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數(shù)的分類
第一種分法
:
樹狀圖
韋恩圖
整數(shù)
正整數(shù)
零
負整數(shù)
整數(shù)
自然數(shù)
負整數(shù)
零
正整數(shù)
正奇數(shù)
正偶數(shù)
第二種分法
整數(shù)
奇數(shù)
偶數(shù)
整數(shù)
奇數(shù)
偶數(shù)
第三種分法:
正整數(shù)
素數(shù)
1
合數(shù)
整數(shù)
素數(shù)
合數(shù)
1
一些關(guān)于數(shù)的結(jié)論:
1.0是最小的自然數(shù),-1是最大的負整數(shù),1是最小的正整數(shù)
2.沒有最大的整數(shù),沒有最小的負整數(shù),沒有最大的正整數(shù)
3.正整數(shù)、負整數(shù)、整數(shù)的個數(shù)都是無限的
二.整除
1.整除定義(概念):整數(shù)a除以整數(shù)b,如果除得的商是整數(shù)而余數(shù)為零,我們就說a
能被b整除;或者說b能整除a
注意點:一定要看清楚誰被誰整除或誰整除誰,這里的a相當于被除數(shù),b相當于除數(shù)
2.整除的條件:1.除數(shù)、被除數(shù)都是整數(shù)
2.被除數(shù)除以除數(shù),商是整數(shù)而且余數(shù)為零
注意點:區(qū)分整除與除盡:整除是特殊的除盡(如正方形是特殊的長方形一樣),即a能被b整除,則a一定能被b除盡,反之則不一定(即a能被b除盡,則a不一定能被b整除)。如4÷2=2,
4既能被2除盡,也能被2整除;4÷5=0.8,
4能被5除盡,卻不能說4能被5整除
三.因數(shù)與倍數(shù)
1.因數(shù)與倍數(shù)的定義:整數(shù)a能被整數(shù)b整除,a
就叫做b的倍數(shù),b就叫做a的因數(shù)(約數(shù))。
注意點:1.因數(shù)和倍數(shù)是相互依存的,不能簡單的說某個數(shù)是因數(shù),某個數(shù)是倍數(shù)。如:
6÷3=2,不能說6是倍數(shù),3是因數(shù);要說6是3的倍數(shù),3是6的因數(shù)。
2.因數(shù)與倍數(shù)是建立在整除的基礎(chǔ)上的,所以如4÷0.2=20,一般是不說4是0.2的倍數(shù),0.2是4的因數(shù)。
2.因數(shù)與倍數(shù)的特點:一個整數(shù)的因數(shù)中最小的因數(shù)是1,最大的因數(shù)是它本身。
一個數(shù)的倍數(shù)中最小的倍數(shù)是這個數(shù)本身,沒有最大的倍數(shù)。
因數(shù)的個數(shù)是有限的,都能一一列舉出來,倍數(shù)的個數(shù)是無限的。
3.求一個數(shù)因數(shù)的方法:利用積與因數(shù)的關(guān)系一對一對找,找出哪兩個數(shù)的乘積等于這個數(shù),那么這兩個數(shù)就是這個數(shù)的因數(shù)。如16=1×16=2×8=4×4,那么16的因數(shù)就有1、2、4、8、16,計算時一定不要忘了1和這個數(shù)本身都是它的因數(shù),注意按照一定的順序以防遺漏。
4.求一個數(shù)倍數(shù)的方法:這個數(shù)本身分別乘以1、2、3、4、5……(即正整數(shù))得到的積就是這個數(shù)的倍數(shù)。若用n表示所有的正整數(shù),則2的倍數(shù)可表示為2n,
5的倍數(shù)可表示為5n
四.能被2、5、3整除的數(shù)的特點
1.能被2整除的數(shù)(即2的倍數(shù))個位上的數(shù)字是0、2、4、6、8,反之,個位上的數(shù)字是0、2、4、6、8的數(shù)也能被2整除
2.能被5整除的數(shù)(即5的倍數(shù))個位上的數(shù)字是0、5,反之,個位上的數(shù)字是0、5的數(shù)都能被5整除
3.能被3整除的數(shù)(即3的倍數(shù))各個位數(shù)上的數(shù)字之和是3的倍數(shù),反之,各個位數(shù)上的數(shù)字之和是3的倍數(shù)的數(shù)都能被3整除
