由一条联考题而引发的一堂高三数列复习探究课

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  2010年江苏泰州期末联考数学试卷中有这样一道试题:
  已知数列{an}和{bn},对一切正整数n,都有:a1bn+a2bn-1+a2bn-1+a3b{n-2}…+anb1=3n+1-2n-3成立.
  (1) 如果数列{bn}为常数列,且bn=1,求数列{an}的通项公式;
  (2) 如果数列{an1}的通项公式为an=n,求证数列{bn}为等比数列.
  (3) 如果数列{bn}为等比数列,数列{an}是否为等差数列?如果是,求出这个数列的通项公式;如果不是,请说明理由.
  这道题全面考查了数列这一章的基本知识和基本方法,是一道由浅入深,由易到难,逐步递进的一道好题.同时这道题对学生数学能力的考查也很到位,为了讲授好这道题,又恰逢笔者在全校开设一堂数列一轮复习公开课,笔者以这道题为载体,设计了一堂数列复习探究课,后经实践证明,教学效果较好,学生普遍都能接受和应用.
  1. 教学过程简录
  1.1 基本问题:再现知识,夯实“基础”
  教师:在数列{an}中,如何由sn求aan?
  学生1:运用a=s1 n=1
  sn-sn-1n≥2求解,然后检验a1是否满足a(n≥2),若满足,合起来写;不满足,则写成分段的形式.
  教师:很好.请看下面的问题:
  问题1 已知数列{an}中a1+a2+a3+…+an=3n+1-2n-3,求a;
  大家能根据学生1给出的结论解决这个问题吗?
  学生众:能.
  学生2:等式的左边a1+a2+a3+…an就是sn,这道题的解法就是直接结论a=s1 n=1
  sn-sn-1 n≥2运用来解.
  当n=1时,a=32-2-3=4;
  当n≥2时,an=sn-sn-1=2·3n-2;
  检验a满足a(n)(n≥2),∴ a=2·3n-2.
  教师:太棒了.这道题的本质仍然是由s求a型,假如我们把等式的左边由单一变为复合型呢?假如说改为乘积的形式呢?
  1.2 探究过程:解决问题,获取能力
  请看变式1:已知数列{an}中3a1+32a2+33a3+…+3nan=3n+1-2n-3(n∈N*)求a;
  学生众(经过思考、讨论)后发现:如使用换元法将3nan换成bn,等式的左边3a1+32a2+33a3+…+3nan即为b1+b2+b3+…+ bn形式也就是sn,仍然使用a=s1 n=1
  sn-sn-1 n≥2求解,思路豁然开朗.
  学生3:令bn=3nan;由①②可知:b=2·3n-2,即a=2-23n.
  教师:此题虽然形式上发生了很大的变化,但等式的左边本质是和的形式,故仍然可以使用由s求a型方法求解.上面的问题中,变量n的变化是同步进行的,若n的变化交替进行,请看下面的问题:
  变式2:已知数列{an}和{bn},对一切正整数n,都有:a1b1+a2bn-1+a3bn-2+…+anb1=3n+1-2n-3成立.如果数列{bn}为常数列,且bn=1,求数列{an}的通项公式.
  学生4:此题虽然an,bn中两个n同时变化,但因为bn=1是一个常数列,实际上只需考虑一个n变化,即a1+a2+a3+…+an=3n+1-2n-3;由问题1的解法可知an=2·3n-2.
  教师:太好了.这位同学很善于观察,发现了问题中的变量与不变量,从而发现本题经过简单处理就是问题1.
  探究1:若bn=n,求证:数列{an}成等比数列.
  学生埋下头去思考,讨论;3分钟后,有学生有所感悟,好像发现了什么,但表情仍在思考的样子.教师适时提示启发:从前面的问题中得到什么启发?
  从n个式子和到一个式子,从无限到有限,从有省略号到消去省略号,都是利用了an=sn-sn-1(n≥2),这种方法也叫迭代法,对本题有什么启示?
  学生5:若有所悟:na1+(n-1)a2+(n-2)a3+…+2an-1+an=3n+1-2n-3……①
  n≥2时 (n-1)a1+(n-2)a2+(n-3)a3+…+2an-2+an-1=3n-2(n-1)-3……②
  由①-②可得:a1+a2+a3+…+an=2·3n-2.
  看到此式,他终于恍然大悟,原来又回到了s=2·3n-2;再一次使用an=s1 n=1
  sn-sn-1 s≥2 求解;
  当n=1时 a1=4
  当n≥2时 an=sn-sn-1=4·3
  检验检验a1满足an(n≥2);∴ an=4·3n-1;
  n≥2, anan-1=3 ∴ 数列{an}成等比数列.
