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文檔簡介
PAGE(先作頁面設(shè)置:A4紙,上邊距為3.0cm,下邊距為2.5cm,左邊距為2.5cm,右邊距為2.5cm。頁眉和頁腳邊距為1.5cm。行間距為1.5倍。)數(shù)學(xué)思想方法在數(shù)列解題中的應(yīng)用(三號黑體,居中)(中間空一行)摘要(四號黑體,居中)(“摘要”二字中間空一個漢字的位置)(中間空一行)(以下是小四號宋體;摘要中應(yīng)包括:(1)選題的背景;(2)論文的主要內(nèi)容,目錄中的二級標(biāo)題都要列入;(3)寫作的目的和意義。)(背景)數(shù)學(xué)教學(xué)包含數(shù)學(xué)思想方法的教學(xué),數(shù)學(xué)思想方法的教學(xué)是優(yōu)化數(shù)學(xué)課堂的一種方式.學(xué)生解決數(shù)學(xué)問題時,如果以恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)思想方法作指導(dǎo),加之熟練掌握數(shù)學(xué)知識結(jié)構(gòu),就可以使得各類數(shù)學(xué)問題迎刃而解.實際中,解決各類數(shù)學(xué)問題均需要有相應(yīng)的數(shù)學(xué)思想方法作指導(dǎo),而學(xué)生不一定注重數(shù)學(xué)思想方法的學(xué)習(xí)和應(yīng)用.(論文主要內(nèi)容)論文就解決數(shù)列問題的常用數(shù)學(xué)思想方法,包括方程思想、函數(shù)思想、整體思想、化歸思想、分類討論思想、歸納與遞推思想、對稱思想、特殊化思想、數(shù)形結(jié)合思想、極限思想及建模思想作探討.(意義)旨在幫助學(xué)生認(rèn)識到數(shù)學(xué)思想方法的重要性,并能以數(shù)學(xué)思想方法為指導(dǎo)解決數(shù)列問題.(中間空一行)關(guān)鍵詞:(小四號黑體)數(shù)學(xué)思想方法;數(shù)列;應(yīng)用(小四號宋體,中間用分號隔開,末尾不加標(biāo)點。一般寫3至5個為宜)
TheApplicationoftheMathematicalThoughtandMethodintheSolutionofSequenceofNumber(TimesNewRoman字體,四號加粗,居中;第一個單詞和實詞的首字母大寫)(中間空一行)Abstract:(TimesNewRoman字體,小四號加粗,頂格寫)Mathematicalteachingincludestheteachingofmathematicalthoughtandmethod,whichisakindofwayofoptimizingthemathematicalclass.Whenstudentssolvemathematicalproblems,iftheyareguidedbypropermathematicalthoughtandmethod,inadditiontograspthemathematicalknowledgestructureskillfully,thenthevariouskindsofmathematicalproblemswillbereadilysolved.Indailystudy,solvingdifferentkindsofmathematicalproblemsneedsthecorrespondingmathematicalthoughtandmethodtobetheguidance.However,studentsdon’talwayspaymuchattentiontothestudyofmathematicalthoughtandmethod.Therefore,thispaperdiscussesthecommonlyusedmathematicalthoughtandmethodinsolvingtheproblemsofthesequenceofnumber,whichincludingthethoughtofequation,thefunctionalthought,thewholethought,thetransformationthought,thethoughtofclassificationdiscussion,thethoughtofinductionandrecursion,thesymmetricalthought,thethoughtofthecombinationofnumberandform,thelimitthoughtandthethoughtofmodeling.Throughthesediscussions,thisthesisaimstohelpstudentstoknowtheimportanceofthemathematicalthoughtandmethod,andenablesthemtosolvetheproblemsofthesequenceofnumberundertheguidanceofthemathematicalthoughtandmethod.(TimesNewRoman字體,小四號)(中間空一行)Keywords:(TimesNewRoman字體,小四號加粗,頂格寫)themathematicalthoughtandmethod;sequenceofnumber;application(TimesNewRoman字體,小四號,中間用分號隔開,末尾不加標(biāo)點)