4.能被2、5同時整除的數(shù)的個位數(shù)字都是0,個位數(shù)字為0的數(shù)也能被10整除,能被10整除的數(shù)一定能被2或5其中的一個或兩個同時整除。
五.奇數(shù)、偶數(shù)
1.奇數(shù)與偶數(shù)的定義:能被2整除的整數(shù)叫做偶數(shù),不能被2整除的整數(shù)叫做奇數(shù)。(按照能否被2整除來劃分奇數(shù)與偶數(shù))
2.奇數(shù)個位數(shù)上的數(shù)的特點:1、3、5、7、9
偶數(shù)個位數(shù)上的數(shù)的特點:0、2、4、6、8
3.在連續(xù)的正整數(shù)中(除1外),與奇數(shù)相鄰的兩個數(shù)是偶數(shù),與偶數(shù)相鄰的兩個數(shù)是奇數(shù)
4.相鄰的奇數(shù)或偶數(shù)數(shù)字相差2,奇數(shù)可用2n-1或2n+1表示,偶數(shù)可用2n表示。
5.奇數(shù)與偶數(shù)加法和乘法的運算特點
奇數(shù)+奇數(shù)=偶數(shù)
偶數(shù)+偶數(shù)=偶數(shù)
奇數(shù)+偶數(shù)=奇數(shù)
奇數(shù)×奇數(shù)=奇數(shù)
偶數(shù)×偶數(shù)=偶數(shù)
奇數(shù)×偶數(shù)=偶數(shù)
利用此結(jié)論可檢驗一些運算是否正確,同時也要注意結(jié)論的逆向運用,如偶數(shù)(奇數(shù))可拆成哪些奇數(shù)或偶數(shù)的和、積
六.素數(shù)、合數(shù)
1.素數(shù)與合數(shù)定義:一個正整數(shù)如果只有1和它本身兩個因數(shù),這樣的數(shù)叫做素數(shù)(質(zhì)數(shù)),如果除了1和它本身以外還有別的因數(shù),這樣的數(shù)叫做合數(shù)。
注意點:1.素數(shù)與合數(shù)的分類方法是根據(jù)它們因數(shù)的個數(shù)來分的,素數(shù)只有2個因數(shù)(1和本身),合數(shù)至少有三個因數(shù);任何一個數(shù)(除1外)都有1和它本身兩個因數(shù)。
2.
1既不是素數(shù)也不是合數(shù)。
3.最小的素數(shù)是2,最小的合數(shù)是4
2.素數(shù)與奇數(shù)的聯(lián)系和區(qū)別
奇數(shù)不一定都是素數(shù)。√
(1既不是素數(shù)也不是合數(shù),9、15等是奇數(shù)但是合數(shù))
所有素數(shù)都是奇數(shù)。
×(2是素數(shù),但2是偶數(shù))
3.合數(shù)與偶數(shù)的聯(lián)系與區(qū)別
合數(shù)不一定都是偶數(shù)?!蹋?、15等都是合數(shù),但它們是奇數(shù))
偶數(shù)都是合數(shù)。
×(2是偶數(shù)但2是素數(shù))
注意:判斷題對的要說明原因,錯的要舉出反例。
七.素因數(shù)與分解素因數(shù)
1.素因數(shù)與分解素因數(shù)的定義:每個合數(shù)都可以寫成幾個素數(shù)相乘的形式,其中每個素數(shù)都是這個合數(shù)的因數(shù),叫做這個合數(shù)的素因數(shù)。把一個合數(shù)用素因數(shù)相乘的形式表示出來,叫做分解素因數(shù)。
注意:1.求一個數(shù)的素因數(shù)時,先把這個數(shù)分解素因數(shù),有幾個素因數(shù)就寫幾個。
如24=2×2×2×3,則素因數(shù)是2、2、2、3,而不是2、3
2.因數(shù)與素因數(shù)的區(qū)別:因數(shù)可以是素數(shù)或合數(shù),素因數(shù)一定是素數(shù)。一個數(shù)的素因數(shù)一定是這個數(shù)的因數(shù),因數(shù)的個數(shù)一定比素因數(shù)的個數(shù)多。
2.分解素因數(shù)的方法
樹枝分解法:過程中注意不要漏寫乘號,分解要徹底,直到?jīng)]有合數(shù)出現(xiàn),也不能出現(xiàn)1.
