“数列”教学有感

来源 :中学生数理化·教与学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yejing112
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  “数列”知识,一直是高考考查的重点、热点、难点.因为其丰富深刻的数学内涵、灵活多变的解题技巧,而成为高中数学教学的一个难点.在处理数列问题时,学生的思路之所以混乱,往往是因为学生尚未触及其本质;解题之所以困难,时常是因为没能把握住关键.那么,如何在数列教学过程中引导学生探求本质、把握关键呢?为此,笔者在数列教学过程中进行了一些尝试.
  一、以本为纲,挖掘本质
  1.执果索因,由表及里
  例如,等差数列的通项an=a1 (n-1)d.众所周知,它是由累加法推导而得.在教学中,教师往往会注重公式的推导和应用,却忽略了对公式形式加以反思这一环节.内容决定形式,公式是原理的外在表现.通过对公式形式的反思,可以让学生更加深刻地理解其内涵.我们知道,等差数列的定义可以解读为差等于常数d,即an-an-1=d;或者差等于差,即an-an-1=an 1-an.通俗地讲,就是两项关系或是三项关系.而通项中an=a1 (n-1)d,则只涉及an,可将其理解为一项.那么,就其本质而言,等差数列通项的推导方法——累加法,是一种消法,是从等差定义中的两项关系出发消剩an的方法.通项公式中的d便由此而来.也许有人会问,为何不用三项关系?其实道理很简单——两项到一项更近!
  又如,等比数列的通项an=a1qn-1.如果忽略形式,那么等比数列的通项与等差数列的通项是一样的:an是目的,q是起源(等比定义中的两项关系),a1是罗列的结果,n-1是因为连乘了n-1项,也是今后诸如anan-1=nn-1等问题处理方法的鼻祖.
  累加法和连乘法的本质都是消,只是手段不同而已.由上述两个例子我们可以看到,其实公式的形式中已经体现了方法和原理,由因导果固然是教学中常用的方式,但执果索因也是发现规律的重要思路.
  2.追本溯源,体会经典
  能解决问题的是人才,能提出问题的是天才,发现问题并能解决问题的是大师.追随他们的脚步,哪怕是一步、两步,对于提升学生的数学素养,培养学生学习数学的兴趣都有着积极的意义.数学几千年的发展史,注定了它不仅是一门自然科学,也是一门人文科学.
  3.联想类比,触类旁通
  例如,等比求和公式Sn=a1(1-qn)1-q.它所采用的推导方法是错位相减法.有趣的是,它的方法原理与化学中的“萃取法”过程惊人的相似:若两种液体混杂(相当于等差数列an乘以等比数列bn),我们可滴入萃取液(即乘以等比数列的公比q),然后摇一摇使其充分混合(错位,相减),接下去静置分层(利用等比求和公式),最后问题得到解决(消去省略号,化无限为有限).经典的方法都并不复杂,曹冲称象,司马光砸缸,不用千斤顶,四两照样拨千斤!
  二、注重归纳,化圆为方
  1.从结论入手,加以归纳
  例如,已知{an}、{bn}为等差数列,Sn、Tn是前n项的和.若SnTn=2n 13n 2,(1)求a5b5;(2)求.此题两问条件相同,方法却有所不同.在这里Sn是题眼所在,公式选择上的差异,会导致解题方法的区别.对此,我们可以通过对几种求和公式的比较来试着找到问题的关键.等差数列的求和公式一般可以认为有三个:①Sn=a1 n(n-1)2d,②Sn=n(a1 an)2,Sn=An2 Bn.由于公式①中带有基本量a1,d更适用于联立方程求解时采用,前提是必须条件充足,所以姑且称其为计算公式;公式②中的a1 an往往可以根据等差性质加以转化.由于转化的特例是变成相同两项,就本质而言就是消元(这往往在条件不足时会起到“柳暗花明又一村”的效果),我们称之为技巧公式;公式③Sn=An2 Bn是由公式①a1 n(n-1)2d整合而得到,由于突出了变量n,强化了函数特质,故称之为函数公式.从基本量分析,本题涉及两个等差数列{an}、{bn},将带有四个参数,运用公式①显然不太适合.若选用公式②只需令n=9即可.而在第二问求a5b6中,由于底标不同,仍旧选用公式Sn=n(a1 an)2则会出现n1=9、n2=11,显然又不合适.于是,我们可以试试公式③Sn=An2 Bn,Tn=Cn2 Dn,SnTn=An2 BnCn2 Dn=2n 13n 2,易知Sn=kn(2n 1),Tn=kn(3n 2),通过a5=S5-S4,b6=T6-T5即可.在相同的条件下,不同的解法有时只是源于公式的选择不同.把握同一背景下的公式之间的细微差别,才能把握同一条件下的不同问题解法上的差别.
