初中数学建模中数与形的转化
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初中数学建模中“数”与“形”的转化
初中数学中常见的建模方法有:对现实生活中普遍存在的等量关系(不等关系),建立方程模型(不等式模型);对现实生活中普遍存在的变量关系,建立函数模型;涉及对数据的收集、整理、分析,建立统计模型;涉及图形的,建立几何模型……
教师要建立以人为本的学生主体观,以实际应用问题教学为突破口,逐步培养运用数学模型方法的意识。
要为学生提供一个学数学、做数学、用数学的环境和动脑、动手并充分表达自己的想法的机会,教学中注意对原始问题分析、假设、抽象的数学加工过程;数学工具、方法、模型的选择和分析过程;模型的求解、验证、再分析、修改假设、再求解的循环过程。
教师要为学生提供充足的自学实践时间,使学生在亲历这些过程中展开思维,收集、处理各种信息,不断追求新知,发现、提出、分析并创造性地解决问题,数学建模学习应该成为再发现、再创造的过程,教学过程必须由以教为主转变为以学为主,要支持学生大胆提出各种突破常规,超越习惯的想法,要充分肯定学生的正确的、独特的见解,珍惜学生的创新成果和失败价值,使他们保持敢于作出各种新颖、大胆的尝试的热情。
例1:如图,A、B两点分别位于池塘两端,小明和同学们用下面的方法测量AB间的距离:先取一个可以直接到达A和B的点,连接AC并延长到点D,使CD=AC,连接BC并延长到点E,使CE=BC,连接DE,量出DE的长,就得到A、B两点间的距离。
小明和同学们的测量方法对不对?为什么?
本题是“探索全等三角形条件一”即“边角边”之后的应用。
为了便于学生学,本题已把测量A、B之间的距离问题,转化为纯粹的数学问题,即已经建立了数学模型,如(图1)。
教师若一味的照本宣科,就违背了编者的意图。
因此要求学生认真思考,教师可进一步启发学生:欲测量不可到达的池塘的宽度,直接测量是不方便的,应舍去这种方法。
看能否在池塘外的平地上,把A、B的距离转化为可测量的距离呢?
在教师的启发下,学生很容易的想到刚学过的全等三角形的对应边相等,从而把这一实际问题,通过建立数学模型而转化为数学问题。
也可以建立这样的数学模型:可在平地上取一个可以直接到达A和B的点C,量出AC、BC的中点D、E,连接DE,量出DE的长,则两倍DE的长即为A、B 的距离,如(图2)
模型求解:利用三角形的中位线定理即可求出AB 的长。
同样也可以建立相似三角形这一数学模型来解决……让学生通过建立数学模型,解决由“形”到“数”的实际问题。
建模能力是一个解题者各种能力的综合运用.它涉及文字理解能力,对实际问题的熟练程度,对相关数学知识的掌握程度,以及观察、分析、比较、抽象,概括等各种科学思维方法的综合运用。
模型在表达问题的本质方面具有最突出的作用,它将实验的无序状态转化成明确的数学问题,在构建数学模型,解决实际问题的数学活动中,学生的基础知识,基本技能训练得到加强,运算能力,逻辑思维能力,空间观念等三大能力得到提高。
比如,有意识地多举一些日常生活中的例子,帮助学生理解数学概念,或者应用学过的数学知识去解决一些学生身边所遇到的实际问题,让他们意识到“学科之间是不分界的,数学就是生活,生活离不开数学,数学也不能和生活分离。
”“时时有数学,事事有数学。
” 要提高初中学生解决问题的能力,教师就必须让学生经历问题解决的思维过程。
例2:某商品现在售价为每件60元,每星期可卖300件,市场调查反映:每涨价1元,每星期少卖10件;每降价1元,每星期多卖20件。
已知商品进价为每件40元。
设每件涨价x 元,每周售出商品的利润y 随之变化。
解答下列问题:
(1)求y 与x 的函数关系。
(2)求涨价多少元时,每周售出商品的利润最大,最大值是多少?
分析:这是生活中很常见的一类问题,要想解决这些问题,就要求学生能够将实际问题转化为数学问题来解决,这一转化过程就用到了建模思想,建立函数模型。
同时学生也应了解:(1)商品利润=(售价–进价)×数量;(2)求商品涨价多少元时,利润最大,实际是求二次函数的最大值问题,求函数值y 及自变量x 的值,也就是求抛物线顶点的坐标。
解:(1)根据题意可知,涨价x 元时,每星期少卖10x 件,实际卖出(300-10x )件,实际售价为(60+x)元,所以y=(60+x-40)(300-10x)
即y 与x 的函数关系式为
6000100102++-=x x y (2)由
6000100102++-=x x y 得,所以当x=5时y 的值最大,y=6250,所以商品涨价5元时每周售出商品的利润最大,最大利润是6250元。
在解决以上实际问题时,我引导学生对问题进行充分的观察、分析、化规,把生活中的实际问题通过建模自然而然的转化成学生熟知的数学二次函数问题,同时通过本题也帮助学生树立了数形结合的观点,让学生通过建立数学模型,解决由“数”到“形”的实际问题。
数学建模的过程,是实践—理论—实践的过程,是理论与实践的有机结合。
强化数学建模的教学,不仅能使学生更好地掌握数学基础知识,学会数学的思想、方法、语言,也是为了学生树立正确的数学观,增强应用数学的意识,全面认识数学及其与科学、技术、社会的关系,提高分析问题和解决问题的能力。