  到这儿,大多数同学终于明白了这道题的思路,大家情绪异常高兴,教师趁热打铁,思考探究2:若数列{bn}的通项公式为bn=3n,求证:数列{an}成等差数列.
  学生马上又投入到紧张的思考之中,教室里鸦雀无声.五分钟后,陆续有同学抬起头来,但大多数同学仍紧皱眉头,苦思冥想,老师适时点拨:
  3na1+3n-1a2+3n-2a3+…+33an-1+3an=3n+1-2n-3……①
  当n≥2时,用n-1代n得:
  3n-1a1+3n-2a2+3n-3a3+…+32an-2+3an-1=3n-2(n-1)-3……②
  教师:能用①-②解决吗?
  学生众:不能.
  学生6:①-②起不到化简的作用,反而越减越繁.
  教师:讲得很有道理.既然相减不能解决问题,我们再观察一下两式的结构特点,能不能从结构上找到两式的相似之处,从而找到解决问题的方法.
  学生7:两式的系数存在倍数关系 .
  教师:观察很仔细,能否抓住这一特征找到突破口呢?
  学生7:可以将①-②×3就可以.
  教师:太棒了,说下去.
  学生7:当n≥2时 3a=(3n+1-2n-3)-〔3·3n-6(n-1)-9〕
  =-2n-3+6n-6+9
  =4n
  即an=43n经检验a也满足.
  至此这道题才得以圆满解决,学生们长长地嘘一口气,课堂气氛达到了高潮.
  1.3 编题练习;提升能力,发展思维
  教师:若数列{bn}的通项公式为bn=3n,则数列{an}成等差数列.同学们能否发挥想象,开动脑筋,在此基础上,由特殊到一般,进行归纳推理,自编一道题呢?
  学生8:我的想法是:运用归纳推理的思想,把题目条件推广到一般情况,结论是否成立呢?即:若数列{bn}成等比数列,那么数列{an}一定成等差数列吗?
  教师:学生8的想法很有创意,我把学生8的想法编为具体的题目是:
  探究3:若数列{bn}成等比数列,那么数列{an}是否成等差数列?如果是,求出这个数列的通项公式;如果不是,请说明理由.
  教师:当然,同学们还可以编出很多问题,比如说有探究1是否可以进行推广,请同学们课后继续研究.下面请同学们解决这个问题.(3分钟后学生回答)
  学生9:因为{bn}成等比数列,设{bn}的首项为为b1,公比为q;
  a1bn+a2bn-1+a3bn-2+…+an-1b2+anb1=3n+1-2n-3……①
  当n≥2时a1bn-1+a2bn-2+a3bn-3+…+an-1b1=3n-2(n-1)-3……②
  由①-②×q得a=(3-q)3n-2n(1-q)-(3-q)b1
  若q=3时an=4nb1通项公式是关于n的一次函数,所以数列{an}成等差数列.
  若q≠3时 因为a2-a1≠a3-a2,所以数列{an}不成等差数列.
  教师:同学们既能编题也能解题,体现了较高的数学素养.请同学们谈谈这一节课学习之后的感受.
  1.4 体验过程:完善学生认知,发展是自学能力
  学生8:想不到我也会编题.
  学生10:这节课运用了迭代法,等差等比数列的判定方法以及数列中定值问题的处理方法.
  ……
  教师:请同学们将这节课从知识到方法做出归纳和总结.
  2. 课后反思
  传统的数学复习课教学模式往往是知识归纳—例题讲解—反馈练习;一进入课堂就是数学知识(方法)归纳,把知识强塞给学生,学生对为什么进行数学知识归纳感到茫然,似有被老师牵着鼻子走的感觉.本节课一开始就通过由由sn求an这一简单知识入手引出问题1,在解决问题时自然唤起学生对基础知识、基本技能、基本方法的回顾,充分体现“学数学就是做数学”的理念,然后在问题的基础上层层推进,通过问题的精巧设计,让学生在新的问题情境中,运用观察、猜想、归纳、验证等方法解决问题.在问题的解决中获得新知、获取能力.随着问题的逐渐深入,学生在一个个问题的解决中,逐渐体验到数学问题的紧密联系,从而进一步完善认知结构,学生在解决老师给出的这些有联系的问题的同时,受到潜移默化的影响;当教师要求学生当一回小老师,也来编一道题时,同学们都跃跃欲试,同学们经过猜想,教师加以总结,新的探究问题就产生了,探究3就是学生的精彩“杰作”.如果我们长期坚持这样做,学生的创造潜能一定会得到充分发展.
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