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从一道数列问题的分析谈析题

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摘 要:析题是中学数学教学较为忽视的一环,如今数学教学往往重视的是试题的解法、学生对常规方法的理解和记忆、运用,教师对试题为什么这么考?考题的核心是否是热点?优秀的考题反思、挖掘是否到位?这些是教师教学需要进一步挖掘和分析的,本文从一数列问题出发,管窥教师对析题的一些实践与想法.

关键词:数列;析题;数学;解题教学

解题教学是数学教学的核心,在解题教学之中教师往往对试题做解法上深入的研究、对错误情况做浅要的分析,这些都是常规的研究工作. 近年来,对试题的进一步研究致使教师在数学问题的研究上必须更细致、更深入,笔者称之为析题.何为析题呢?笔者翻阅相关资料,大都是这么一种界定.

析题:从专业化的角度来说,即专业人士对问题进行的一种专业视角下的分析,其包含问题编制背景的分析、知识点整合角度的分析、试题考点的分析、试题面向学生层面的分析、试题变化可能性考点的分析等等,简而言之即对试题的一种全方位的分析.对于析题,笔者认为还要关注下面的几个要素:其一,分析知识的评价,这是断定试题有无出现偏差的第一要点;其二,教学导向功能的分析,好的试题做析题必然要分析其是否适应高考?是否具备时代性,有一定的训练价值等;其三,类似变式问题的整合,析题是为了更高效的教学,教师应准备类似的问题,凸显本题延伸所能带来的解题效应.

案例:已知各项均为正数的数列{an}的前n项和Sn满足Sn>1,且6Sn=(an+1)・(an+2),n∈N. (1)求{an}的通项公式;(2)设数列{bn}满足an(2bn-1)=1,并记Tn为{bn}的前n项和,求证:3Tn+1>log2(an+3),n∈N.

习题评价

1. 考查知识的评价

本题考查等差数列的定义、通项公式an与前n项和公式Sn的关系(an=S1(n-1),

Sn-Sn-1(n≥2))及数列知识的整体性应用等基础知识,并将这些知识作为基本载体,考查学生解决问题时的推理论证能力、运算求解能力,考查整体性思想运用能力、函数与方程思想等. 该题凸显对等差数列定义及数列是特殊函数的本质的考查,并通过与函数知识的交汇,来实现对学生综合运用学科知识分析问题和解决问题的能力的考查. 该题的主要亮点有如下几点:(1)很好地实现了数列、函数与不等式等知识的自然交汇,问题的设置注重函数思想的渗透,强调抽象概括;(2)问题的设置基本明确,旨在向能力立意靠近,既有基本知识如通项公式的考查,也有函数与方程思想的渗透,这些都是考查的重点和热点.

2. 教学导向功能

试题为数列综合性问题,其设计符合江苏省考纲,既立足基础、关注过程,也突出思想、把握数列问题研究的本质等教与学的导向性. 对于这样的问题,教师要引导学生从结果教学向过程教学进行转变.

教学意图

1. 课堂情境

本题作为高三第二轮“数列综合应用”专题复习课的例题.

2. 学情预设

通过之前的作业反馈情况和课堂表现,结合平时对学生的观察,了解学生的现有发展区的基本特征为:

(1)学生已学习了等差数列的定义,能较好地运用a=S1(n=1),

Sn-Sn-1(n≥2) 求通项公式,以及能根据通项的特征选择合适的求和方法(公式法、分组求和法、错位相减法、倒序相加法、裂项相消法等),并对数列是一种特殊的函数有一定程度的理解,能较好地利用函数的思想去解决数列问题.

(2)本题的研究对象以等差数列的定义、通项公式an与前n项和公式Sn的关系这些基本知识点为载体,情境较新,综合性较强,学生在利用求和公式时,如果习惯性地去套用公式,而不从函数的单调性去求数列的最值,就很难完成对第(2)小题的解答,对学生化归思想、运算求解能力要求较高. 这对学生而言存在相当大的挑战,为此,就解本题而言,对数列的特殊函数性这个本质的理解确实是至关重要的.

3. 教学目标

基于课程标准的要求、学生情况的实际,遵循教学目标的“三维”理念,确定教学目标为:经历“数列通项公式与前n项和公式的关系”的过程,理解数列是一种特殊函数的本质,提高运用函数的思想探究数列的单调性与最值问题的能力,进一步理清解决数列与函数、不等式、方程等综合问题的一般规律.

教学流程

以波利亚的“怎样解题表”为指导展示析题过程:

1. 弄清题意

已知哪些条件?要解决的问题是什么?如何用数学语言来表述?

