杨辉三角中的一些秘密(浙江省优质课一等奖)
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课堂实录1.3.2“杨辉三角”中的一些秘密浙江省宁波市正始中学陈碧文人教版选修2-3第一章第三节课题:1.3.2“杨辉三角”中的一些秘密授课教师姓名及学校:陈碧文正始中学一:引经据典,步入新课师:(展示图片)今天这节课,我们从一幅图画开始,大家认识这两个图案吗?这是我们华夏传说中的河图、洛书。
“河出图,洛出书,圣人则之”,伏羲根据河图演绎了八卦,大禹依据洛书划分了九州。
由此可以说河图、洛书是我们华夏文化的起源。
可你们知道吗,河图、洛书其实也是世界上最古老的数阵。
什么是数阵呢?将数字按照一定顺序组合成图形就是数阵。
今天这节课,我们就一起来研究一下数阵。
当然,对于一个新的内容,我们需要一个研究的载体。
所以,我们从一个特殊的三角数阵开始。
大家认识这个数阵吗?(生:杨辉三角)在古代,我们称它为“开方作法本源图”。
而在现代,它还有另外一个名字——杨辉三角。
杨辉三角在整个数学史中扮演着重要的角色:北宋的贾宪用它手算高次方根;元朝的朱世杰用它研究高阶等差级数(垛积术);牛顿用它算微积分;华罗庚老先生思路更广,差分方程,无穷级数都谈到了。
那么,我们又能从杨辉三角中探寻到哪些秘密呢?让我们一起来研究一下。
二:复习回顾,总结已知师:杨辉三角在我们学习二项式系数的性质时已经有所接触。
那么,我们已经学习过杨辉三角的哪些性质呢?我请一位同学来回答一下。
学生1:杨辉三角中每一个数都是二项式系数。
贾宪在他的《开方作法本源图》中写道:“左衺乃积数,右衺乃隅算,中藏者皆廉”。
用今天的话来讲,就是说杨辉三角中的每一个数都是二项式系数,而二项式系数都可以写成组合数。
从而我们就可以把杨辉三角写成以下的形式,其中第n 行第r 个数可以写成11,--=r n r n C a :这对我们今天的研究非常重要。
师:还有吗?学生1:杨辉三角中每一个数都是两肩上数之和。
师:非常好!杨辉三角中每一个数都是两肩上数之和,用组合数表示就是:r n r n r n C C C =+---111,这个结论最早是由南宋时期的杨辉所发现的,所以称之为杨辉恒等式。
杨辉三角的规律以及定理李博洋摘要杨辉三角中的一些规律关键词杨辉三角幂二项式引言杨辉是我国南宋末年的一位杰出的数学家。
在他所著的《详解九章算法》一书中,画了一张表示二项式展开后的系数构成的三角图形,称做“开方做法本源”,现在简称为“杨辉三角”,它是世界的一大重要研究成果。
我们则来对“杨辉三角”的规律进行探讨和研究。
内容1二项式定理与杨辉三角杨辉三角我们首先从一个二次多项式(a+b)2的展开式来探讨。
由上式得出:(a+b)2=a2+2ab+b2此代数式的系数为: 1 2 1则(a+b)3的展开式是什么呢?答案为:a3+3a2b+3ab2+b3由此可发现,此代数式的系数为: 1 3 3 1 但似乎没有什么规律,所以让我们再来看看(a+b)4的展开式。
展开式为:a4+4a3b+6a2b2+4ab3+b4由此又可发现,代数式的系数为:1 4 6 4 1 似乎发现了一些规律,就可以发现以下呈三角形的数列:1 (110)1 1 (111)1 2 1 (112)1 3 3 1 (113)1 4 6 4 1 (114)1 5 10 10 5 1 (115)1 6 15 20 15 6 1 (116)因此可得出二项式定理的公式为:(a+b)n=C(n,0)a^n*b^0+C(n,1)a^(n-1)*b^1+...+C(n,r)a^(n-r)*b^r...+ C(n,n)a^0*b^n因此,二项式定理与杨辉三角形是一对天然的数形趣遇,它把数形结合带进了计算数学。
求二项式展开式系数的问题,实际上是一种组合数的计算问题。
用系数通项公式来计算,称为“式算”;用杨辉三角形来计算,称作“图算”。
