高中數(shù)列教案
發(fā)表時(shí)間:2020-12-01第2章數(shù)列復(fù)習(xí)教案。
教學(xué)設(shè)計(jì)
整體設(shè)計(jì)
教學(xué)分析
本章知識(shí)網(wǎng)絡(luò)
本章復(fù)習(xí)建議
本章教材的呈現(xiàn)方式?jīng)Q定了本章的復(fù)習(xí)方法,一方面讓學(xué)生體會(huì)數(shù)列是一種特殊函數(shù),加深對(duì)函數(shù)概念和性質(zhì)的理解,對(duì)數(shù)列的本質(zhì)有清晰的認(rèn)識(shí)和把握;另一方面,通過數(shù)列概念引入以及數(shù)列應(yīng)用的過程,體會(huì)數(shù)列問題的實(shí)際應(yīng)用.
數(shù)列可以看成是定義域?yàn)檎麛?shù)集N*(或它的有限子集)的函數(shù),當(dāng)自變量順次從小到大依次取值時(shí)對(duì)應(yīng)的一列函數(shù)值,而數(shù)列的通項(xiàng)公式則是相應(yīng)的函數(shù)解析式.由于數(shù)列的項(xiàng)是函數(shù)值,序號(hào)是自變量,所以以序號(hào)為橫坐標(biāo),相應(yīng)的項(xiàng)為縱坐標(biāo)畫出的圖象是一些孤立的點(diǎn).等差數(shù)列和等比數(shù)列是兩種最基本、最常見的數(shù)列,它們各有五個(gè)基本量:首項(xiàng)a1、公差d或公比q、項(xiàng)數(shù)n、通項(xiàng)an、前n項(xiàng)和Sn;兩個(gè)基本公式——通項(xiàng)公式和前n項(xiàng)和公式將這五個(gè)基本量連接起來,應(yīng)用函數(shù)與方程的思想方法,認(rèn)識(shí)這些基本量的相互聯(lián)系,由已知推求未知,構(gòu)成了數(shù)列理論的基本框架,成為貫穿始終的主線.本章的重點(diǎn)是等差和等比數(shù)列的基本性質(zhì)及其應(yīng)用,難點(diǎn)是等差和等比數(shù)列的基本性質(zhì)的綜合應(yīng)用.因此注意等差、等比數(shù)列與相應(yīng)函數(shù)的關(guān)系也就成了復(fù)習(xí)的重點(diǎn).
數(shù)列在高考中占有重要的位置,也是高考命題的熱點(diǎn)之一.由于數(shù)列內(nèi)容的豐富性、應(yīng)用的廣泛性和思想方法的多樣性,決定了數(shù)列在高考中地位的特殊性.這就要求我們?cè)跀?shù)列復(fù)習(xí)中,要重視基礎(chǔ)知識(shí)和方法的學(xué)習(xí),理解和掌握等差與等比數(shù)列的基本性質(zhì),幫助學(xué)生自我架構(gòu)數(shù)列知識(shí)框架,提高綜合運(yùn)用數(shù)列知識(shí)和方法的能力.
數(shù)列的通項(xiàng)是數(shù)列最重要、最常見的表達(dá)形式,它是數(shù)列的核心,應(yīng)弄清通項(xiàng)公式的意義——項(xiàng)數(shù)n的函數(shù);理解通項(xiàng)公式的作用——可以用通項(xiàng)公式求數(shù)列的任意一項(xiàng)的值,及對(duì)數(shù)列進(jìn)行一般性的研究.?dāng)?shù)列的遞推式是數(shù)列的另一種表達(dá)形式,常見方法有錯(cuò)位相減法、裂項(xiàng)相消法、分解轉(zhuǎn)化法、倒序相加法,若涉及正負(fù)相間的數(shù)列求和常需分類討論.在處理這類問題的時(shí)候要注意項(xiàng)數(shù).
數(shù)列一章是高中多個(gè)數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn)的交匯,也是多個(gè)數(shù)學(xué)思想方法的聚會(huì),因此本章教學(xué)要善于挖掘教材內(nèi)容的延伸和拓展.本章小結(jié)中的題目,缺少代數(shù)、三角和幾何的綜合的基本練習(xí)題,在設(shè)計(jì)的例題中有所涉及.但仍不夠,可再適當(dāng)增加些.如三角形的三內(nèi)角成等差數(shù)列等問題的探究.本章復(fù)習(xí)將分為兩課時(shí),第1課時(shí)重點(diǎn)是系統(tǒng)化本章知識(shí)結(jié)構(gòu),優(yōu)化解題思路和解題方法,提升數(shù)學(xué)表達(dá)的能力;第2課時(shí)重點(diǎn)是靈活運(yùn)用數(shù)列知識(shí)解決與數(shù)列有關(guān)的問題.為更好地理解教學(xué)內(nèi)容,可借助信息技術(shù)復(fù)習(xí)本章內(nèi)容.通過現(xiàn)代教育技術(shù)手段,給學(xué)生展示一個(gè)更加豐富多彩的“數(shù)列”內(nèi)容.
本章《新課程標(biāo)準(zhǔn)》要求是:1.數(shù)列的概念和簡單表示法.通過日常生活中的實(shí)例,了解數(shù)列的概念和幾種簡單的表示方法(列表、圖象、通項(xiàng)公式),了解數(shù)列是一種特殊函數(shù).2.等差數(shù)列、等比數(shù)列.(1)通過實(shí)例,理解等差數(shù)列、等比數(shù)列的概念;(2)探索并掌握等差數(shù)列、等比數(shù)列的通項(xiàng)公式與前n項(xiàng)和的公式;(3)能在具體的問題情境中,發(fā)現(xiàn)數(shù)列的等差關(guān)系或等比關(guān)系,并能用有關(guān)知識(shí)解決相應(yīng)的問題;(4)體會(huì)等差數(shù)列、等比數(shù)列與一次函數(shù)、指數(shù)函數(shù)的關(guān)系.
三維目標(biāo)
1.通過本章復(fù)習(xí),使學(xué)生理清本章知識(shí)網(wǎng)絡(luò),歸納整合知識(shí)系統(tǒng),突出知識(shí)間內(nèi)在聯(lián)系,能用函數(shù)觀點(diǎn)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)數(shù)列.
2.提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力,分析問題、解決問題的能力;培養(yǎng)學(xué)生自主復(fù)習(xí)及歸納的意識(shí),激勵(lì)學(xué)生思維創(chuàng)新.
3.認(rèn)識(shí)事物間的內(nèi)在聯(lián)系和相互轉(zhuǎn)化,培養(yǎng)探索、創(chuàng)新精神.
重點(diǎn)難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn):等差數(shù)列、等比數(shù)列的概念、通項(xiàng)、前n項(xiàng)和,及它們之間的內(nèi)在聯(lián)系;靈活應(yīng)用數(shù)列知識(shí)解決問題.
教學(xué)難點(diǎn):用函數(shù)的觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)數(shù)列并用數(shù)列知識(shí)靈活解決實(shí)際問題.
課時(shí)安排
2課時(shí)
教學(xué)過程
第1課時(shí)
導(dǎo)入新課
思路1.讓學(xué)生閱讀課本的小結(jié)內(nèi)容.根據(jù)教材內(nèi)容的呈現(xiàn)方式回答有關(guān)問題,同時(shí)也給學(xué)生以數(shù)列整體知識(shí)結(jié)構(gòu)的記憶.由此展開新課.
(幻燈片)
思路2.本章是通過對(duì)一般數(shù)列的研究,轉(zhuǎn)入對(duì)兩類特殊數(shù)列——等差數(shù)列、等比數(shù)列的研究,然后讓學(xué)生根據(jù)本章學(xué)習(xí)的進(jìn)程,回憶本章學(xué)習(xí)了哪些主要內(nèi)容?用到了哪些思想方法?本章知識(shí)流程圖留給學(xué)生自己操作.相比之下,這種引入對(duì)學(xué)生的思維要求較高,難度大,但卻更能訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)造性思維.教師可結(jié)合學(xué)生的活動(dòng)出示相關(guān)多媒體課件.
推進(jìn)新課
新知探究
提出問題
1怎樣理解函數(shù)與數(shù)列的關(guān)系?
2回憶等差數(shù)列、等比數(shù)列的定義、通項(xiàng)公式、求和公式及性質(zhì)各是什么?
3回憶“疊加法”“累乘法”“倒序相加法”“錯(cuò)位相減法”的含義是什么?
4對(duì)任意數(shù)列{an},若前n項(xiàng)和為Sn,則an與Sn具有怎樣的關(guān)系?怎樣理解這個(gè)關(guān)系式?它有哪些應(yīng)用?
活動(dòng):教師引導(dǎo)學(xué)生充分探究,自行總結(jié),不要將歸納總結(jié)變成課堂上的獨(dú)角戲,輔助課件可制成如下表格形式:
數(shù)列等差數(shù)列等比數(shù)列
定義
通項(xiàng)公式
遞推公式
性質(zhì)
前n項(xiàng)和公式
點(diǎn)撥學(xué)生注意,重新復(fù)習(xí)數(shù)列全章更應(yīng)從函數(shù)角度來認(rèn)識(shí)數(shù)列,這是學(xué)好數(shù)列、居高臨下地把握數(shù)列的錦囊妙計(jì).深刻認(rèn)識(shí)數(shù)列中數(shù)的有序性是數(shù)列定義的靈魂.?dāng)?shù)列可以看成是定義域?yàn)檎麛?shù)集N*(或它的有限子集)的函數(shù),當(dāng)自變量順次從小到大依次取值時(shí),對(duì)應(yīng)的一列函數(shù)值.而數(shù)列的通項(xiàng)公式則是相應(yīng)的函數(shù)解析式.反映到圖象上,由于數(shù)列的項(xiàng)是函數(shù)值,序號(hào)是自變量,所以以序號(hào)為橫坐標(biāo),相應(yīng)的項(xiàng)為縱坐標(biāo)畫出的圖象是一些孤立的點(diǎn),所以說數(shù)列是一類特殊的函數(shù),復(fù)習(xí)本章應(yīng)突出數(shù)列的這一函數(shù)背景.對(duì)兩類特殊數(shù)列——等差數(shù)列與等比數(shù)列的函數(shù)理解則是:等差數(shù)列是一次型函數(shù),是最簡單的遞推數(shù)列;等比數(shù)列是指數(shù)型函數(shù).它們具有函數(shù)的一般性質(zhì),都借助了數(shù)形結(jié)合的思想研究問題.
關(guān)于等差數(shù)列、等比數(shù)列的通項(xiàng)公式與前n項(xiàng)和公式的推導(dǎo)方法以及“疊加法”“累乘法”等,可由學(xué)生回憶并進(jìn)一步理解,這里不再一一列出.
教師應(yīng)特別引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注an與Sn的關(guān)系.對(duì)于任何數(shù)列{an},若前n項(xiàng)和為Sn,則an=S1,Sn-Sn-1,n=1,n≥2,常因忽略對(duì)n=1的討論或忽略n≥2這一條件而出錯(cuò).這個(gè)關(guān)系式要深刻理解并靈活運(yùn)用.用此關(guān)系式求an時(shí),若S1滿足Sn-Sn-1的形式,則用統(tǒng)一的形式表示通項(xiàng)公式an.若S1不滿足Sn-Sn-1的形式,則分段表示通項(xiàng)公式an.因此這個(gè)關(guān)系式的應(yīng)用有兩個(gè)方面:既可用此式求通項(xiàng)公式an,又可將an轉(zhuǎn)化為Sn-Sn-1的形式解決問題.
應(yīng)讓學(xué)生明確用本章知識(shí)主要解決的問題是:
①對(duì)數(shù)列概念(包括通項(xiàng)、遞推等)理解的題目;
②等差數(shù)列和等比數(shù)列中五個(gè)基本量a1,an,d(q),n,Sn知三求二的方程問題;
③數(shù)列知識(shí)在生產(chǎn)實(shí)際和社會(huì)生活中的應(yīng)用問題.
討論結(jié)果:(1)~(4)略.
應(yīng)用示例
例1設(shè){an}是公比為q的等比數(shù)列,Sn是它的前n項(xiàng)和,若{Sn}是等差數(shù)列,求q的值.
活動(dòng):這是一道關(guān)于等差數(shù)列與等比數(shù)列的基本概念和基本性質(zhì)的題,起點(diǎn)比較低,入手的路子寬.讓學(xué)生獨(dú)立思考,列式、求解,組織學(xué)生交流不同的解題思路,概括出典型的解題方法.
解法一:利用定義,∵{Sn}是等差數(shù)列,
∴an=Sn-Sn-1=…=S2-S1=a2.
∴a1qn-1=a1q.∵a1≠0,∴qn-2=1.∴q=1.
解法二:利用性質(zhì),∵{Sn}是等差數(shù)列,∴an=Sn-Sn-1=Sn-1-Sn-2=an-1,
a1qn-1=a1qn-2.∵a1≠0,q≠0,∴q=1.
解法三:利用性質(zhì),∵2S2=S1+S3,∴2(a1+a2)=a1+a1+a2+a3,
即a2=a3.∴q=1.
點(diǎn)評(píng):還可以用求和公式、反證法等.
變式訓(xùn)練
設(shè)等比數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,若S10∶S5=1∶2,則S15∶S5等于()
A.3∶4B.2∶3C.1∶2D.1∶3
答案:A
解析:方法一:設(shè)等比數(shù)列的公比為q,則S10=S5+S5q5,S15=S5+S5q5+S5q10,
由S10∶S5=1∶2,得1+q5=12,q5=-12,
∴S15∶S5=1+q5+q10=12+14=34.
方法二:∵S10∶S5=1∶2,∴S10=12S5.
∵(S10-S5)2=(S15-S10)S5,
∴(-12S5)2=(S15-12S5)S5.
∴S15S5=34.
例2設(shè)數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn=n2+2n+4(n∈N*).
(1)寫出這個(gè)數(shù)列的前三項(xiàng);
(2)證明數(shù)列除去首項(xiàng)后所成的數(shù)列a2,a3,…,an,…是等差數(shù)列.
活動(dòng):學(xué)生很容易解決第(1)題,第(2)題是要證明一個(gè)數(shù)列是等差數(shù)列,這里的關(guān)鍵是要注意條件中的“除去首項(xiàng)后”.
(1)解:a1=S1=7,a2=S2-S1=22+2×2+4-7=5,
a3=S3-S2=32+2×3+4-(7+5)=7,即a1=7,a2=5,a3=7.
(2)證明:∵an=S1,n=1,Sn-Sn-1,n>1,
∴當(dāng)n>1時(shí),an=Sn-Sn-1=n2+2n+4-[(n-1)2+2(n-1)+4]=2n+1.
an+1-an=2(定值),
即數(shù)列{an}除去首項(xiàng)后所成的數(shù)列是等差數(shù)列.
