shí),更要注意說理清楚,并以此作為培養(yǎng)學(xué)生邏輯推理能力的一個(gè)抓手.
2. 本小節(jié)的難點(diǎn)是用數(shù)學(xué)歸納法證明數(shù)或式的整除性.突破難點(diǎn)的關(guān)鍵是在授課時(shí)要重點(diǎn)分析“補(bǔ)項(xiàng)法”的證明思路:通過補(bǔ)項(xiàng)為運(yùn)用歸納假設(shè)創(chuàng)造條件.不要讓學(xué)生單純機(jī)械地模仿.另外還常用作差方法,通過相減后,證明差能被某數(shù)(或某式)整除,再利用歸納假設(shè)可得當(dāng)n=k+1時(shí)命題成立.
二、教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)
1.會(huì)用數(shù)學(xué)歸納法證明等式;
2.會(huì)用
2、數(shù)學(xué)歸納法證明數(shù)或式的整除;
3.進(jìn)一步掌握數(shù)學(xué)歸納法的證明步驟與數(shù)學(xué)歸納法的實(shí)質(zhì).
三、教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn):
用數(shù)學(xué)歸納法證明等式、證明數(shù)或式的整除.
四、教學(xué)流程設(shè)計(jì)
運(yùn)用與深化(例題解析、鞏固練習(xí)、課后習(xí)題)
數(shù)式整除
實(shí)例引入
等式證明
復(fù)習(xí)回顧
五、教學(xué)過程設(shè)計(jì)
1.復(fù)習(xí)回顧:
用數(shù)學(xué)歸納法證明命題的兩個(gè)步驟,是缺一不可的.如果只完成步驟(i)而缺少步驟(ii)不能說明命題對(duì)從n0開始的一切正整數(shù)n都成立.
如+1,當(dāng)n=0、1、2、3、4時(shí)都是素?cái)?shù),而n=5時(shí),+1=641×6700417不是素?cái)?shù).
同樣只有步驟(ii)而缺少步驟(i),步驟(ii)的歸
3、納假設(shè)就沒有根據(jù),遞推就沒有基礎(chǔ),就可能得出不正確的結(jié)論.
如2+4+6+…+2k=k2+k+a(a為任何數(shù))
2.講授新課:
用數(shù)學(xué)歸納證明等式
例1:用數(shù)學(xué)歸納法證明:1×4+2×7+3×10+…+n(3n+1)=n(n+1)2
例2:用數(shù)學(xué)歸納法證明:12+22+32+…+n2=n(n+1)(2n+1) [說明]上述兩例師生共同討論完成.完成兩例討論后向?qū)W生指出:
(1)由于證明當(dāng)n=k+1等式成立時(shí),需證明的結(jié)論形式是已知的,只要將原等式中的n換成k+1即得,因此學(xué)生在證明過程中,證明步驟必須完整,不能跳步驟;(2)有些等式證明題在證明當(dāng)n=k+1正確時(shí),需用恒等變形,技巧
4、較高,對(duì)基礎(chǔ)較差的學(xué)生來說完成很困難,這時(shí)可通過左、右邊的多項(xiàng)式乘法來完成.
如 求證:… (nN*).
證明:
(1) 當(dāng)n=1時(shí),左邊=1,右邊=×1×(4-1)=1等式成立.
(2) 假設(shè)當(dāng)n=k(kN*)時(shí)等式成立,即,
則n=k+1時(shí),
又
即等式成立.
由(1)(2)知,等式對(duì)任何nN*都成立.
(3) 用數(shù)學(xué)歸納法證明恒等式成立時(shí),在逆推過程中應(yīng)注意等式左右的項(xiàng)數(shù)的變化.由當(dāng)n=k到n=k+1時(shí)項(xiàng)數(shù)的增加量可能多于一項(xiàng),各項(xiàng)也因n的變化而變化,因此要根據(jù)等式的特點(diǎn)仔細(xì)分析項(xiàng)數(shù)及各項(xiàng)的變化情況.
例如:求證:
(*).
