教学片断与案例1、综合法和分析法的一个教学片断师:合情推理分归纳推理和类比推理,所得的结论的正确性是要证明的.观察、思考下列证明过程各有什么特点?它们是以怎样的形式使结论获证的?引例1已知a,b>0,求证2222()()4a b c b c a abc +++≥证明:因为222,0b c bc a +≥>,所以22()2a b c abc +≥,因为222,0c a ac b +≥>,所以22()2b c a abc +≥.因此, 2222()()4a b c b c a abc +++≥.引例2已知,a b R +∈,求证:2a b +≥证明:要证2a b +≥,只需证a b +≥,只需证0a b +-,只需证20≥因为20≥显然成立,所以原不等式成立.引例3已知0,0,0>>++>++abc ca bc ab c b a .求证:0,,>c b a 证:设0<a ,∵0>abc ,∴0<bc又由0>++c b a ,则0>-=+a c b∴0)(<++=++bc c b a ca bc ab ,与题设矛盾又若0=a ,则与0>abc 矛盾,∴必有0>a . 同理可证:0,0>>c b设计意图:通过三种证明方法案例的展示,引导学生观察、比较、辨析、思考三种证明方法的形式、特点,为归纳、抽象、概括三种证明方法提供感性认识,也为理解不同证明方法的表述形式打下基础.引例1、2的方法是本课要学习的重点内容,引例3的方法(反证法)是下一课的学习任务,在此给出引例3有两方面的作用,一方面,让学生对不同方法有一个整体认识与了解,另一方面,为下一课的学习作好铺垫.对三个引例,引导学生分两个层次比较、归纳.第一层次的比较,是否直接针对结论进行证明?得出直接证明与间接证明;第二层次的比较,是引例1、2之间,证明的起点及逻辑推理形式,由此可引导学生归纳、概括出本课重点学习的两种方法:综合法与分析法.2、归纳探索的一个教学片断问题情境:(河内塔游戏)传说在古老的印度有一座神庙,神庙中有三根针和套在一根针上的64个圆环.古印度的天神指示他的僧侣们按下列规则,把圆环从一根针上全部移到另一根针上,第三根针起“过渡”的作用.①每次只能移动1个圆环;②较大的圆环不能放在较小的圆环上面.如果有一天,僧侣们将这64个圆环全部移到另一根针上,那么世界末日就来临了.请你推测:把64个圆环从1号针移到3号针,最少需要移动多少次?启发性思考:首先,你是否理解了这个问题?是否理解清楚了圆环的移动规则?是否明白了问题要求什么?然后,你打算怎样考虑这个问题?能否把问题化简单、化容易一些?怎样的情况会更简单、更容易呢?(为归纳作准备,逐步形成归纳意识)【评析】这一系列的启发性思考问题,在于引导学生在面对一个新问题或较难的问题时,首先要准确理解好问题,然后学会寻找问题的切入点.生成预设:片数较少的情况会更简单、更容易,先考虑片数较少的情况,看看1片、2片、3片、…,等情况,再找找方法规律或联系,考虑解决更难、更一般的情况.操作实验:(1)可先让学生进行适当的思想实验,想明白1片、2片、3片时的情况,并引进符号n a 表示n 片圆环的移动次数;(2)再用课前备好的四个大小不一的圆环,让两位学生对2个、3个、4个圆环的情况分别进行实际操作试验,其他学生注意观察并思考规律.生成预设:(1)表面的试验观察结果可能只是,15,7,3,14321====a a a a ,进而发现规律1234121,321,721,1521=-=-=-=-,…,猜想646421a =-.