要分解的合數(shù)寫在等號左邊,把它的素因數(shù)用相乘的形式寫在等號右邊,再把這幾個素因數(shù)按從小到大的順序排列。
短除法:1.先用一個能整除這個合數(shù)的素數(shù)去除(通常從最小的開始,偶數(shù)肯定先用2除,奇數(shù)一般從3開始一個個帶入驗算)
2.得出的商如果是合數(shù),再按照上面的方法繼續(xù)除下去,直到得出的商是素數(shù)為止。
3.然后把各個除數(shù)和最后的商按從小到大的順序?qū)懗蛇B乘的形式。
3.由一個數(shù)分解素因數(shù)求這個數(shù)的因數(shù)
12=2×2×3,素因數(shù)是2、2、3,除1外由單個的素因數(shù)組成因數(shù)有2、3,由兩個素因數(shù)組成的因數(shù)有2×2=4,2×3=6,由三個素因數(shù)組成的因數(shù)有2×2×3=12,所以12的因數(shù)有1、2、3、4、6、12.
4.
由一個數(shù)分解素因數(shù)求這個數(shù)因數(shù)的個數(shù)
(1)
所有素因數(shù)都相同時,因數(shù)的個數(shù)是它素因數(shù)的個數(shù)+1,如8=2×2×2,素因數(shù)是2、2、2,則8的因數(shù)的個數(shù)是它素因數(shù)的個數(shù)+1,即4個
(2)
素因數(shù)不完全相同時,因數(shù)的個數(shù)是每個素因數(shù)個數(shù)+1后相乘的積,如12=2×2×3,素因數(shù)2的個數(shù)是2,素因數(shù)3的個數(shù)是1,則12的因數(shù)的個數(shù)是(2+1)×(1+1)=6
八.公因數(shù)與最大公因數(shù)
1.
公因數(shù)與最大公因數(shù)定義:
幾個數(shù)公有的因數(shù),叫做這幾個數(shù)的公因數(shù),其中最大的一個叫做這幾個數(shù)的最大公因數(shù).
2.
互素定義:如果兩個整數(shù)只有公因數(shù)1,那么稱這兩個數(shù)互素。如8和9
注意:互素是兩個數(shù)之間,素數(shù)是指一個數(shù),互素的兩個數(shù)的最大公因數(shù)就是1.
兩個互素的數(shù)未必都是素數(shù)。
√(8和9互素,但8和9都是合數(shù))
兩個不同的素數(shù)一定互素.
√(若缺少“不同的”,則錯,因為3和3都是素數(shù)但不互素)
3.