點(diǎn)評(píng):注意書寫步驟的規(guī)范,理解第(2)題中n>1時(shí)的討論,準(zhǔn)確表達(dá)推理過程,理解重要關(guān)系式an=S1,Sn-Sn-1,n=1,n≥2的應(yīng)用.
例3設(shè)等差數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,已知a3=12,S12>0,S13<0,
(1)求公差d的取值范圍;
(2)指出S1,S2,…,S12中哪一個(gè)值最大,并說明理由.
活動(dòng):這是一道經(jīng)典考題,很有訓(xùn)練價(jià)值.教師引導(dǎo)學(xué)生觀察題目條件及結(jié)論,尋找解題的切入點(diǎn),鼓勵(lì)學(xué)生多角度思考.
對(duì)于第(1)個(gè)問題,目標(biāo)是關(guān)于d的范圍的問題,故應(yīng)當(dāng)考慮到合理地選用等差數(shù)列的前n項(xiàng)和的哪一個(gè)公式.其次,條件a3=12可以得出a1與d的關(guān)系,列式中可以用來代換掉另一個(gè)量,起到減少未知量的作用.在教師的引導(dǎo)下,列出式子,將問題化歸為一個(gè)關(guān)于d的不等式.
對(duì)第(2)個(gè)問題的思考,可以有較多的角度,讓學(xué)生合作探究,充分挖掘題目中的條件,尋找更好的思路.積極活動(dòng),在交流中受到啟發(fā),得到自己的成功的解法.教師收集、整理出學(xué)生的不同思路,公布優(yōu)秀的思考方法和解題過程.
解:(1)依題意有S12=12a1+12×12×11d>0,S13=13a1+12×13×12d<0,
即2a1+11d>0,①
a1+6d<0.②
由a3=12,得a1=12-2d,③
將③式分別代入①②式,得24+7d>0且3+d<0,
∴-247<d<-3為所求.
(2)方法一:由(1)知d<0,∴a1>a2>a3>…>a12>a13,因此,若在1≤n≤12中存在自然數(shù)n,使得an>0,an+1<0,則Sn就是S1,S2,…,S12中的最大值.
由于S12=12a1+12×12×11d=6(2a1+11d)=6(a6+a7)>0,S13=13a1+12×13×12d=13(a1+6d)=13a7<0,
∴a6>0,a7<0.故在S1,S2,…,S12中,S6最大.
方法二:Sn=na1+12n(n-1)d
=n(12-2d)+12(n2-n)d
=d2(n-5-24d2)2-d5-24d28.
∵d<0,∴(n-5-24d2)2最小時(shí),Sn最大.
而當(dāng)-247<d<-3時(shí),有6<5-24d2<6.5,且n∈N,
∴當(dāng)n=6時(shí),(n-5-24d2)2最小,即S6最大.
方法三:由d<0,可知a1>a2>a3>…>a12>a13,
因此,若在1≤n≤12中存在自然數(shù)n,使得an>0,an+1<0,
則Sn就是S1,S2,…,S12中的最大值.
由S12>0,S13<0,有
12a1+12×12×11d>0?a1+5d>-d2>0;
13a1+12×13×12d<0?a1+6d<0.
∴a6>0,a7<0.
故在S1,S2,…,S12中,S6最大.
方法四:同方法二得Sn=d2(n-5-24d2)2-d5-24d28.
∵d<0,故Sn的圖象是開口向下的一條拋物線上的一些點(diǎn),注意到S0=0,且S12>0,S13<0,知該拋物線與橫軸的一個(gè)交點(diǎn)是原點(diǎn),一個(gè)在區(qū)間(12,13)內(nèi),于是拋物線的頂點(diǎn)在(6,6.5)內(nèi),而n∈N,知n=6時(shí),有S6是S1,S2,…,S12中的最大值.
點(diǎn)評(píng):解完本例后,教師引導(dǎo)學(xué)生反思解法,充分發(fā)揮本例的訓(xùn)練功能.第(1)問通過建立不等式組求解屬基本要求,難度不大.第(2)問難度較高,為求{Sn}中的最大值.方法一是知道Sk為最大值的充要條件是ak≥0且ak+1<0;方法二是可視Sn為n的二次函數(shù),借助配方法求解.它訓(xùn)練了等價(jià)轉(zhuǎn)化的數(shù)學(xué)思想、邏輯思維能力和計(jì)算能力,較好地體現(xiàn)了高考試題注重能力考查的特點(diǎn);而方法三則是通過等差數(shù)列的性質(zhì),探尋數(shù)列的分布規(guī)律,找出“分水嶺”,從而得解.
例4已知數(shù)列{an}為12,13+23,14+24+34,15+25+35+45,…,若bn=1anan+2,求{bn}的前n項(xiàng)和Sn.
活動(dòng):教師點(diǎn)撥學(xué)生解決問題的關(guān)鍵是找出數(shù)列的通項(xiàng),根據(jù)數(shù)列的通項(xiàng)特點(diǎn)尋找解決問題的方法.
顯然an=1+2+…+nn+1=n2,bn=1anan+2=4nn+2=2(1n-1n+2).
由此問題得以解決.
解:由題意,知an=1+2+3+…+nn+1=n2,
∴bn=1anan+2=4nn+2=2(1n-1n+2).
∴Sn=2(1-13+12-14+13-15+…+1n-1n+2)
=2(1+12-1n+1-1n+2)
=3n2+5nn+1n+2.
點(diǎn)評(píng):本例鞏固了數(shù)列的求和知識(shí)方法,通過探究,明確解決問題的關(guān)鍵是先從分析通項(xiàng)公式入手,找出規(guī)律,再用裂項(xiàng)法求解.
變式訓(xùn)練
等差數(shù)列{an}的各項(xiàng)均為正數(shù),a1=3,前n項(xiàng)和為Sn,{bn}為等比數(shù)列,b1=1,且b2S2=64,b3S3=960.
(1)求an與bn;
(2)求1S1+1S2+…+1Sn的值.
解:(1)設(shè){an}的公差為d,{bn}的公比為q,則d>0.
依題意,得S2b2=6+dq=64,S3b3=9+3dq2=960,
解得d=2,q=8或d=-65,q=403(舍去).
故an=3+2(n-1)=2n+1,bn=8n-1.
(2)Sn=3+5+…+(2n+1)=n(n+2),
所以1S1+1S2+…+1Sn=11×3+12×4+13×5+…+1nn+2
=12(1-13+12-14+13-15+…+1n-1n+2)
=12(1+12-1n+1-1n+2)
=34-2n+32n+1n+2.JaB88.cOm
知能訓(xùn)練
設(shè){an}是公比大于1的等比數(shù)列,Sn為數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和,已知S3=7,且a1+3,3a2,a3+4構(gòu)成等差數(shù)列.
(1)求數(shù)列{an}的通項(xiàng);
(2)令bn=lna3n+1,n=1,2,…,求數(shù)列{bn}的前n項(xiàng)和Tn.
解:(1)由已知得a1+a2+a3=7,a1+3+a3+42=3a2.
解得a2=2.
設(shè)數(shù)列{an}的公比為q,由a2=2,可得a1=2q,a3=2q.
又S3=7,可知2q+2+2q=7,即2q2-5q+2=0.
解得q1=2,q2=12.
由題意得q>1,∴q=2.
∴a1=1.
故數(shù)列{an}的通項(xiàng)為an=2n-1.
(2)由于bn=lna3n+1,n=1,2,…,
由(1)得a3n+1=23n,∴bn=ln23n=3nln2.
∴{bn}是等差數(shù)列.
∴Tn=b1+b2+…+bn=nb1+bn2
=n3ln2+3nln22=3nn+12ln2.
課堂小結(jié)
1.由學(xué)生自己總結(jié)本節(jié)復(fù)習(xí)的內(nèi)容與方法,回顧通過本節(jié)復(fù)習(xí),對(duì)數(shù)列的認(rèn)識(shí)提升了哪些?都有哪些收獲?
2.等差數(shù)列與等比數(shù)列涉及的知識(shí)面很寬,與其他內(nèi)容的交匯較多,但不管怎樣變化,只要抓住基本量,充分運(yùn)用方程、函數(shù)、化歸等數(shù)學(xué)思想方法,合理選用相關(guān)知識(shí),任何問題都能迎刃而解.
作業(yè)
課本本章小結(jié)鞏固與提高3、4、5.
設(shè)計(jì)感想
1.本教案設(shè)計(jì)加強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的聯(lián)系.?dāng)?shù)學(xué)學(xué)習(xí)絕不是孤立的學(xué)習(xí),數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的聯(lián)系性表現(xiàn)為兩個(gè)方面,一方面是數(shù)學(xué)與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系,另一方面是數(shù)學(xué)內(nèi)部之間的聯(lián)系,表現(xiàn)為數(shù)學(xué)知識(shí)內(nèi)容之間的相互聯(lián)系.本教案設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了這一數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)特征.
2.本教案設(shè)計(jì)加強(qiáng)了學(xué)生的數(shù)學(xué)探索活動(dòng).?dāng)?shù)學(xué)學(xué)習(xí)不是簡單的鏡面式反映,而是經(jīng)過觀察、實(shí)驗(yàn)、猜測、歸納、類比、抽象、概括等過程,經(jīng)過交流、反思、調(diào)整等完成的.本章內(nèi)容的復(fù)習(xí)設(shè)計(jì),充分體現(xiàn)了學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體這一特點(diǎn),給學(xué)生留有了充分發(fā)揮和自主學(xué)習(xí)的空間.
3.本教案設(shè)計(jì)突出了數(shù)學(xué)思想方法的訓(xùn)練,尤其突出了一般到特殊、特殊到一般的思想方法,函數(shù)思想、類比思想貫穿整章內(nèi)容.另外還有數(shù)形結(jié)合思想、方程思想等.
第2課時(shí)
導(dǎo)入新課
思路1.(直接導(dǎo)入)上一節(jié)課我們總結(jié)了數(shù)列的有關(guān)概念、方法、公式等.本節(jié)繼續(xù)通過例題探究、變式訓(xùn)練等活動(dòng),進(jìn)一步加深和提高解決問題的靈活性.要求通過本節(jié)復(fù)習(xí),對(duì)等差、等比數(shù)列有更深刻的理解,逐漸形成靈活熟練的解題技能.
思路2.(練習(xí)導(dǎo)入)通過以下練習(xí)、講評(píng)作為新課的切入點(diǎn).
某養(yǎng)豬場養(yǎng)的豬,第一年豬的重量增長率是200%,以后每年的重量增長率都是前一年增長率的12.
(1)當(dāng)飼養(yǎng)4年后,所養(yǎng)的豬的重量是原來的多少倍?
(2)如果由于各種原因,豬的重量每年損失預(yù)計(jì)重量的10%,那么經(jīng)過多少年后,豬的重量開始減少?
解:(1)依題意,豬的重量增長率成等比數(shù)列,
∴設(shè)原來豬重為a,則四年后為
a(1+200%)(1+212)(1+21212)(1+2121212)=454a.
答:4年后豬的重量是原來的454倍.
(2)由an≥an+1知an≥an(1+12n-1)(1-10100),
得2n-1≥9,∴n≥5.
故5年后豬的重量會(huì)減少.
推進(jìn)新課
新知探究
提出問題
1等差數(shù)列、等比數(shù)列有哪些重要性質(zhì)?怎樣運(yùn)用這些性質(zhì)快速解題?
2怎樣建立數(shù)列模型解決實(shí)際問題?
3在具體的問題情境中,怎樣識(shí)別數(shù)列的等差關(guān)系或等比關(guān)系,并用有關(guān)知識(shí)解決相應(yīng)的問題?
活動(dòng):教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所學(xué)等差、等比數(shù)列的性質(zhì)進(jìn)行回憶,特別提示學(xué)生在使用等差數(shù)列與等比數(shù)列的性質(zhì)解決問題時(shí),一定要注意下標(biāo)的起始以及下標(biāo)間的關(guān)系,防止誤用性質(zhì)或求錯(cuò)結(jié)果.等差、等比數(shù)列的性質(zhì)是兩種數(shù)列基本規(guī)律的深刻體現(xiàn),巧用性質(zhì)、減少運(yùn)算量在等差、等比數(shù)列的計(jì)算中非常重要.應(yīng)用等差、等比數(shù)列的性質(zhì)解題,往往可以回避求其首項(xiàng)和公差或公比,使問題得到整體解決.能夠在運(yùn)算時(shí)達(dá)到運(yùn)算靈活、方便、快捷的目的,因而一直受到重視,高考中也一直作為重點(diǎn)來考查.
數(shù)列應(yīng)用題大致可分為三類:一類是有關(guān)等差數(shù)列的應(yīng)用題,這類問題在內(nèi)容上比較簡單,建立等差數(shù)列模型后,問題常常轉(zhuǎn)化成整式或整式不等式處理,計(jì)算較容易;二類是有關(guān)等比數(shù)列的應(yīng)用題,這類問題建立模型后,弄清項(xiàng)數(shù)是關(guān)鍵,運(yùn)算中往往要運(yùn)用指數(shù)或?qū)?shù)不等式,常需要查表或依據(jù)題設(shè)中所給參考數(shù)據(jù)進(jìn)行近似計(jì)算,對(duì)其結(jié)果要按要求保留一定的精確度,注意答案要符合題設(shè)中實(shí)際問題的意義;三類是有關(guān)遞推數(shù)列中可化成等差、等比數(shù)列的問題,這類問題要掌握將遞推數(shù)列化成等差、等比數(shù)列求解的方法.
解決數(shù)列應(yīng)用題的一般方法步驟與解其他應(yīng)用題相似.(1)審題,明確問題屬于哪類應(yīng)用題,弄清題目中的已知量,明確所求的結(jié)論是什么.(2)將實(shí)際問題抽象為數(shù)學(xué)問題,將已知與所求聯(lián)系起來.(3)明確是等差數(shù)列模型還是等比數(shù)列模型,還是遞推數(shù)列模型,是求an,還是求Sn,n是多少.
國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的大量問題:如人口增長,產(chǎn)量增加,土地減少,成本降低,存款利息,購物(如車子、房子)中的定期付款,經(jīng)濟(jì)效益等應(yīng)用問題,都是數(shù)列所要解決的問題.因此,數(shù)列的有關(guān)知識(shí),在應(yīng)用上有著廣泛的前景和用武之地.
討論結(jié)果:(1)(3)略.
(2)建立數(shù)列模型的關(guān)鍵是分析題中已知量與未知數(shù)據(jù)之間的關(guān)系.
應(yīng)用示例
例1已知公差不為零的等差數(shù)列{an}和等比數(shù)列{bn}中,a1=b1=1,a2=b2,a8=b3.試問:是否存在常數(shù)a、b,使得對(duì)于一切自然數(shù)n,都有an=logabn+b成立?若存在,求出a、b的值;若不存在,請(qǐng)說明理由.