(2)更进一步的试验、观察可能发现:,8421,421,21,14321+++=++=+==a a a a .即:对于两个圆环,底下一个只要移动1次,上面一个则要移动2次;对于3个圆环,由下到上,第1个只要移动1次,第2个需要移动2次,第3个则要移动4次;对于4个圆环的情况可作同样解释.进而猜想1222216463264-=++++= a .(3)更深入的试验、观察、思考可能发现更本质的移动规律,在理性的层面上解决问题:移动n 个圆环时,只要化归为移动1-n 个圆环即可,第一步,先把上面的1-n 个圆环按要求移到2号针上,需移1-n a 次;第二步,把最底下的第n 个圆环移到3号针上,需要移1次;第三步,再把2号针的1-n 个圆环移到3号针,需要再移1-n a 次,从而得121+=-n n a a ,这样就可依次求得各种圆环数的移动次数,或转化为等比数列)1(211+=+-n n a a ,结合11=a ,求得通项1221-⋅=+n n a ,即12-=n n a .【评析】移动3个、4个圆环的情况,学生可能会有一些困难.要根据学生的实际情况,给予适当的点拨、提示,或质疑启发.(1)缺乏思维指导的学生可能只是盲目地、孤立地试验各种情况,这样,要试验求出3a 、4a 就更困难,而求出3a 、4a 对于归纳猜想又是关键所在.(2)预设(2)体现了更进步的观察、归纳,是注意到试验中每个圆环的移动次数规律性,从这样的角度,可能更有利于得出3a 、4a .(3)预设(3)则体现了更深的理性思考,这要从联系与转化的角度进行观察、思考.让学生进行实际的试验操作,给学生以感性体验,并通过动手操作,促进思维领悟,这也体现了一种思维训练,在这过程中,也能体现学生不同的思维层次与多种思维品质,对激发学生的探究兴趣也可能有积极的作用.另外,从省时的角度,也可考虑运用多媒体课件进行移动圆环的演示实验,并引导学生进行观察、思考,这种技术手段同样能产生较好的直观效果,也有利于学生的观察发现,但这种观察有一定的被动性.在教学中,如何挖掘不同层次的学生思维潜能,让学生感受不同角度、不同层次的观察、思考,归纳、概括,是值得我们教师下功夫的地方,相信这对学生的思维训练是大有好处的.3、案例案例1:头上戴的帽子的颜色(华罗庚的例子)有位老师,想辨别他的3个学生谁更聪明.他采用如下的方法:事先准备好3顶白帽子,2顶黑帽子,让他们看到,然后,叫他们闭上眼睛,分别给戴上帽子,藏起剩下的2顶帽子,最后,叫他们睁开眼,看着别人的帽子,说出自己所戴帽子的颜色.3个学生互相看了看,都踌躇了一会,并异口同声地说出自己戴的是白帽子。
聪明的你,想想看,他们是怎样推算出来的呢?他们怎样能够从别人头上帽子的颜色,正确地推断出自己头上帽子的颜色的呢?“为了解决上面的伺题,我们先考虑“2个人,1顶黑帽,2顶白帽”问题.因为,黑帽只有1顶,我戴了,对方立刻会说自己戴的是白帽.但他踌躇了一会,可见我戴的是白帽.这样,“3人2顶黑帽,3顶白帽”的问题也就容易解决了.假设我戴的是黑帽子,则他们2人就变成“2人1顶黑帽,2顶白帽”问题,他们可以立刻回答出来,但他们都踌躇了一会,这就说明,我戴的是白帽子,3人经过同样的思考,于是,都推出自己戴的是白帽子.看到这里。
