高一数学集体备课教案
课题 等差数列的前n项和 课型:新课 课时2 1、知识与技能:(1)掌握等差数列前n项和公式及其获取思路;会用等差数列的前n项和公式解决一些简单的与前n项和有关的问题;(2)了解等差数列的一些性质,并会用它们解决一些相关问题;(3)会利用等差数列通项公式与前n项和的公式研究Sn的最值。 教学 目标 知识与能力 过程与方法 情感态度与 价值观 2、过程与方法:通过公式的推导和公式的运用,使学生体会从特殊到一般,再从一般到特殊的思维规律,初步形成认识问题、解决问题的一般思路和方法;通过公式推导的过程教学,对学生进行思维灵活性与广阔性的训练,发展学生的思维水平。 3、情感态度与价值观:通过公式的推导过程,展现数学中的对称美,通过生动具体的现实问题,令人着迷的数学史,激发学生探究的兴趣,树立学生求真的勇气和自信心,增强学生学好数学的心理体验,产生热爱数学的情感。 内容 分析 教学重点 熟练掌握等差数列的求和公式. 教学重点\\难点 教学难点 灵活应用求和公式解决问题. 教法 合作探究教学 学法 教具学具 教材处理 第一课时 教材 实例素材 二次备课 导入新课 高斯是伟大的数学家、天文学家,高斯十岁时,有一次老师出了一道题目,老师说:“现在给大家出道题目:1+2+…100=?”过了两分钟,正当大家教 学 过 程 在:1+2=3;3+3=6;4+6=10…算得不亦乐乎时,高斯站起来回答说: “1+2+3+…+100=5 050.” 教师问:“你是如何算出答案的?” 高斯回答说:因为1+100=101;2+99=101;…;50+51=101,所以101×50=5 050. 师 这个故事告诉我们什么信息?高斯是采用了什么方法来巧妙地计算出来的呢? 生 高斯用的是首尾配对相加的方法.也就是:1+100=2+99=3+98=…=50+51=1011+2+3+…+100=50×101=5 050. ,有50个101,所以师 对,高斯算法的高明之处在于他发现这100个数可以分为50组,第一个数与最后一个数一组,第二个数与倒数第二个数一组,第三个数与倒数第三个数一组,…,每组数的和均相等,都等于101,50个101就等于5 050了.高斯算法将加法问题转化为乘法运算,迅速准确得到了结果。作为数学王子的高斯从小就善于观察,敢于思考,所以他能从一些简单的事物中发现和寻找出某些规律性的东西. 师 问:数列1,2,3,…,100是什么数列?而求这一百个数的和1+2+3+…+100相当于什么? 生 这个数列是等差数列,1+2+3+…+100这个式子实质上是求这数列的前100项的和. 师 对,这节课我们就来研究等差数列的前n项的和的问题.(二)、推进新课[合作探究] 师 我们再回到前面的印度泰姬陵的陵寝中的等边三角形图案中,在图中我们取下第1层到第21层,得到右图,则图中第1层到第21层一共有多少颗宝石呢? 生 这是求“1+2+3+…+21”奇数个项的和的问题,高斯的方法不能用了.要是偶数项的数求和就好首尾配成对了. 师 高斯的这种“首尾配对”的算法还得分奇、偶个项的情况求和,适用于偶数个项,我们是否有简单的方法来解决这个问题呢? 生 有!我用几何的方法,将这个全等三角形倒置,与原图补成平行四边形.平行四边形中的每行宝石的个数均为22个,共21行.则三角形中的宝石个数就是 (1?21)?21. 2师 妙得很!这种方法不需分奇、偶个项的情况就可以求和,真是太好了!我将他的几何法写成式子就是:1+2+3+…+21, 21+20+19+…+1,对齐相加(其中下第二行的式子与第一行的式子恰好是倒序)数学中一种求和的重要方法——“倒序相加法”. 现在我将求和问题一般化:(1)求1到n的正整数之和,即求1+2+3+…+(n-1)+n.(注:这问题在前面思路的引导下可由学生轻松解决)(2)如何求等差数列{an}的前n项的和Sn? 生1 对于问题(2),我这样来求:因为Sn=a1+a2+a3+…+an,Sn=an+an-1+…+a2+a1,再将两式相加,因为有等差数列的通项的性质:若这实质上就是我们m+n=p+q,则am+an=ap+aq,所以Sn?n(a1?an).(Ⅰ) 2生2 对于问题(2),我是这样来求的:因为Sn=a1+(a1+d)+(a1+2d)+(a1+3d)+…+[a1+(n-1)×d], 所以Sn=na1+[1+2+3+…+(n-1)]d=na1+即Sn=na1+n(n?1)d, 2n(n?1) d.(Ⅱ) 2[教师精讲]其中公式(Ⅰ)是基本的,我们可以发现,它可与梯形面积公式(上底+下底)×高÷2相类比,这里的上底是等差数列的首项a1,下底是第n项an,高是项数n,有利于我们的记忆. [方法引导]师 如果已知等差数列的首项a1,项数为n,第n项为an,则求这数列的前n项和用公式(Ⅰ)来进行,若已知首项a1,项数为n,公差d,则求这数列的前n项和用公式(Ⅱ)来进行. 引导学生总结:这些公式中出现了几个量? 生 每个公式中都是5个量. 师 如果我们用方程思想去看这两个求和公式,你会有何种想法? 生 已知其中的三个变量,可利用构造方程或方程组求另外两个变量(知三求二). 师 当公差d≠0时,等差数列{an}的前n项和Sn可表示为n的不含常数项的二次函数,且这二次函数的二次项系数的2倍就是公差. [知识应用]【例1】 (直接代公式)计算: (1)1+2+3+…+n;(2)1+3+5+…+(2n-1) ;(3)2+4+6+…+2n;(4)1-2+3-4+5-6+…+(2n-1)-2n.