活動(dòng):教師引導(dǎo)學(xué)生觀察本題的條件,與學(xué)生一起探究.由于本題涉及到兩個(gè)數(shù)列{an}和{bn}之間的關(guān)系,而已知中的三個(gè)等式架起了兩個(gè)數(shù)列間的橋梁,要想研究an、bn的性質(zhì),應(yīng)該先抓住數(shù)列中的什么量呢?由于{an}是等差數(shù)列,{bn}是等比數(shù)列,所以應(yīng)該先抓住基本量a1、d和q.
由已知a1=b1=1,a2=b2,a8=b3,可以列出方程組1+d=q,1+7d=q2.
解出d和q,則an、bn就確定了.
進(jìn)一步探究:如果an和bn確定了,那么an=logabn+b就可以轉(zhuǎn)化成含有a、b、n的方程,如何判斷a、b是否存在呢?如果通過含有n、a、b的方程解出a和b,那么就可以說明a、b存在;如果解不出a和b,那么解不出的原因也就是a和b不存在的理由.
解:設(shè)等差數(shù)列{an}的公差為d(d≠0),等比數(shù)列{bn}的公比為q,則
1+d=q,1+7d=q2.
解得d=5,q=6.所以an=5n-4,而bn=6n-1.若存在常數(shù)a、b,使得對(duì)一切自然數(shù)n,都有an=logabn+b成立,
即5n-4=loga6n-1+b,
即5n-4=(n-1)loga6+b,
即(loga6-5)n+(b-loga6+4)=0對(duì)任意n∈N*都成立,
只需loga6-5=0,b-loga6+4=0成立.
解得a=615,b=1.所以存在常數(shù)a、b,使得對(duì)于一切自然數(shù)n,都有an=logabn+b成立.
點(diǎn)評(píng):本題的關(guān)鍵是抓住基本量:首項(xiàng)a1和公差d、公比q,因?yàn)檫@樣就可以求出an和bn的表達(dá)式.a(chǎn)n和bn確定,其他的問題就可以迎刃而解.可見,抓住基本量是解決等差數(shù)列和等比數(shù)列綜合問題的關(guān)鍵.
變式訓(xùn)練
已知數(shù)列{an}滿足:a1=1,an+1=12an+n,n為奇數(shù),an-2n,n為偶數(shù).
(1)求a2,a3;
(2)當(dāng)n≥2時(shí),求a2n-2與a2n的關(guān)系式,并求數(shù)列{an}中偶數(shù)項(xiàng)的通項(xiàng)公式.
解:(1)a2=32,a3=-52.
(2)∵a2n-2+1=a2n-2-2(2n-2),
即a2n-1=a2n-2-2(2n-2).
∵a2n-1+1=12a2n-1+(2n-1),
即a2n=12a2n-2-(2n-2)+(2n-1),
∴a2n=12a2n-2+1.
∴a2n-2=12(a2n-2-2).
∴a2n=-(12)n+2(n∈N*).
例2設(shè){an}是正數(shù)組成的數(shù)列,其前n項(xiàng)和為Sn,并且對(duì)于所有的自然數(shù)n,an與1的等差中項(xiàng)等于Sn與1的等比中項(xiàng),求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式.
活動(dòng):教師引導(dǎo)學(xué)生將文字語言轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)語言,即an+12=Sn,然后通過an與Sn的關(guān)系求通項(xiàng).
解:方法一:依題意,有Sn=an+124,
∴an+1=Sn+1-Sn=14[(an+1+1)2-(an+1)2].
∴(an+1-1)2-(an+1)2=0,
即(an+1+an)(an+1-an-2)=0.
∵an>0,
∴an+1-an=2.
又a1=1,∴{an}是首項(xiàng)為1,公差為2的等差數(shù)列.
∴an=2n-1.
方法二:∵an+12=Sn,
∴S1=a1=1.
當(dāng)n≥2時(shí),2Sn=an+1,即2Sn=Sn-Sn-1+1,
即(Sn-1)2-(Sn-1)2=0,
∴(Sn-Sn-1-1)(Sn+Sn-1-1)=0.
又∵an>0,S1=1,
∴Sn+Sn-1-1≠0.
∴Sn-Sn-1=1.
∴Sn=n.
從而an=2Sn-1=2n-1.
點(diǎn)評(píng):利用數(shù)列通項(xiàng)an與前n項(xiàng)和Sn的關(guān)系:an=S1,n=1,Sn-Sn-1,n≥2,與題設(shè)條件建立遞推關(guān)系是本題求解的關(guān)鍵.
例3已知數(shù)列{an}滿足3Sn=(n+2)an(n∈N*),其中Sn為前n項(xiàng)的積,a1=2.
(1)證明數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式為an=n(n+1).
(2)求數(shù)列{1an}的前n項(xiàng)和Tn.
(3)是否存在無限集合M,使得當(dāng)n∈M時(shí),總有|Tn-1|<110成立?若存在,請(qǐng)找出一個(gè)這樣的集合;若不存在,請(qǐng)說明理由.
活動(dòng):教師引導(dǎo)學(xué)生分析題目中的已知條件:an與Sn的關(guān)系,結(jié)合題目中的結(jié)論,顯然需利用an=Sn-Sn-1(n≥2)消去Sn,由此打開解題的通道.可讓學(xué)生自己探究操作,教師適時(shí)地給予點(diǎn)撥.
解:(1)證明:由3Sn=(n+2)an,得3Sn-1=(n+1)an-1(n≥2).
兩式相減,得3an=(n+2)an-(n+1)an-1,
即(n-1)an=(n+1)an-1,
∴anan-1=n+1n-1(n≥2).
∴an-1an-2=nn-2(n≥3),…,a3a2=42,a2a1=31,a1=2.
疊乘,得an=n(n+1)(n∈N*).
(2)1an=1nn+1=1n-1n+1,
∴Tn=1-12+12-13+13-14+…+1n-1n+1=1-1n+1=nn+1.
(3)令|Tn-1|=|nn+1-1|=1n+1<110,
得n+1>10,n>9.
故滿足條件的M存在,M={n|n>9,n∈N*}.
例4已知數(shù)列{an}是公差不為零的等差數(shù)列,數(shù)列{akn}是公比為q的等比數(shù)列,且k1=1,k2=5,k3=17,求k1+k2+k3+…+kn的值.
活動(dòng):教師引導(dǎo)學(xué)生觀察本題條件,共同探究.本題可把k1+k2+…+kn看成是數(shù)列{kn}的求和問題,這樣我們著重考查{kn}的通項(xiàng)公式,這是解決數(shù)列問題的一般方法,稱為“通項(xiàng)分析法”.從尋找新舊數(shù)列的關(guān)系著手,即可找到解決問題的切入點(diǎn),使問題迎刃而解.
解:設(shè)數(shù)列{an}的公差為d,d≠0,
則a5=a1+4d,a17=a1+16d.
因?yàn)閍1,a5,a17成等比數(shù)列,
則(a1+4d)2=a1(a1+16d),即2d2=a1d.
又d≠0,則a1=2d.
所以an=a1+(n-1)d=2d+(n-1)d=(n+1)d.
因?yàn)閿?shù)列{akn}的公比為q,則q=a5a1=5+1d1+1d=3,
所以akn=ak13n-1=a13n-1=2d3n-1.
又akn=(kn+1)d,則2d3n-1=(kn+1)d.
由d≠0,知kn=23n-1-1(n∈N*).
因此,k1+k2+k3+…+kn
=230-1+231-1+232-1+…+23n-1-1
=2(30+31+32+…+3n-1)-n=23n3-1-n=3n-n-1.
點(diǎn)評(píng):此題的已知條件中,抽象符號(hào)比較多,但是,只要仔細(xì)審題,弄清楚符號(hào)的含意,看透題目的本質(zhì),抓住基本量,不管多復(fù)雜的問題,都是能夠解決的.
變式訓(xùn)練
設(shè)數(shù)列{an}滿足a1+3a2+32a3+…+3n-1an=n3,n∈N*.
(1)求數(shù)列{an}的通項(xiàng);
(2)設(shè)bn=nan,求數(shù)列{bn}的前n項(xiàng)和Sn.
解:(1)∵a1+3a2+32a3+…+3n-1an=n3,①
∴當(dāng)n≥2時(shí),a1+3a2+32a3+…+3n-2an-1=n-13,②
①-②,得3n-1an=13,an=13n.
在①中,令n=1,得a1=13,∴an=13n.
(2)∵bn=nan,∴bn=n3n.
∴Sn=3+2×32+3×33+…+n3n.③
∴3Sn=32+2×33+3×34+…+n3n+1.④
④-③,得2Sn=n3n+1-(3+32+33+…+3n)=n3n+1-31-3n1-3,
∴Sn=2n-13n+14+34.
例5已知數(shù)列{bn}是等差數(shù)列,b1=1,b1+b2+…+b10=145.
(1)求數(shù)列{bn}的通項(xiàng)bn;
(2)設(shè)數(shù)列{an}的通項(xiàng)an=loga(1+1bn)(其中a>0且a≠1),記Sn是數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和,試比較Sn與logabn+13的大小,并證明你的結(jié)論.
活動(dòng):這是一道1998年的全國高考題,至今解來仍很新穎.難度屬中高檔,教師與學(xué)生共同探究.首先,數(shù)列{bn}的通項(xiàng)容易求得,但是它是攀上這個(gè)題目頂端的第一個(gè)臺(tái)階,必須走好這一步.
解:(1)設(shè)數(shù)列{bn}的公差是d,由題意得
b1=1,
10b1+12×10×(10-1)d=145,
解得b1=1,d=3.
∴bn=3n-2.
(2)由bn=3n-2,知
Sn=loga(1+1)+loga(1+14)+…+loga(1+13n-2)
=loga[(1+1)(1+14)…(1+13n-2)],
logabn+13=loga33n+1,
因此要比較Sn與logabn+13的大小,可先比較(1+1)(1+14)…(1+13n-2)與33n+1的大?。?br>
取n=1,有(1+1)>33×1+1,
取n=2,有(1+1)(1+14)>33×2+1,
……
由此推測(1+1)(1+14)…(1+13n-2)>33n+1.(*)
若(*)式成立,則由對(duì)數(shù)函數(shù)性質(zhì)可斷定:
當(dāng)a>1時(shí),Sn>logabn+13,
當(dāng)0<a<1時(shí),Sn<logabn+13.
〔對(duì)于(*)式的證明,提供以下兩種證明方法供參考〕
下面對(duì)(*)式加以證明:
證法一:記An=(1+1)(1+14)…(1+13n-2)(1+13n+1)=21×54×87×…×3n-13n-2,
Dn=33n+1,
再設(shè)Bn=32×65×98×…×3n3n-1,Cn=43×76×109×…×3n+13n,
∵當(dāng)k∈N*時(shí),k+1k>k+2k+1恒成立,
于是An>Bn>Cn.∴A3n>An×Bn×Cn=3n+1=D3n.∴An>Dn,
即(1+1)(1+14)…(1+13n-2)>33n+1成立.
由此證得:當(dāng)a>1時(shí),Sn>logabn+13.
當(dāng)0<a<1時(shí),Sn<logabn+13.
證法二:∵3n+1=41×74×107×…×3n+13n-2,
因此只需證1+13k-2>33k+133k-2對(duì)任意自然數(shù)k成立,
即證3k-13k-2>33k+133k-2,也即(3k-1)3>(3k+1)(3k-2)2,即9k>5.
該式恒成立,故1+13k-2>33k+133k-2.
取k=1,2,3,…,n并相乘即得An>Dn.
點(diǎn)評(píng):(*)式的證明還有一些其他的證明思路,比如說,數(shù)學(xué)歸納法、反證法等.有待于今后的學(xué)習(xí)中學(xué)會(huì)了這些方法后再應(yīng)用.
例6假設(shè)某市2004年新建住房400萬平方米,其中有250萬平方米是中低價(jià)房,預(yù)計(jì)在今后的若干年內(nèi),該市每年新建住房面積平均比上一年增長8%.另外,每年新建住房中,中低價(jià)房的面積均比上一年增加50萬平方米,那么到哪一年底,
(1)該市歷年所建中低價(jià)房的累計(jì)面積(以2004年為累計(jì)的第一年)將首次不少于4750萬平方米?
(2)當(dāng)年建造的中低價(jià)房的面積占該年建造住房面積的比例首次大于85%?
活動(dòng):教師引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真審題,確定數(shù)列模型,深刻挖掘題目中的數(shù)量關(guān)系,這是解決本題的錦囊妙計(jì).由題意知,第(1)題屬等差數(shù)列模型,需求和.第(2)題屬等比數(shù)列模型.
解:(1)設(shè)中低價(jià)房面積構(gòu)成數(shù)列{an},由題意可知,{an}是等差數(shù)列,其中a1=250,d=50,則Sn=250n+nn-12×50=25n2+225n.
令25n2+225n≥4750,
即n2+9n-190≥0,而n是正整數(shù).∴n≥10.
∴到2013年底,該市歷年所建中低價(jià)房的累計(jì)面積將首次不少于4750萬平方米.
(2)設(shè)新建住房面積構(gòu)成數(shù)列{bn},由題意可知,{bn}是等比數(shù)列,其中b1=400,q=1.08,則bn=400(1.08)n-1.
由題意可知an>0.85bn,
有250+(n-1)×50>400×(1.08)n-1×0.85,
由計(jì)算器解得滿足上述不等式的最小正整數(shù)n=6.
∴到2009年底,當(dāng)年建造的中低價(jià)房的面積占該年建造住房面積的比例首次大于85%.
點(diǎn)評(píng):本題主要考查等差、等比數(shù)列的求和,不等式基礎(chǔ)知識(shí),考查綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力.
變式訓(xùn)練
某地區(qū)發(fā)生流行性病毒感染,居住在該地區(qū)的居民必須服用一種藥物預(yù)防.規(guī)定每人每天早晚8時(shí)各服一片,現(xiàn)知道藥片含藥量為220毫克,若人的腎臟每12小時(shí)從體內(nèi)濾出這種藥的20%,在體內(nèi)的殘留量超過386毫克,就會(huì)產(chǎn)生副作用.
(1)某人上午8時(shí)第1次服藥,問到第二天上午8時(shí)服完藥時(shí),這種藥在他體內(nèi)還殘留多少?
(2)長期服用此藥,這種藥會(huì)不會(huì)產(chǎn)生副作用?
解:(1)依題意建立數(shù)列模型,設(shè)此人第n次服藥后,藥在體內(nèi)的殘留量為an毫克,
則a1=220,a2=220+a1×(1-60%)=220×1.4,a3=220+a2×(1-60%)=343.2.