目錄(四號黑體,居中)(“目錄”二字中間空一個漢字的位置)(中間空一行)(下面的文字為小四號宋體,所有標(biāo)題的第一個漢字對齊,一級標(biāo)題加粗)(注意:標(biāo)題1(引言)、2(文獻(xiàn)綜述)和最后一部分(結(jié)論)以及它們下面的二級標(biāo)題都要用樣本中的標(biāo)題,不得改變)1引言 12文獻(xiàn)綜述 12.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 12.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀評價 22.3提出問題 23數(shù)學(xué)思想方法在數(shù)列解題中的應(yīng)用 23.1方程思想在數(shù)列解題中的應(yīng)用 23.2函數(shù)思想在數(shù)列解題中的應(yīng)用 53.3整體思想在數(shù)列解題中的應(yīng)用 123.4化歸轉(zhuǎn)化思想在數(shù)列解題中的應(yīng)用 153.5分類討論思想在數(shù)列解題中的應(yīng)用 183.6歸納、遞推思想在數(shù)列解題中的應(yīng)用 233.7對稱思想在數(shù)列解題中的應(yīng)用 253.8特殊化思想在數(shù)列解題中的應(yīng)用 273.9數(shù)形結(jié)合思想在數(shù)列解題中的應(yīng)用 273.10極限思想在數(shù)列解題中的應(yīng)用 283.11建模思想在數(shù)列解題中的應(yīng)用 294結(jié)論 304.1主要發(fā)現(xiàn) 304.2啟示 314.3局限性 314.4努力方向 31參考文獻(xiàn) 32PAGE31引言(一級標(biāo)題小三號黑體,頂格寫)(正文除標(biāo)題外全設(shè)為小四號宋體;1.5倍行距,段落設(shè)為首行縮進(jìn)兩字符,句號全用實心句點,占一個漢字的位置)(引言部分應(yīng)包括選題的背景、目的和意義)(背景)現(xiàn)在的中學(xué)生雖然能夠記住大量的數(shù)學(xué)公式,能說出課本上出現(xiàn)的諸多定義、定理,也做了不少數(shù)學(xué)習(xí)題,可是一旦遇到一個看起來比較新穎的習(xí)題時,還是會有許多學(xué)生感到束手無策,不知從何解起.出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因就在于學(xué)生平時只知道一味地做題,很少注意體會在解題過程中用過的思想方法.事實上“數(shù)學(xué)解題就是命題的連續(xù)變換,而命題的連續(xù)變換就是數(shù)學(xué)基本思想方法反復(fù)運用的過程”.如果缺乏必要的數(shù)學(xué)思想方法做指導(dǎo),學(xué)生在解題時只能一會兒用這個公式套套,一會兒用那個定理試試,盲目地亂撞,這樣做是很難達(dá)到解題目的.可見,數(shù)學(xué)思想方法是解決數(shù)學(xué)問題的指南.要想提高學(xué)生的解題能力,就必須幫助學(xué)生掌握最基本的數(shù)學(xué)思想方法[1].?dāng)?shù)學(xué)思想是數(shù)學(xué)知識的精髓,是知識轉(zhuǎn)化為能力的橋梁,它不僅體現(xiàn)著數(shù)學(xué)理論內(nèi)部所固有的規(guī)律,還反映了人們在對數(shù)學(xué)知識本質(zhì)認(rèn)識的不斷深化[2].(目的和意義)數(shù)列是高中數(shù)學(xué)中的重要內(nèi)容,也是初等數(shù)學(xué)與高等數(shù)學(xué)的銜接點之一,是高考必考內(nèi)容,數(shù)列部分的內(nèi)容蘊含著豐富的數(shù)學(xué)思想,如化納思想、方程思想、函數(shù)思想、轉(zhuǎn)化思想等,特別是數(shù)學(xué)思想方法的考查在高考中逐年在加大份量,因此在數(shù)列解題中要重視充分挖掘題材中的數(shù)學(xué)思想,培養(yǎng)運用數(shù)學(xué)思想去分析、解決問題的意識和能力.下文通過典型實例,揭示了幾種重要的數(shù)學(xué)思想方法在數(shù)列解題中的應(yīng)用,旨在拓寬人們分析問題的思路,提高人們解決實際問題的能力.2文獻(xiàn)綜述(一級標(biāo)題小三號黑體,頂格寫)2.