求兩個數(shù)最大公因數(shù)的方法:
(1)
一般方法:寫出兩個數(shù)所有的因數(shù),再找出它們共同的最大的因數(shù)
(2)
分解素因數(shù)的方法:把這兩個數(shù)分解素因數(shù),再找出相同的素因數(shù),把它們所有的公有的素因數(shù)相乘,所得的積就是它們的最大公因數(shù)。
(3)
短除法:先用這兩個數(shù)公有的素因數(shù)去除(一般從最小的素因數(shù)開始),得出的商如果是合數(shù),再按照上面的方法繼續(xù)除下去,直到兩個數(shù)互素為止,這兩個數(shù)的最大公因數(shù)就是左側(cè)的除數(shù)的乘積.(
類比用短除法分解素因數(shù)的方法)
4.
兩個整數(shù)中,如果某個數(shù)是另一個數(shù)的因數(shù),那么這個數(shù)就是這兩個數(shù)的最大公因數(shù)。如果這兩個數(shù)互素,那么它們的最大公因數(shù)就是1.
九.公倍數(shù)和最小公倍數(shù)
1.公倍數(shù)與最小公倍數(shù)定義:幾個整數(shù)公有的倍數(shù)叫做它們的公倍數(shù),其中最小的一個叫做它們的最小公倍數(shù).
2.求兩個數(shù)最小公倍數(shù)的方法:
(1)一般方法:從小到大分別依次寫出幾個這兩個數(shù)的倍數(shù),再找出它們共同的最小的倍數(shù)
(2)分解素因數(shù)的方法:
把這兩個數(shù)分解素因數(shù),再找出相同的素因數(shù),再取各自剩余的素因數(shù),將這些數(shù)連乘所得的積,就是這兩個數(shù)的最小公倍數(shù).
(3)短除法:
先用這兩個數(shù)公有的素因數(shù)去除(一般從最小的素因數(shù)開始),得出的商如果是合數(shù),再按照上面的方法繼續(xù)除下去,直到兩個數(shù)互素為止,這兩個數(shù)的最小公倍數(shù)就是左側(cè)的除數(shù)與底部商的乘積.
注意點:1.用短除法求兩個數(shù)的最大公因數(shù)和最小公倍數(shù)時,過程都相同,只是最后寫結(jié)論時注意需要乘哪些數(shù).
2.求兩個數(shù)的最大公因數(shù)和最小公倍數(shù),先判斷這兩個數(shù)是否存在因數(shù)(倍數(shù))關(guān)系或互素關(guān)系,存在因數(shù)(倍數(shù))關(guān)系時,最大公因數(shù)就是較小的那個數(shù),最小公倍數(shù)就是較大的那個數(shù);兩數(shù)互素時,最大公因數(shù)就是1,最小公倍數(shù)就是它們的乘積.
3.兩個整數(shù)的公倍數(shù)一定能被這兩個數(shù)整除.
十.求三個整數(shù)的最大公因數(shù)和最小公倍數(shù)(拓展)
(1)求三個整數(shù)的最大公因數(shù):同樣也是三種方法,只需找出三個數(shù)共同的因數(shù),最大的因數(shù)就是最大公因數(shù).(注意與三個數(shù)的最小公倍數(shù)區(qū)分)
(2)求三個整數(shù)的最小公倍數(shù):
一般方法:寫出三個數(shù)的倍數(shù),再找出最小公倍數(shù).