從而某人第二天上午8時(shí)服完藥時(shí),這種藥在他體內(nèi)還殘留343.2毫克.
(2)由an=220+0.4an-1,得an-11003=0.4(an-1-11003)(n≥2),
∴{an-11003}是以a1-11003為首項(xiàng),以0.4為公比的等比數(shù)列.
∴an-11003=(a1-11003)0.4n-1<0.∴an<11003≈386.故不會(huì)產(chǎn)生副作用.
知能訓(xùn)練
1.求數(shù)列8,88,888,…,的前n項(xiàng)和.
2.某工廠三年的生產(chǎn)計(jì)劃規(guī)定:從第二年起,每一年比上一年增長的產(chǎn)值相同,三年的總產(chǎn)值為300萬元,如果第一年、第二年、第三年分別比原計(jì)劃產(chǎn)值多10萬元、10萬元、11萬元,那么每一年比上一年的產(chǎn)值增長的百分率相同,求原計(jì)劃中每一年的產(chǎn)值.
答案:
1.解:∵an=89(10n-1),
∴Sn=89×(101-1)+89×(102-1)+…+89×(10n-1)
=89×[(101+102+…+10n)-n]=89×10n+1-10-9n9=881×(10n+1-10-9n).
2.解:設(shè)原計(jì)劃三年的產(chǎn)值分別為x-d,x,x+d,則實(shí)際三年產(chǎn)值分別為x-d+10,x+10,x+d+11.
x-d+x+x+d=300,x-d+10x+d+11=x+102.解得x=100,d=10,x-d=90,x+d=110.
答:原計(jì)劃三年的產(chǎn)值分別為90萬元、100萬元、110萬元.
課堂小結(jié)
1.由學(xué)生合作歸納本節(jié)所復(fù)習(xí)的內(nèi)容與方法,站在全章的高度對(duì)數(shù)列的知識(shí)方法進(jìn)行高度歸納與整合,并理出自己獨(dú)到的見解及適合自己特點(diǎn)的解題風(fēng)格.
2.讓學(xué)生通過能力性的小結(jié),盡快地把課堂探究的知識(shí)轉(zhuǎn)化為素質(zhì)能力.并體會(huì)“問題是數(shù)學(xué)的心臟,探究是學(xué)習(xí)的中心”的含義.逐漸提高自己的數(shù)學(xué)素養(yǎng),努力把自己鍛煉成一流人才,為人類、為社會(huì)作出更多的服務(wù).
作業(yè)
課本本章小結(jié)鞏固與提高9、10、12.自測與評(píng)估
設(shè)計(jì)感想
1.本教案設(shè)計(jì)注重了學(xué)生的操作體驗(yàn).因?yàn)閷W(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)不能單純依賴模仿和記憶,提倡動(dòng)手實(shí)踐、自主探索、合作交流,這是重要的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的方式,要讓學(xué)生親身經(jīng)歷將實(shí)際問題抽象成數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行解釋與應(yīng)用的過程.
2.本教案設(shè)計(jì)加強(qiáng)了直觀性教學(xué).?dāng)?shù)列是高中數(shù)學(xué)里比較特別的一個(gè)部分,之所以特別,就在于抽象的成分比較多.有的學(xué)生之所以覺得數(shù)列難,主要是數(shù)列里頻繁出現(xiàn)的n造成的,使得一些抽象思維能力較弱的學(xué)生產(chǎn)生了困難.
3.本教案設(shè)計(jì)注重了習(xí)題的訓(xùn)練.因?yàn)橹R(shí)的鞏固,技能的熟練,能力的提高都需要通過適當(dāng)而有效的練習(xí)才能實(shí)現(xiàn),練習(xí)質(zhì)量直接影響到課堂教學(xué)的效率.練習(xí)題要精選,題量要適度,并注意題目的典型性和層次性.
備課資料
一、備用習(xí)題
1.若數(shù)列{an}滿足an+1=1-1an,且a1=2,則a2006等于()
A.1B.-12C.32D.12
2.一種計(jì)算機(jī)裝置,有一數(shù)據(jù)入口A和一個(gè)運(yùn)算出口B,執(zhí)行某種運(yùn)算程序:(1)當(dāng)從A口輸入自然數(shù)1時(shí),從B口得到實(shí)數(shù)13,記為f(1)=13;(2)當(dāng)從A口輸入自然數(shù)n(n≥2)時(shí),在B口得到的結(jié)果f(n)是前一結(jié)果f(n-1)的2n-1-12n-1+3倍,當(dāng)從A口輸入3時(shí),從B口得到________;要想從B口得到12303,則應(yīng)從A口輸入自然數(shù)________.
3.一次人才招聘會(huì)上,有A、B兩家公司分別開出了它們的工資標(biāo)準(zhǔn):A公司允諾第一個(gè)月工資為1500元,以后每年月工資比上一年月工資增加230元;B公司允諾第一年月工資為2000元,以后每年月工資在上一年的月工資基礎(chǔ)上遞增5%,設(shè)某人年初被A、B兩家公司同時(shí)錄?。噯枺?br>
(1)若該人分別在A公司或B公司連續(xù)工作n年,則他在第n年的月工資收入分別是多少?
(2)該人打算連續(xù)在一家公司工作10年,僅從工資收入總量較多作為應(yīng)聘的標(biāo)準(zhǔn)(不記其他因素),該人應(yīng)該選擇哪家公司,為什么?
(3)在A公司工作比在B公司工作的月工資收入最多可以多多少元?(精確到1元)并說明理由.
4.已知公差不為零的等差數(shù)列{an}中,前三項(xiàng)的和為12,且a2,a4,a8成等比數(shù)列.
(1)求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式;
(2)設(shè){an}的前n項(xiàng)和為Sn,Tn=1S1+1S2+1S3+…+1Sn,是否存在自然數(shù)m,使Tn<m8恒成立?若存在,求出m的最小值;若不存在,請(qǐng)說明理由.
5.設(shè){an}是等差數(shù)列,{bn}是各項(xiàng)都為正數(shù)的等比數(shù)列,且a1=b1=1,a3+b5=21,a5+b3=13.
(1)求{an}{bn}的通項(xiàng)公式;
(2)求數(shù)列{anbn}的前n項(xiàng)和Sn.
6.近年來,太陽能技術(shù)運(yùn)用的步伐日益加快,2002年全球太陽能電池的年生產(chǎn)量達(dá)到670兆瓦,年生產(chǎn)的增長率為34%.以后四年中,年生產(chǎn)量的增長率逐年遞增2%(如2003年的年生產(chǎn)量的增長率為36%).
(1)求2006年全球太陽能電池的年生產(chǎn)量.(結(jié)果精確到0.1兆瓦)
(2)目前太陽能電池產(chǎn)業(yè)存在的主要問題是市場安裝量遠(yuǎn)小于生產(chǎn)量,2006年的實(shí)際安裝量為1420兆瓦,假設(shè)以后若干年內(nèi)太陽能電池的年生產(chǎn)量的增長率保持在42%,到2010年,要使年安裝量基本持平(即年安裝量不少于年生產(chǎn)量的95%),這四年中太陽能電池的年安裝量的平均增長率至少應(yīng)達(dá)到多少?(結(jié)果精確到0.1%)
7.?dāng)?shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,a1=1,an+1=2Sn(n∈N*).
(1)求數(shù)列{an}的通項(xiàng)an;
(2)求數(shù)列{nan}的前n項(xiàng)和Tn.
8.設(shè)數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn.已知a1=a,an+1=Sn+3n,n∈N*.
(1)設(shè)bn=Sn-3n,求數(shù)列{bn}的通項(xiàng)公式;
(2)若an+1≥an,n∈N*,求a的取值范圍.
答案:
1.答案:D
解析:∵an+2=1-1an+1=1-11-1an=1-anan-1=-1an-1,
an+4=-1an+2-1=-1-1an-1-1=an-1an=1-1an,
∴an+4=an+1,則數(shù)列{an}的周期為3,于是a2006=a2=1-1a1=1-12=12.
2.答案:13524
解析:∵f(n)=2n-32n+1f(n-1),∴fnfn-1=2n-32n+1,
f(n)=fnfn-1fn-1fn-2…f2f1f(1)
=2n-32n+12n-52n-12n-72n-3…371513=12n+12n-1.∴f(3)=17×5=135.
由f(n)=12303=12n+12n-1,得n=24.
3.解:(1)在A公司連續(xù)工作n年,則第n年的月工資為
an=1500+230(n-1)=230n+1270(元);
在B公司連續(xù)工作n年,則第n年的月工資為bn=2000(1+5100)n-1=2000×1.05n-1(元).
(2)在A公司連續(xù)工作10年,則其工資總收入為
S10=12[12×(1500+1500+9×230)×10]=304200(元).
在B公司連續(xù)工作10年,則其工資總收入為S10′=12×20001-1.05101-1.05≈301869(元).
S10>S10′,故僅從工資收入總量來看,該人應(yīng)該選擇A公司.
(3)an-bn=230n+1270-2000×1.05n-1,記為f(n).
要使得f(n)最大,需滿足f(n)>f(n-1)且f(n)>f(n+1),
于是f(n)-f(n-1)>0?1.05n-2<2.3;f(n+1)-f(n)<0?1.05n-1>2.3.
解得1+log1.052.3<n<2+log1.052.3.
經(jīng)計(jì)算得lg2.3=0.3617,lg1.05=0.0212(注:上海市高考允許使用計(jì)算器).
從而得18.07<n<19.07,n=19.
∴f(n)max=f(19)=230×19+1270-2000×1.0518≈827(元).
答:(略)
4.解:(1)設(shè)公差為d,由已知可得3a1+3d=12,a1+da1+7d=a1+3d2,
即a1+d=4,a1d=d2.∵d≠0,∴a1=d=2.∴an=2n.
(2)Sn=a1+a2+…+an=2+4+…+2n=n(n+1),
∴1Sn=1nn+1=1n-1n+1.
∴Tn=1S1+1S2+…+1Sn=1-12+12-13+…+1n-1n+1=1-1n+1<1.
要使Tn<m8恒成立,只需m8≥1,∴m≥8.
因此存在m,使Tn<m8恒成立,m的最小值是8.
5.解:(1)設(shè){an}的公差為d,{bn}的公比為q,則依題意有q>0,且1+2d+q4=21,1+4d+q2=13.
解得d=2,q=2.所以an=1+(n-1)d=2n-1,bn=qn-1=2n-1.
(2)anbn=2n-12n-1,Sn=1+321+522+…+2n-32n-2+2n-12n-1,①
2Sn=2+3+52+…+2n-32n-3+2n-12n-2.②
②-①,得Sn=2+2+22+222+…+22n-2-2n-12n-1
=2+2×(1+12+122+…+12n-2)-2n-12n-1
=2+2×1-12n-11-12-2n-12n-1=6-2n+32n-1.
6.解:(1)由已知得2003,2004,2005,2006年太陽能電池的年生產(chǎn)量的增長率依次為36%,38%,40%,42%,則2006年全球太陽能電池的年生產(chǎn)量為670×1.36×1.38×1.40×1.42≈2499.8(兆瓦).
(2)設(shè)太陽能電池的年安裝量的平均增長率為x,則14201+x42499.81+42%4≥95%,解得x≥0.615.
因此,這四年中太陽能電池的年安裝量的平均增長率至少應(yīng)達(dá)到61.5%.
7.解:(1)∵an+1=2Sn,∴Sn+1-Sn=2Sn.∴Sn+1Sn=3.
又∵S1=a1=1,∴數(shù)列{Sn}是首項(xiàng)為1、公比為3的等比數(shù)列,Sn=3n-1(n∈N*).
∴當(dāng)n≥2時(shí),an=23n-2(n≥2).∴an=1,n=1,23n-2,n≥2.
(2)Tn=a1+2a2+3a3+…+nan,當(dāng)n=1時(shí),T1=1;
當(dāng)n≥2時(shí),Tn=1+430+631+…+2n3n-2,①
3Tn=3+431+632+…+2n3n-1,②
①-②,得-2Tn=2+2(31+32+…+3n-2)-2n3n-1
=2+231-3n-21-3-2n3n-1=-1+(1-2n)3n-1.
∴Tn=12+(n-12)3n-1(n≥2).
又∵T1=a1=1也滿足上式,∴Tn=12+(n-12)3n-1(n∈N*).
8.解:(1)依題意,得Sn+1-Sn=an+1=Sn+3n,即Sn+1=2Sn+3n,
由此得Sn+1-3n+1=2(Sn-3n).
因此,所求通項(xiàng)公式為bn=Sn-3n=(a-3)2n-1,n∈N*.①
(2)由①知Sn=3n+(a-3)2n-1,n∈N*,
于是,當(dāng)n≥2時(shí),an=Sn-Sn-1=3n+(a-3)2n-1-3n-1-(a-3)×2n-2
=2×3n-1+(a-3)2n-2,
an+1-an=4×3n-1+(a-3)2n-2=2n-2[12(32)n-2+a-3],
當(dāng)n≥2時(shí),∵an+1≥an,∴12(32)n-2+a-3≥0.∴a≥-9.
又a2=a1+3>a1,綜上,所求的a的取值范圍是[-9,+∞).
二、購房中的數(shù)學(xué)
一位居民決定重新購買住房,他列出了他的家庭經(jīng)濟(jì)狀況和可供選擇的方案如下:
家庭經(jīng)濟(jì)狀況:家庭每月總收入3000元,也就是年收入3.6萬元.現(xiàn)存款6萬元,但是必須留2萬元~3萬元以備急用.
預(yù)選方案:1.購買商品房:一套面積為80cm2的住宅,每平方米售價(jià)1500元.
2.買二手房:一套面積為110cm2左右的二手房,售價(jià)為14.2萬元,要求首付4萬元.
購房還需要貸款,這位居民選擇了一家銀行申請(qǐng)購房貸款,該銀行的貸款評(píng)估員根據(jù)表格中的信息,向他提供了下列信息和建議:
申請(qǐng)商業(yè)貸款,貸款期限為15年比較合適,年利率為5.04%.購房的首期付款應(yīng)不低于實(shí)際購房總額的20%,貸款額應(yīng)不高于實(shí)際購房總額的80%.還款方式為等額本金還款,如果按季還款,每季還款額可以分成本金和部分利息部分,其計(jì)算公式分別為
本金部分=貸款本金÷貸款期季數(shù).
利息部分=(貸款本金-已歸還貸款本金累計(jì)額)×季利率.
請(qǐng)你幫這位居民算一筆經(jīng)濟(jì)賬,根據(jù)以上的貸款方式,你認(rèn)為預(yù)選方案1與2到底哪一個(gè)是他的最佳選擇?說明你的理由.