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀(二級標(biāo)題四號黑體,頂格寫)(如果有三級標(biāo)題,設(shè)為小四號黑體頂格寫)(閱讀最近三至五年有關(guān)此選題的所有文獻(xiàn),歸納總結(jié)后按研究成果分類介紹這些文獻(xiàn)的主要結(jié)論,同類文獻(xiàn)放在一起介紹;注意下面提到的文獻(xiàn)都算是引用參考文獻(xiàn),后面按(首次)引用的先后順序排序,在正文中看到的引用文獻(xiàn)編號則從[1]開始,從小到大順次出現(xiàn))現(xiàn)查閱到的參考文獻(xiàn)中,分別就數(shù)學(xué)各種思想方法在解決數(shù)列問題中的應(yīng)用做出說明.其中隋澈在文獻(xiàn)[1]中強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)思想對解決數(shù)學(xué)問題的重要性,強(qiáng)調(diào)只有注重學(xué)生數(shù)學(xué)思想的培養(yǎng)才能讓學(xué)生在遇到陌生問題時有法可尋.范治順在文獻(xiàn)[2]中較詳盡的對解決數(shù)列問題的常用數(shù)學(xué)思想方法列舉說明.趙春祥在文獻(xiàn)[3]中僅針對數(shù)列中的四種常用數(shù)學(xué)思想舉例說明其用途.王衛(wèi)華、劉玉芳、李會煜、佟建銘在文獻(xiàn)[4、5]中針對數(shù)列中的數(shù)學(xué)思想方法展開論述,文獻(xiàn)中常用數(shù)學(xué)思想方法列舉全面,舉例說明詳盡.李晶在文獻(xiàn)[6]中針對整體思想展開描述,并舉例說明整體思想在解決數(shù)列問題中的應(yīng)用.文獻(xiàn)[8]中,張弦、趙丹舉例說明“數(shù)形結(jié)合”思想方法在解決數(shù)列問題中的應(yīng)用.文獻(xiàn)[10-12]中作者應(yīng)用各類數(shù)學(xué)思想方法解決數(shù)學(xué)問題舉例說明.黃俊峰在文獻(xiàn)[14]中提出特殊化思想可方便快捷地解決數(shù)列中的一些問題.田照亮在文獻(xiàn)[15]中提出針對某些實際問題可利用數(shù)學(xué)建模思想結(jié)合數(shù)列知識解決.2.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀評價(二級標(biāo)題四號黑體,頂格寫)(對前面的文獻(xiàn)作整體評價,指出還可以繼續(xù)研究的問題,注意指出缺點時語氣要委婉)文獻(xiàn)[1-10]分別就數(shù)學(xué)思想方法的重要性及數(shù)學(xué)思想方法在數(shù)列解題中的意義舉例作了說明,文獻(xiàn)中主要闡述一種或幾種思想方法在數(shù)列解題中的應(yīng)用,沒有全面地介紹常用數(shù)學(xué)思想方法在數(shù)列解題中的應(yīng)用.而且文獻(xiàn)中對怎樣應(yīng)用數(shù)學(xué)思想解決數(shù)列問題提及甚少,對學(xué)生在應(yīng)用中存在的問題也未給出詳細(xì)深入的說明.2.3提出問題(二級標(biāo)題四號黑體,頂格寫)(結(jié)合2.2中指出的還可以繼續(xù)研究的問題,提出本文要討論的問題)部分高中生已具備較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力,數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過程中會根據(jù)教師的指導(dǎo),除學(xué)好基礎(chǔ)知識外,還體會數(shù)學(xué)思想方法,總結(jié)概括以指導(dǎo)方便快捷地解決問題.但對于普通高中多數(shù)學(xué)生,要較好地掌握高中數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識尚且困難,更談不上留心體會解決問題過程中所涉及的數(shù)學(xué)思想方法.因此,除對解決問題的過程中應(yīng)用的數(shù)學(xué)思想方法作介紹外,還需對應(yīng)用數(shù)學(xué)思想方法過程中學(xué)生可能遇到的難點及解決辦法作探討,包括對使用這些方法的目的、作用作闡述.3數(shù)學(xué)思想方法在數(shù)列解題中的應(yīng)用(一級標(biāo)題小三號黑體,頂格寫)3.1方程思想在數(shù)列解題中的應(yīng)用(二級標(biāo)題四號黑體,頂格寫)(每個標(biāo)題下面都應(yīng)有觀點闡述,如關(guān)于中學(xué)解題類的論文,應(yīng)說明標(biāo)題中的方法怎樣做,并分析學(xué)生在運用時存在什么困難,容易忽視什么問題或容易犯什么錯誤,怎樣解決?等等。例題應(yīng)在解之前加分析(針對較難的例題)或解之后加評注(針對相對簡單的例題),在分析和評注中進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)、突出觀點。)