一、提高學生學習數(shù)學的效率“引學”必須“引趣”
新教材為學生的發(fā)展提供了更為理想的條件,但是如何讓學生更好的發(fā)展,如何提高學生學習數(shù)學的效率“引學”必須“引趣”仍是一個艱巨的工作,甚至在相當長的時間內(nèi),學生厭學的現(xiàn)象仍會存在。這一方面是因為課程標準和新教材本身可能不完善,而另一方面則可能是關(guān)于“學習興趣”問題本身固有的復(fù)雜性。作為實踐者,數(shù)學教師應(yīng)充分利用現(xiàn)有的資源,包括課程標準與新教材所提供的機會,探索培養(yǎng)學生數(shù)學學習興趣的具體可行的措施。筆者建議從“引趣”入手。其理由如次:首先,初中學生由于生理和心理的特點,他們的自覺性、自制能力差,注意力易分散,而好奇心、好勝心卻較強。心理學家指出:濃厚的興趣可以使各種感官和大腦處于最活躍的狀態(tài),能夠最佳地接受信息;濃厚的學習興趣能有效地誘發(fā)學習動機,促使學生自覺地集中注意力,全神貫注地投入學習活動,還能使學生在繁重的學習過程中,產(chǎn)生愉快的情緒,克服學習困難,積極探究、發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新。
其次,由于數(shù)學研究對象的特點,教材中的定義、定理與內(nèi)容敘述難免較枯燥,不容易引起十三、四歲的孩子的興趣。因此,教師必須掌握他們的心理規(guī)律,利用知識與興趣的遷移,引導(dǎo)他們熱愛數(shù)學,這種稱之為“引趣”的教學實踐,在初中數(shù)學課堂中,有著很重要的地位。
二、 “引趣”的幾個具體建議
1.課前引趣?!傲己玫拈_端,等于成功的一半?!鼻擅畹摹⑷の缎缘拈_端絕對會為一堂課的知識學習營造濃厚的學習氛圍,提高課堂教學效率。引入新課的方法和技巧名目繁多、層出不窮但是課前的準備工作卻是大同小異,教者在上課前要做好以下幾項工作:①結(jié)合將要授課的內(nèi)容,收集與內(nèi)容有關(guān)的趣味材料,在新課之前進行介紹。如一些古今中外數(shù)學家的故事或有趣的數(shù)學典故或做些數(shù)學游戲等。②對有關(guān)材料進行精心篩選選擇適合本班學生實際的情境材料。如在講授平面幾何之前,由于初中生對平幾是一門什么樣的學科不太清楚,可以講幾何的起源、發(fā)展和應(yīng)用,使學生認識到它產(chǎn)生于生產(chǎn)實踐并隨著社會的發(fā)展而發(fā)展,應(yīng)用相當廣泛。③反復(fù)錘煉開場白。如我在講授有關(guān)三角形知識時,先作這樣的開場白:“你能不過河測出河寬?不上山測出山高?不接近敵人陣地而得出敵我之間的距離嗎?”。這樣的開場白激發(fā)了學生強烈的求知欲望。這樣,既對教者本身課堂語言從嚴要求又潛移默化的影響了學生。
2.解題引趣。新的課程標準突出學生創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng),數(shù)學教學的目的之一是培養(yǎng)學生具有分析問題與解決問題的能力。要增強學生解題的趣味性,教者必須要在題型、題目的梯度上狠下功夫,最大限度地聯(lián)系學生的生活實際,使學生對數(shù)學題目產(chǎn)生親近感轉(zhuǎn)而對題目,發(fā)生興趣,為培養(yǎng)學生對數(shù)學的興趣和創(chuàng)新精神鋪平道路。注重一題多解、一題多變,引導(dǎo)學生探索問題的奧秘,例如:O1和O2相交于點A和B,經(jīng)過點A、B的直線PR和QS分別交O1于P、Q和O2交于R、S,求證:PQ∥RS??梢韵犬嬕粋€最簡單的圖形證明結(jié)論成立,但兩圖相交的情況不同,可出現(xiàn)另外四種圖形,那么結(jié)論是否成立?這樣的題型變式以及一題多解會使學生對數(shù)學的學習其樂無窮。
