高中数学“数列的基本问题”复习

专题讲座高中数学“数列的基本问题”一、对“数列的基本问题”中数学知识的深层次理解（一）数列内容的知识结构数列作为一种特殊的函数，是反映自然规律的基本数学模型．研究等差数列和等比数列这两种特殊数列模型，探索并掌握它们的一些基本数量关系，感受这两种数列模型的广泛应用，并利用它们解决一些实际问题．（二）深入理解数列内容在知识体系中的地位及相互联系数列是函数学习的继续；数列作为一种特殊函数，是反映自然规律的基本数学模型；数列在整个中学数学教学内容中，处于一个知识汇合点的地位；归纳和类比是两种用途最广的合情推理.也是数列教学和学习中最重要的方法。（三）数列教学内容的重点、难点等差数列与等比数列的通项公式与前项和公式的探求，在实际问题的情境中抽象出等差数列或等比数列模型，数列递推关系的建立及其应用是这部分内容的重点和难点．二、“数列的基本问题”的教与学的策略（一）学生在学习数列概念时的障碍及对策数列概念是学习数列的起始课，在学习中学生会遇到如下障碍：1．对数列定义中的关键词“按一定次序”的理解有些模糊．2．对数列与函数的关系认识不清．3．对数列的表示，特别是通项公式感到困惑．对数列的通项公式可以不只一个觉得不可思议．4．由数列的前几项写不出数列的通项公式．教学策略：1．为激发学生学习数列的兴趣，体会数列知识在实际生活中的作用，可由实际问题引入，从中抽象出数列要研究的问题，使学生对所要研究的内容心中有数，如书中所给的例子等。2．数列中蕴含的函数思想是研究数列的指导思想，应及早引导学生发现数列与函数的关系．在教学中强调数列的项是按一定顺序排列的，“次序”便是函数的自变量，相同的数组成的数列，次序不同则就是不同的数列．函数表示法有列表法、图象法、解析式法，类似地，数列就有列举法、图示法、通项公式法。数列的概念定义：像这样按照一定次序排列起来的一列数称为数列.从三个层次来理解“次序”（1）语言描述把位置编上号码，这些号码是所有的非零自然数按从小到大顺序排列，每一个有序号的位置都有一个确定的值，由所有这样的数值组成一个数列；数列的一般形式可以写成a1，a2，a3，…，an，…，这种有序性是对数列本质的刻画（2）映射角度“次序”用数学语言来表示，就是一种特殊的对应，即映射：（3）函数角度数列可以看成以正整数集N*（或它的有限子集{1，2，…，n}）为定义域的函数an=f(n)，当自变量按照从小到大的顺序依次取值时，所对应的一列函数值．数列——初等函数对于任意的函数y=f(x)（x≥0），我们可以得到一个数列3．由数列的通项公式写出数列的前几项是简单的代入法，对程度差的学生，可多举几个例子，让学生观察归纳通项公式与各项的结构关系，尽量为写通项公式提供帮助．归纳数列的通项教学的目的：归纳法的运用，数列概念的理解。教学中，分几个层次：可以先给一些特殊的数列：再给和特殊数列有关的数列：4．由数列的前几项写出数列的一个通项公式是学生学习中的一个难点，要帮助学生分析各项中的结构特征，让学生依据前几项的规律，猜想该数列的下一项或下几项的值，以便寻求项与项数的关系。最后老师可以和学生共同归纳一些规律性的结论：（1）并非所有数列都能写出它的通项公式，如：0，-1，3，7，11…；（2）有些数列的通项公式在形式上不一定是唯一的，如：数列1，-1，1，-1，1，-1，…的通项可写成（3）当一个数列出现“+”、“-”相间时，应先把符号分离出来，用等来控制，然后再寻找数量间关系；（4）有些数列的通项公式可以用分段的形式来表示；（5）熟悉常见数列的通项：例如，全体正偶数按从小到大的顺序构成数列2，4，6，…，2n，…，这个数列还可以用列表和图象分别表示为总之：数列概念的要求比过去高，用图形的变化描述数列，把图形的几何结构量化。（二）用函数的观点进行等差数列的教学关于等差数列定义的教学给出一些等差数列的例子，让学生从项与项关系的角度去观察、归纳、概括得等差数列的定义.