【长阳教育】助力长阳小学生智力开发系列--特殊化到一般化示例学习.数学思想研究
如果想让一个小学生弄清楚一道复杂的数学题,背后的思路,理解通俗易懂的话,莫过于从讲清楚1+1=2,1+2=3这样的道理开始。
有人肯定会反驳,1+1=2需要讲吗?1+2=3又能怎么样?不管是大人,还是小孩,要想明白一个复杂的体系,应该从最简单的入手,这是人类认识的共性基础,从低阶到高阶,从1、2、3推论到更大的情形,从简单到通用性的规律,这就是特殊化与一般化的通俗解释。
特殊化与一般化的思想是数学思维方法中最重要的研究手段之一。这种方法掌握难度不大,但要会运用却不容易。只有深刻认识到方法的本质并反复实践,才会真正运用。
好,直接看题(改编自华罗庚学校参考教材,适用于小学三年级基础)。
一个正六边形的苗圃,用平行于苗圃边缘的直线把它分成许多相等的正三角形,在三角形的顶点上都栽种树苗。已知苗圃的最外面一圈栽有96棵,问苗圃中共栽树苗多少棵?
这道题的关键是需要搞清楚最外面一圈栽树N棵时,苗圃内部正三角形顶点的分布情况,找出规律即可顺利求解。当N = 6棵、12棵、18棵、24棵、30棵...时分布图示如下:
图一,N = 6
图二,N = 12
图三,N = 18
图四,N = 24
图五,N = 30
根据题意,要求N = 96时,一共有多少树苗。
记一共有树苗棵数为S,
当N = 6时, S = 6 + 1;
当N = 12时, S = 6 + 1 + 1×12 + 0×6;
当N = 18时, S = 6 + 1 + 2×12 + 1×6;
当N = 24时, S = 6 + 1 + 3×12 + (1 + 2)×6;
当N = 30时, S = 6 + 1 + 4×12 + (1 + 2 + 3) × 6;
... ...
当N = 96时, S = 6 + 1 + 15×12 + (1 + 2 + 3 + ... + 14) × 6;
... ...
当N = M(M>=12)时, S = 6 + 1 + (M/6 - 1)×12 + (1 + 2 + 3 + ... + M/6-2) × 6;
根据上面的算式,N = 96时, S = 817.
知识点:
1,上面计算过程中,为了简化,以正六边形的六分之一部分进行分析。
2,苗圃总树木数实际上分成了三大部分。第一部分是正六边形的六个顶点加中心点,共7棵,这个数目不变;第二部分是正六边形最外面的六条边,去掉六个顶点后剩余的树木数,加上图一六条蓝色线段去掉两个端点后剩余的树木数,这12条线段去掉两端后的树木数实际上是一样的,所以乘以12;第三部分是标注为红色的树苗。
3,红色的树苗,是一个自然数1、2、3、...依次累加的数列求和。其中,图一至图六,将中间的树苗标注为红色是为了和其他12条边上的树苗区分,便于计数,没有特别的含义。
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