3.糾錯引趣。鑒于學生學習能力的差異、以及其他非智力因素的影響導(dǎo)致一部分學生在學習數(shù)學的過程中片面的甚至錯誤的理解概念因而產(chǎn)生錯誤的推理。表現(xiàn)在作業(yè)題上頻頻出錯,雖然教師在課堂上語言抑揚頓挫反復(fù)強調(diào),但是少部分學生仍然是我行我素效果之差令人咋舌。如果教師能仔細分析、研究,對學生產(chǎn)生的錯誤分門別類甚至將他們產(chǎn)生的錯誤編成另類練習題讓學生進行練習并把成績較好的學生選為“糾錯小醫(yī)生”。官教兵、兵教兵。這樣做,學生糾錯積極高、興趣大、事半功倍效果顯著。例如,在絕對值與相反數(shù)的教學中,這一塊是學生產(chǎn)生錯誤的重災(zāi)區(qū)??稍O(shè)置如下針對性練習題幫助學生突破難點糾正解題錯誤:
(1)最小的正整數(shù)是;
(2)最小的自然數(shù)是;
(3)最大的負整數(shù)是;
(4)絕對值最小的有理數(shù)是;
(5)絕對值是本身的數(shù)是;
(6)相反數(shù)是本身的數(shù)是;
(7)絕對值小于4的有理數(shù)有個;
(8)絕對值小于4的整數(shù)有個,它們是;
(9)絕對值小于4的正整數(shù)有個,它們是;
(10)絕對值小于4的負整數(shù)有個,它們是;
(11)絕對值小于4的非負整數(shù)有個,它們是;
(12)絕對值小于4的非正整數(shù)有個,它們是;
(13)相反數(shù)小于4的非正整數(shù)有個,它們是;
(14)相反數(shù)小于4的非負整數(shù)有個,它們是;
(15)一個數(shù)的相反數(shù)的相反數(shù)是1這個數(shù)是;
(16)一個數(shù)的相反數(shù)的相反數(shù)是-1這個數(shù)是。
知識與技能:在熟悉的生活情境中初步認識正數(shù)和負數(shù),能正確地讀寫正數(shù)和負數(shù),會用正負數(shù)解決生活中的問題。
過程與方法:借助數(shù)軸初步學會比較正數(shù)、0和負數(shù)之間的大小關(guān)系。
情感、態(tài)度、價值觀:通過本課教學活動,使學生體會到數(shù)學與生活的密切聯(lián)系。
教學重點:通過教學活動使學生能用正負數(shù)表示生活中具有相反意義的量。
教學難點:使學生學會在數(shù)軸上表示負數(shù)。
一、課前游戲:
同學們,我們先來做個游戲,游戲規(guī)則是這樣的,老師說一個詞語,你們要說出相反意義的詞語。(板書:相反意義)
一個字:上、高、正(板書:負數(shù))
兩個字:上車、上升、收入
三個字:向左走
師:生活中像這樣表示相反意義的情況有很多,誰愿意像老師一樣領(lǐng)著大家說一說?
二、借助生活原型,認識負數(shù)
(一)在溫度計上初步認識負數(shù)
過渡:我們在科學課上已初步認識了溫度計。
1.你能找到溫度計上的“相反”嗎?
以0為分界點,液柱在0上是零上的溫度,在0下的是零下的溫度,它們是相反意義的量。
2.溫度計上的單位“℃”和“”各表示什么?
0℃是攝氏度,表示左刻度,我國使用攝氏度計量溫度,所以我們一般看左刻度;“”是華氏度,表示右刻度,美國一些國家使用。
3.溫度計上的每一個大格表示多少攝氏度?每一個小格呢?
【思考:課前找相反意義的情況,一則是熱腦運動,二則是為下面認識負數(shù)做準備】
(二)從加減法到正負數(shù)
(1)建構(gòu)意義
要讀準氣溫,關(guān)鍵先找哪個 ?它表示什么?(出示虛線和0℃)增加2攝氏度(出示+2℃),液柱會在哪個位置呢?(上升)它表示零下幾攝氏度?減少8攝氏度呢?減少2攝氏度(出示-2℃),液柱會在哪個位置呢?(液柱下降)。它表示零下幾攝氏度?增加8攝氏度呢?