用方程思想處理數(shù)列問題,就是將原問題歸結(jié)為確定待定未知數(shù)的值,而這些未知數(shù)的確定又通過建立方程組求解來完成.例1是否存在這樣的等差數(shù)列,使它的首項為1,公差不為0,且前3n項中,前n項的和與后2n項的和的比值對于任意自然數(shù)都等于常數(shù)?若存在,請求出數(shù)列的通項公式及該常數(shù);若不存在,請說明理由.解:若存在這樣的等差數(shù)列,其公差為d,前n項的和記為,則其后2n項的和為.由題意得:記(為常數(shù))將其變形得:(1)將和代入(1)得化簡整理得:(2)要使(2)成為恒等式的充要條件是 解方程組得:又故存在這樣的等差數(shù)列,其通項公式為常數(shù)評注:將問題歸結(jié)為對未知數(shù)的確定,運用待定系數(shù)法和通過對方程組的求解來完成.為了求出數(shù)列中的某些量,有時要將已知量、未知量置于方程之中,求出我們關(guān)心的量,進(jìn)而使問題得以解決.這也是方程思想在數(shù)列解題中的應(yīng)用.例2設(shè)數(shù)列的各項均為正數(shù),且滿足;是滿足的數(shù)列.(l)求滿足的值;(2)又若,對于恒成立,且,數(shù)列的前10項之和為20,求的值.解:(1)依題意代入得當(dāng)時,且當(dāng)時,(2)由,對于恒成立可知數(shù)列為常數(shù)數(shù)列.所以化簡得:又知從而解此方程組得:評注:該題明顯需應(yīng)用方程思想求解,要求學(xué)生能熟練應(yīng)用數(shù)列及對數(shù)的性質(zhì).例3設(shè),,求證:對于不可能有某一正整數(shù),使能被1998整除.證明:由(1)得所以由(1)平方整理得:(2)進(jìn)而有這說明是二次方程的兩個根,根據(jù)韋達(dá)定理有假定存在,滿足1998整除,由3整除1998知3整除,而,故3整除.仿此類推3整除,3整除,…,3整除,3整除,這與矛盾.在求等差數(shù)列、等比數(shù)列中的有關(guān)量時,利用方程思想可以方便地解決數(shù)列中的計算問題.例4有四個數(shù),其中前三個數(shù)成等差數(shù)列,后三個數(shù)成等比數(shù)列,并且第一個數(shù)與第四個數(shù)的和是16,第二個數(shù)與第三個數(shù)的和是12,求此四個數(shù).解:設(shè)所求的四個數(shù)分別為,,,.則解得:或所以所求四個數(shù)為:0,4,8,16或15,9,3,1.評注:該題解決過程中設(shè)未知數(shù)應(yīng)使未知量個數(shù)盡量少,之后應(yīng)用方程思想列方程組求解.3.2函數(shù)思想在數(shù)列解題中的應(yīng)用(二級標(biāo)題四號黑體,頂格寫)數(shù)列是特殊的函數(shù),用函數(shù)觀點把數(shù)列中的數(shù)量關(guān)系表示出來加以研究,這種利用函數(shù)思想合理轉(zhuǎn)化的方法是解決數(shù)列問題的重要策略.例5已知項數(shù)為奇數(shù)的等差數(shù)列奇數(shù)項的和為44,偶數(shù)項的和為33,求這個數(shù)列的項數(shù)及中間項.解:設(shè)這個數(shù)列共有項,由于是關(guān)于n的一次函數(shù),則點,,共線.由斜率相等得:解得:所以該數(shù)列共有7項,中間項為11.評注:在等差數(shù)列中,其前n項和公式可以變形為:所以是n的一次函數(shù),且點均在直線上.因此,在解等差數(shù)列問題時,若能把問題轉(zhuǎn)化為一次函數(shù)來研究,就很方便快捷.例6等差數(shù)列的首項,前n項和為,若,問n為何值時,最大?解:因為所以即因為所以因為且均為自然數(shù),所以又因為且故以為自變量的二次函數(shù)圖像開口向下,于是有最大值.①如果為偶數(shù),當(dāng)時,有最大值②如果為奇數(shù),當(dāng)時,有最大值評注:等差數(shù)列的前項和公式為二次函數(shù),求其最值自然聯(lián)系到用二次函數(shù)求最值的思想,該例中學(xué)生討論的取值是一個難點,最終結(jié)論分奇、偶數(shù)討論也應(yīng)該引起學(xué)生注意.因為數(shù)列本身就是定義域為的函數(shù),所以可構(gòu)造適當(dāng)?shù)暮瘮?shù),利用函數(shù)的有界性,單調(diào)性等性質(zhì)解決數(shù)列問題.例7(1998年全國高考題)已知數(shù)列是等差數(shù)列,,(l)求數(shù)列的通項;(2)設(shè)數(shù)列的通項(其中,且),記為數(shù)列的前n項和,試比較與的大小,并證明你的結(jié)論.解:(1)(2)與只要比較與的大?。孪霕?gòu)造函數(shù)有:,所以故對所有,都有.①當(dāng)時,;②當(dāng)時,.評注:該題求出的前項和后,利用對數(shù)的性質(zhì)與對數(shù)函數(shù)的單調(diào)性即可求解,學(xué)生利用作商構(gòu)造函數(shù)討論大小是處理本題的難點.