三、數(shù)列神童維納的年齡
20世紀(jì)著名數(shù)學(xué)家諾伯特維納,從小就智力超常,三歲時(shí)就能讀寫,十四歲時(shí)就大學(xué)畢業(yè)了.幾年后,他又通過了博士論文答辯,成為美國哈佛大學(xué)的科學(xué)博士.
在博士學(xué)位的授予儀式上,執(zhí)行主席看到一臉稚氣的維納,頗為驚訝,于是就當(dāng)面詢問他的年齡.維納不愧為數(shù)學(xué)神童,他的回答十分巧妙:“我今年歲數(shù)的立方是個(gè)四位數(shù),歲數(shù)的四次方是個(gè)六位數(shù),這兩個(gè)數(shù),剛好把十個(gè)數(shù)字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9全都用上了,不重不漏.這意味著全體數(shù)字都向我俯首稱臣,預(yù)祝我將來在數(shù)學(xué)領(lǐng)域里一定能干出一番驚天動(dòng)地的大事業(yè).”
維納此言一出,四座皆驚,大家都被他的這道妙題深深地吸引住了.整個(gè)會(huì)場上的人,都在議論他的年齡問題.
其實(shí)這個(gè)問題不難解答,但是需要一點(diǎn)數(shù)字“靈感”.不難發(fā)現(xiàn),21的立方是四位數(shù),而22的立方已經(jīng)是五位數(shù)了,所以維納的年齡最多是21歲;同樣道理,18的四次方是六位數(shù),而17的四次方則是五位數(shù)了,所以維納的年齡至少是18歲.這樣,維納的年齡只可能是18、19、20、21這四個(gè)數(shù)中的一個(gè).
剩下的工作就是“一一篩選”了.20的立方是8000,有3個(gè)重復(fù)數(shù)字0,不合題意.同理,19的四次方等于130321,21的四次方等于194481,都不合題意.最后只剩下一個(gè)18,是不是正確答案呢?驗(yàn)算一下,18的立方等于5832,四次方等于104976,恰好“不重不漏”地用完了十個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字,多么完美的組合!
這個(gè)年僅18歲的少年博士,后來果然成就了一番大事業(yè):他成為信息論的前驅(qū)和控制論的奠基人.
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第3章不等式復(fù)習(xí)教案
教學(xué)設(shè)計(jì)
整體設(shè)計(jì)
教學(xué)分析
本章知識(shí)網(wǎng)絡(luò)
本章復(fù)習(xí)建議
本章為高中5個(gè)必修中的最后一章,我們?cè)谶@一章中重點(diǎn)探究了三種不等式模型,即一元二次不等式、二元一次不等式(組)及均值不等式,在了解了這三種不等式的實(shí)際背景的前提下,重點(diǎn)探究了不等式的應(yīng)用,那么如何復(fù)習(xí)好不等式這一章的內(nèi)容呢?總綱是復(fù)習(xí)不等式要結(jié)合函數(shù)思想,數(shù)形結(jié)合思想,等價(jià)變換思想,以及分類討論思想,類比思想,換元思想等.
1.充分認(rèn)識(shí)不等式的地位與作用.不等式是中學(xué)數(shù)學(xué)的重要內(nèi)容,是求解數(shù)學(xué)問題的主要工具,它貫穿于整個(gè)高中數(shù)學(xué)的始終,諸如集合問題、方程(組)的解的討論、函數(shù)性質(zhì)的確定、三角、數(shù)列、立體幾何中的最值問題等內(nèi)容,無一不與不等式有著密切聯(lián)系,它所涉及內(nèi)容的深度與廣度是其他章節(jié)無法相比的.因此,不等式是永不衰退的高考熱點(diǎn),必須加強(qiáng)對(duì)不等式的綜合復(fù)習(xí)與所學(xué)全章知識(shí)的整合.
2.加深對(duì)不等式性質(zhì)的理解.不等式的基本性質(zhì)在證明不等式和解不等式中有著廣泛的應(yīng)用,它又是高等數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)之一,因此,它是高考試題的熱點(diǎn),有時(shí)通過客觀題直接考查不等式的某個(gè)性質(zhì),有時(shí)在解答題中的證明不等式或解不等式中,間接地考查不等式的性質(zhì),高考試題也直接或間接考查均值不等式及其他重要不等式的應(yīng)用,不等式的性質(zhì)更是求函數(shù)定義域、值域、求參數(shù)的取值范圍等內(nèi)容的重要手段.在解不等式中往往與函數(shù)概念,特別是二次函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)等密切聯(lián)系,因此在復(fù)習(xí)中對(duì)不等式性質(zhì)的條件與結(jié)論要徹底弄清.解題時(shí)由于忽略某些條件而造成的錯(cuò)誤屢見不鮮,如a>b,c≠0?ac>bc(忘了c>0),abcd?ac>bd(忘了a、b、c、d∈R+)等等.
3.加強(qiáng)等價(jià)變換在解不等式中的運(yùn)用.解不等式是通過等價(jià)變形轉(zhuǎn)化為簡單不等式,從而得到解集.一定要注意變形是同解變形,即每一步變換必須既充分又必要.含參數(shù)的不等式或超越不等式必須進(jìn)行討論.在討論時(shí)常要用到邏輯劃分的思想進(jìn)行分類,然后對(duì)劃分的每一類分別進(jìn)行求解,再綜合得出答案.在確定劃分標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)本著“互斥、無漏、最簡”的原則,有的問題還可能進(jìn)行二次分類.另外一定要區(qū)分是“分類問題”的解集還是“分段問題”的解集.
4.注重在證明不等式中推理論證能力的提高.不等式的證明非?;钴S,它可以和很多內(nèi)容結(jié)合,是高中數(shù)學(xué)的一個(gè)難點(diǎn),又是歷屆高考中的熱點(diǎn)問題.證明時(shí)不僅要用到不等式的性質(zhì),還要用到不等式證明的技能、技巧,其中,均值不等式是證明不等式的主要依據(jù).證明不等式的方法有很多,比如常用的有比較法(歸0、歸1)、分析法、綜合法等.
5.解不等式是高考中的常見題型,尤其是含參數(shù)的指、對(duì)數(shù)不等式解法及絕對(duì)值不等式.一是絕對(duì)值不等式因與數(shù)、式、方程、集合、函數(shù)、數(shù)列等發(fā)生聯(lián)系,在高考中頻繁出現(xiàn).這類題目思考性強(qiáng),靈活新穎,對(duì)分析能力要求較高,解題的基本思路是等價(jià)轉(zhuǎn)換,基本方法是化歸化簡.二是加強(qiáng)“三個(gè)二次結(jié)合”的深刻理解.一元二次方程、一元二次不等式及二次函數(shù)簡稱“三個(gè)二次”,它們互相聯(lián)系,互相滲透,使這個(gè)“知識(shí)塊”的內(nèi)容異常豐富,是歷年高考命題的重點(diǎn).求解時(shí),常用到的基本知識(shí)有二次方程的實(shí)根分布、韋達(dá)定理、二次函數(shù)圖象及函數(shù)性質(zhì)等.很多學(xué)生往往因?yàn)檫@個(gè)知識(shí)塊的薄弱而阻礙了數(shù)學(xué)能力的提高.
6.不等式的應(yīng)用是本章的重點(diǎn).不等式的應(yīng)用主要表現(xiàn)在三個(gè)方面:一是研究函數(shù)的性質(zhì),如求函數(shù)定義域、值域、最大值、最小值、函數(shù)單調(diào)性等;二是方程與不等式解的討論;三是用線性規(guī)劃或均值不等式解決實(shí)際問題.對(duì)于第一個(gè)方面,要求學(xué)生運(yùn)算準(zhǔn)確.第二個(gè)方面,我們知道方程和不等式在一定條件下可以互相轉(zhuǎn)化,函數(shù)與不等式在一定條件下也可以相互轉(zhuǎn)化.這種對(duì)立統(tǒng)一的觀點(diǎn)是我們進(jìn)一步提高分析問題和解決問題的基礎(chǔ),使我們了解研究對(duì)象在運(yùn)動(dòng)過程中哪些是保持不變的規(guī)律和性質(zhì),哪些是變化的規(guī)律和性質(zhì).第三個(gè)方面,可以說在數(shù)學(xué)各章節(jié)中都存在著大量的數(shù)學(xué)模型,只要我們揭示這些模型的本質(zhì)規(guī)律,就一定能培養(yǎng)出學(xué)生的創(chuàng)新能力,真正做到以不變應(yīng)萬變.
本章復(fù)習(xí)分為兩課時(shí)完成,第一課時(shí)側(cè)重三種不等式模型的復(fù)習(xí),第二課時(shí)側(cè)重線性規(guī)劃的復(fù)習(xí).
三維目標(biāo)
1.通過本章的綜合復(fù)習(xí),理解并掌握不等式的性質(zhì),理解不等關(guān)系、感受在日常生活中存在著大量的不等關(guān)系、了解不等式(組)的實(shí)際背景,能用不等式的基本性質(zhì)比較代數(shù)式的大?。徽莆沼枚淮尾坏仁奖硎酒矫鎱^(qū)域的方法,會(huì)用線性規(guī)劃解決實(shí)際生活中的常見問題;理解并掌握均值不等式a+b2≥ab(a>0,b>0)的應(yīng)用方法與技巧.
2.通過對(duì)一元二次不等式解法的復(fù)習(xí),設(shè)計(jì)求解的程序框圖,深刻理解三個(gè)二次之間的關(guān)系.以二次函數(shù)為中心,運(yùn)用二次函數(shù)的圖象、性質(zhì)把其余兩個(gè)聯(lián)系起來,構(gòu)成知識(shí)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);通過線性規(guī)劃的最優(yōu)解,培養(yǎng)學(xué)生的觀察、聯(lián)想、畫圖能力,滲透數(shù)形結(jié)合等多種數(shù)學(xué)思想,提高學(xué)生建模能力和分析問題、解決問題的能力.
3.通過對(duì)全章內(nèi)容的復(fù)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S習(xí)慣,主動(dòng)積極的學(xué)習(xí)品質(zhì),通過富有挑戰(zhàn)性問題的解決,激發(fā)學(xué)生的探究精神和嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度;同時(shí)感受數(shù)學(xué)的應(yīng)用性,體會(huì)數(shù)學(xué)的奧妙,感受數(shù)學(xué)的美麗生動(dòng),從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并樹立辯證的科學(xué)世界觀.
重點(diǎn)難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn):1.進(jìn)一步掌握三種不等式模型〔一元二次不等式、二元一次不等式(組)、均值不等式〕的概念、方法及應(yīng)用.
2.深化平面區(qū)域和線性規(guī)劃的意義及約束條件、目標(biāo)函數(shù)、可行域、最優(yōu)解等概念的理解,加深對(duì)線性規(guī)劃解決實(shí)際問題的認(rèn)識(shí).
3.掌握構(gòu)建均值不等式解決函數(shù)的最值問題,利用均值不等式解決實(shí)際問題.
教學(xué)難點(diǎn):三個(gè)二次的靈活運(yùn)用;用線性規(guī)劃解決實(shí)際問題的建模問題;均值不等式解函數(shù)最值的正確運(yùn)用.
課時(shí)安排
2課時(shí)
教學(xué)過程
第1課時(shí)
導(dǎo)入新課
思路1.(直接導(dǎo)入)通過我們的共同努力,我們學(xué)到了有關(guān)不等式更多的知識(shí)與方法,提高了我們解決實(shí)際問題的能力,認(rèn)識(shí)了數(shù)學(xué)的魅力;通過上節(jié)的課后作業(yè)——閱讀本章小結(jié),你是怎樣對(duì)本章的知識(shí)方法進(jìn)行整合的?由此展開新課.
思路2.(問題導(dǎo)入)先讓學(xué)生結(jié)合本章小結(jié),回憶我們是怎樣探究本章知識(shí)的?經(jīng)歷了怎樣的探究活動(dòng)?你能嘗試著自己畫出本章的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖嗎?根據(jù)學(xué)生回答和所畫的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖,自然地引入新課.
推進(jìn)新課
新知探究
提出問題
1本章共研究了幾種不等式模型?不等式有哪些性質(zhì)?2怎樣求解一元二次不等式的解集?怎樣畫一元二次不等式的程序框圖?3均值不等式a+b2≥ab的應(yīng)用條件是什么?主要用它來解決哪些問題?4“三個(gè)二次”是指哪三個(gè)?它們之間具有怎樣的關(guān)系?
活動(dòng):教師讓學(xué)生充分回憶思考,并結(jié)合以上問題用多媒體課件與學(xué)生一起探究.本章共研究了三種不等式模型,它們分別是一元二次不等式、二元一次不等式(組)、均值不等式a+b2≥ab(a>0,b>0).
由實(shí)數(shù)的基本性質(zhì),我們推出了常用的不等式的4條性質(zhì)5個(gè)推論,教師可結(jié)合多媒體課件給出這些性質(zhì).在這些基本性質(zhì)的基礎(chǔ)上,我們接著探究了均值不等式a+b2≥ab(a>0,b>0)的代數(shù)及幾何意義,以及均值不等式在求最值、證明不等式方面的應(yīng)用.在溫故知新的基礎(chǔ)上,我們又探究了一元二次不等式的解法和明確了“三個(gè)二次”之間的關(guān)系,并用一個(gè)程序框圖把求解一元二次不等式的過程表示了出來,為前面學(xué)過的算法找到了用武之地.對(duì)一元二次不等式的求解集問題,老師可借助多媒體給出以下表格讓學(xué)生填寫,加深對(duì)“三個(gè)二次”關(guān)系的理解.
Δ=b2-4acΔ>0Δ=0Δ<0
二次函數(shù)
y=ax2+bx+c
(a>0)的圖象
ax2+bx+c=0的根x1,2=-b±Δ2a
x1=x2=-b2a
?
ax2+bx+c>0的解集
ax2+bx+c<0的解集
由于本章是高中必修內(nèi)容的最后一章,通過對(duì)以上內(nèi)容的歸納整合,我們對(duì)不等式有了全面系統(tǒng)的認(rèn)識(shí),也因此對(duì)高中必修內(nèi)容有了整體的理解.
應(yīng)用示例
例1已知集合A={x|x2+2x-8<0},B={x||x+2|>3},C={x|x2-2mx+m2-1<0,m∈R}.若(1)A∩C=,(2)A∩BC,分別求出m的取值范圍.
活動(dòng):本例可讓學(xué)生自己探究解決,或可讓兩名學(xué)生到黑板板演,教師針對(duì)出現(xiàn)的問題作點(diǎn)評(píng).
解:(1)∵A={x|-4<x<2},B={x|x>1或x<-5},C={x|m-1<x<m+1},
欲使A∩C=,只需m-1≥2或m+1≤-4.∴m≥3或m≤-5.