例3 (補(bǔ)充)在1與9之間
5、插入2n-1個(gè)正數(shù)數(shù),使1,,9成等比數(shù)列,在1與9之間又插入2n-1個(gè)正數(shù),使1,,9成等差數(shù)列.設(shè),,
(1) 求、
(2) 設(shè),是否存在最大自然數(shù)m,使對(duì)于nN*都有被m整除,試說明理由.
解:(1)
(2)
當(dāng)n=1時(shí),=64
當(dāng)n=2時(shí),=320=5×64
當(dāng)n=3時(shí),=36×64
由此猜想:最大自然數(shù)m=64
用數(shù)學(xué)歸納法證明上述猜想:
1.當(dāng)n=1時(shí),猜想顯然成立;
2.假設(shè)當(dāng)n=k(kN*)時(shí)成立,即能被64整除,
則當(dāng)n=k+1時(shí),
由歸納假設(shè)知能被64整除,又也能被64整除,所以也能被64整除.
由1、2
6、知,能被64整除(nN*).
又因?yàn)?,所以存在最大自然?shù)64,使能被64整除(nN*).
[說明]本例是較難的數(shù)列與數(shù)學(xué)歸納法的綜合題.在第(1)小題的解題過程中充分利用了等差、等比數(shù)列的性質(zhì),起到了對(duì)等差、等比數(shù)列知識(shí)的復(fù)習(xí)作用.本例也可以先將等差、等比數(shù)列的公差d、公比q用n表示,然后求出、(可讓學(xué)生完成),同時(shí)本例的第(2)小題既復(fù)習(xí)了用數(shù)學(xué)歸納法證明數(shù)式的整除性,又為進(jìn)一步掌握歸納—猜測(cè)—論證的問題提供了保證,是否選用本題教師可根據(jù)學(xué)校學(xué)生的實(shí)際數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)水平?jīng)Q定.
3.鞏固練習(xí):
練習(xí)7.6(2)1,2,3
4.課后習(xí)題:
習(xí)題7.5 A組 習(xí)題7.5 B組
5
7、.課堂小結(jié):
(1)本節(jié)中心內(nèi)容是數(shù)學(xué)歸納法的應(yīng)用,數(shù)學(xué)歸納法適用的范圍是:證明某些與連續(xù)自然數(shù)有關(guān)的命題;
(2)歸納法是一種由特殊到一般的推理方法,分類是完全歸納法和不完全歸納法二種,完全歸納法只局限于有限個(gè)元素,而不完全歸納法得出的結(jié)論不具有可靠性,必須用數(shù)學(xué)歸納法進(jìn)行嚴(yán)格證明; 歸納法是有一系列特殊事例得出一邊結(jié)論的推理方法,它屬于歸納推理.而數(shù)學(xué)歸納法它是一種演繹推理方法,是一種證明命題的方法!因此,它不屬于“不完全歸納法”!甚至連“歸納法”都不是!
(3)學(xué)歸納法作為一種證明方法,它的基本思想是遞推(遞歸)思想,它的證明步驟必須是兩步,最后還要總結(jié);數(shù)學(xué)歸納法證題的步驟:
8、
①驗(yàn)證P()成立.
②假設(shè)P(k)成立(k∈N*且k≥),推證P(k+1)成立.
數(shù)學(xué)歸納法的核心,是在驗(yàn)證P()正確的基礎(chǔ)上,證明P(n)的正確具有遞推性(n≥).第一步是遞推的基礎(chǔ)或起點(diǎn),第二步是遞推的依據(jù).因此,兩步缺一不可,證明中,恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用歸納假設(shè)是關(guān)鍵.
(4)本節(jié)課所涉及到的數(shù)學(xué)思想方法有:遞推思想、分類討論思想、函數(shù)與方程思想從這節(jié)課的學(xué)習(xí)中你有何感想?你能否體會(huì)到數(shù)學(xué)歸納法的魅力?
