探究2007年中考数学猜想问题

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  著名物理学家牛顿说过:“没有大胆而放肆的猜想,就不可能有伟大发现.”这句至理名言道出了猜想的重要性.综观近几年中考命题,命题者在猜想方面进行了有益而大胆的探索改革,为推动素质教育,培养同学们的创新能力起到良好导向作用.
  
  1.数与式规律问题的探究
  
  通过对一列有序数、式的特点与结构的分析与研究,找出共性规律,进而归纳猜想出隐含的一般规律,然后再探索出问题的答案.这种思维策略体现了从特殊到一般,再到特殊的思想方法,能够有效检测同学们的观察、分析、推理、猜想能力.
  例1(2007年陕西省考题)小说《达芬奇密码》中出现了一串神秘排列的数,将这串令人费解的数按从小到大的顺序排列为:1,1,2,3,5,8,…,则这列数的第8个数是.
  分析:欲求第8个数,首先必须揭开这串数的排列规律.观察数的大小,我们可以发现从第3个数起,每一个数都等于它前面相邻的两个数的和,因此第8个数应等于第6个数(8)与第7个数(13)之和即8+13=21.事实上这列数就是我们常说的著名的“斐菠那挈数列”.
  例2(2007年河池市考题)古希腊数学家把1,3,6,10,15,21,…,叫做三角形数,根据它的规律,则第100个三角形数与第98个三角形数的差为 .
  分析:先观察分析第2个数与第1个数的差,发现是2,接着探索第3个数与第2个数的差,发现是3,这样我们又得出第4个数与第3个数的差是4,由此我们不难发现第n个数与第n-1个数的差为n,从而得到结论:第100个三角形数与第98个三角形数的差为100+99=199.
  
  2.从对图表的探究过程中发现、归纳、猜想规律
  
  解决图形规律问题应充分发挥数形结合的指导思想,从分析图形结构入手,从简单到复杂进行归纳猜想从而获得隐含的数学规律,并用代数式描述出来,进而解决相关的问题.
  例3(2007年陇南市考题)如图1,用灰白两色正方形瓷砖铺地,第6个图案中灰色瓷砖块数为_______.
  
  分析:方法(1),从横的角度观察,每个图案中灰色瓷砖都是2行,第1个图案中每行中有2个灰色瓷砖,共有2×2块灰色瓷砖;第2个图案中每行中有3个灰色瓷砖,共有2×3=2×(2+1)块灰色瓷砖;第3个图案中每行中有4个灰色瓷砖,共有2×4=2×(3+1)块灰色瓷砖;…由此可推出第n个图案中每行中有n+1个灰色瓷砖,共有2×(n+1)=2n+2块灰色瓷砖.故第6个图案中灰色瓷砖块数为2×6+2=14块.
  方法(2),从纵的角度观察,每个图案中每列都有2个灰色瓷砖,第1个图案中有2列灰色瓷砖,共有2×2块灰色瓷砖;第2个图案中有3列灰色瓷砖,共有2×3=2×(2+1)块灰色瓷砖;第3个图案中有4列灰色瓷砖,共有2×4=2×(3+1)块灰色瓷砖;…由此可推出第n个图案中有n+1列灰色瓷砖,共有2×(n+1)=2n+2块灰色瓷砖.故第6个图案中灰色瓷砖块数为2×6+2=14块.
  例4(2007年安徽省考题)探索n×n的正方形钉子板(n是钉子板每边上的钉子数),相邻钉子间距离为1连接任意两个钉子所得到的不同长度值的线段种数:
  
  (3)对n×n的钉子板,写出用n表示S的代数式.
  分析:n=2,3,4,5,是引领同学们从简单到复杂进行探究归纳的过程,数一数每种情况下得到不同长度值的线段种数就是在积累实验数据,为探索、猜想规律提供依据.通过探索我们不难得到表格中的数据.
  
  解:(1)4,2+3+4+5(或14);
  (2)①n×n的钉子板比(n-1)(n-1)的钉子板中不同长度值的线段种数增加了n种;②分别用a、b表示 n×n与(n-1)(n-1)的钉子板中不同长度值的线段种数,则a=b+n;
  (3)S=2+3+…+n.
  例5(2007年河北省课改实验区考题)观察下面的图形(每个正方形的边长为1)和相应的等式,探究其中的规律.
  
  (1)写出第五个等式,并在5个正方形上画出与之对应的图示;
  (2)猜想并写出与n个图形相对应的等式.
  分析:(1)本题创设了一个观察几何图形面积的情境,用来探究、验证相应的代数恒等式成立,同时也给同学们提供一个“从简单情形入手,发现规律”的科学探究的思维方法.
  本题的数学内涵是“阴影部分的面积既可直接求解,也可间接求解——用整体图形的面积减去空白部分的面积”.根据两种方法得到的面积相等容易知道①②③④具有的数学规律成立.观察数学表达式①②③④和相应的图形容易发现,第五个等式与之对应的图示为:
  
  从上述解题过程中不难看出,猜想是一种高层次的思维活动,是数学探索发现过程中的一种创造性思维,这类问题既能考查同学们对数学知识的掌握程度,培养收集、处理信息的能力,同时又能促进同学们养成科学探究的思维方式,为发展同学们的创新思维奠定了基础.随着新课程的实施,相信今后中考试题中“数学猜想”问题必将出现一个百花齐放的新局面.
  
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