(2)轉(zhuǎn)化概念
(出示正數(shù))這些都是什么數(shù)?換個角度,當我們把這些數(shù)看成正數(shù)時,這些加號就要看成正號。你會讀嗎?(逐個指讀)
怎樣寫數(shù)呢?(先寫十號,再寫后面的數(shù))當然,正號可以省略不寫(出示2℃和8℃)
(3)同法讀寫頁數(shù)
(4)感悟簡潔
你喜歡用正數(shù)和負數(shù)來記錄零上溫度和零下溫度嗎?為什么?(既簡潔又便于區(qū)分)(板書:區(qū)分相反意義。)
【思考:數(shù)從表示數(shù)量的多少到表示相反意義的量,是數(shù)字發(fā)展的一個飛躍,如何突破這一難點呢?教材例1中,呈現(xiàn)了教室里和教室外學生利用溫度計觀察溫度的兩個場景,先營造需要用不同的數(shù)分別表示零上溫度和零下溫度,然后講解負數(shù)知識,本節(jié)課設(shè)計利用溫度計來引導(dǎo)學生初步認識負數(shù),恰好抓住了數(shù)學知識的意義生活點?!?/p>
(三)通過存折明細示意圖,再次認識負數(shù)
出示存折明細示意圖,觀察思考:
哪些數(shù)是我們熟悉的?表示什么?哪些數(shù)是新出現(xiàn)的?
1.例題中表示什么?
2.“500”與“-500”表示的意義相同嗎?“0”屬于正數(shù)或負數(shù)嗎?
【思考:讓學生充分聯(lián)系實際情境,進一步體會正負數(shù)表示相反意義的量】
三、借助數(shù)學模型,由具體意義抽象到一般意義
1.結(jié)合:“4人以大樹為起點行走”的情境圖,引導(dǎo)認識數(shù)軸。
2.找對數(shù)。如果1小格表示“1”你能在數(shù)軸上找到+2和-2嗎?你是怎樣找到的?-2接近2,還是接近0?為什么?
3.觀察發(fā)現(xiàn):
(1)一起從0開始往右讀,發(fā)現(xiàn)了什么?
(2)人從0開始往左讀,發(fā)現(xiàn)了什么?你能找到最大的負數(shù)嗎?為什么?
(3)再從左往右連起來讀一讀,又發(fā)現(xiàn)了什么?
(4)正數(shù)、負數(shù)和0的大小關(guān)系是怎樣的?(板書:負數(shù)
【思考:本環(huán)節(jié)從溫度計模型逐漸抽象成數(shù)軸,將下一課時出現(xiàn)的數(shù)軸提前到了這里,使學生經(jīng)歷從形象思維到抽象思維的飛躍過程。之后在數(shù)軸上找2和-2,發(fā)現(xiàn)更接近0,借助直觀數(shù)軸將正負數(shù)大小的比較,絕對值等后續(xù)知識有機地滲透進來?!?/p>
四、聯(lián)系生活,鞏固意義
1.先讀一讀,再把這些數(shù)填入相應(yīng)的圈里。
-6,+23.8, -40, 5/8,-10.8,0,-0.5。
追問:你能在數(shù)軸上找到5/8嗎?知道-0.5的大概位置嗎?為什么?
2.生活直通車:
(1)出示:中國最大的咸水湖――青海湖的海拔高度是3193米,世界上最低、最咸的湖――死海的海拔高度-400米,世界上最大的湖――里海的海拔高度是-28米。讀一讀上面的海拔高度,它們是高于海平面還是低于海平面?