第(1)问:正项数列{an};前n项和Sn满足Sn>1,6Sn=(an+1)(an+2),n∈N,求{an}的通项公式;通过合理利用关系an=S1(n=1),

Sn-Sn-1(n≥2) 求{an}的通项公式.

第(2)问:数列{bn}满足an(2bn-1)=1,Tn为{bn}的前n项和;求证:3Tn+1>log2(an+3),n∈N;先求出数列{bn}的通项公式bn,然后再利用对数的运算性质求得Tn,即证明真数的大小,最后利用函数的思想确定数列的单调性及最值.

2. 拟定计划

问题,思路分析.

第(1)问:已知前n项和Sn满足Sn>1,数列的首项意味着什么?由Sn>1可知数列的首项a1>1.

6Sn=(an+1)(an+2),n∈N. 能否利用方程的思想求得{an}的通项公式?如何运算才更合理?当n≥2时,由6Sn=(an+1)・(an+2)=a+3an+2及6Sn-1=(an-1+1)(an-1+2)=a+ 3an-1+2,两式相减化简得:an-an-1=3,即说明数列{an}是一个等差数列.

第(2)问:已知an(2bn-1)=1,如何求数列{bn}的通项公式?根据an(2bn-1)=1,可知:bn=log2.

通常说“通项的特征定求和的方法”,那么该题求{bn}的前n项和Tn能用公式法吗?还是要利用函数的性质来求?利用对数的性质:Tn=log2

. 当正面证明遇到障碍时,能否逆向推理来观察要证明的是什么?观察:3Tn+1>log2(an+3),n∈N,其实只需证明3log2

+1>log2(3n+2),即等价证明

・2>3n+2.

利用分析法的思维把原命题的证明等价转化成证

・2>3n+2,又应该利用什么思想来证明这个不等式呢?数列的单调性又该如何说明呢?即等价证明>1即令f(n)=,即只需说明{f(n)}是一个单调递增数列并且最小值比1大即可,由于=>1,即f(1)min=>1.

3. 实施计划

依据拟定的计划实施解题过程,检验每个步骤是否正确,并穿插易错点的讲解与分析.

4. 回顾反思

本题是以等差数列的定义、通项公式an与前n项和公式Sn的关系及数列的综合应用等基础知识为载体,考查学生运用函数的思想来解决数列的单调性与最值问题. 之前学生对数列求和有一定的理解,而本题的设计跳出了学生的常规思维,对学生提出很大的挑战,同时该题对运算能力的要求及逻辑推理证明也是有很高的要求. 本题的价值在于,能较好地切中学生原有的知识经验,打破学生的思维定式,贴近学生的“最近发展区”. 刺激学生把原有的知识经验作为新知识的生长点,形成新的知识经验,进而体会数列它不是一块独立的知识模块,它与其他的知识可以很好地交汇在一起,唯有理解数列的本质,才能解决以不同形式呈现的题型.

基于上述的反思,结合“用题去教”的理念,发现用函数的思想去理解数列的考题还真不少.

训练1:函数f(x)对任意x∈R都有f(x)+f(1-x)=1,数列{an}满足:an=f(0)+f

+f

+…+f

+f(1),则an=__________.

训练2:设函数f(x)=xm+ax的导数为f′(x)=2x+1,则数列

(n∈N*)的前n项和为__________.

训练3:已知数列{an}的通项公式an=n2+λn,如果数列{an}为单调递增数列,则实数λ的取值范围是__________.

训练4:已知数列{an}的前n项和为Sn,点

n,

在直线y=x+上. 数列{bn}满足bn+2-2bn+1+bn=0(n∈N*),b3=11,且其前9项和为153. (1)求数列{an},{bn}的通项公式;(2)设cn=,数列{cn}的前n项和为Tn,求使不等式Tn>对一切n∈N*都成立的最大正整数k的值.

总之,析题是一种专业化成长下的详细的试题分析. 教师自身需要养成对典型例题的深思和分析,这样的研究方式是有助于教师自身素养的提高. 与学生而言,析题带来的最大的变化是在教师弄清了试题的来龙去脉的基础上,在分析、引导和整合过程中,得心应手. 例如:如何弄清题设与结论间的内在联系,较快地找到解题的突破口?解题所用的方法是否合理简单?过程是否准确,合乎逻辑?解题方法是否有推广的价值?适当改变题目的条件或结论,将会出现怎样的变化?有否规律存在等等. 这样做能使我们领悟蕴涵在问题的提出、完善和深化的全过程,贯穿在分析问题和解决问题中的数学思想方法,提高综合运用知识的能力.