2杨辉三角的幂的关系首先我们把杨辉三角的每一行分别相加,如下:1 ( 1 )1 1 ( 1+1=2 )1 2 1 (1+2+1=4 )1 3 3 1 (1+3+3+1=8 )1 4 6 4 1 (1+4+6+4+1=16 )1 5 10 10 5 1 (1+5+10+10+5+1=32 )1 6 15 20 15 6 1 (1+6+15+20+15+6+1=64 )……相加得到的数是1,2,4,8,16,32,64,…刚好是2的0,1,2,3,4,5,6,…次幂,即杨辉三角第n行中n个数之和等于2的n-1次幂3 杨辉三角中斜行和水平行之间的关系(1)1 (2) n=11 1 (3) n=21 2 1 (4) n=31 3 3 1 (5) n=41 4 6 4 1 (6) n=51 5 10 10 5 1 n=61 6 15 20 15 6 1把斜行(1)中第7行之前的数字相加得1+1+1+1+1+1+1=6把斜行(2)中第7行之前的数字相加得1+2+3+4+5=15把斜行(3)中第7行之前的数字相加得1+3+6+10=20把斜行(4)中第7行之前的数字相加得1+4+10=15把斜行(5)中第7行之前的数字相加得1+5=6把斜行(6)中第7行之前的数字相加得1将上面得到的数字与杨辉三角中的第7行中的数字对比,我们发现它们是完全相同的。
浙教版数学七年级下册第3章阅读材料杨辉三角与两数和的乘方一等奖创新教案杨辉三角与两数和的乘方【学情分析】《杨辉三角与两数和的乘方》是教材中安排的一篇阅读材料,是在学习了整式乘法的基础上进行,是对整式乘法的拓展,为今后学习二项式的展开式奠定基础.通过本节探究杨辉三角规律的教学,既能构建完整知识框架,又能多方位提高学生数学素养. 平时,在数学竞赛中时常有的公式应用,也曾看到中考把杨辉三角作为考点.对此,本节内容体现出:既是整式乘法的整合和补充,又是学生知识缺陷的弥补.【教学目标】知识与技能1. 了解有关杨辉三角的简史,掌握杨辉三角中隐含的基本规律,以拓宽整式乘法;2. 通过研究杨辉三角的数字规律,培养学生由特殊到一般的归纳猜想能力和发展数学方法(如赋值法等).在小组讨论、探索过程中初步培养合作意识,发展创造性思维能力;3. 运用杨辉三角的数学规律解决一些与之相关的中考题和实际问题。
过程与方法1. 通过“求和”等活动,让学生充分感受知识的产生和发展过程,让学生始终处于积极思维状态之中;2.通过探究杨辉三角规律等活动,让学生亲历发现事物特征和规律,激发学习兴趣,引发自行学习的内在动机。
情感、态度与价值观1. 创造性使用阅读材料,使之探究化、价值化,从中不仅扩展了学生的知识,培养了学生学数学的兴趣,而且展现了数学的科学价值和人文价值;2. 通过杨辉三角数学史的介绍,增强学生民族自豪感,【教学重难点】教学重点:杨辉三角的发现、理解和初步应用.教学难点:对赋值法验证理解。
【教法学法】本学段的学生具有对与自己的直观经验相冲突的现象和对有挑战性任务感兴趣的特点,也初步具备个体和群体参与“探究性问题”、“开放性问题”活动的能力,并结合本节内容的特点,采用探究式学习方式.对于学生在探究过程中出现不全面、易出错等问题,教师给予即时的引导、点拨和激励评价.对新知学习都力求从学生实际出发,以他们熟悉或感兴趣的问题情景引入主题,展开数学探究【教学过程】一:创设情境,引发思考引入:若今天是星期一,再过8 天后是星期几?怎么算?生1:星期二,将问题转化为求“后的余数”是1.变式;8改为生:星期二,将问题转化为求“后的余数”是1,生2:(此方法学生若未提及,教师给予讲解).变式2:改为生:星期二,将问题转化为求“后的余数”是1.变式3:改为生:猜想星期二。
浅谈杨辉三角的奥秘及应用摘要文中阐述了杨辉三角中蕴涵的一些优美的规律及利用杨辉三角在以其为背景的一些现实生活问题中的应用来培养解决问题的思维能力。
关键词杨辉三角,最短路径,错位,幂0 引言杨辉是我国南宋末年的一位杰出的数学家。
在他著的《详解九章算法》一书中,画了一张表示二项式展开后的系数构成的三角图形,称做“开方做法本源”,现在简称为“杨辉三角",它是杨辉的一大重要研究成果。
随着素质教育的提倡,新课程标准的颁布,生活中很多问题都与杨辉三角有着或多或少的联系,那如何解决这些以“杨辉三角”为背景的问题呢?这就需要我们对杨辉三角本身蕴涵着许多优美的规律进行探讨和研究。
1 杨辉三角与数字11的幂的关系我们知道初中时老师要求我们背11的幂,11的1次幂、2次幂、3次幂还好背,后面就难起来了。
后来我受到一位老师的启发,并且查看了这方面有关资料,发现杨辉三角与11的n次幂的关系非常密切.假设y=11n当n=0时: y=1;当n=1时: y=11;当n=2时:y=121;当n=3时:y=1331;当n=4时: y=14641;以上是当n≤4时与扬辉三角的前5行多一致,接下来我们再来看一下当n≥5时的情况,如下:当n=5时: 1 4 6 4 1⨯ 1 11 4 6 4 11 4 6 4 11 5 10 10 5 1当n=6时: 1 5 10 10 5 1⨯ 1 11 5 10 10 5 11 5 10 10 5 11 6 15 20 15 6 1……由上可知:11的n 次幂的各位数字(不含进位)与杨辉三角中的各数字完全相等(证明还有待证明)即杨辉三角是11的幂按错位相加不进位的方法依次从小到大排列而成的图形。