六.教學(xué)設(shè)計(jì)說明
1.?dāng)?shù)學(xué)歸納法是一種用于證明與自然數(shù)n有關(guān)的命題的正確性的證明方法.它的操作步驟簡單、明確,教學(xué)重點(diǎn)應(yīng)該是方法的應(yīng)用.但是我們認(rèn)為不能把教學(xué)過程當(dāng)作方法的
9、灌輸,技能的操練.對(duì)方法作簡單的灌輸,學(xué)生必然疑慮重重.為什么必須是二步呢?于是教師反復(fù)舉例,說明二步缺一不可.你怎么知道n=k時(shí)命題成立呢?教師又不得不作出解釋,可學(xué)生仍未完全接受.學(xué)完了數(shù)學(xué)歸納法的學(xué)生又往往有應(yīng)該用時(shí)但想不起來的問題,等等.為此,我們?cè)O(shè)想強(qiáng)化數(shù)學(xué)歸納法產(chǎn)生過程的教學(xué),把數(shù)學(xué)歸納法的產(chǎn)生寓于對(duì)歸納法的分析、認(rèn)識(shí)當(dāng)中,把數(shù)學(xué)歸納法的產(chǎn)生與不完全歸納法的完善結(jié)合起來.這樣不僅使學(xué)生可以看到數(shù)學(xué)歸納法產(chǎn)生的背景,從一開始就注意它的功能,為使用它打下良好的基礎(chǔ),而且可以強(qiáng)化歸納思想的教學(xué),這不僅是對(duì)中學(xué)數(shù)學(xué)中以演繹思想為主的教學(xué)的重要補(bǔ)充,也是引導(dǎo)學(xué)生發(fā)展創(chuàng)新能力的良機(jī).
數(shù)學(xué)歸
10、納法產(chǎn)生的過程分二個(gè)階段,第一階段從對(duì)歸納法的認(rèn)識(shí)開始,到對(duì)不完全歸納法的認(rèn)識(shí),再到不完全歸納法可靠性的認(rèn)識(shí),直到怎么辦結(jié)束.第二階段是對(duì)策醞釀,從介紹遞推思想開始,到認(rèn)識(shí)遞推思想,運(yùn)用遞推思想,直到歸納出二個(gè)步驟結(jié)束把遞推思想的介紹、理解、運(yùn)用放在主要位置,必然對(duì)理解數(shù)學(xué)歸納法的實(shí)質(zhì)帶來指導(dǎo)意義,也是在教學(xué)過程中努力挖掘、滲透隱含于教學(xué)內(nèi)容中的數(shù)學(xué)思想的一種嘗試.
2.在教學(xué)方法上,這里運(yùn)用了在教師指導(dǎo)下的師生共同討論、探索的方法.目的是在于加強(qiáng)學(xué)生對(duì)教學(xué)過程的參與程度.為了使這種參與有一定的智能度,教師應(yīng)做好發(fā)動(dòng)、組織、引導(dǎo)和點(diǎn)撥.學(xué)生的思維參與往往是從問題開始的,盡快提出適當(dāng)?shù)膯栴},并
11、提出思維要求,讓學(xué)生盡快投入到思維活動(dòng)中來,是十分重要的.這就要求教師把每節(jié)課的課題作出層次分明的分解,并選擇適當(dāng)?shù)膯栴},把課題的研究內(nèi)容落于問題中,在逐漸展開中,引導(dǎo)學(xué)生用已學(xué)的知識(shí)、方法予以解決,并獲得新的發(fā)展.本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)也想在這方面作些研究.
3.理解數(shù)學(xué)歸納法中的遞推思想,還要注意其中第二步,證明n=k+1命題成立時(shí)必須用到n=k時(shí)命題成立這個(gè)條件.
即n=k+1時(shí)等式也成立.
這是不正確的.因?yàn)檫f推思想要求的不是n=k,n=k+1時(shí)命題到底成立不成立,而是n=k時(shí)命題成立作為條件能否保證n=k+1時(shí)命題成立這個(gè)結(jié)論正確,即要求的這種邏輯關(guān)系是否成立.證明的主要部分應(yīng)改為
以上理解不僅是正確認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)歸納法的需要,也為第二步證明過程的設(shè)計(jì)指明了正確的思維方向.