2019-2020学年高一数学下学期第六周 2.5.1 等比数列前n项和教学设计.doc

2019-2020学年高一数学下学期第六周 2.5.1 等比数列前n项和教学设计一本节教学分析第一课时，师生将共同分析探究等比数列的前n项和公式，公式的推导以教材中的“错位相减法”为最基本的方法，“错位相减法”也是一种算法，其设计的思路是“消除差别”，从而达到化简的目的.等比数列前n项和公式的推导还有许多方法，可启发、引导学生进行探索.例如，根据等比数列的定义可得,再由分式性质，得,整理得.教学中应充分利用信息和多媒体技术，还应给予学生充分的探索空间.第二课时，在师生共同分析探究了等比数列的前n项和公式，从多种角度探索了等比数列前n项和公式的推导方法，在此基础上，这节课会进一步将等比数列前n项和公式与等比数列通项公式综合在一起应用成为可能.等比数列的通项公式与前n项和公式中共涉及五个量，将两个公式结合起来，已知其中三个量可求另两个量，即已知a1,an,q,n,Sn五个量中的任意三个，就可以求出其余的两个量，这其中渗透了方程的思想.其中解指数方程的难度比较大，训练要控制难度和复杂程度，要大胆地摒弃“烦琐的计算、人为技巧化的难题和过分强调细枝末节的内容”.求数列前n项和，不仅仅是数学中的数列知识的演绎，更主要的是实际生活中的许多等比数列问题需要用数列的知识加以解决.例如，教育储蓄问题、住房贷款问题等等，都是与数列求和有关的生活中的实际问题.通过数列知识在现实生活中广泛的应用，使学生经历从日常生活中的实际问题抽象出等比数列模型的过程，探索并掌握其中的一些基本的数量关系，感受数列这种特殊的数学模型的广泛应用，在运用它解决一些实际问题的过程中更多地体会数学的应用价值.同时，在解决问题的过程中也能对学生的价值观和世界观的培养有着积极的影响，充分发挥数学的教育功能.教材例题3设计了一个与计算机相呼应的空间，明确指出：计算机可以帮助我们求一般数列的和.教师要让学生体会到循环结构既可用于数列描述，又可用于数列求和.从这里我们应该认识到，教材的设计和安排给学生和教师都留下了一定的空间，这个空间需要我们把握好，充实好.因此，这里需要适当地安排对一般数列求和的习题和练习，使学生对一般数列的求和有个简单的认识.数列模型运用中蕴含着丰富的数学思想方法(如方程的思想、分类讨论思想、算法的思想等)，这些思想方法对培养学生的阅读理解能力、运算能力和逻辑思维能力等基本能力有着不可替代的作用.教学中应充分利用信息和多媒体技术，还应给予学生充分的探索空间.1三维目标（1）知识与技能了解现实生活中存在着大量的等比数列求和的计算问题；探索并掌握等比数列前n项和公式；体会公式推导过程中的分类讨论和转化化归的思想.用方程的思想认识等比数列前n项和公式，利用公式知三求一；用等比数列前n项和公式和有关知识解决现实生活中存在着大量的数列求和的计算问题；将等比数列前n项和公式与等比数列通项公式结合起来解决有关的求解问题（2）过程与方法采用观察、思考、启发、引导、分析、类比、归纳、探究得出结论的方法进行教学；给学生充分的独立思考、合作交流、自主探究的机会，发挥学生的主体作用；进行严谨科学的解题思想和解题方法的训练。（3）情感态度与价值观通过生活中有趣的实例，鼓励学生积极思考，激发学生对知识的探究精神和严肃认真的科学态度，培养学生的类比、归纳的能力；在探究活动中学会思考，学会解决问题的方法；通过数学本身知识的演绎推理和运算，提高学生深化对知识的理解和运用的水平以及将知识融汇贯通的能力；在研究解决生产实际和社会生活中的实际问题的过程中了解社会、认识社会，形成科学的世界观和价值观，通过对有关实际问题的解决，体现数学与实际生活的密切联系，激发学生学习的兴趣. 2教学重点 （1）等比数列前n项和公式的推导；等比数列前n项和公式的应用。（2）运用数列这个特殊的数学模型解决生产实际和社会生活中的实际问题3教学难点（1） 等比数列前n项和公式的推导；（2）运用数列模型解决生产实际和社会生活中相应的问题4教具准备 多媒体课件、投影胶片、投影仪等教学建议 等比数列的通项公式与前n项和公式中共涉及五个量，将两个公式结合起来，已知其中三个量可求另两个量，即已知a1,an,q,n,Sn五个量中的任意三个，就可以求出其余的两个量，这其中渗透了方程的思想.