(2)欲使A∩BC,∵A∩B={x|1<x<2},只需m-1≤1,m+1≥2,即m≤2,m≥1,即1≤m≤2.
點(diǎn)評(píng):本例體現(xiàn)了一元二次不等式與集合的交匯.
變式訓(xùn)練
設(shè)集合A={x|(x-1)2<3x+7,x∈R},則集合A∩Z中有__________個(gè)元素.
答案:6
解析:由(x-1)2<3x+7可得-1<x<6,結(jié)合題意可得A=(-1,6).
例2若正數(shù)x、y滿足6x+5y=36,求xy的最大值.
活動(dòng):均值不等式的功能就是“和積互化”.通過此例,教師引導(dǎo)學(xué)生回憶如何用均值不等式求最值.本例中把積化為和而和恰好為定值,應(yīng)聯(lián)想均值不等式.
解:∵x、y為正數(shù),則6x、5y也是正數(shù),∴6x+5y2≥6x5y=30xy,
當(dāng)且僅當(dāng)6x=5y時(shí),取“=”.∵6x+5y=36,則30xy≤362,即xy≤545.∴xy的最大值為545.
點(diǎn)評(píng):本例旨在說明均值不等式的應(yīng)用.事實(shí)上,∵6x+5y=36,∴y=36-6x5.代入xy,得xy=x15(36-6x)=-65x2+365x(x>0),利用二次函數(shù)的圖象和性質(zhì)也很容易解出來,教師可在活動(dòng)前向?qū)W生說明.學(xué)生用均值不等式解完此題后,結(jié)合學(xué)生的板書,對(duì)出現(xiàn)的漏洞或錯(cuò)誤進(jìn)行一一點(diǎn)撥.
變式訓(xùn)練
已知2x+3y=2(x>0,y>0),則xy的最小值是__________.
解法一:由x>0,y>0,得2=2x+3y≥22x3y.
∴xy≥6,當(dāng)且僅當(dāng)2x=3y=1,即x=2,y=3時(shí),xy取得最小值為6.
解法二:令2x=2cos2θ,3y=2sin2θ,θ∈(0,π2),∴x=22cos2θ,y=32sin2θ.
∴xy=64sin2θcos2θ=6sin22θ.
∵sin22θ≤1,當(dāng)且僅當(dāng)θ=π4時(shí)等號(hào)成立,這時(shí)x=2,y=3.∴xy的最小值是6.
解法三:由2x+3y=2,得y=3x2x-2.∴xy=3x22x-1(x>1).
令x-1=t,t>0,x=t+1.∴3x22x-1=3t+122t=32(t+1t+2)≥32(2t1t+2)=6.
當(dāng)且僅當(dāng)t=1時(shí)等號(hào)成立,即x-1=1,x=2.∴xy有最小值6.
答案:6
例3不等式axx-1<1的解集為{x|x<1或x>2},求a.
活動(dòng):本例不是一元二次不等式,但可轉(zhuǎn)化為一元二次不等式的形式來思考.訓(xùn)練學(xué)生的等價(jià)轉(zhuǎn)化能力.
解法一:將axx-1<1化為a-1x+1x-1<0,即[(a-1)x+1](x-1)<0.
由已知,解集為{x|x<1或x>2}可知a-1<0,∴[(1-a)x-1](x-1)>0.
∴(1-a)x-1<0,x>11-a.于是有11-a=2.解得a=12.
解法二:原不等式轉(zhuǎn)化為[(a-1)x+1](x-1)<0,即(a-1)x2+(2-a)x-1<0.
依題意,方程(1-a)x2+(a-2)x+1=0的兩根為1和2,
∴11-a=2,a-2a-1=3,解得a=12.
點(diǎn)評(píng):本例是一道經(jīng)典題目,學(xué)生完成后,可讓他們互相交流一下解法,體會(huì)等價(jià)轉(zhuǎn)化的意義.
變式訓(xùn)練
若關(guān)于x的不等式x-ax+1>0的解集為(-∞,-1)∪(4,+∞),則實(shí)數(shù)a=__________.
答案:4
例4為了保護(hù)環(huán)境,造福人類,某縣環(huán)保部門擬建一座底面積為200m2的長方體二級(jí)凈水處理池(如圖),池深度一定,池的外壁建造單價(jià)為每平方米400元,中間一條隔墻建造單價(jià)為每平方米100元,池底建造單價(jià)為每平方米60元.一般情形下,凈水處理池的長設(shè)計(jì)為多少米時(shí),可使總造價(jià)最低?
活動(dòng):教師引導(dǎo)學(xué)生觀察題目的條件,可以先建立目標(biāo)函數(shù),再求解.可讓學(xué)生獨(dú)立探究,必要時(shí)教師給予適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)撥.
解:設(shè)凈水池長為xm,則寬為200xm,高為hm,則總造價(jià)
f(x)=400(2x+2200x)h+100200xh+60×200=800h(x+225x)+12000(x>0),
當(dāng)且僅當(dāng)x=225x(x>0),即x=15時(shí)上述不等式取到等號(hào).故當(dāng)凈水池的長設(shè)計(jì)為15m時(shí)總造價(jià)最低.
點(diǎn)評(píng):對(duì)應(yīng)用問題的處理,關(guān)鍵是把實(shí)際問題轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)問題,列好函數(shù)關(guān)系式是求最值的基本保證.用均值不等式創(chuàng)設(shè)不等量關(guān)系,也是經(jīng)常采用的方式方法,讓學(xué)生以后在解決有關(guān)最值問題時(shí)注意這條解題思路的靈活應(yīng)用.
知能訓(xùn)練
1.已知集合A={x||2x+1|>3},B={x|x2+x-6≤0},則A∩B等于()
A.[-3,-2)∪(1,2]B.(-3,-2]∪(1,+∞)
C.(-3,-2]∪[1,2)D.(-∞,-3)∪(1,2]
2.已知a∈R,二次函數(shù)f(x)=ax2-2x-2a,設(shè)不等式f(x)>0的解集為A,又知集合B={x|1<x<3},若A∩B≠?,求a的取值范圍.
3.已知關(guān)于x的不等式x>ax2+32的解集是{x|2<x<m},求不等式ax2-(5a+1)x+ma>0的解集.
4.解關(guān)于x的不等式(x-2)(ax-2)>0.
5.已知a、b、c、d∈R,求證:ac+bd≤a2+b2c2+d2.
答案:
1.A解析:易得A={x|x>1或x<-2},B={x|-3≤x≤2}.則A∩B={x|1<x≤2或-3≤x<-2}.
2.解:由f(x)為二次函數(shù),知a≠0.令f(x)=0,
解得其兩根為x1=1a-2+1a2,x2=1a+2+1a2.由此可知x1<0,x2>0.
(1)當(dāng)a>0時(shí),A={x|x<x1}∪{x|x>x2}.
A∩B≠?的充要條件是x2<3,即1a+2+1a2<3,解得a>67.
(2)當(dāng)a<0時(shí),A={x|x1<x<x2}.
A∩B≠?的充要條件是x2>1,即1a+2+1a2>1,解得a<-2.
綜上,使A∩B≠?成立的a的取值范圍為(-∞,-2)∪(67,+∞).
3.解:x>ax2+32?ax2-x+32<0,2<x<m?(x-2)(x-m)<0?x2-(2+m)x+2m<0.對(duì)照不等號(hào)方向及x2的系數(shù)可知a>0且a1=12+m=322m,解得a=18,m=36.
∴ax2-(5a+1)x+ma>0?18x2-(5×18+1)x+36×18>0?x2-13x+36>0?(x-4)(x-9)>0?x<4或x>9.
點(diǎn)評(píng):條件中的不等式含參數(shù)a,而其解集中又含有參數(shù)m,似乎有較大難度.策略之一,求出原不等式的解集,與{x|2<x<m}比較;策略之二,抓住解集,即寫出解集為{x|2<x<m}的一元二次不等式,再與原不等式比較,若只求原不等式的解集,需討論.
4.解:(1)當(dāng)a=0時(shí),原不等式化為x-2<0,解集為{x|x<2}.
(2)當(dāng)a<0時(shí),原不等式化為(x-2)(x-2a)<0,這時(shí)兩根的大小順序?yàn)?>2a,所以解集為{x|2a<x<2}.
(3)當(dāng)a>0時(shí),原不等式化為(x-2)(x-2a)>0,①當(dāng)0<a<1時(shí),兩根的大小順序?yàn)?<2a,所以原不等式的解集為{x|x>2a或x<2};
②當(dāng)a=1時(shí),2=2a,所以原不等式的解集為{x|x≠2且x∈R};
③當(dāng)a>1時(shí),兩根的大小順序?yàn)?>2a,解集為{x|x>2或x<2a}.
綜上所述,不等式的解集為a=0時(shí),{x|x<2},a=1時(shí),{x|x≠2},a<0時(shí),{x|2a<x<2},
0<a<1時(shí),{x|x>2a或x<2},a>1時(shí),{x|x>2或x<2a}.
點(diǎn)評(píng):本例應(yīng)對(duì)字母a分類討論,分類的原則是不重、不漏.解完后教師引導(dǎo)學(xué)生思考本例的解法并注意書寫的規(guī)范性.
5.證明:∵(a2+b2)(c2+d2)=a2c2+b2c2+a2d2+b2d2
=(a2c2+2abcd+b2d2)+(b2c2-2abcd+a2d2)=(ac+bd)2+(bc-ad)2≥(ac+bd)2,
∴a2+b2c2+d2≥|ac+bd|≥ac+bd.
點(diǎn)評(píng):能否聯(lián)想到均值不等式ab≤a+b2或其變形形式上來?關(guān)鍵是探究根號(hào)里面的(a2+b2)(c2+d2)的變形問題.
課堂小節(jié)
1.由學(xué)生回顧本節(jié)課我們復(fù)習(xí)了哪些知識(shí)、方法?解決了哪些問題?通過本節(jié)復(fù)習(xí),你有哪些收獲?
2.通過本節(jié)復(fù)習(xí),深化了“三個(gè)二次”之間的關(guān)系,加深了不等式基本性質(zhì)的理解,進(jìn)一步熟悉了數(shù)形結(jié)合、方程等數(shù)學(xué)思想方法;熟悉了簡單不等式的證明思路,溝通了各知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系.從更高的角度理解了相等和不等的關(guān)系,體會(huì)了數(shù)學(xué)來源于生活的道理,也認(rèn)識(shí)到了數(shù)學(xué)的系統(tǒng)美、嚴(yán)謹(jǐn)美與簡潔美.
作業(yè)
本章鞏固與提高A組3、4、7、8、9;B組6、7、8、9.
設(shè)計(jì)感想
1.本課時(shí)設(shè)計(jì)體現(xiàn)了復(fù)習(xí)課的特點(diǎn),從更高的角度對(duì)本章知識(shí)方法進(jìn)行整合.復(fù)習(xí)不是簡單的重復(fù)或閱讀課本,把“發(fā)展為本”作為教學(xué)設(shè)計(jì)的中心,使各層次的學(xué)生在各個(gè)方面都有所提高,達(dá)到“溫故而知新”的目的.
2.本課時(shí)設(shè)計(jì)重視了學(xué)生的探究活動(dòng),讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)下自主探究,避免了學(xué)生只當(dāng)觀眾、聽眾.設(shè)計(jì)中體現(xiàn)把復(fù)習(xí)的機(jī)會(huì)還給學(xué)生,充分讓學(xué)生在知識(shí)整合的基礎(chǔ)上,再發(fā)展、再創(chuàng)造.
3.本課時(shí)設(shè)計(jì)體現(xiàn)了復(fù)習(xí)中前后知識(shí)的聯(lián)系.注重了復(fù)習(xí)應(yīng)涉及哪些內(nèi)容?重難點(diǎn)是什么?與其前沿知識(shí)和后繼知識(shí)有哪些聯(lián)系?在復(fù)習(xí)過程中應(yīng)該注意什么等.針對(duì)這些情況,教師應(yīng)該做到心中有數(shù),這樣,在復(fù)習(xí)過程中,才能夠做到步步到位,使學(xué)生在復(fù)習(xí)中不至于盲目無從.
(設(shè)計(jì)者:鄭吉星)
第2課時(shí)
導(dǎo)入新課
思路1.(復(fù)習(xí)導(dǎo)入)上節(jié)課我們重點(diǎn)復(fù)習(xí)了不等式的基本性質(zhì),一元二次不等式的解法及均值不等式的應(yīng)用.本節(jié)將重點(diǎn)對(duì)平面區(qū)域和線性規(guī)劃問題做一歸納整合,由此展開復(fù)習(xí).
思路2.(直接引入)我們?cè)鴮?duì)平面區(qū)域,線性規(guī)劃問題進(jìn)行了探究,解決了我們?nèi)粘I钪杏嘘P(guān)資源的分配,人力、物力的合理利用等最優(yōu)問題.本節(jié)課我們將對(duì)這些內(nèi)容做進(jìn)一步的回顧與提高,進(jìn)一步提高線性規(guī)劃這一數(shù)學(xué)工具的應(yīng)用.
推進(jìn)新課
新知探究
提出問題
1在直角坐標(biāo)系中,怎樣用二元一次不等式組的解集表示平面上的區(qū)域?2確定二元一次不等式表示的區(qū)域的方法是什么?3利用線性規(guī)劃可解決哪些實(shí)際問題?滲透了哪些數(shù)學(xué)思想方法?4解線性規(guī)劃實(shí)際問題的方法步驟是什么?
活動(dòng):教師引導(dǎo)學(xué)生回憶并思考以上問題.我們知道二元一次方程ax+by+c=0表示平面坐標(biāo)系中的一條直線.這條直線把直角坐標(biāo)系內(nèi)的點(diǎn)分成了三部分:在直線ax+by+c=0上或兩側(cè).在直線上的點(diǎn)的坐標(biāo)滿足ax+by+c=0,兩側(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)則滿足ax+by+c>0或ax+by+c<0.這樣,二元一次不等式ax+by+c>0在平面直角坐標(biāo)系中表示直線ax+by+c=0某一側(cè)所有點(diǎn)組成的平面區(qū)域,把直線畫成虛線以表示區(qū)域不包括邊界直線;若畫不等式ax+by+c≥0表示的平面區(qū)域時(shí),此區(qū)域包括邊界直線,則把邊界直線畫成實(shí)線.
由于對(duì)在直線ax+by+c=0同一側(cè)的所有點(diǎn)(x,y),把它的坐標(biāo)(x,y)代入ax+by+c,所得的實(shí)數(shù)的符號(hào)都相同,故只需在這條直線的某一側(cè)取一個(gè)特殊點(diǎn)(x0,y0),以a0x+b0y+c的正負(fù)情況便可判斷ax+by+c>0表示這一直線哪一側(cè)的平面區(qū)域,特殊地,當(dāng)c≠0時(shí),常把原點(diǎn)作為此特殊點(diǎn).