例8已知函數(shù),且構(gòu)成一個數(shù)列,又.(1)求數(shù)列的通項公式;(2)證明.證明:(1)令故所以(2)所以可得:例9設(shè)數(shù)列通項公式:(1)求;(2)若對一切恒成立,求的取值范圍.解:(1)(2),增大,無限減少,所以要使恒成立,必有:,整理得:,所以或.故或數(shù)列是定義在自然數(shù)集或它的有限子集的函數(shù).尤其是等差數(shù)列的通項公式,前項和公式,分別是關(guān)于的一次函數(shù)和二次函數(shù).用函數(shù)的觀點去處理數(shù)列的問題,能使我們更深刻地理解數(shù)列.例10在等差數(shù)列中已知,,求的值.解:由題意知:,,設(shè)等差數(shù)列前n項和解之得:所以故例11設(shè)等差數(shù)列的前n項和為,已知,,.(1)求公差d的取值范圍;(2)指出中的哪一個值最大并說明理由.解:(1)因為所以又所以,即解之得:(2)因為又,所以當(dāng)最小時,最大.由得:又,故最大.?dāng)?shù)列是按一定次序排列的一列數(shù),它可以看作是一個定義域為正整數(shù)或是它的有限子集的函數(shù)當(dāng)自變量從小到大依次取值時對應(yīng)的一列函數(shù)值,因此數(shù)列是一種特殊的函數(shù),用函數(shù)的思想研究解決數(shù)列的有關(guān)問題是必須掌握的一種方法[3].例12(高考題改編)在等差數(shù)列中,,,則的最大值為多少.解:由及,得所以考察二次函數(shù),當(dāng)時,函數(shù)有最大值,又所以當(dāng)或時,有最大值42.評注:數(shù)列的通項公式、前n項和的公式,都可以看成關(guān)于n的函數(shù),再根據(jù)函數(shù)的性質(zhì)去求解.3.3整體思想在數(shù)列解題中的應(yīng)用(二級標(biāo)題四號黑體,頂格寫)整體思想是數(shù)學(xué)解題中的一種常用的思想方法,它是從整體觀點出發(fā)研究問題的心理活動過程,是將已知條件或需要解決的問題看作一個整體,通過研究問題的整體形式、整體結(jié)構(gòu),并注意已知條件及待求結(jié)論在這個“整體”中的地位和作用,然后通過對整體結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)化使問題獲解.有些數(shù)列問題,如果分開求解,運算過程會比較麻煩或者解題思路不清晰;如果通過對問題的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,通??梢院喕忸}過程,減少運算量.例13等差數(shù)列,的前n項和分別為與,若=,求的值.解:因為,所以評注:該題注意到,之后,與,與就可以聯(lián)系在一起了,從而將從整體上把已知條件與待求式子聯(lián)系起來,解題思路便容易找到.該題要求學(xué)生熟練掌握等差數(shù)列性質(zhì).整體思想在數(shù)列中體現(xiàn)一種運算策略,就是將一些較為復(fù)雜的式子看作一個整體,進(jìn)行整體代入,整體換元,整體消元.例2一個等比數(shù)列,前項和為48,前項和為60,求其前項的和解:設(shè)數(shù)列的首項為,公比為則所以化簡得:又所以評注:處理題目時,避開具體細(xì)節(jié)和局部特征,從對象的整體的共性去思考,往往能簡化運算,從而使解題簡便.例14(2005全國卷Ⅰ)設(shè)正項等比數(shù)列首項,前項和為,且.(1)求的通項;(2)求的前項和.解:(1)由得:,即.得:.因為,所以解得:,所以,(2)因為是首項,公比的等比數(shù)列,故,.則數(shù)列的前項和為:則兩式相減得:,即評注:該題主要考查等比數(shù)列的基本知識,考查分析問題能力和推理能力.由式運用整體消元的思想比較容易得到所求結(jié)果.該題如果先求出公差,再求通項則比較繁瑣;第二問考查的是典型的分組求和與錯位相減法,錯位相減法是運用整體變形思想的一種方法.此外,“整體代入法”、“倒序相加法”也蘊含著整體變形的思想.3.4化歸轉(zhuǎn)化思想在數(shù)列解題中的應(yīng)用(二級標(biāo)題四號黑體,頂格寫)化歸思想就是利用所學(xué)的知識和方法去揭示新與舊、復(fù)雜與簡單、抽象與具體、整體與局部等問題之間的關(guān)系,并通過一系列的變換,化未知為已知的解題過程.例15等差數(shù)列的前n項和為,已知是的最大值,且求使的n的最大值.解:因為是的最大值,所以公差因為又因為所以,因為,所以當(dāng)時,,即當(dāng)時,評注:該題求使的的最大值,首先可能會想利用前項和公式討論,但行不通,故考慮從數(shù)列的結(jié)構(gòu)及變化趨勢分析,得出結(jié)論.而依據(jù)題設(shè)已知條件,利用劃歸思想可將求劃歸為,劃歸為,從而作出判斷.將研究對象在一定條件下轉(zhuǎn)化并歸結(jié)為另一種研究對象的思想稱之為化歸轉(zhuǎn)化思想.