浅谈数列教学中的数学思想

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  摘要:高中数学教学的任务任重而道远,数列作为数学教程中的重要一章,随着教材的不断改革,题型也在稳中有变,不断丰富.在数列教学中,要以启发学生的数学思想为核心,不仅要教给学生知识,还要教会学生如何去思考,这点对培养学生的数学能力极为重要.学生要学好数列,也要从数学思想和方法的高度来掌握它.本文简单就几个方面分析了数学思想在数列教学中的体现.
  关键词:数学教学;数列;思维能力
  
  数列的教学是培养观察、分析、归纳、猜想以及逻辑推理能力的过程,因而在教学过程中也要体现到这些,教什么?如何去教?是值得我们每个高中数学老师去思考的问题.笔者在教学过程中总结了几个方面,现归纳如下:
  一、运用转化思想将数列问题转化成基本数列
  数列这一章中的重点是等差数列和等比数列,这也是学生所最熟悉的基础知识,因而若能将问题转化成一个等差或者等比数列问题,就可以利用等差、等比数列的特点求解了.
  例1 某市9月份爆发了流行性感冒,9月1日的流感病毒感染者为20人,以后的感染者平均每一天比前一天新增加50人,由于市医院的及时介入,从某天起,每天的新感染者平均比前一天减少30人,到9月30日止,该市在这一月份里的流感患者总计有8670人,问9月几日,该市的新增流感患者最多?并求这一天的新增流感患者人数.
  分析:假设9月n日这一天的新增感染患者最多,由题目可知9月1日到n日,每天新增感染人数构成一等差数列;从n+1日到9月30日,每天新增感染者又构成了另一个等差数列.而这两个数列的和即为9月份的总感染人数.第一个等差数列 an,a1=20,d1=50,9月n日的新增感染人数 ;第二个等差数列bn;b1=50n-60,d2=-30,
  bn=(50n-60)+(n-1)(-30)=20n-30
  ,9月30日新增感染患者人数为
  b30-n=20(30-n)-30=570-20n.
  则总计的患者人数为:
  (20+50n-30)n
  2
  +
  [(50n-60)+(570-20n)](30-n)2
  =8670,化简可得n2-61n+588=0,求解可得n1=12,n2=49,9月份只有30天,因而将n2舍去,即9月12日这天的感染患者人数最多,为570人.
  点评:数列教学的重点是研究基本数列的问题,对于较为复杂的数列问题可以采用转化归一的思想,采用适当的方法将之转化为基本数列来解决.
  二、运用递推思想,求解数列的通项公式
  利用递推思想求解数列通项公式的常用方法有两种,分别是累加法和累积法.
  1.累加法
  当an-an-1=f(n)满足一定规律即f(n)可以裂项时,我们可以采用累加法来求出通项公式an,以下通过一道例题来阐述累加法的应用.
  例2 已知一数列{an},a1=1,an=
  an-1+
  1n(n+1)(n≥2),求解数列{an}的通项公式.
  解:因为an=
  an-1
  +1n(n+1),所以
  an-an-1=1n(n+1)
  =1n
  -1n+1,
  所以an=(an-an-1)+(an-1
  -an-2
  )+…+
  (a3-a2)+(a2-a1)+a1
  =(1n
  -1n+1
  )+(1n-1
  -1n)+…+
  (13
  -14
  )+
  (12
  -13
  )+1
  =
  1n+1
  +12
  +1
  =32
  -1n+1.
  2.累积法
  当anan-1=g(n)满足一定条件时,可以用
  an=
  anan-1
  •an-1an-2…
  a3a2
  •a2a1•a1
  即可求出an.
  3.运用函数思想,将数列问题转化为函数求解
   数列在某种意义上来讲就是一种函数,如果用函数的观点来求解数列中的不等式类的问题,将会较为直观,以下就一例题具体说明.
  例3 已知f(x)=x2+bx+c,若对任意的x∈
  R,都有
  f(1-x)=f(1+x).设
  bn=
  f(n)n-1,若对任意的n∈N
  *,且n≥2时,都有bn≥b4成立,求实数c的取值范围.
  分析:由题意我们可知,本题说明的是数列项的最小值,如果直接从不等式的恒等变形或放缩变形方面来考虑的话,运算和变形都不太方便,因此可从函数角度将数列转化后计算.
  解:因为f(1-x)=f(1+x),所以f(x)=x2-2x+c,
  则bn=
  n2-2n+cn-1
  =n2-2n+1n-1
  +c-1n-1
  =n-1+c-1n-1,
  令g(x)=x-1+c-1x-1
  (x>1),则g(x)=1-c-1(x-1)2
  所以g′(n)=1-c-1(n-1)2.
  根据题意,c>0,所以n∈
  (1,c-1+1),g′(n)<0,n=1+c-1 时,
  g′(n)=0;
  n∈(c-1 +1,+∞),g′(n)>0.
  因为对任意的n∈
  N*,且
  n≥2时,都有
  bn≥b4成立,
  则
  3≤c-1+1≤4,
  g(3)≥g(4)
  或
  4≤c-1+1≤5,
  g(5)≥g(4).
  7≤c≤10或10≤c≤13.所以7≤c≤13.
  点评:当数列不等式的问题较难解决时,不妨将之转化成函数的单调性或者最值问题,从函数的角度来解决更为简单一些.
  结束语:数列是高中数学的重点和难点,因而我们应当采用合适的方法去引导学生.本文简单从转化思想、递推思想和函数思想这三个方面对数列问题的解答做了剖析,让学生能够从数学思想的高度去掌握数列,希望对大家有所帮助.
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