其中解指数方程的难度比较大，训练要控制难度和复杂程度，要大胆地摒弃“烦琐的计算、人为技巧化的难题和过分强调细枝末节的内容”.求数列前n项和，不仅仅是数学中的数列知识的演绎，更主要的是实际生活中的许多等比数列问题需要用数列的知识加以解决.例如，教育储蓄问题、住房贷款问题等等，都是与数列求和有关的生活中的实际问题.通过数列知识在现实生活中广泛的应用，使学生经历从日常生活中的实际问题抽象出等比数列模型的过程，探索并掌握其中的一些基本的数量关系，感受数列这种特殊的数学模型的广泛应用，在运用它解决一些实际问题的过程中更多地体会数学的应用价值.同时，在解决问题的过程中也能对学生的价值观和世界观的培养有着积极的影响，充分发挥数学的教育功能.教材例题3设计了一个与计算机相呼应的空间，明确指出：计算机可以帮助我们求一般数列的和.教师要让学生体会到循环结构既可用于数列描述，又可用于数列求和.从这里我们应该认识到，教材的设计和安排给学生和教师都留下了一定的空间，这个空间需要我们把握好，充实好.因此，这里需要适当地安排对一般数列求和的习题和练习，使学生对一般数列的求和有个简单的认识.二课时安排2课时三教学过程导入新课师 国际象棋起源于古代印度.相传国王要奖赏国际象棋的发明者.这个故事大家听说过吗？ 生 知道一些，踊跃发言.师 “请在第一个格子里放上1颗麦粒，第二个格子里放上2颗麦粒，第三个格子里放上4颗麦粒，以此类推.每一个格子里放的麦粒都是前一个格子里放的麦粒的2倍.直到第64个格子.请给我足够的麦粒以实现上述要求.”这就是国际象棋发明者向国王提出的要求.师 假定千粒麦子的质量为40 g，按目前世界小麦xx产量约60亿吨计.你认为国王能不能满足他的要求？生 各持己见.动笔，列式，计算.生 能列出式子：麦粒的总数为1+2+22+263=?师 这是一个什么样的问题？你们计算出结果了吗？让我们一起来分析一下.课件展示：1+2+22+2 63=?师 我们将各格所放的麦粒数看成是一个数列，那么我们得到的就是一个等比数列.它的首项是1，公比是2，求第1个格子到第64个格子所放的麦粒数总和，就是求这个等比数列的前64项的和.现在我们来思考一下这个式子的计算方法：记S=1+2+22+23+2 63，式中有64项，后项与前项的比为公比2，当每一项都乘以2后，中间有62项是对应相等的，作差可以相互抵消.课件展示：S=1+2+22+23+2 63,2S=2+22+23+263+264,-得2S-S=2 64-1.264-1这个数很大，超过了1.8410 19，假定千粒麦子的质量为40 g，那么麦粒的总质量超过了7 000亿吨.而目前世界xx小麦产量约60亿吨，因此，国王不能实现他的诺言.师 国王不假思索地给国际象棋发明者一个承诺，导致了一个很不幸的后果的发生，这都是他不具备基本的数学知识所造成的.而避免这个不幸的后果发生的知识，正是我们这节课所要探究的知识.推进新课合作探究师 在对一般形式推导之前，我们先思考一个特殊的简单情形：1+q+q2+qn=？师 这个式子更突出表现了等比数列的特征，请同学们注意观察.生 观察、独立思考、合作交流、自主探究.师 若将上式左边的每一项乘以公比q，就出现了什么样的结果呢？生 q+q2+qn+q n+1.生 每一项就成了它后面相邻的一项.师 对上面的问题的解决有什么帮助吗？师 生共同探索：如果记Sn=1+q+q2+qn,那么qSn=q+q2+qn+q n+1.要想得到Sn，只要将两式相减，就立即有(1-q)Sn=1-qn.师 提问学生如何处理，适时提醒学生注意q的取值.生 如果q1，则有.师 当然，我们还要考虑一下如果q1问题是什么样的结果.生 如果q1，那么Sn=n.师 上面我们先思考了一个特殊的简单情形，那么，对于等比数列的一般情形我们怎样思考？课件展示：a1+a2+a3+an=？教师精讲师 在上面的特殊简单情形解决过程中，蕴含着一个特殊而且重要的处理问题的方法，那就是“错位相减，消除差别”的方法.我们将这种方法简称为“错位相减法”.师 在解决等比数列的一般情形时，我们还可以使用“错位相减法”.如果记Sn=a1+a2+a3+an,那么qSn=a1q+a2q+a3q+anq,要想得到Sn，只要将两式相减，就立即有(1-q)Sn=a1-anq.