深圳大学 数学欣赏课程教学大纲
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《数学大观》教学大纲第一章数学爱我们介绍课程指导思想:展示数学的魅力与威力. 能力点:通过有招(讲故事)学无招(思想),无招(思想)指挥有招(算法).1.课程目标介绍本课程的学习目引起对数学的兴趣,减少对数学的仇恨,对数学思想有所了解.强调idea(思想),不追求technique(算法细节).标和指导思想2.数学爱我们无招(idea)胜有招(technique),通过有招(讲故事)学无招(思想方法).故事: 设计幻方. 从文字幻方开始: 5行5列方格表中第一行填“我,们,爱,数,学”,以后每行仍是这5个字的排列,每列、每条对角线也是.将5个字换成0,1,2,3,4这5个不同数字,则每行每列每条对角线各数和相等。
两张满足同样要求的不同的表,第一张乘5加第二张表,再同加1就得到5阶幻方. 类似可得3阶幻方.3.运算律巧算24用5,5,5,1经过加减乘除算24. 死凑难奏效,由5x5-1=24左边恒等变形得到正确等式5x(5-1/5)=24. 能力点:运算律的应用. 欧几里得由少数简单公理推出复杂丰富的几何学. 代数学由更少数简单公理推出,运算律就是代数公理。
4.未知算已知算术应用题: 大人小孩共100人吃100个馒头,大人每人吃3个,小孩每3人吃1个,大人小孩各多少? 小学算术只能由已知算未知,所以很困难. 初中可以不需要知道大人小孩人数,只要各设为x,y,就可由x,y 算出总人数x+y=100和馒头数3x+y/3=100.为什么可以将已知未知混为一谈? 因为它们的算法相同. 而且运算律相同,因此可以对方程同解变形求出解来.5.天上掉下余弦定理为什么不同数值a,b满足同一个平方公式(a-b)^2=a^2+b^2-2ab?因为它们满足同样的运算律. a,b换成向量仍然满足同样的运算律,平方公式仍然成立,这就是余弦定理,当a,b垂直时ab=0,就是勾股定理. 还可以将a,b再换成n数组向量,也满足同样的运算律,因此勾股定理可以推广到n数组向量.余弦大于1也可以推广,就是柯西不等式.6.椭圆面积也简单计算椭圆面积需要用到积分,还要进行变量替换. 不过,只要将椭圆的半短轴b拉长到与半长轴a相等,将椭圆拉成圆,就能由圆面积公式算出椭圆面积了. 怎样拉长? 将每个点(x,y)的横坐标x不变,纵坐标y乘a/b,椭圆就拉成半径为a的圆,面积变成pa^2. 拉长过程中面积扩大倍数为a/b,再乘b/a压缩回去就得到椭圆面积pab. 还可由圆内接n边形最大面积得到椭圆内接n边形最大面积。