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      在數(shù)學教學中引入算法的幾個案例

      2008-12-29 00:00:00王鵬遠
      中國信息技術教育 2008年8期


        問題的提出
        
        注重信息技術與數(shù)學課程的整合是新數(shù)學課程的一個重要理念。當前,高中新教材的必修課程中,不管哪個版本都增加了算法這一內容,就體現(xiàn)出這樣一個理念。不過,這個內容都是作為單獨一章設置的,內容包括介紹賦值語句、循環(huán)語句和條件語句,放在了必修課程靠后的位置?,F(xiàn)在大家所關心的問題是,能否把算法更加有機地融入到數(shù)學教學之中,把算法和解決數(shù)學相關的內容更密切聯(lián)系起來?為此,本文介紹幾個借助超級畫板提供的編程環(huán)境的教學案例供大家討論。
        
        借助算法研究黃金數(shù)
        
        利用超級畫板容易很快地作出下面的正五角星,并測量出圖1中所示的幾個數(shù)據(jù)。用鼠標選中點A(或B)拖動,可以觀察到CE、CF、EF的長度都發(fā)生變化,而圖中所示的兩個比值卻并不隨之變化,都保持在0.618033988749895,這個數(shù)值就是所謂的黃金數(shù)。通過簡單的證明可以得到F點具有以下性質:CF2=CE·EF?,F(xiàn)在的問題是:如果已知CE的長,如何確定F點的位置?為簡便計,設CF=x,CE=1,則不難得到x2=1-x。當然我們可以利用二次方程求根公式求出此方程的根,這里給出另外兩個借助算法求出方程的近似解的方法。
        
        方法一(疊代法)、把方程x2=1-x化成x2+x=1繼而得到x=——,可以把它看成一個遞推公式,把上式右面分母中的x以——代入得到x=————,不斷繼續(xù)這個
        
        過程,黃金數(shù)就可以表示成下面這樣一個無限連分數(shù)的形式x=————
        
        在計算機上可以用逐次疊代的方法求它的近似值。在超級畫板的程序工作區(qū)這個過程可以輕松快捷地實現(xiàn)(如圖2所示),這是把光標放在x=——;后面連續(xù)同時按Ctrl鍵和回車鍵得到的結果,屏幕從下到上依次顯示出13個黃金數(shù)的近似分數(shù)以及相應的近似小數(shù)。
        超級畫板編程環(huán)境中循環(huán)語句格式為:for(k=a;k  其中圓括號中的k是循環(huán)變量,表示k的值從a開始,a為初值;k  方法二(二分法)、用逐次逼近的方法求函數(shù)f(x)=x2+x-1零點的一種方法。
        利用超級畫板容易畫出函數(shù)f(x)=x2+x-1的圖像,從圖3可以看出這個函數(shù)的零點在0與1之間,下面通過“取中點”的方法逐步縮小搜索零點的范圍。取區(qū)間[0,1]的中點

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