师 再次提醒学生注意q的取值.如果q1，则有.师 上述过程如果我们略加变化一下，还可以得到如下的过程：如果记Sn=a1+a1q+a1q2+a1q n-1,那么qSn=a1q+a1q2+a1qn-1+a1qn,要想得到Sn，只要将两式相减，就立即有(1-q)Sn=a1-a1qn.如果q1，则有.师 上述推导过程，只是形式上的不同，其本质没有什么差别，都是用的“错位相减法”. 形式上，前一个出现的是等比数列的五个基本量：a1,q,an,Sn,n中a1,q,an,Sn四个；后者出现的是a1,q,Sn,n四个，这将为我们今后运用公式求等比数列的前n项的和提供了选择的余地. 值得重视的是：上述结论都是在“如果q1”的前提下得到的.言下之意，就是只有当等比数列的公比q1时，我们才能用上述公式.师 现在请同学们想一想，对于等比数列的一般情形，如果q1问题是什么样的结果呢？ 生 独立思考、合作交流.生 如果q1，Sn=na1.师 完全正确.如果q1，那么Sn=nan.正确吗？怎么解释？生 正确.q1时，等比数列的各项相等，它的前n项的和等于它的任一项的n倍.师 对了，这就是认清了问题的本质.师 等比数列的前n项和公式的推导还有其他的方法，下面我们一起再来探讨一下：合作探究思路一：根据等比数列的定义，我们有：,再由合比定理，则得,即,从而就有(1-q)Sn=a1-anq.(以下从略)思路二：由Sn=a1+a2+a3+an得Sn=a1+a1q+a2q+a n-1q=a1+q(a1+a2+a n-1)=a1+q(Sn-an),从而得(1-q)Sn=a1-anq.(以下从略)师 探究中我们们应该发现，Sn-S n-1=an是一个非常有用的关系，应该引起大家足够的重视.在这个关系式中，n的取值应该满足什么条件？生 n1.师 对的，请同学们今后多多关注这个关系式：Sn-S n-1=an，n1.师 综合上面的探究过程，我们得出：或者例题剖析【例题1】 求下列等比数列的前8项的和：(1),；(2)a1=27,a9=,q0.合作探究师生共同分析：由(1)所给条件，可得，,求n8时的和，直接用公式即可.由(2)所给条件，需要从中获取求和的条件，才能进一步求n8时的和.而a9=a1q8，所以由条件可得q8= =，再由q0，可得，将所得的值代入公式就可以了.生 写出解答：(1)因为,，所以当n8时，.(2)由a1=27,，可得，又由q0，可得,于是当n8时，.【例题2】 某商场今年销售计算机5 000台，如果平均每年的销售量比上一年的销售量增加10%，那么从今年起，大约几年可使总销售量达到30 000台(结果保留到个位)？师 根据题意，从中发现等比关系，从中抽象出等比数列，并明确这是一个已知Sn=30 000求n的问题.生 理解题意，从中发现等比关系，并找出等比数列中的基本量，列式，计算.解：根据题意，每年的销售量比上一年增加的百分率相同，所以，从今年起，每年销售量组成一个等比数列an，其中a1=5 000,q=1+10%=1.1,Sn=30 000.于是得到,整理得1.1n=1.6,两边取对数，得nlg1.1=lg1.6,用计算器算得5(年).答：大约5年可以使总销售量达到30 000台.练习：教材第66页，练习第1、2、3题.课堂小结本节学习了如下内容：1.等比数列前n项和公式的推导；特别是在推导过程中，学到了“错位相减法”.2.等比数列前n项和公式的应用.因为公式涉及到等比数列的基本量中的4个量，一般需要知道其中的3个，才能求出另外一个量.另外应该注意的是，由于公式有两个形式，在应用中应该根据题意所给的条件，适当选择运用哪一个公式.在使用等比数列求和公式时，注意q的取值是至关重要的一个环节，需要放在第一位来思考.第2课时教学过程导入新课师 你知道我国银行中有一种专门的储蓄业务叫做“教育储蓄”吗？生 根据自己所知道的，说出自己对“教育储蓄”的理解.(很可能是很笼统的、见字释义的理解)师 出示投影胶片1：银行关于教育储蓄的管理办法(节选)管理办法第七条教育储蓄为零存整取定期储蓄存款.存期分为一年、三年和六年.最低起存金额为50元，本金合计最高限额为2万元.