它一般表現(xiàn)為將有待解決的問題進(jìn)行不斷的轉(zhuǎn)化,把不熟悉、不規(guī)范、復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)化為熟悉、規(guī)范甚至模式化、簡單的問題,使之逐步成為熟悉的、或已經(jīng)解決過的問題模式.例16(2005重慶)數(shù)列滿足:且,記.求數(shù)列的通項公式及數(shù)列的前項和.解:由得:帶入遞推關(guān)系式,整理得:即,可改寫為,則是首相為,公比的等比數(shù)列.故即由題設(shè)得:故評注:該題通過整體代入轉(zhuǎn)化將不是等比數(shù)列的問題轉(zhuǎn)化成等比數(shù)列問題求解.例17(2005天津卷)已知:.當(dāng)時,,這時數(shù)列的前項和.解:當(dāng)時,,這時數(shù)列的前項和(1)(1)式兩邊同時乘以得:(2)(1)式減去(2)式得:若時,等式兩邊同除得:;若,評注:觀察的特征,即考慮利用錯位相減進(jìn)行化歸結(jié)合等比數(shù)列求和解決.3.5分類討論思想在數(shù)列解題中的應(yīng)用(二級標(biāo)題四號黑體,頂格寫)分類思想是解決區(qū)分不同的數(shù)學(xué)對象或不同情況的一種重要思想.?dāng)?shù)列中的量在不同范圍取值時會有不同的情況,因此應(yīng)適當(dāng)對某些量進(jìn)行分類討論.如等比數(shù)列的前n項和公式要分q=1和ql兩種情況.分類就是按照一定的標(biāo)準(zhǔn),把研究對象分成幾個互不重疊的部分.它既是一種重要的數(shù)學(xué)思想方法,也是一種重要的解題策略.在數(shù)學(xué)中分類求解的問題很多,在數(shù)列中也不例外.例18(上海市1989年高考題)已知等比數(shù)列的首項,公比,且,設(shè)數(shù)列的通項,數(shù)列,的前n項和分別記,,試比較與的大小.解:當(dāng)時,,因為所以當(dāng)時令得:,舍去;.當(dāng)時,,,所以即當(dāng)時即當(dāng)時,所以即綜上所述:當(dāng)時,當(dāng)時,當(dāng)時,評注:該題針對等比數(shù)列前項和,需對的取值分情況討論.同學(xué)求解過程中難度在于除對的取值分和兩種情況外,在情型中還需對的取值有恰當(dāng)?shù)娜∩?,才能順利解決問題.例19(1997年全國高考題)已知數(shù)列,都是由正數(shù)組成的等比數(shù)列,公比分別為p,q,其中,且,,設(shè)為數(shù)列的前n項和,求.解:因為所以當(dāng)時,因為所以時,所以(2)當(dāng)時,因為,所以在解答某些數(shù)學(xué)問題時,有時會有多種情況,對各種情況需加以分類,并逐類求解,然后綜合求解,這就是分類討論法.有關(guān)分類討論思想的數(shù)學(xué)問題具有明顯的邏輯性、綜合性、探索性,能訓(xùn)練人的思維條理性和概括性,它體現(xiàn)了化整為零、積零為整的思想,分類討論在高考試題中占有重要的位置.例20(2005全國卷Ⅰ)設(shè)等比數(shù)列的公比為,前項和(1)求的取值范圍;(2)設(shè),記的前項和為,試比較與的大?。猓海?)因為是等比數(shù)列,,可得,當(dāng)時;當(dāng)時,即,上式等價于不等式組:()(1)或()(2)解(1)式得:解(2),由于可為奇數(shù)、可為偶數(shù),得:綜上,的取值范圍是(2)由得:于是又因為且或當(dāng)或時:即當(dāng)且時即當(dāng)或時即評注:一般的,涉及到等比數(shù)列前項的和,要討論公比的各種情況;比較兩個數(shù)大小在作差以后,能因式分解的要討論各個因式的符號.例21(2005江西卷)已知數(shù)列的前項和滿足:,且,求數(shù)列的通項公式.解:先考慮偶數(shù)項有:…,所以同理考慮奇數(shù)項有:…,所以于是綜上可得:評注:這道題是數(shù)列中常見的下標(biāo)與項數(shù)n有關(guān)的題型,特別是項數(shù)n與-1有關(guān)的問題,一般的要討論n為奇數(shù)與偶數(shù)情況.分類討論是指在研究問題時,若對事物的整體研究有困難,可轉(zhuǎn)而研究事物的各個局部,通過對局部的研究,完成對整體的研究,要求學(xué)生思維慎密、嚴(yán)謹(jǐn)、不重復(fù)、不遺漏.3.6歸納、遞推思想在數(shù)列解題中的應(yīng)用(二級標(biāo)題四號黑體,頂格寫)歸納、遞推是由個別、特殊事例,經(jīng)過觀察、分析作出猜想的推論方式,是邏輯思維的一種重要方法.解決數(shù)列問題中經(jīng)常用到歸納遞推思想.例22已知數(shù)列滿足關(guān)系,,求的通項公式.解:由已知數(shù)列中,,,,,觀察各項分子的變化規(guī)律:分母的變化規(guī)律:通過觀察、分析、歸納得:評注:該類題型通過列舉、歸納得出結(jié)論,考試中出現(xiàn)頻率高,學(xué)生解答過程中需注意觀察與聯(lián)想緊密結(jié)合.