数形结合的基本思想,就是在研究问题的过程中,注意把数和形结合起来考察,斟酌问题的具体情形,把图形性质的问题转化为数量关系的问题,或者把数量关系的问题转化为图形性质的问题,使复杂问题简单化,抽象问题具体化,化难为易,获得简便易行的成功方案.
例如,求1+2+3+4+…+n的值,其中n是正整数.
对于这个求和问题,如果采用纯代数的方法(首尾两头加),问题虽然可以解决,但在求和过程中,需对n的奇偶性进行讨论.
如果采用数形结合的方法,即用图形的性质来说明数量关系的事实,那就非常的直观.现利用图形的性质来求1+2+3+4+…+n的值,方案如下:如图,斜线左边的三角形图案是由上到下每层依次分别为1,2,3,…,n个小圆圈排列组成的.而组成整个三角形小圆圈的个数恰为所求式子1+2+3+4+…+n的值.为求式子的值,现把左边三角形倒放于斜线右边,与原三角形组成一个平行四边形.此时,组成平行四边形的小圆圈共有n行,每行有(n+1)个小圆圈,所以组成平行四边形小圆圈的总个数为n(n+1)个,因此,组成一个三角形小圆圈的个数为
n(n+1)
2
,即1+2+3+4+…+n=
n(n+1)
2
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(1)仿照上述数形结合的思想方法,设计相关图形,求1+3+5+7+…+(2n-1)的值,其中n是正整数.(要求:画出图形,并利用图形做必要的推理说明)
(2)试设计另外一种图形,求1+3+5+7+…+(2n-1)的值,其中n是正整数.(要求:画出图形,并利用图形做必要的推理说明)
我国著名数学家华罗庚曾说过:“数缺形时少直观,形少数时难入微;数形结合百般好,隔离分家万事休”.数学中,数和形是两个最主要的研究对象,它们之间有着十分密切的联系,在一定条件下,数和形之间可以相互转化,相互渗透.
数形结合的基本思想,就是在研究问题的过程中,注意把数和形结合起来考察,斟酌问题的具体情形,把图形性质的问题转化为数量关系的问题,或者把数量关系的问题转化为图形性质的问题,使复杂问题简单化,抽象问题具体化,化难为易,获得简便易行的成功方案.
例如:求1+2+3+4+…+n的值,其中n是正整数.
对于这个求和问题,如果采用纯代数的方法(首尾两头加),问题虽然可以解决,但在求和过程中,需对n的奇偶性进行讨论.
如果采用数形结合的方法,即用图形的性质来说明数量关系的事实,那就非常的直观.现利用图形的性质来求1+2+3+4+…+n的值,方案如下:如图,斜线左边的三角形图案是由上到下每层依次分别为1,2,3,…,n个小圆圈排列组成的.而组成整个三角形小圆圈的个数恰为所求式子1+2+3+4+…+n的值.为求式子的值,现把左边三角形倒放于斜线右边,与原三角形组成一个平行四边形.此时,组成平行四边形的小圆圈共有n行,每行有(n+1)个小圆圈,所以组成平行四边形小圆圈的总个数为n(n+1)个,因此,组成一个三角形小圆圈的个数为
n(n+1)
2
,即1+2+3+4+…+n=
n(n+1)
2

(1)仿照上述数形结合的思想方法,设计相关图形,求1+3+5+7+…+(2n-1)的值,其中n是正整数.(要求:画出图形,并利用图形做必要的推理说明)
(2)试设计另外一种图形,求1+3+5+7+…+(2n-1)的值,其中n是正整数.(要求:画出图形,精英家教网并利用图形做必要的推理说明)
我国著名数学家苏步青在访问德国时,德国一位数学家给他出了这样一道题目:
甲、乙二人相对而行,他们相距10千米,甲每小时走3千米,乙每小时走2千米,甲带着一条狗,狗每小时跑5千米,狗跑得快,它同甲一起出发,碰到乙的时候向甲跑去,碰到甲的时候又向乙跑去,问当甲、乙两人相遇时,这条狗一共跑了多少千米?
苏步青教授很快就解出了这道题目.同学们,你知道他是怎么解的吗?
这道题最让人迷惑不解的是甲身边的那条狗.如果我们先计算狗从甲的身边跑到乙的身边的路程s,再计算狗从乙的身边跑到甲的身边的路程s,…,显然把狗跑的路程相加,这样很繁琐,笨拙且不易计算.苏教授从整体着眼,根据甲、乙出发到相遇经历的时间与狗所走的时间相等,即10÷(3+2)=2(小时),这样就不难求出狗一共跑的路程是:5×2=10(千米).
苏步青教授在解题时,把注意力和着眼点放在问题的整体结构上,从而能触及问题的实质:狗从出发到甲、乙两相遇所用的时间,恰好是甲、乙二人相遇所用的时间,从而使问题得到巧妙地解决.苏教授这种解决问题的思想方法实际上就是数学中的整体思想的应用.对于某些数学问题,灵活运用整体思想,常可化难为易,捷足先登.在解二元一次方程组时,也要注意这种思想方法的应用.
比如解方程组
x+2(x+2y)=4
x+2y=1

