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递推数列(汉诺塔)

(2011-05-07 14:20:32)
标签:

杂谈

分类: 讲课说课

鄙人为教育初学者,初次写关于递推数列的教案。指导老师建议我培养学生的递归思想,鄙人写了这篇教案,存在许多不足,请大家不吝赐教!!!!!



递推数列

(汉诺塔)

l         学情分析:

上节课刚学习了数列的概念及其某几种表示方法,学生基本上会归纳出一些简单的数列的通项公式

l         教材地位与作用:

(1)       在全书的地位:本节递推数列蕴含的递归的思想,是必修三递归算法的延续,也为后面学习数学归纳法打下基础。

(2)       在本章的地位:递推数列是数列的一种表示方法,能够与某些通项公式互相转化。等差数列是最简单的递推数列,即递推数列也为后面几节作了知识储备。

(3)       数学思想:递推数列的学习中,蕴含着“递归”的数学思想。

l         课时安排:1个课时(数列概念的第二课时)

l         教学目标:

(1)       知识与技能目标:

Ø         正确理解递推数列的概念及递归的含义

Ø         会求递推数列的前几项

(2)       过程与方法目标:

经历玩汉诺塔游戏的过程,领悟递归思想,培养归纳、推理的能力

(3)       情感态度价值观:

体验递归的过程,感受数学的神秘与优美!

 

 

l       教学重点:

1. 对递推数列及递归思想的理解

2. 会求递推数列前几项

l       教学难点:利用递推数列的本质思想,即递归的思想,求递推数列

l       关键点:把握好数列的项与项之间的关系

l       教学过程设计:

教学环节

教学内容

教师

活动

学生

活动

设计意图

温故而知新

1’

上节课我们接触了一个新的什么概念?(如1, 3, 5, 7…或1, 0, 1, 0, …)

    除了学习了数列这个概念,还学习了什么?数列的表示方法:图像法,通项公式,列表。

教师提问

学生思考、回顾旧知识

让学生巩固数列的概念及其部分表示方法,给下面的教学作基础知识

创设情境

 

学习了一段时间,我们来玩个游戏放松一下吧!

你们有没有玩过汉诺塔啊?

在印度,有这么一个古老的传说:在世界中心贝拿勒斯的圣庙里,一块黄铜板上插着三根宝石柱。印度教的主神梵天在创造世界的时候,在其中一根柱上从下到上地穿好了由大到小的64片金片,这就是所谓的汉诺塔。不论白天黑夜,总有一个僧侣在按照下面的法则移动这些金片:一次只移动一片,不管在哪根柱上,小片必须在大片上面。僧侣们预言,当所有的金片都从梵天穿好的那根柱上移到另外一根柱上时,世界就将在一声霹雳中消灭,而梵塔、庙宇和众生也都将同归于尽。

生动形象地讲明故事的背景

 

引起学生的注意力和兴趣

动手操作

一起玩

 

探究

汉诺塔的秘密

那么,你们知道要搬64片金片,至少要搬几次呢?

对于这么复杂的问题,我们尝试先从少的金片入手,看看能不能得到什么规律吧。

(拿出汉诺塔玩具)

 

 

我们先看一块金片,很显然,至少几次呢?(1次)

 

两块呢?哪位同学愿意上来玩一下?在玩的过程中,其他同学帮忙数出他搬了多少次。请学生示范。(3次)

 

三块呢?请学生示范。(7次)

 

(一边玩,一边把次数板书在黑板上)

 

好,我们再一起来看看搬动三块金片的过程吧!(电脑演示)

请大家数出来。

男生数最大那块金片移动的次数,女生数其他金片移动的次数。

 

我们一起来回忆刚刚搬动的过程

分析搬动的过程:

 

我们玩三块金片的时候,最终目标是什么?(把金片从大到小,从下面叠上来)

那么要把最大那快搬到第三根柱子的话,要先?(把上面两块小的先搬走)

好,假设我们已经搬走这两块小的,然后呢?(把最大那块搬到第三根柱子上)

搬完最大那块,最后怎么办?(把剩下的两块搬到第三根柱上)

好,从宏观上看,我们这里分了几个步骤?(三个)

哪三个?