歸納思想是一種由特殊事例導(dǎo)出一般原理的思維方法,特別是運用數(shù)學(xué)歸納法證明問題時,關(guān)鍵在于時命題成立的推證,此步證明要具有目標(biāo)意識,應(yīng)注意與最終要達(dá)到的解題目標(biāo)進(jìn)行分析比較,以此確定和調(diào)控解題的方向,最終實現(xiàn)目標(biāo),完成解題[4].例23(2005北京卷)設(shè)數(shù)列的首項,且,記,求;判斷數(shù)列是否為等比數(shù)列,并證明你的結(jié)論.解:(1),;(2)因為,所以,,猜想:是公比為的等比數(shù)列.證明如下:因為,所以是首項為,公比為的等比數(shù)列.評注:“先猜后證”是解題的一種重要方法.先猜:不僅要猜結(jié)論,還要猜思路.后證:要用數(shù)學(xué)歸納法證明,有時也用其它證明方法.在實際應(yīng)用上,往往是“邊猜邊證”,把歸納猜想與演繹證明有機(jī)地結(jié)合起來,交互運用.另外,在求數(shù)列的通項公式解決有關(guān)數(shù)列比較大小的問題時,常運用歸納思想.3.7對稱思想在數(shù)列解題中的應(yīng)用(二級標(biāo)題四號黑體,頂格寫)圖形對稱、數(shù)式對稱都是對稱思想在數(shù)學(xué)中的體現(xiàn).在等差數(shù)列、等比數(shù)列中用對稱的思想觀察、思考問題可使問題快速求解.例24已知等差數(shù)列的前五項和為45,第10項為30,求此前五項.解:設(shè)前五項分項為:則所以即又因為所以故前五項分別為:3,6,9,12,15.評注:該題利用對稱的思想假設(shè)未知數(shù),從而簡化計算,方便求解結(jié)果.例25設(shè)等差數(shù)列的前n項和為已知,,.(1)求公差d的取值范圍;(2)指出中的哪一個值最大并說明理由解:(1)因為所以又所以,解之得:(2),可知等差數(shù)列是個單調(diào)遞減數(shù)列,若在中存在一個自然數(shù),使,而,則就是中值最大者.因為,所以,所以是中值最大者.評注:該題根據(jù)等差數(shù)列的性質(zhì),考慮利用對稱思想簡便得出結(jié)果.3.8特殊化思想在數(shù)列解題中的應(yīng)用(二級標(biāo)題四號黑體,頂格寫)特殊化思想作為解題方法,有利于增強(qiáng)思維的嚴(yán)密性,形成完整的邏輯思維特殊化思想作為技巧在邏輯上是不嚴(yán)密的.特殊化思想也可以作為一種嚴(yán)密的解題方法.由反例來否定命題;還可以運用特例,得到問題的必要條件,然后再通過檢驗、證明,形成問題的充要條件.例26(2000年全國高考)(1)已知數(shù)列,其中,且數(shù)列為等比數(shù)列,求常數(shù);(2)設(shè),是公比不相等的兩個等比數(shù)列,,證明數(shù)列不是等比數(shù)列.分析:(1)選取數(shù)列的前三項,它們必構(gòu)成等比數(shù)列,求得或3.再檢驗或3是否使得數(shù)列所有項成為等比數(shù)列即可.(2)若能找到某三項不成等比數(shù)列,即可證明數(shù)列不是等比數(shù)列.不妨證明它的前三項不成等比數(shù)列,便可得數(shù)列不是等比數(shù)列.評注:通常利用等比數(shù)列的定義來判斷是否是等比數(shù)列.而本題顯然計算量過大.第(1)小題先找到滿足等比數(shù)列的必要條件,而后證明其充要性.第(2)小題采用反例來否定一個命題是最簡潔而有說服力的方法.3.9“數(shù)形結(jié)合”思想在數(shù)列解題中的應(yīng)用(二級標(biāo)題四號黑體,頂格寫)數(shù)形結(jié)合的基本思想是根據(jù)數(shù)的結(jié)構(gòu)特征,通過表象或再造想象構(gòu)造出與之相適應(yīng)的幾何圖形,并利用圖形的特征和規(guī)律解決數(shù)的問題;或?qū)D形信息部分或全部轉(zhuǎn)換成代數(shù)信息,削弱或清除形的推理部分,使要解決的形的問題轉(zhuǎn)化為數(shù)量關(guān)系的討論[13].?dāng)?shù)形結(jié)合是數(shù)學(xué)解題的重要方法之一,在各類考試中具有舉足輕重的作用.下面就數(shù)列問題用數(shù)形結(jié)合的思想解答,目的在領(lǐng)會數(shù)形結(jié)合思想.例27等差數(shù)列中,,若,則數(shù)列的前幾項的和最大?解:因為,,所以等差數(shù)列前項和是關(guān)于的二次函數(shù),根據(jù)二次函數(shù)圖像的性質(zhì)(如圖),由于,所以當(dāng)或時,取最大值.評注:解決數(shù)列問題,數(shù)形結(jié)合思想作用很大,我們知道等差數(shù)列的通項及前n項和分別為關(guān)于的一次函數(shù)和二次函數(shù),因此可借助函數(shù)圖像解決該類問題.3.10極限思想在數(shù)列解題中的應(yīng)用(二級標(biāo)題四號黑體,頂格寫)極限是微積分中最基本、最主要的概念,它從數(shù)量上描述變量在變化過程中的變化趨勢,而在無限變化過程中考察變量的變化趨勢的思想就是極限思想[14].