在这一段的教学中，一定要重视归纳的过程，这是学生能理解等差数列的所必须的，不要一笔带过！研究数列的一个很重要的方法是：从整体上看数列，研究数列中的项与项之间的关系引入：（2004北京卷）定义“等和数列”：在一个数列中，如果每一项与它的后一项的和都为同一个常数，那么这个数列叫做等和数列，这个常数叫做该数列的公和.已知数列是等和数列，且a1=2，公和为5，那么a18的值为从定义的数学表达式：得：表明从第二项起，等差数列的任意项都可以表示为它的前一项与公差的和,因此，等差数列的任意项也就应该可以用首项和公差来表示.2．等差数列通项与一次函数得到结论：是等差数列这样，由于公差不为零的等差数列的每一项an是关于项数n的一次函数式于是可以利用一次函数的性质来认识等差数列例如，理解为什么.根据一次函数的图象是一条直线和直线由两个点唯一确定的性质，就容易理解为什么两项可以确定一个等差数列由，它的含义是什么呢？（可以适当拓展到直线斜率的计算方法）3．等差数列的性质表面看是两项之和相等，从对应的项数之间又是一种什么关系呢？由此归纳得出：使用等差数列的性质时要注意：必须是两项相加等于两项相加，否则不成立。如，有.等差中项的定义是针对三个数的，即如果x，A，y组成等差数列，则A叫做x，y的等差中项.从等差数列的整体看：a1，a2，a3，…，an，…，从第二项起，每一项（有穷数列的末项除外）都是它的前一项与后一项的等差中项.推广：从第二项起，每一项都是到它距离相等的两项的等差中项，即与数列中的任一项“等距离”的两项之和等于该项的2倍.这个性质体现的是数列的对称性，这种对称性是由项数之间的关系决定的.例题：（三）把握等差数列的前n项和公式的教学实质1．等差数列的前n项和公式的教学实质有些教师在教学中利用“梯形钢管堆的计数”“梯形面积公式”等模型来体现数形结合，认为“倒序求和”是等差数列前项和公式这一内容蕴含的思想方法。因此，把基础定位在要让学生掌握求和公式及其变式，学会“倒序求和”的思想方法。其实，“倒序求和”只是为避免对项数n进行奇偶讨论而引入的一个技巧，并不是什么思想方法。基础性表现在几个层次：用等差数列的“基本量”；用等差数列的性质“等差数列”，将不同数求和化归为相同数求和，从数量关系上看是利用了“平均数”概念；更进一步地，为了体现从概念出发思考和解决问题的思想，利用等差数列的概念和通项公式，所以实质就是求。教学设计：引入高斯故事，归纳方法本质从“高斯的故事”引入；归纳“高斯方法”的本质，即实质是利用，将不同数化为相同数求和；探究求值方法，引出分类讨论用这一方法求的值，引出需要分n为奇数、偶数讨论的问题，并求出和；过渡到利用求等差数列前n项和公式。归纳思想方法，提升解题技巧聚焦基本概念和基本原理，引导学生经历从特殊到一般的归纳过程，从中领悟“化归”的思想方法的思路。教学中不必急于引入“倒序求和”的技巧。可以在讨论n的奇偶性而得出求和公式后，再让学生思考“能否想个办法避免讨论”，把公式变形为，再联系性质得到。应把等差数列前项和这节课看成是等差数列概念、性质的应用课。这一节课的教学，重要的是培养学生从基本概念、基本原理出发思考问题的习惯。具体教学时应明确任务（即用基本量）的基础上，引导学生从基本性质、通项公式入手，寻找化归的方法，在不断“求简”中得到“倒序求和”。2.公式的推导3．从函数的观点来认识Sn首项为a1、公差为d的等差数列前n项和的公式可以写为：即当时，Sn是n的二次函数式，于是可以运用二次函数的观点和方法来认识求等差数列前n项和的问题如可以根据二次函数的图象了解Sn的增减变化、极值等情况4．通过Sn的有关问题进一步认识等差数列的结构特征本题给出了等差数列前6项的和，应该关注最后六项的和，利用等差数列的性质和前n项和公式解决问题。要求学生对等差数列前n项和概念要有深刻理解。例2等差数列的公差为d，前n项和为Sn，当首项a1和d变化时，a2+a8+a11是一个定值，则下列各数中也为定值的是（C）本题利用整体代换求解，体现了整体代换的思想。