  2.从条件入手,加以归纳
  例如,由于等差求和的函数公式Sn=An2 Bn是一元二次函数的形式,顺理成章地经常会考查最值问题.这类问题如何让学生牢牢地把握解题的方向呢?一元二次函数最值的关键在于对称轴,而函数公式又是由Sn=a1 n(n-1)2d
  整合而来.那么,若条件可转化为两个等式的问题,往往可以从解基本量入手,从而直接求得对称轴.若只有一个等式,则考虑能否通过观察得到对称轴.如,已知S4=S9,那么对称轴在6.5处,易知最值在6或7处.上述是含有等量条件的问题,若没有等式,则可以考虑通过相邻两项的符号变化来判定最值情况.我们可以通过条件形式——两个等式、一个等式、没有等式(即有不等式)来把握Sn=An2 Bn的最值问题的解法.在这里,同一问题的不同解法是基于条件上的差别.把握同一问题的不同解读,才能穷举可能的条件形式对症下药.
  归纳是数学学习中必备的能力和学习习惯.归纳的质量直接影响着对同题异构、异题同构等诸如此类的问题或合并处理或区别对待的能力.通过归纳,我们可以将灵活多变的数列问题关进笼子里,化圆为方.这样,复杂问题相对而言会得到简化.
  三、化繁为简,眼光制胜
  例如,若an=2an-1 1,证明{an 1}是等比数列.证明等比数列只能从定义出发,这样,留给我们的就是该选择两项还是三项的问题.观察条件an、an-1,一般我们会选择两项.可令bn=an 1,这就是将大象看成苹果的关键一步.迈出这一步,我们将不再受到形式上的束缚.目标bnbn-1=q,第一步代入bn=an 1、bn-1= 1(原因是条件为an、an-1);第二步代入an=2an-1 1(用条件).对此,笔者在教学中发现不少学生会写成:an-1=2an-2 1.其实,这是因没能把握本质而犯的常见错误.bn、bn-1是两项,an 1、an-1 1还是两项,而我们的目标是证得常数q——可理解为不带有诸如an、an-1等项,即可理解为0项.所以我们所做的一切是消!若出现2an-1 1和2an-2 1,则又回到了两项,这样自然会陷入僵局.此关一过,一马平川,耐心化简,等待结果(消完).简而言之,由b到a,由两项变一项,由一项变常数,其中“令bn”是使问题简单化的关键.
  又如,数列中的另一类常见问题——求通项问题.其实,我们所要面对的只有一种条件下的通项问题——相邻两项关系,其余的或凭手段(an=Sn-Sn-1,)或凭眼光(如1Sn-1Sn-1=2中,可令bn=1Sn)进行转化.而相邻两项an、an-1到通项an,究其本质是消.只是不同形式下的消法有差别而已.篇幅有限,在这里就不一一展开.特别值得一提的是,在消相邻两项的积或和的时候,我们会发现隔项有规律,换个眼光来看这就是奇数项、偶数项问题,从本质上来说即分段函数.
  在相同的方法技巧下,高人一等的眼光,是简化问题、厘清思路的关键.
  总之,分析越接近本质,方向才越加明确;善于理清规律,方法才能得到优化;强干弱枝,培养眼光,思路才会清晰.数列内容的学习,对师生而言,不仅是一种挑战,更是一个提升数学思维品质、养成良好分析习惯、开拓眼界的机会.
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