开户时储户应与金融机构约定每月固定存入的金额，分月存入，中途如有漏存，应在次月补齐，未补存者按零存整取定期储蓄存款的有关规定办理.第八条教育储蓄实行利率优惠.一年期、三年期教育储蓄按开户日同期同档次整存整取定期储蓄存款利率计息；六年期按开户日五年期整存整取定期储蓄存款利率计息.第十一条教育储蓄逾期支取，其超过原定存期的部分，按支取日活期储蓄存款利率计付利息，并按有关规定征收储蓄存款利息所得税.第十二条教育储蓄提前支取时必须全额支取，提前支取时，储户能提供“证明”的，按实际存期和开户日同期同档次整存整取定期储蓄存款利率计付利息，并免征储蓄存款利息所得税；储户未能提供“证明”的，按实际存期和支取日活期储蓄存款利率计付利息，并按有关规定征收储蓄存款利息所得税.师 着重引导学生注意关键的内容.生 理解文件中的内容.师 这是一个关系到我国每一个家庭的社会生活中的实际问题，其中大部分的计算都是用数列的知识.现在我们就来一起探索其中的数学内容.推进新课例题剖析师 出示投影胶片2：课本第70页B组题第4题：例1思考以下问题：(1)依教育储蓄的方式，每月存50元，连续存3年，到期(3年)或6年时一次可支取本息共多少元？(2)依教育储蓄的方式，每月存a元，连续存3年，到期(3年)或6年时一次可支取本息共多少元？(3)依教育储蓄的方式，每月存50元，连续存3年，到期(3年)时一次可支取本息比同档次的“零存整取”多收益多少元？(4)欲在3年后一次支取教育储蓄本息合计1万元，每月应存入多少元？(5)欲在3年后一次支取教育储蓄本息合计a万元，每月应存入多少元？(6)依教育储蓄方式，原打算每月存100元，连续存6年，可是到了4年时，学生需要提前支取全部本息，一次可支取本息共多少元？(7)依教育储蓄方式，原打算每月存a元，连续存6年，可是到了b年时，学生需要提前支取全部本息，一次可支取本息共多少元？(8)不用教育储蓄方式，而用其他的储蓄方式，以每月可存100元，6年后使用为例，探讨以现行的利率标准可能的最大收益，将得到的结果与教育储蓄比较.合作探究师 要解决上面的这些问题，我们必须要了解一点银行的业务知识，据调查，银行整存整取定期储蓄存款利率计算公式是这样的：若每月固定存a元，连续存n个月，则计算利息的公式为月利率.师 你能解释这个公式的含义吗？生 独立思考、合作交流、自主探究.师 (在学生充分探究后揭示)设月利率为q，则这个公式实际上是数列：aq,2aq,3aq,naq,的前n项和.这个数列的项不正是依次月数的利息数？这个数列具有什么特征呢？生 发现等差关系.师 用我们的数学语言来说，这是个首项为aq，公差为aq的等差数列，而不是一个等比数列.从这个公式中我们知道，银行整存整取定期储蓄存款利率计算不是按复利(利生息利滚利)计算的.我们把这样的计算利息的方法叫做按单利(利不生息利不滚利)计算.这是我们在计算时必须弄明白的，否则，我们计算的结果就会与银行计算的实际结果不一致. 师 我们还需要了解银行的三年期、五年期的整存整取的存款利率，以及三年期零存整取的存款利率和利息税率：三年期整存整取存款年利率为2.52%，月利率为0.21%；五年整存整取存款年利率为2.79%，月利率为0.232 5%；三年期零存整取存款年利率为1.89%，月利率为0.157 5%；利息税率为20%.师 下面我们来看第一个问题的结果.生 计算，报告结果.师 生共同解答：(1)解：因为三年期整存整取存款年利率为2.52%，月利率为0.21%，故依教育储蓄的方式，每月存50元，连续存3年，到期一次可支取本息共0.21%+1 8001 869.93(元).因为五年整存整取存款年利率为2.79%，月利率为0.232 5%，故依教育储蓄的方式，若每月存入每月存50元，连续存6年，到期一次可支取本息共0.232 5%+3 6003 905.50(元).(2)每月存入每月存a元，连续存3年，到期一次可支取本息共0.21%+36a(元).若每月存入每月存a元，连续存6年，到期一次可支取本息共0.232 5%+72a(元).(3)因为三年期零存整取存款年利率为1.89%，月利率为0.157 5%，故每月存50元，连续存3年，到期一次可支取本息共0.157 5%80%+1 800=1 841.96(元).比教育储蓄的方式少收益27.97(元).