同学们可能会拍手称妙吧.后来,华罗庚还将原来的问题复杂化,“n个人,n-1顶黑帽子,若干(不少于n)顶白帽子”的问题怎样解决呢?运用同样的方法,便可迎刃而解.他并告诫我们:复杂的问题要善于“退”,足够地“退”,“退”到最原始而不失去重要性的地方,是学好数学的一个诀窃.简化问题:有位老师想辨别他的二个学生谁更聪明. 他采用如下的方法:事先准备好两顶白帽子,一顶黑帽子,让学生们看到,然后让他们闭上眼睛. 老师给他们戴上帽子,并把剩下的那顶帽子藏起来. 最后让学生睁开眼睛,看着对方的帽子,说出自己所戴帽子的颜色. 两个学生互相望了望,犹豫了一小会儿,然后异口同声地说:“我们戴的是白帽子” .聪明的各位,想想看,他们是怎么知道的?这里的思维方式就是推理.案例2:探索活动是如何进行的?(华罗庚的例子)面对着一个装有不明物的袋子,观察者问自己,这袋子里装的是什么?于是探索活动开始了。
从一个袋子里摸出的第一个是红玻璃球,第二个是红玻璃球,甚至第三个、第四个、第五个都是红玻璃球的时候,我们立刻会出现一种猜想:“是不是这个袋里的东西全部都是红玻璃球?”但是,当我们有一次摸出一个白玻璃球的时候,这个猜想失败了;这时,我们会出现另一种猜想:“是不是袋里的东西全都是玻璃球?”但是,当有一次摸出来的是一个木球的时候,这个猜想又失败了;那时,我们又会出现第三个猜想:“是不是袋里的东西都是球?”这个猜想对不对,还必须继续加以检验,要把袋里的东西全部摸出来,才能见个分晓。
袋子里的东西是有限的,迟早总可以把它摸完,由此可以得到一个肯定的结论,但是,当东西是无穷的时候,那怎么办?如果我们有这样的一个保证:“当你这一次摸出红玻璃球的时候,下一次摸出的东西,也一定是红玻璃球”,那么,在这样的保证之下,就不必费力去一个一个地摸了。
只要第一次摸出来的确实是红玻璃球,就可以不再检查地作出正确的结论:“袋里的东西全部是红玻璃球”。
华罗庚举的这个例子,是对简单枚举归纳推理结论性质的一个通俗说明。
人们应用简单枚举归纳推理,当然可以从为数不多的事例中推导出普遍的规律性来,然而这还是一个“猜想”。
这种猜想对不对,还必须进一步加以验证。
因为对于不完全归纳推理来说,结论所断定的范围超过了前提所断定的范围,所以,它的结论就不具有必然性,它可能真,也可能假。
从一个袋子里摸球,连续摸了五次,摸的都是红玻璃球,这时候,我们可以通过简单枚举归纳推理得出结论:“这个袋子里装的都是红玻璃球。
”但是,你在得出这个结论时,必须清醒地认识到这个结论是不可靠的。
正如这个例子所表明的,你第六次摸出的,却是白玻璃球了,这就把你的这个结论推翻了。
因此,当你摸了六个球时,虽然可以得出“这个袋子里装的都是玻璃球”的结论;摸第七个球时,可以得出“这个袋子里装的都是球”的结论,但必须明白,这些结论同样都是或然的。
总而言之,我们在进行简单枚举归纳推理时,必须充分估计到其结论的或然性。
案例3:我国地质学家李四光发现中国松辽地区和中亚细亚的地质结构类似,而中亚细亚有丰富的石油,由此,他推断松辽平原也蕴藏着丰富的石油;案例4:三角形的内角和为,四边形的内角和为,五边形的内角和为,……,所以边形的内角和为;案例5[2014·北京卷] 已知函数f (x )=x cos x -sin x ,x ∈⎣⎡⎦⎤0,π2. (1)求证:f (x )≤0;(2)若a <sin x x<b 对x ∈⎝⎛⎭⎫0,π2恒成立,求a 的最大值与b 的最小值.(2)思考:设xx x g sin )(=,探索)(x g 的上界与下界, 考虑单调性0)(sin cos )('22<=-=x x f x x x x x g ,)(x g 在⎝⎛⎭⎫0,π2上递减, 故有)0()()2(g x g g <<π,又ππ2)2(=g ,从而下界是π2; 但)0(g 没有意义,这就得不到上界。