如下图:1 (110) 1 1 (111)1 2 1 (112)1 3 3 1 (113)1 4 6 4 1 (114)1 5 10 10 5 1 (115)1 6 15 20 15 6 1 (116) ……其实这个关系我们早就学习过了,只是用另一种方式表达而已。
探究数学秘密,发现数学之美——“杨辉三角〞中的一些秘密一、教材背景分析1.教材的地位和作用“杨辉三角〞是我国古代数学重要成就之一,显示了我国古代人民的卓越智慧和才能,应抓住这一题材,对学生进行爱国主义教育,鼓励学生的民族自豪感。
2.学情分析本节课面对的是高二年级的学生,这个年龄段的学生思维活泼,求知欲强,但在思维习惯上还有待教师引导。
通过之前的学习学生已经掌握了分类加法计数原理和分步乘法计数原理,理解了排列、组合的概念,掌握了二项式定理和二项展开式的性质。
同时对于数形结合、类比、转化的数学思想方法也有了初步的认识。
对于本节探究与发现的研究性学习,可以激发学生学习热情,提高课堂效率,使知识得到螺旋式的稳固与提高。
而对于加强学生自身对于数学的应用意识及实际问题的分析能力方面,还有待于教师的指导帮助。
学生根据教师提供的情境,采用观察、分析、抽象、概括等方式探索知识,归纳知识。
通过创设情境疑问,引导学生开展独立思考、主动探究、合作交流,探求解决问题的方法。
鼓励学生创新思考,加强数学实践,培养学生的理性思维,同时注重培养学生良好的数学学习习惯。
3.教学重点与难点重点:掌握二项式展开式的性质,理解二项展开式的系数与杨辉三角之间的联系。
难点:通过探究杨辉三角的规律,初步体验数学中“合情推理〞、“归纳假设〞等研究问题的数学方法。
二、教学目标新课标指出教学目标应表达学生学会知识与技能的过程,也要同时表达学生学会学习形成正确价值观的过程。
结合本节课的教学内容,制定如下教学目标:1.通过课前组织学生开展“了解杨辉三角、探究与发现杨辉三角包含的规律〞的学习活动,让学生感受我国古代数学成就及其数学美,激发学生的民族自豪感。
2.掌握二项式展开式的性质,理解二项展开式的系数与杨辉三角之间的联系。
3.通过探究杨辉三角的规律,初步体验数学中“合情推理〞、“归纳假设〞等研究问题的数学方法。
4.采用学生课前自主探究、课上合作探究、课下延伸探究的学习方式,培养学生问题意识,提高学生思维能力,孕育学生创新精神,激发学生探索、研究我国古代数学的热情。
杨辉三角
简单的说一下就是两个未知数和的幂次方运算后的系数问题,比如(x+y)的平方=x的平方+2xy+y的平方,这样系数就是1,2,1这就是三角的其中一行,立方,四次方,运算的结果看看各项的系数,你就明白其中的道理了
这就是杨辉三角,也叫三角
他于我们现在的学习联系最紧密的是2项式乘方展开式的系数规律。
如图,在贾宪三角中,第3行的第三个数恰好对应着两数和的平方公式(在此就不做说明了)依次下去
杨辉三角是一个由数字排列成的三角形数表,一般形式如下:
1 n=0
1 1 n=1
1 2 1 n=2
1 3 3 1 n=3
1 4 6 4 1 n=4
1 5 10 10 5 1 n=5
1 6 15 20 15 6 1 n=6
…………………………………………………………
杨辉三角最本质的特征是:它的两条斜边都是由数字1组成的,而其余的数则是等于它肩上的两个数之和。
其实,中国古代数学家在数学的许多重要领域中处于遥遥领先的地位。
中国古代数学史曾经有自己光辉灿烂的篇章,而杨辉三角的发现就是十分精彩的一页。
杨辉,字谦光,时期人。
在他1261年所著的《详解九章算法》一书中,辑录了如上所示的三角形数表,称之为“开方作法本源”图。
而这样一个三角在我们的奥数竞赛中也是经常用到,最简单的就是叫你找规律。
具体的用杨辉三角的简史:北宋人贾宪约1050年首先使用“贾宪三角”进行高次开方运算,南宋数学家杨辉在《详解九章算法》(1961年)记载并保存了“贾宪三角”,故称杨辉三角。
元朝数学家在《》(1303年)扩充了“贾宪三角”成“古法七乘方图”。