下面舉例說明極限思想在數(shù)列解題中的應(yīng)用.例28某城市2004年末汽車保有量為30萬輛,預(yù)計此后每年報廢上一年末汽車保有量的,并且每年新增汽車數(shù)量相同.為保護(hù)城市環(huán)境,要求該城市汽車保有量不超過60萬輛,那么每年新增汽車數(shù)量不應(yīng)超過多少輛?解:設(shè)2002年末汽車保有量為萬輛,以后各年末汽車保有量依次為萬輛,萬輛,…,每年新增汽車萬輛,則對于,有所以(1)當(dāng),即時,,符合題意;(2)當(dāng),即時,,且從而數(shù)列逐項增加,并且可以任意靠近,因此,如果要求汽車保有量不超過60萬輛,即則即(萬輛).綜上所述,每年新增汽車不應(yīng)超過3.6萬輛.3.11建模思想在數(shù)列解題中的應(yīng)用(二級標(biāo)題四號黑體,頂格寫)所謂數(shù)學(xué)建模,是指當(dāng)需要從定量的角度分析和研究一個實際問題時,用數(shù)學(xué)的符號和語言,把它表述為數(shù)學(xué)式子,也就是數(shù)學(xué)模型,然后用通過計算得到的模型結(jié)果來解釋實際問題,并接受實際的檢驗.這個建立數(shù)學(xué)模型的全過程就稱為數(shù)學(xué)建模[15].?dāng)?shù)學(xué)建模思想多用于解決與實際聯(lián)系緊密的問題.例29某企業(yè)2004年的純利潤為500萬元,因設(shè)備老化等原因,企業(yè)的生產(chǎn)能力將逐年下降.若不能進(jìn)行技術(shù)改造,預(yù)測從今年起每年比上一年純利潤減少20萬元,今年初該企業(yè)一次性投入資金600萬元進(jìn)行技術(shù)改造,預(yù)測在未扣除技術(shù)改造資金的情況下,第年(今年為第一年)的利潤為萬元(n為正整數(shù)).(1)設(shè)從今年起的前n年,若該企業(yè)不進(jìn)行技術(shù)改造的累計純利潤為萬元,進(jìn)行技術(shù)改造后的累計純利潤為萬元(須扣除技術(shù)改造資金),求,的表達(dá)式;(2)依上述預(yù)測,從今年起該企業(yè)至少經(jīng)過多少年,進(jìn)行技術(shù)改造后的累計純利潤超過不進(jìn)行技術(shù)改造的累計純利潤?解:(1)依題設(shè),;.(2).因為函數(shù)在上為增函數(shù),所以當(dāng)時;當(dāng)時所以,當(dāng)時,.答:至少經(jīng)過4年,該企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造后的累計純利潤超過不進(jìn)行技術(shù)改造的累計純利潤.評注:數(shù)學(xué)應(yīng)用問題中許多需應(yīng)用建模的思想建立數(shù)學(xué)模型求解.該題即需要建立數(shù)學(xué)模型,(1)建立數(shù)學(xué)模型后發(fā)現(xiàn)其與數(shù)列知識聯(lián)系緊密,故利用數(shù)列知識幫助求解;(2)中作差后應(yīng)用函數(shù)思想求解方便.4結(jié)論(一級標(biāo)題小三號黑體,頂格寫)4.1主要發(fā)現(xiàn)(二級標(biāo)題四號黑體,頂格寫)(寫本論文得出主要結(jié)論)數(shù)列是高考中的一種重要題型,題型靈活多變,一般的學(xué)生難于把握,在解決過程中困難重重,慌亂之中縱有幾次試手,也不能快速找到清晰的解題思路.然而當(dāng)學(xué)生能靈活應(yīng)用各種數(shù)學(xué)思想方法,以其為指導(dǎo),并掌握數(shù)列中的基礎(chǔ)知識以后,問題將能夠迎刃而解,使得解決數(shù)列問題時思路清晰,運算簡便.尤其是應(yīng)用整體思想,函數(shù)思想在解決數(shù)列單選題及填空題時作用很大.4.2啟示(二級標(biāo)題四號黑體,頂格寫)(寫論文的過程中受到的啟發(fā))從以上可以看出數(shù)列與數(shù)、式、函數(shù)、方程、不等式有著密切的聯(lián)系,在處理數(shù)列綜合問題時,若能靈活運用這些數(shù)學(xué)思想與方法,則會取得事半功倍的效果.教師在講解具體數(shù)學(xué)內(nèi)容和方法時,應(yīng)高度重視數(shù)學(xué)思想方法的挖掘和滲透,讓學(xué)生領(lǐng)悟其價值,滋生應(yīng)用的意識,從而掌握數(shù)學(xué)思想方法這個銳利的武器而受益終生.同時學(xué)生在解題和學(xué)習(xí)的過程中也應(yīng)該認(rèn)真思考,發(fā)現(xiàn)和歸納數(shù)學(xué)思想在解題中的應(yīng)用.4.3局限性(二級標(biāo)題四號黑體,頂格寫)(本論文研究的不足之處)本
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