(此時(shí),教師用投影儀給出下面的圖形歸納)
用二元一次不等式表示平面區(qū)域可分為如下四種情形:
平面區(qū)域
二元一次
不等式Ax+By+C≥0
(A>0,B>0,
C<0)Ax+By+C≤0
(A>0,B>0,
C<0)Ax+By+C≥0
(A>0,B<0,
C<0)Ax+By+C≤0
(A>0,B<0,
C<0)
說明對(duì)于二元一次不等式不帶等號(hào)時(shí),其表示的平面區(qū)域,應(yīng)把邊界直線畫成虛線
本節(jié)課內(nèi)容滲透了多種數(shù)學(xué)思想,是向?qū)W生進(jìn)行數(shù)學(xué)思想方法教學(xué)的好教材,也是培養(yǎng)學(xué)生觀察、作圖等能力的好教材.通過本節(jié)課的復(fù)習(xí),讓學(xué)生進(jìn)一步了解到線性規(guī)劃是利用數(shù)學(xué)為工具,來研究一定的人、財(cái)、物等資源在一定條件下,如何精打細(xì)算巧安排,用最少的資源,取得最大的經(jīng)濟(jì)效益.它是數(shù)學(xué)規(guī)劃中理論較完整、方法較成熟、應(yīng)用較廣泛的一個(gè)分支,并能解決科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)管理等許多方面的實(shí)際問題.這部分內(nèi)容體現(xiàn)了數(shù)學(xué)的工具性、應(yīng)用性,同時(shí)也滲透了化歸、數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想,為學(xué)生今后解決實(shí)際問題提供了一種重要的解題方法——數(shù)學(xué)建模法.
簡單線性規(guī)劃問題就是求線性目標(biāo)函數(shù)在線性約束條件下的最優(yōu)解,無論此類題目是以什么實(shí)際問題提出,其求解的格式與步驟是不變的:
(1)閱讀題意,尋找線性約束條件,線性目標(biāo)函數(shù);
(2)由二元一次不等式表示的平面區(qū)域作出可行域(即畫出不等式組所表示的公共區(qū)域);
(3)在可行域內(nèi)求目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解(設(shè)t=0,畫出直線l0,觀察、分析,平移直線l0,從而找到最優(yōu)解);
(4)由實(shí)際問題的實(shí)際意義作答.
討論結(jié)果:(1)~(4)略.
應(yīng)用示例
例1畫出不等式組x+y-6≥0,x-y≥0,y≤3,x<5表示的平面區(qū)域.
活動(dòng):為了讓全體學(xué)生都能準(zhǔn)確地畫出平面區(qū)域,教師可請(qǐng)兩名學(xué)生上黑板板演,然后對(duì)出現(xiàn)的問題作點(diǎn)評(píng).
解:不等式x+y-6≥0表示在直線x+y-6=0上及右上方的點(diǎn)的集合,x-y≥0表示在直線x-y=0上及右下方的點(diǎn)的集合,y≤3表示在直線y=3上及其下方的點(diǎn)的集合,x<5表示直線x=5左方的點(diǎn)的集合,所以不等式組x+y-6≥0,x-y≥0,y≤3,x<5表示的平面區(qū)域如圖所示.
點(diǎn)評(píng):畫平面區(qū)域是學(xué)生易錯(cuò)的地方,也是用線性規(guī)劃解決實(shí)際問題的關(guān)鍵步驟,一定讓學(xué)生準(zhǔn)確掌握.
變式訓(xùn)練
已知實(shí)數(shù)x,y滿足x≥1,y≤2x-1,x+y≤m,如果目標(biāo)函數(shù)z=x-y的最小值為-1,則實(shí)數(shù)m等于()
A.7B.5C.4D.3
答案:B
解析:畫出x,y滿足的可行域,可得直線y=2x-1與直線x+y=m的交點(diǎn)使目標(biāo)函數(shù)z=x-y取得最小值.故由y=2x-1,x+y=m,解得x=m+13,y=2m-13.代入x-y=-1,得m+13-2m-13=-1,解得m=5.
例2某機(jī)械廠的車工分Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)等級(jí),各級(jí)車工每人每天加工能力、成品合格率及日工資數(shù)如下表所示:
級(jí)別加工能力(個(gè)/人天)成品合格率(%)工資(元/天)
Ⅰ240975.6
Ⅱ16095.53.6
工廠要求每天至少加工配件2400個(gè),車工每出一個(gè)廢品,工廠要損失2元,現(xiàn)有Ⅰ級(jí)車工8人,Ⅱ級(jí)車工12人,且工廠要求至少安排6名Ⅱ級(jí)車工,試問如何安排工作,使工廠每天支出的費(fèi)用最少.
活動(dòng):學(xué)生對(duì)求解簡單線性規(guī)劃實(shí)際應(yīng)用問題的步驟已經(jīng)是很熟悉,讓學(xué)生獨(dú)立解決問題,有助于學(xué)生解題能力的鍛煉與培養(yǎng).本例的關(guān)鍵是列出約束條件和目標(biāo)函數(shù),再就是畫平面區(qū)域.
解:根據(jù)題意列出線性約束條件和目標(biāo)函數(shù).設(shè)需Ⅰ、Ⅱ級(jí)車工分別為x、y人.
線性約束條件:
97%240x+95.5%160y≥2400,0≤x≤8,6≤y≤12,化簡即為29.1x+19.1y≥300,0≤x≤8,6≤y≤12.
目標(biāo)函數(shù)為z=[(1-97%)240x+(1-95.5%)160y]×2+5.6x+3.6y,
化簡即為z=20x+18y.根據(jù)題意知即求目標(biāo)函數(shù)z的最小值.
畫出約束條件的可行域,如圖,根據(jù)圖知,點(diǎn)A(6,6.3)應(yīng)為既滿足題意,又使目標(biāo)函數(shù)最?。欢鳤點(diǎn)非整數(shù)點(diǎn).故在點(diǎn)A上側(cè)作平行直線經(jīng)過可行域內(nèi)的整點(diǎn),且與原點(diǎn)距離最近,可知(6,7)為滿足題意的整數(shù)解.
此時(shí)zmin=20×6+18×7=246(元),即每天安排Ⅰ級(jí)車工6人,Ⅱ級(jí)車工7人時(shí),工廠每天支出費(fèi)用最少.
答:每天安排Ⅰ級(jí)車工6人,Ⅱ級(jí)車工7人,工廠每天支出費(fèi)用最少.
點(diǎn)評(píng):通過本例的求解我們可以看出,處理簡單的線性規(guī)劃的實(shí)際問題,關(guān)鍵之處在于從題意中建立目標(biāo)函數(shù)和相應(yīng)的約束條件,實(shí)際上就是建立數(shù)學(xué)模型.這樣解題時(shí),將所有的約束條件羅列出來,弄清目標(biāo)函數(shù)與約束條件的區(qū)別,得到目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解.
例3A、B兩個(gè)產(chǎn)地分別生產(chǎn)同一規(guī)格產(chǎn)品12千噸、8千噸,而D、E、F三地分別需要8千噸、6千噸、6千噸,每千噸的運(yùn)費(fèi)如下表所示:
(萬元)到D到E到F
從A456
從B524
怎樣確定調(diào)運(yùn)方案,使總的運(yùn)費(fèi)最少?
點(diǎn)評(píng):本例表中的數(shù)據(jù)較多.可設(shè)從A運(yùn)到D為x,從A運(yùn)到E為y,則從A運(yùn)到F就可用x、y表示,即12-x-y,則B運(yùn)到D、E、F分別為8-x,6-y,x+y-6.目標(biāo)函數(shù)為f=-3x+y+100.
解:設(shè)從A運(yùn)到D為x,從A運(yùn)到E為y,則從A運(yùn)到F為12-x-y,B運(yùn)到D、E、F分別為8-x,6-y,x+y-6.
約束條件為x≥0,y≥0,12-x-y≥0,8-x≥0,6-y≥0,x+y-6≥0.目標(biāo)函數(shù)為f=-3x+y+100.
可行域?yàn)槿鐖D所示的陰影部分(包括邊界).易知,當(dāng)x=8,y=0時(shí),f最小,即運(yùn)費(fèi)最?。?br>
故當(dāng)從A運(yùn)到D8千噸、從A運(yùn)到F4千噸、從B運(yùn)到E6千噸、從B運(yùn)到F2千噸時(shí),總的運(yùn)費(fèi)最少.
點(diǎn)評(píng):通過本例的訓(xùn)練,讓學(xué)生學(xué)會(huì)對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)的處理,進(jìn)一步明確線性規(guī)劃的應(yīng)用性.
變式訓(xùn)練
行駛中的汽車在剎車時(shí),由于慣性作用,要繼續(xù)向前滑行一段距離才能停下來,這段距離叫做剎車距離.在某種路面上,某種型號(hào)汽車的剎車距離y(m)與汽車的車速x(km/h)滿足下列關(guān)系:y=nx100+x2400(n為常數(shù),n∈N).做兩次剎車試驗(yàn),有數(shù)據(jù)如圖,其中5<y1<7,13<y2<15.
(1)求出n的值;
(2)要求剎車距離不超過18.4m,則行駛的最大速度應(yīng)為多少?
解:(1)將x1=40,x2=70分別代入y=nx100+x2400,有y1=25n+4,y2=710n+494.
依題意,有525n+47,13710n+49415(n∈N).解得n=3.
(2)y=3x100+x2400≤18.4,解得x≤80,即最大行駛速度為80km/h.
知能訓(xùn)練
1.實(shí)數(shù)x,y滿足不等式組y≥0,x-y≥0,2x-y-2≥0,則ω=y(tǒng)-1x+1的取值范圍是()
A.[-1,13]B.[-12,13]
C.[-12,+∞)D.[-12,1)
2.如圖所示,在約束條件x≥0,y≥0,y+x≤s,y+2x≤4下,當(dāng)3≤s≤5時(shí),目標(biāo)函數(shù)z=3x+2y的最大值的變化范圍是()
A.[7,8]B.[7,15]C.[6,8]D.[6,15]
3.購買8角和2元的郵票若干張,并要求每種郵票至少要兩張,如果小明帶有10元錢,問有多少種買法?
答案:
1.
D解析:設(shè)點(diǎn)D(x,y)在圖中陰影部分內(nèi),如圖.ω=y(tǒng)-1x+1,即動(dòng)點(diǎn)(x,y)與定點(diǎn)A(-1,1)連線的斜率.當(dāng)動(dòng)點(diǎn)為B點(diǎn)時(shí),ω取得最小值,由y=0,2x-y-2=0,得B點(diǎn)坐標(biāo)為(1,0).∴ω=-12.當(dāng)動(dòng)點(diǎn)在x-y=0上,且x→+∞時(shí),ω趨向于最大值,即經(jīng)過A點(diǎn),斜率為ω的直線與x-y=0平行.∴ω∈[-12,1).
2.A解析:由題意知要求在約束條件x≥0,y≥0,y+x≤s,y+2x≤4下,目標(biāo)函數(shù)z=3x+2y的取值范圍,作出如圖所示目標(biāo)函數(shù)取最大值時(shí)的可行域.
由z=3x+2y得y=-32x+z2,
∴當(dāng)x+y=3時(shí),在B點(diǎn)處z取最大值;隨著x+y=3的上移,z的最大值也隨著增大.當(dāng)平移經(jīng)過C點(diǎn)時(shí),z的最大值達(dá)到最大,且B(1,2),C(0,4).
∴當(dāng)3≤s≤5時(shí),目標(biāo)函數(shù)z=3x+2y的最大值的變化范圍是[7,8].
3.解:設(shè)8角郵票可買x張,2元郵票可買y張,根據(jù)題意有8x+20y≤100,x≥2,y≥2,x、y∈N.
不等式表示的平面區(qū)域如圖所示,而在該區(qū)域內(nèi),x、y都是不小于2的整數(shù),這樣的點(diǎn)的個(gè)數(shù)為11,所以小明有11種購買方法,分別是(2,2),(2,3),(2,4),(3,2),(3,3),(4,2),(4,3),(5,2),(5,3),(6,2),(7,2).
課堂小節(jié)
1.由學(xué)生回顧本節(jié)課復(fù)習(xí)了哪些內(nèi)容?通過對(duì)這些內(nèi)容的復(fù)習(xí),你有什么新的發(fā)現(xiàn)?
2.本節(jié)課重點(diǎn)復(fù)習(xí)了平面區(qū)域和線性規(guī)劃問題,明確了用線性規(guī)劃的方法解決的兩種重要問題.線性規(guī)劃實(shí)質(zhì)上是數(shù)形結(jié)合的一種體現(xiàn),即將最值問題直觀、簡便地尋找出來,是一種較為簡捷地求最值的方法.進(jìn)一步熟悉了利用線性規(guī)劃解決問題的步驟.還結(jié)合一道線性規(guī)劃題目,探究了利用新視角解決問題的方法,打破了思維定式,今后要注意這方面的思維訓(xùn)練,以培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性.
作業(yè)
1.本章鞏固與提高A組14、15;B組14、15.
2.本章自測與評(píng)估.
設(shè)計(jì)感想
1.本課時(shí)設(shè)計(jì)注重了教師的靈活操作.在復(fù)習(xí)時(shí),采取提問、討論、練習(xí)等方式,引導(dǎo)學(xué)生再現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)、知識(shí)的形成過程及內(nèi)在聯(lián)系.用表格、圖示、文字的方法串成線、連成片,建立起合理的認(rèn)知結(jié)構(gòu),便于學(xué)生記憶,而不是簡單的重復(fù).
2.本課時(shí)設(shè)計(jì)關(guān)注了學(xué)生的層次,關(guān)注了學(xué)習(xí)要求上的分層.讓學(xué)習(xí)較差層次的學(xué)生多回答一些概念識(shí)記性提問,要求學(xué)會(huì)做一些基礎(chǔ)題目.讓學(xué)習(xí)中等層次的學(xué)生,多回答一些需認(rèn)真思索的提問,會(huì)做一些難度適中的綜合練習(xí).讓學(xué)習(xí)較好層次的學(xué)生,多回答一些智力運(yùn)用性的提問,會(huì)運(yùn)用知識(shí)解決一些難度較大的綜合性題目.
3.本課時(shí)設(shè)計(jì)注意了數(shù)學(xué)思想方法的教學(xué).學(xué)生的能力最終體現(xiàn)在數(shù)學(xué)思想方法的應(yīng)用上.在講授數(shù)學(xué)知識(shí)的同時(shí),更加注重?cái)?shù)學(xué)思想方法的滲透和培養(yǎng),把數(shù)學(xué)思維方法和數(shù)學(xué)知識(shí)、技能融為一體,不斷提高學(xué)生的思維能力、解題能力及聯(lián)系實(shí)際的能力.