1、  先搬走上面两块小的

2、  再搬最大那块到第三根柱子

3、  搬两块小的到第三根柱子

 

那么搬两块小的至少要搬多少次啊?我们可以回忆一下我们搬动只有两块的汉诺塔时,某某同学用了多少次?(3次)

好,所以这个7=3+1+3

 

我们来试试,如果有两块汉诺塔,至少搬动几次?3=1+1+1

 

你们猜一下如果有四块汉诺塔,至少搬动几次?谁能猜出来?(7+1+7=15

 

 

看看电脑里的演示。对了!真的是15次哦!为什么呢?

我们来看看,

3(两块金片时至少搬动的次数)=1(一块金片时至少搬动的次数)+1+1(一块金片时至少搬动的次数)

 

7(三块金片时至少搬动的次数)=3(两块金片时至少搬动的次数)+1+3(两块金片时至少搬动的次数)

 

15(四块金片时至少搬动的次数)=7(三块金片时至少搬动的次数)+1+7(三块金片时至少搬动的次数)

 

我们如果一直这样子写也太吃力了,我们可以用生活中的问题数学化,这里每n块金片需要搬动的最少的次数记为 。那么我们得到什么?

 

这条式子的意思是什么呢?就是要求 ,我们可以通过 递推得到是吗?也就是说已知 我们就知道 ,从而可以知道 ,那么整个数列我们都能知道了,像这种公式叫做递推公式。

 

给出定义:

递推公式:如果已知数列{ }的第一项(或前k项),且任一项与它的前一项 (或前k项)间的关系可以用一个公式表示,那么这个公式叫做这个数列的递推公式。

注意:递推公式是数列所特有的表示法,它包含两个部分,一是递推关系,一是初始条件,二者缺一不可.

 

 

这里的 随着 的变化而变化,我们把一个变量随着另一个变量的变化而变化的映射成为什么?(函数)

这样的递推公式我们就可以看作是 关于 的函数 = 我们看作是

这里要求 ,先求 ,那么要知道 ,又要求 ,就反复调用了这个函数,这个过程叫做递归过程。

递归(Recursion)过程,指一个函数在运算过程中,直接或间接调用自己本身的过程。

 

那么我们看看要求64块金片时,可以怎么求啊?

 

假如一秒搬一次,那么搬64块金片都要用60*60*24*365秒,也就是5800亿年!

 

你只要懂得这种思想,不管数列的关系式怎么样,你都能解决这类问题,这就是数学的以不变应万变的神奇之处啦!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

教师通过提问引导学生思考探究

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

学生玩汉诺塔,其他同学帮忙数金块一共移了多少次

传达化归思想(考虑复杂问题时从简单的入手)

 

通过提问引导学生自主思考、探究

 

 

从游戏中看数学问题,激发学生的兴趣

 

 

引导学生自主思考、探究

 

探究典型的递推数列问题,从故事中走进数学的知识中,让学生自己推导会让他们更感兴趣,且更信服,切切实实地感受递归的过程

(突出重点)

培养观察、归纳的能力。

 

通过数量的分析,能更使学生感受递推数列的本质思想是递归思想(突出重点、突破难点)

 

 

 

 

 

 

让学生认识到生活的问题数学化,数学问题可利用符号解决。

 

 

 

 

 

 

得到递推公式。(突出重点、突破难点)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

通过玩汉诺塔的过程,求解的时候,感受递归的思想,顺其自然地给出递归定义。(突出重点)

 

强化递归思想

 

 

 

 

 

 

点出数学以不变应万变的神奇

牛刀小试

1、写出下列各数列的前五项

1

2

3

2、求出A的值

看看你的递归思想培养了点没?

 

 

学生独立完成,完成后,每题都请学生回答

课堂练习由浅入深巩固新知

1)便于下节引出等差数列

2)以后要求此递推公式的通项公式

3)周期递推(非常能体现递归的思想)

 

此题为递归的程序,让学生再次感受递归的意义

画龙点睛

今天,我们学习了什么?

1、一个概念:递推公式

2、一种思想:递归思想

3、数学以稳定的模式驾驭流动的世界!

 

 

 

作业布置

必做题:

课本P39  B 3

已知数列{ }的第一项是1,第二项是2,以后各项由 给出.

(1)       请写出这个数列的前五项

(2)       利用上面的{ },通过公式 构造一个新的数列{ },试写出数列{ }的前五项.

选做题:

课本P39 写出斐波那契数列的递推公式(见课本)

 

 

必做题为本课的知识技能目标的练习,比较简单,给全班学生完成

 

 

 

 

 

 

选做题让学生再次更深入的感受递归思想,涉及到递归算法,给感兴趣和学有余力的学生完成,拓展知识

 

 

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