(让学生迅速熟悉公式,即用基本量观点认识公式)请同学们先完成(1)~(3),并请一位同学回答. n(n?1)n(1?n?1);(2)1+3+5+…+(2n-1)= =n2;22n(2n?2)(3)2+4+6+…+2n= =n(n+1). 2生 (1)1+2+3+…+n=师 第(4)小题数列共有几项?是否为等差数列?能否直接运用Sn公式求解?若不能,那应如何解答?(小组讨论后,让学生发言解答) 生 (4)中的数列共有2n项,不是等差数列,但把正项和负项分开,可看成两个等差数列,所以原式= [1+3+5+…+(2n-1)]-(2+4+6+…+2n)=n2-n(n+1)=-n. 生 上题虽然不是等差数列,但有一个规律,两项结合都为-1,故可得另一解法:原式=(-1)+(-1)+(-1)+…+(-1)=-n. 师 很好!在解题时我们应仔细观察,寻找规律,往往会寻找到好的方法.注意在运用求和公式时,要看清等差数列的项数,否则会引起错解. 【例2】 (课本例1)分析:这是一道实际应用题目,同学们先认真阅读此题,理解题意.你能发现其中的一些有用信息吗? 生 由题意我发现了等差数列的模型,这个等差数列的首项是500,记为a1,公差为50,记为d,而从2001年到2010年应为十年,所以这个等差数列的项数为10.再用公式就可以算出来了. 师 这位同学说得很对,下面我们来完成此题的解答.(按课本解答示范格式) 【例3】 (课本例2)已知一个等差数列的前10项的和是310,前20项的和是1 220,由此可以确定求其前n项和的公式吗?分析:若要确定其前n项求和公式,则必须确定什么? 生 必须要确定首项a1与公差d. 师 首项与公差现在都未知,那么应如何来确定? 生 由已知条件,我们已知了这个等差数列中的S10与S20,于是可从中获得两个关于a1和d的关系式,组成方程组便可从中求得.(解答见课本) 师 通过上面例题3我们发现了在以上两个公式中,有5个变量.已知三个变量,可利用构造方程或方程组求另外两个变量(知三求二).运用方程思想来解决问题. [合作探究]师 请同学们阅读课本例3,阅读后我们来互相进行交流.(给出一定的时间让学生对本题加以理解) 师 本题是给出了一个数列的前n项和的式子,来判断它是否是等差数列.解题的出发点是什么? 生 从所给的和的公式出发去求出通项. 师 对的,通项与前n项的和公式有何种关系?>1时,an=Sn-Sn-1. 生 当n=1时,a1=S1,而当n师 回答的真好!由Sn的定义可知,当n=1时,S1=a1;当n≥2时,an=Sn-S n-1,即an=S1(n=1), Sn-S n-1(n≥2).这种已知数列的Sn来确定数列通项的方法对任意数列都是可行的.本题用这方法求出的通项an=2n-1,我们从中知它是等差数列,这时当n=12也是满足的,但是不是所有已知Sn求an的问题都能使n=1时,an=Sn-Sn-1满足呢?请同学们再来探究一下课本第51页的探究问题. 生1 这题中当n=1时,S1=a1=p+q+r;当n≥2时,an=Sn-S n-1=2pn-p+q,由n=1代入的结果为p+q,要使n=1时也适合,必须有r=0. 生2 当r=0时,这个数列是等差数列,当r≠0时,这个数列不是等差数列. 生3 这里的p≠0也是必要的,若p=0,则当n≥2时,an=Sn-S n-1=q+r,则变为常数列了,r≠0也还是等差数列. 师 如果一个数列的前n项和公式是常数项为0,且是关于n的二次型函数,则这个数列一定是等差数列,从而使我们能从数列的前n项和公式的结构特征上来认识等差数列.实质上等差数列的两个求和公式中皆无常数项. (三)、课堂练习:等差数列-10,-6,-2,2,…前多少项的和是54? (学生板演)解:设题中的等差数列为{an},前n项和为Sn,则a1=-10,d=(-6)-(-10)=4,Sn=54, 由公式可得-10n+n(n?1)×4=54.解之,得n1=9,n2=-3(舍去).所以等差数列2 -10,-6,-2,2…前9项的和是54.(教师对学生的解答给出评价)(四)、课堂小结:师 同学们,本节课我们学习了哪些数学内容? 生 ①等差数列的前n项和公式1:Sn?和公式2:Sn?na1?n(a1?an),②等差数列的前n项2n(n?1)d. 2师 通过等差数列的前n项和公式内容的学习,我们从中体会到哪些数学的思想方法? 生 ①通过等差数列的前n项和公式的推导我们了解了数学中一种求和的重要方法——“倒序相加法”。②“知三求二”的方程思想,即已知其中的三个变量,可利用构造方程或方程组求另外两个变量. 师 本节课我们通过探究还得到了等差数列的性质中的什么内容? 生 如果一个数列的前n项和公式中的常数项为0,且是关于n的二次型函数,则这个数列一定是等差数列,否则这个数列就不是等差数列,从而使我们能从数列的前n项和公式的结构特征上来认识等差数列. (五)、布置作业:课本习题1-2 A组11、12、13 B组3五、教学反思: 第二课时 (一)、导入新课
人教A版高中数学必修5第二章2.3 等差数列的前n项和教案
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