(4)设每月应存入x元，由教育储蓄的计算公式得0.21%+36x10 000.解得x267.39(元)，即每月应存入267.39(元).(5)设每月应存入x元，由教育储蓄的计算公式得0.21%+36x10 000a.解得x= =267.39a，即每月应存入267.39a(元).(6)根据银行出台的教育储蓄管理办法，需要提前支取的，在提供证明的情况下，按实际存期和开户日同期同档次整存整取定期储蓄存款利率计付利息，并免征储蓄存款利息所得税.故该学生支取时，应按照三年期整存整取存款年利率为2.52%，月利率为0.21%进行计算.由计算公式得0.21%+4 8005 046.96(元).(7)与第6小题类似，应根据实际存期进行同档次计算.一到两年的按一年期整存整取计息.一年期整存整取存款年利率为1.98%，月利率为0.165%，故当b=1或2时，由计算公式得0.165%+12ab(元).当b=3或4或5时，应按照三年期整存整取存款年利率为2.52%，月利率为0.21%进行计算.根据计算公式得0.21%+12ab(元).(8)此题可以选择多种储蓄方式，学生可能提供多个结果，只要他们计算方式符合规定的储蓄方式即可.教师可以组织学生讨论，然后选择一个最佳答案.概括总结师 在我们上述探究问题的过程中，我们学到了许多课本上没有的东西，增长了一些银行存款的知识.我们可以用这些知识去规划一下自己将来接受教育的存款计划，并与家长商量，看能不能付诸于现实；我们也可以为身边的亲朋好友当个小参谋，把你学到的知识讲解给他们听一听，看他们能不能接受你的意见和建议.从生产实际和社会生活中，我们还能寻找到更多的探究题材，只要我们做个有心人，我们学到的知识就能与生产实际与社会生活紧密的结合起来.说明：此例文字量大，阅读理解能力要求较高，但是弄通问题的基本含义后，因为其蕴含的数学知识和方法并不深奥，计算量也不大，所以可以说是一个非常好的探究性问题.可以猜想，这也是普通高中新课程标准推崇它作为一个典型例题的理由.师 下面的问题需要我们用更多的数学知识才能解决它.出示投影胶片3：例2你能估计函数y=9-x2在第一象限的图象与x轴、y轴围成的区域的面积吗？出示多媒体图片1：师 如图，为了估计函数y=9-x2在第一象限的图象与x轴、y轴围成的区域的面积x，把x轴上的区间0，3分成n等份.从各分点作y轴平行线与图象相交，再从各交点向左作x轴平行线，构成(n-1)个矩形.下面用程序来计算这(n-1)个矩形的面积的和S.SUM=0K=1INPUT请输入将0，3分成的份数n：”;NWHILE k=N-1AN=(9-(k*3/n)2)*3/NSUM=SUM=ANPRINTk,AN,SUMK=k=1WENDEND阅读程序，回答下列问题：(1)程序中的AN，SUM分别表示什么，为什么？(2)请根据程序分别计算当n6，11，16时，各个矩形的面积的和(不必在计算机上运行程序). 师 你能回答第一个问题吗？生 AN表示第个矩形的面积，SUM表示前个矩形面积的和.生 当把x轴上的区间0，3分成n等份时，各等份的长都是.理由是：各分点的横坐标分别是, ,.从各分点作y轴平行线与y=9-x2图象相交，交点的纵坐标分别是, ,.它们分别是各个相应矩形的高，所以各个矩形面积分别是, .师 对学生的思考给予高度的赞扬.师 当我们把x轴上的区间0，3分成n等份时，按照上面的作图方法，我们得到了函数y=9-x2在第一象限的图象与x轴、y轴围成的区域内的n-1个矩形.师 想一想，这个由各个矩形面积组成的数列的前n-1项和如何求.生 自主探究.列式：=.师 引导学生整理所列出的式子，得到上述最后一道式子.师 求和时遇到了12+22+n2的计算问题，这也是一个求数列前n项和的问题.关于这个问题，我们只要求大家知道，这是求数列：12,22,32,n2,的前n项和的问题.由于这个数列不是等差数列，也不是等比数列，因此不能用已经推导出来的等差数列前n项和公式与等比数列前n项和公式.而这个和的计算，要求同学们记得它的计算公式.即要求记住：12+22+n2=.关于这个公式的推导过程，我们可以作为知识拓展的材料，放在课外进行探究性学习.师 运用这个公式，请把上面的n-1个矩形面积的和计算出来.生 继续运算.Sn-1= 9(n-1)-( )212