解:把②代入①得x+2×1=4,所以x=2
把x=2代入②得2+2y=1,解之,得y=-
1
2

所以方程组的解为
x=2
y=-
1
2

同学们,你会用同样的方法解下面两个方程吗?试试看!
(1)
2x-3y-2=0
2x-3y+5
7
+2y=9
(2)
x-3y
3
-
1
3
=1
2x-
x-3y
x
=5
矩形仓库的多种设计方案

  实践与探索课上,老师布置了这样一道题:

  有100米长的篱笆材料,想围成一矩形露天仓库,要求面积不小于600平方米,在场地的北面有一堵长50米的旧墙.有人用这个篱笆围一个长40米,宽10米的矩形仓库,但面积只有400平方米,不合要求.现在请你设计矩形仓库的长和宽,使它符合要求.

  经过同学们一天的实践与思考,老师收到了如下几种设计方案:

  (1)如果设矩形的宽为x米,则用于长的篱笆为=(50-x)米,这时面积S=x(50-x).

  当S=600时,由x(50-x)=600,得x2-50x+600=0,解得x1=20,x2=30.

  检验后知x=20符合要求.

  (2)根据在周长相等的条件下,正方形面积大于矩形面积,所以设计成正方形仓库,它的边长为x米,则4x=100,x=25.这时面积达到625米,当然符合要求.

  (3)如果利用场地北面的那堵旧墙,取矩形的长与旧墙平行,设与墙垂直的矩形一边长为x米,则另一边为100-2x,如图.

  因为旧墙长50米,所以100-2x≤50.即x≥25米.若S=600平方米,则由x(100-2x)=600,即x2-50x+300=0,解得x1=25+,x2=25-.根据x≥25,舍去x2=25-

  所以,利用旧墙,取矩形垂直于旧墙一边长为25+米(约43米),另一边长约14米,符合要求.

  (4)如果充分利用北面旧墙,即矩形一边是50米旧墙时,用100米篱笆围成矩形仓库,则矩形另一边长为25米,这时矩形面积为S=50×25=1250(平方米).即面积可达1250平方米,符合设计要求.

还可以有其他一些符合要求的设计方案.请你试试看.

矩形仓库的多种设计方案

  实践与探索课上,老师布置了这样一道题:

  有100米长的篱笆材料,想围成一矩形露天仓库,要求面积不小于600平方米,在场地的北面有一堵长50米的旧墙.有人用这个篱笆围一个长40米,宽10米的矩形仓库,但面积只有400平方米,不合要求.现在请你设计矩形仓库的长和宽,使它符合要求.

  经过同学们一天的实践与思考,老师收到了如下几种设计方案:

  (1)如果设矩形的宽为x米,则用于长的篱笆为=(50-x)米,这时面积S=x(50-x)

  当S=600时,由x(50-x)=600,得x2-50x+600=0,解得x1=20,x2=30.

  检验后知x=20符合要求.

  (2)根据在周长相等的条件下,正方形面积大于矩形面积,所以设计成正方形仓库,它的边长为x米,则4x=100,x=25.这时面积达到625米,当然符合要求.

  (3)如果利用场地北面的那堵旧墙,取矩形的长与旧墙平行,设与墙垂直的矩形一边长为x米,则另一边为100-2x,如图.

  因为旧墙长50米,所以100-2x≤50.即x≥25米.若S=600平方米,则由x(100-2x)=600,即x2-50x+300=0,解得x1=25+5,x2=25-5.根据x≥25,舍去x2=25-5

  所以,利用旧墙,取矩形垂直于旧墙一边长为25+5米(约43米),另一边长约14米,符合要求.

  (4)如果充分利用北面旧墙,即矩形一边是50米旧墙时,用100米篱笆围成矩形仓库,则矩形另一边长为25米,这时矩形面积为S=50×25=1250(平方米).即面积可达1250平方米,符合设计要求.

还可以有其他一些符合要求的设计方案.请你试试看.

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