(設(shè)計(jì)者:鄭吉星)
備課資料
一、備用例題
【例1】已知0<x<13,求函數(shù)y=x(1-3x)的最大值.
活動(dòng)一:原函數(shù)式可化為y=-3x2+x,利用二次函數(shù)求某一區(qū)間的最值.
解法一:(利用二次函數(shù)法可獲得求解)(解略)
活動(dòng)二:挖掘隱含條件,∵3x+1-3x=1為定值,且0<x<13,則1-3x>0;可用均值不等式.
解法二:∵0<x<13,∴1-3x>0.∴y=x(1-3x)=133x(1-3x)≤13(3x+1-3x2)2=112,當(dāng)且僅當(dāng)3x=1-3x,即x=16時(shí),ymax=112.
【例2】求y=sinx+5sinx的最小值,x∈(0,π).
錯(cuò)解:∵x∈(0,π),∴sinx>0.∴y=sinx+5sinx≥25.∴ymin=25.
錯(cuò)因:y=25的充要條件是sinx=5sinx,即sin2x=5,這是不存在的.
正解:∵x∈(0,π),∴sinx>0.又y=sinx+5sinx=sinx+1sinx+4sinx≥2+4sinx,當(dāng)且僅當(dāng)sinx=1sinx,即sinx=1時(shí),取“=”.而此時(shí)4sinx也有最小值4,
∴當(dāng)sinx=1時(shí),ymin=6.
【例3】已知正數(shù)x、y滿足2x+y=1,求1x+1y的最小值.
錯(cuò)解:∵1=2x+y≥22xy,∴xy≤122,即1xy≥22.
∴1x+1y≥21xy≥222=42,即1x+1y的最小值為42.
錯(cuò)因:過程中兩次運(yùn)用了均值不等式中取“=”過渡,而這兩次取“=”的條件是不同的,故結(jié)果錯(cuò).
正解一:∵2x+y=1,∴1x+1y=(2x+y)(1x+1y)=2+2xy+yx+1≥3+22,當(dāng)且僅當(dāng)yx=2xy,即y=2x時(shí),取“=”.
而y=2x2x+y=1?x=12+2,y=22+2,即此時(shí)ymin=3+22.
正解二:∵1x+1y=2x+yx+2x+yy=3+yx+2xy(以下同解一).
小結(jié):用均值不等式求最值時(shí),要注意檢驗(yàn)最值存在的充要條件,特別地,如果多次運(yùn)用均值不等式求最值,則要考慮多次“≥”(或者“≤”)中取“=”成立的諸條件是否相容.
【例4】已知正數(shù)x、y滿足xy=x+y+3,試求xy、x+y的范圍.
解法一:由x>0,y>0,則xy=x+y+3xy-3=x+y≥2xy,即(xy)2-2xy+3≥0.
解得xy≤-1(舍去)或xy≥3,當(dāng)且僅當(dāng)x=y(tǒng)且xy=x+y+3,即x=y(tǒng)=3時(shí)取“=”,故xy的取值范圍是[9,+∞).
又x+y+3=xy≤(x+y2)2(x+y)2-4(x+y)-12≥0x+y≤-2(舍去)或x+y≥6,當(dāng)且僅當(dāng)x=y(tǒng)且xy=x+y+3,即x=y(tǒng)=3時(shí)取“=”,故x+y的取值范圍是[6,+∞).
解法二:由x>0,y>0,xy=x+y+3?(x-1)y=x+3,知x≠1,則y=x+3x-1.
由y>0?x+3x-1>0?x>1,則
xy=xx+3x-1=x2+3xx-1=x-12+5x-1+4x-1=(x-1)+4x-1+5≥2x-14x-1+5=9,當(dāng)且僅當(dāng)x-1=4x-1(x>0),即x=3,并求得y=3時(shí)取“=”,故xy的取值范圍是[9,+∞).
x+y=x+x+3x-1=x+x-1+4x-1=x+4x-1+1=(x-1)+4x-1+2
≥2x-14x-1+2=6.
當(dāng)且僅當(dāng)x-1=4x-1(x>0),即x=3,并求得y=3時(shí)取“=”,故x+y的取值范圍是[6,+∞).
點(diǎn)評(píng):解法一具有普遍性,而且簡潔實(shí)用,易于掌握,解法二要求掌握構(gòu)造的技巧.
總之,利用均值不等式求最值的方法多樣,而且變化多端,要掌握常見的變形技巧,掌握常見題型的求解方法,加強(qiáng)訓(xùn)練、多多體會(huì),才能達(dá)到舉一反三的目的.
【例5】用一塊鋼錠澆鑄一個(gè)厚度均勻,且表面積為2平方米的正四棱錐形有蓋容器(如圖),設(shè)容器高為h米,蓋子邊長為a米,
(1)求a關(guān)于h的解析式;
(2)設(shè)容器的容積為V立方米,則當(dāng)h為何值時(shí),V最大?求出V的最大值(求解本題時(shí),不計(jì)容器厚度).
解:(1)設(shè)h′是正四棱錐的斜高,由題設(shè)可得
a2+412h′a=2,h2+14a2=h′2,消去h′,解得a=1h2+1(a>0).
(2)由V=13a2h=h3h2+1(h>0),
得V=13h+1h,而h+1h≥2h1h=2.
所以V≤16,當(dāng)且僅當(dāng)h=1h,即h=1時(shí)取等號(hào);
故當(dāng)h=1米時(shí),V有最大值,V的最大值為16立方米.
二、不等式的證明方法探究
1.配方法
把一個(gè)不是完全平方形式的多項(xiàng)式中的某些項(xiàng)配成完全平方,然后利用一個(gè)實(shí)數(shù)的平方是非負(fù)的這個(gè)特殊的性質(zhì)來證明某些式子是大于或等于零的.
2.判別式法
通過對(duì)所證不等式的觀察、分析,構(gòu)造出二次方程,然后利用二次方程的判別式,從而使不等式得證.
3.比較法
為了證明A>B,可轉(zhuǎn)化為證明A-B>0,或者當(dāng)B>0時(shí)轉(zhuǎn)化為證明AB>1.
4.放縮法
為了證明A<B,可設(shè)法證明A<C,且C<B.有時(shí)也可考慮證明加強(qiáng)命題.
5.?dāng)?shù)學(xué)歸納法
常用來證明與正整數(shù)有關(guān)的命題.
6.構(gòu)造法
構(gòu)造適當(dāng)?shù)膱D形,使要證的命題比較直觀地反映出來.
7.輔助函數(shù)法
函數(shù)是數(shù)學(xué)中的一個(gè)重要內(nèi)容,它與不等式有密切的聯(lián)系.
通過構(gòu)造輔助函數(shù),然后利用函數(shù)的有關(guān)性質(zhì)去證明該不等式.通常我們可以利用以下一些函數(shù)的性質(zhì):
(1)函數(shù)y=ax2+bx+c,若a>0,則y≥0?Δ≤0;(2)三角函數(shù)的有界性;(3)函數(shù)的單調(diào)性;(4)函數(shù)的凸性;(5)函數(shù)的導(dǎo)數(shù).
8.換元法
通過添設(shè)輔助元素,使原來不等式變成與新的變量有關(guān)的不等式.
應(yīng)用換元法,可把字母多化成字母少,可把紊亂的不等式化成簡單的、條理清晰的不等式.
常用的換元方法有三角換元和均值換元.
(1)三角換元
x2+y2=r2(r>0)x=rcosα,y=rsinα(0≤α<2π);x2+y2≤a2x=rcosα,y=rsinα(0≤α<2π,r≤|a|);x2-y2=r2(r>0)x=rsecα,y=rtanα(0≤α<2π).
(2)均值換元
x+y=ax=a2-ε,y=a2+ε;x+y+z=ax=a3+α,y=a3+β,α+β+γ=0.z=a3+γ
另外,在證明的過程中還經(jīng)常使用整體換元,即用一個(gè)變量代替一個(gè)整式.
9.逐步調(diào)整法
在證明不等式的過程中,對(duì)某一個(gè)函數(shù)式的某些變?cè)M(jìn)行調(diào)整(變大或變小),觀察其值的變化,從中發(fā)現(xiàn)函數(shù)式的最值.
等差數(shù)列(2)
一名合格的教師要充分考慮學(xué)習(xí)的趣味性,教師要準(zhǔn)備好教案,這是每個(gè)教師都不可缺少的。教案可以讓學(xué)生們充分體會(huì)到學(xué)習(xí)的快樂,幫助教師提高自己的教學(xué)質(zhì)量。那么怎么才能寫出優(yōu)秀的教案呢?以下是小編為大家收集的“等差數(shù)列(2)”希望對(duì)您的工作和生活有所幫助。
等差數(shù)列(2)
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.理解等差數(shù)列的概念,了解公差的概念,明確一個(gè)數(shù)列是等差數(shù)列的限定條件,能根據(jù)定義判斷一個(gè)數(shù)列是等差數(shù)列;
2.探索并掌握等差數(shù)列的通項(xiàng)公式;
3.正確認(rèn)識(shí)使用等差數(shù)列的各種表示法,能靈活運(yùn)用通項(xiàng)公式求等差數(shù)列的首項(xiàng)、公差、項(xiàng)數(shù)、指定的項(xiàng).
小結(jié):要判定是不是等差數(shù)列,只要看(n≥2)是不是一個(gè)與n無關(guān)的常數(shù).
※動(dòng)手試試
練1.等差數(shù)列1,-3,-7,-11,…,求它的通項(xiàng)公式和第20項(xiàng).
練2.在等差數(shù)列的首項(xiàng)是,求數(shù)列的首項(xiàng)與公差.
三、總結(jié)提升
※學(xué)習(xí)小結(jié)
1.等差數(shù)列定義:(n≥2);
2.等差數(shù)列通項(xiàng)公式:(n≥1).
※知識(shí)拓展
1.等差數(shù)列通項(xiàng)公式為或.分析等差數(shù)列的通項(xiàng)公式,可知其為一次函數(shù),圖象上表現(xiàn)為直線上的一些間隔均勻的孤立點(diǎn).
2.若三個(gè)數(shù)成等差數(shù)列,且已知和時(shí),可設(shè)這三個(gè)數(shù)為.若四個(gè)數(shù)成等差數(shù)列,可設(shè)這四個(gè)數(shù)為.
學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)
※自我評(píng)價(jià)你完成本節(jié)導(dǎo)學(xué)案的情況為().
A.很好B.較好C.一般D.較差
※當(dāng)堂檢測(時(shí)量:5分鐘滿分:10分)計(jì)分:
1.等差數(shù)列1,-1,-3,…,-89的項(xiàng)數(shù)是().
A.92B.47C.46D.45
2.數(shù)列的通項(xiàng)公式,則此數(shù)列是().
A.公差為2的等差數(shù)列B.公差為5的等差數(shù)列
C.首項(xiàng)為2的等差數(shù)列D.公差為n的等差數(shù)列
3.等差數(shù)列的第1項(xiàng)是7,第7項(xiàng)是-1,則它的第5項(xiàng)是().
A.2B.3C.4D.6
4.在△ABC中,三個(gè)內(nèi)角A,B,C成等差數(shù)列,則∠B=.
5.等差數(shù)列的相鄰4項(xiàng)是a+1,a+3,b,a+b,那么a=,b=.
課后作業(yè)
1.在等差數(shù)列中,
⑴已知,d=3,n=10,求;
⑵已知,,d=2,求n;
⑶已知,,求d;
⑷已知d=-,,求.
2.一個(gè)木制梯形架的上下底邊分別為33cm,75cm,把梯形的兩腰各6等分,用平行木條連接各分點(diǎn),構(gòu)成梯形架的各級(jí),試計(jì)算梯形架中間各級(jí)的寬度.
第2章(學(xué)案) 組成細(xì)胞的分子
本章內(nèi)容包括五節(jié):第1節(jié)《細(xì)胞中的元素和化合物》;第2節(jié)《生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者──蛋白質(zhì)》;第3節(jié)《遺傳信息的攜帶者──核酸》;第4節(jié)《細(xì)胞中的糖類和脂質(zhì)》;第5節(jié)《細(xì)胞中的無機(jī)物》。在內(nèi)容編排上基本按照“總括內(nèi)容──分別介紹”的認(rèn)知思路,即在介紹細(xì)胞中的化學(xué)元素的基礎(chǔ)上,先讓學(xué)生檢測生物組織,了解組成生物體細(xì)胞的各種化合物,然后再分別介紹組成細(xì)胞的各種化合物的知識(shí)。
本著“物質(zhì)是基礎(chǔ),結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)”的生物學(xué)觀點(diǎn),學(xué)習(xí)好本章內(nèi)容,將為學(xué)習(xí)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能、遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)等章節(jié)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)通過學(xué)習(xí)逐漸樹立“生命是物質(zhì)的、生物界在物質(zhì)組成上具有統(tǒng)一性”的觀點(diǎn)。
第2章 自然環(huán)境中的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和能量交換(復(fù)習(xí))
第二章自然環(huán)境中的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和能量交換
第一節(jié)地殼的物質(zhì)組成和物質(zhì)循環(huán)
教材標(biāo)題
要點(diǎn)解讀
基本內(nèi)容
一、地殼的物質(zhì)組成
1、礦物
①概念
礦物是具有確定化學(xué)成分、物理屬性的單質(zhì)或者化合物
②礦產(chǎn)
有用礦物在自然界富集到有開采價(jià)值時(shí),就稱為礦產(chǎn)
③礦物的基本
存在形式
有三種:氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)。石英(SiO2)是自然界中最多的礦物。
④礦物的分類
金屬礦,常見的有赤鐵礦、磁鐵礦等。
非金屬礦,常見的有石英、長石、云母、方解石等,
其中,以能源類礦物和寶石礦物最為重要。
2、巖石
①概念
巖石是巖石圈(地殼)中體積較大的固態(tài)礦物集合體,由一種或多種礦物組成。
②分類
巖漿巖:巖漿冷凝而成,可分為侵入巖,如花崗巖;噴出巖,如流紋巖、安山巖、玄武巖。
沉積巖:裸露在地表的巖石經(jīng)過風(fēng)化、侵蝕、搬運(yùn)、沉積、固結(jié)成巖作用而形成。如礫巖、頁巖、石灰?guī)r、砂巖。沉積巖有兩個(gè)突出的特征:具有層理構(gòu)造、有化石 。
變質(zhì)巖:由于巖石存在的條件,如溫度、壓力等產(chǎn)生變化,導(dǎo)致巖石原先的結(jié)構(gòu)、礦物成分等發(fā)生變化而形成。如花崗巖→ 片麻巖、石灰?guī)r→大理巖、砂巖→ 石英巖、頁巖→ 板巖