（四）典型例题的作用及教学所以，满足不等式组的正整数n的取值只能是8，9.（五）数列研究的几个基本问题1．关注an与Sn（六）数学归纳法的教学定位1．数学归纳法教学的重点和难点重点（1）初步理解数学归纳法的原理.（2）明确用数学归纳法证明命题的两个步骤.（3）初步会用数学归纳法证明简单的与正整数有关的恒等式.难点（1）对数学归纳法原理的理解，即理解数学归纳法证题的严密性与有效性.（2）假设的利用，即如何利用假设证明当n=k+1时结论正确.2．数学归纳法原理形成的教学定位由于数学归纳法原理的高度的抽象性，学生在学习时，往往限于掌握了一些应用数学归纳法的技巧，而不能真正理解它的意义.因此学习停留在单纯的模仿之中.所以原理的形成过程的教学，既是本节课的重点，也是难点.教师要组织形象、生动、与所学内容密切相关的素材，作为数学归纳法原理产生的背景，以激发学生浓厚的学习兴趣，帮助、引导学生从中感悟其蕴含的数学思想，最终产生迁移效果.抽象出数学归纳法的原理，如何通过探究顺利实现迁移抽象的目标，就成了本节课能否成功的关键.有些教师对数学归纳法原理形成过程的教学不够重视，表现在有的教师没有安排实验探究，急于向学生展示一种思维“模式”和“套路”，接着通过大量的例题、习题进行强化；有的教师虽然安排了实验，但也是一带而过，很快抽象出了数学归纳法原理，这只能是教师的“成果”，而不是学生的成果，仍然摆脱不了生硬灌输这种教学模式的影子；甚至有的教师将相当多的时间和精力花在举例说明“不完全归纳法”的缺陷上，这显然偏离了本节课的主题与核心.“多米诺骨牌实验”的教学定位本节课所需的“引例”，形式丰富多样，教师用的最多的是“多米诺骨牌实验”，因为这几乎是所有学生小时候都玩过的一种游戏，贴近学生的生活实际，具有一种无形的亲近感。同时“多米诺骨牌实验”以简便的形式蕴含了数学归纳法的深刻原理，因而成为这节课的典型素材.问题是如何正确认识，科学定位“多米诺骨牌实验”？在实验的方式上，“多米诺骨牌实验”应从不同角度多次进行，每次实验都要有不同的目的，都要引发学生不同的思考、探究，让学生既要有实验成功的体验，又要有实验失败的反思；而多次的实验又能形成一个有机的整体，当将每次实验的体验和反思糅合在一起后，数学归纳法的内在原理就扎根于学生的心中了。从学生的基础来看，学生用原有的知识结构同化数学归纳法存在着数学知识和逻辑知识上的准备不足，需要具体的实例帮助；从学生的认知规律来看认知抽象的事物应尽可能将其具体化、形象化，同时，对抽象事物本质的认识不能一步到位，应该由浅入深、由表及里、正反对比，方能凸显本质。“多米诺骨牌实验”的功能应该包含两个层次：一是将实验转化为关于正整数的命题，即“第一块骨牌倒下”对应“当n取第一个正整数n0时命题成立”，“第二块骨牌倒下”对应“当n取第一个正整数n0+1时命题成立”，…，“所有的骨牌都倒下（即游戏成功）”对应“命题对从n0开始的所有正整数都成立”，若“第块骨牌倒下，则一定有第k+1块骨牌跟着倒下”对应“若时命题成立，则n=K+1时命题也一定成立”。二是将游戏转化为具体的数学问题，引导学生通过解决具体的数学问题进一步体验数学归纳法的思想，并从中感受到成功的喜悦，然后在此基础上才能推广到一般命题，抽象概括，得到数学归纳法原理。这样学生才能够切实掌握数学归纳法原理，本节课的难点才能够得到有效突破。“多米诺骨牌实验”的教学设计三次实验实验1：用手推倒1号骨牌，然后2号骨牌，3号骨牌，…，紧跟着全部倒下，让学生讨论为什么会出现这种结果，在这个环节，学生对现象的本质的认识可能是比较模糊的，但必要的讨论为下面显现本质奠定了基础。实验2：课件展示动画，在该实验中，骨牌的间距和实验1相同，用手推倒1号骨牌，没有推倒，然后2号骨牌，3号骨牌，…，自然就没有倒下，即游戏失败。这时教师让学生对比实验1和实验2，讨论游戏失败的原因，从而得到游戏成功的第一个必要条件，1号骨牌必须被推倒。实验3：课件展示动画，在该实验中，骨牌的间距