用GeoGebra随机模拟圆周率

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  【摘 要】新课标强调数学建模及信息技术应用,人教版高中数学课本必修第三册中第3.3.2节《均匀随机数的产生》就是这种思想的体现。该节的例三——用随机模拟的方法估计圆周率,是一个经典例题,该例题在高考及模拟题中多有应用,但是有些学生对这道题理解不到位。本文为广大师生提供一种具体方法,以加深学生对该例题的理解。
  【关键词】高中数学;GeoGebra;随机数;圆周率
  新课标中关于数学建模及信息技术应用的要求非常明确,国家教育部《教育信息化2.0行动计划》和《教育信息化十三五规划》也有相关内容。GeoGebra软件是教育部主推的下一轮优秀软件,广大一线教师还对其接触较少,本文讲解一个课本实例的制作过程,希望对各位教师的学习和使用有所帮助。
  1   绘制过程
  在绘图区绘制。
  (1)建滑动条a,标题为实验次数,显示标题和数值,最小值0,最大值10000,增量为1。
  (2)建滑动条v,标题为速度,显示标题与数值,最小值0,最大值10,增量为1。
  (3)建滑动条k,标题为总数,显示标题与数值,最小值0,最大值a,增量为1,速度为v,递增一次。
  (4)在指令栏输入:圆周((0,0),1)。
  (5)依次输入A=(1,1),B=(1,-1),C=(-1,-1),D=(-1,1),隐藏着四个点。
  (6)多边形(A,B,C,D)。
  (7)序列((2*random()-1,2*random()-1),k,1,a)。
  这是为了创造k个随机数决定的点坐标。代数区显示为列表l1,隐藏该列表。
  (8)提取(l1,1,k)。
  提取是一项指令,是说提取列表l1中第1至k个点。代数区显示为列表l2,设置为深绿色一号圆球。
  (9)元素(l2,k)。
  这是列表l2中的第k个点,设置为红色3号圆点,不显示标签。
  (10)条件计数(长度(A)<1,A,l2)。
  这是统计列表l2中到原点距离小于1的点的个数,也就是统计单位圆内点的个数,代数区显示为数字e。
  (11)在绘图区创建文本1。
  内容为:\frac{s_{圆}}{s_{方}}=\frac{π*r^2}{a^2}=\frac{π}{4}≈ \frac{e}{k}≈e/k。
  其中,字母外的方框是对象中的空白公式框。
  (12)在绘图区创建文本2。
  其中字母外的方框是对象中的空白公式框,精确度保留15位有效数字。
  在视图中打开绘图区2。
  (13)在指令栏输入y=π,在绘图区2绘制直线y=π。
  在属性中设置标题为π,显示标题,样式为蓝色1号线。
  (14)在指令栏输入M=(k,4*e/k),属性中显示踪迹。将绘图区的x轴:y轴设为100:1。
  (15)在绘图区建复选框,名称为g,隐藏复选框。
  (16)在绘图区建按钮,标题为“开始/暂停”。
  内部编程为:单击时1.g=!g;2.启动动画[k,g]。
  (17)在绘图区建按钮,标题为“复位”。
  内部编程为:单击时1.k=0  2.更新作图[];3.设置活动视图[2];4.放大[1];5.缩小[1]。
  (18)设置绘图区及绘图区2的背景颜色,调整按钮及文本位置,隐藏单位圆及正方形的无关标签。
  2   使用方法
  将实验次数设为100,降低速度,实验开始后,引导学生观察绘图区中π的取值及绘图区2中的点M在直线y=π附近的振荡。如图1。
  将实验次数设为4000,提高速度,实验开始后,引导学生观察绘图区中π的取值及绘图区2中的点M在直线y=π附近的振荡。如圖2。
  通过反复试验对比及对绘图区2中的点M踪迹的观察,得出结论:当实验次数很大时,频率≈概率。
  【参考文献】
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  [7]王贵军.GeoGebra与数学实验.北京:清华大学出版社,2018.
  【作者简介】
  高长乐,本科,中教一级,研究方向:高中数学。
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