(2)填一填:
0℃ ,10℃ ,-10℃ ,70℃ ,100℃
冰箱里冰凍的魚的溫度是( )℃ ,剛燒熟的魚的溫度是( )℃ ,水中游著的魚的溫度是( )℃ ,水結(jié)冰時的溫度是( )℃ ,水沸騰的溫度是( )℃。
【思考:第1題,借助數(shù)軸將負數(shù)范圍從負整數(shù)擴展到負小數(shù),防止學生陷入負數(shù)即整數(shù)的思維定勢?!?/p>
五、總結(jié):
關(guān)鍵詞:最優(yōu)化;數(shù)學建模;數(shù)學規(guī)劃
中國分類號:O221
1.引言
數(shù)學建模是從實際課題中抽象、提煉出數(shù)學模型的過程。人們常對實際事物建立種種數(shù)學模型以期通過對該模型的考察來描述、解釋、預(yù)計或分析出實際事物相關(guān)的規(guī)律。
2.最優(yōu)化模型
典型的最優(yōu)化模型可以描述成如下形式:
Min{f(X)|X∈D}
其中,X=(x1,x2,…xn)T表示一組決策變量,xi(i=1,…,n)通常在實數(shù)域R內(nèi)取值,稱決策變量的函數(shù)f(X)為該最優(yōu)化模型的目標函數(shù)。D為n維歐式空間Rn的某個子集,通常由一組關(guān)于決策變量的等式或不等式刻畫,形如:
Minf(X)
s.t.Ci(X)≥0(i=1,2,…m1)
Ci(X)=0(I=m1+1,…m)
這時,稱模型中關(guān)于決策變量的等式或不等式Ci(X)≥0(i=1,2,…m1)、Ci(X)=0(I=m1+1,…m)為約束條件,而稱滿足全部約束條件的空間Rn中的點X為該
模型的可行解,稱
即由所有可行解構(gòu)成的集合為該模型的可行域。
稱X*∈D為最優(yōu)化模型Min{f(X)|X∈D}的(全局)最優(yōu)解,若滿足:對?X∈D
均有f(X*)≤f(X),這時稱X*∈D處的目標函數(shù)值f(X*)為最優(yōu)化模型
Min{f(X)|X∈D}的(全局)最優(yōu)值;稱X*∈D為最優(yōu)化模型Min{f(X)|X∈D}的局部最優(yōu)解,若存在δ>0,對?X∈D∩{X∈Rn| }
均有f(X*)≤f(X)。(全局)最優(yōu)解一定是局部最優(yōu)解,但反之不然。
4.一個具體實例:出版社資源優(yōu)化配置模型的建立
2006年全國大學生數(shù)學建模競賽A題是關(guān)于出版社資源的優(yōu)化配置。
4.1 問題的提出
某個以教材類出版物為主的出版社,下有9個分社,分社以學科劃分,總社領(lǐng)導(dǎo)每年需要針對分社提交的資料,將總量一定的書號數(shù)合理的分配給各個分社,使出版的教材產(chǎn)生最好的經(jīng)濟效益。分社提交的資料包括:生產(chǎn)計劃申請書、人力資源情況、市場信息分析。
4.2問題分析
問題要求給出以量化分析為基礎(chǔ)的資源配置方法,由于出版社人力資源、生產(chǎn)資源、資金和管理資源等都捆綁在書號上,這樣,問題就可以轉(zhuǎn)化為合理分配書號數(shù),使總社獲取的利益最大。由于自變量是分配到各個課程的書號數(shù),應(yīng)為大于等于零的整數(shù);同時它們受到總書號數(shù)、申請的書號數(shù)、人力資源等方面的約束,這樣就需建立整數(shù)線性規(guī)劃模型。
根據(jù)已知條件可以提取出模型的約束條件:
(1)總出版社發(fā)放的書號數(shù)目之和為500;
(2)申請書號數(shù)的一半≤各分社分得的書號數(shù)≤申請的書號數(shù);
(3)各門課程分得書號數(shù)是一個大于等于零的整數(shù);
(4)分配到各分社的書號數(shù)不能超過此分社所能完成的書號數(shù)的上限。
4.3整數(shù)線性規(guī)劃模型的建立
由于出版社是在保持對所有教材利潤率同一的基礎(chǔ)上制定教材單價的,并且同一課程的不同書目價格差別不大、銷量相近,所以分出版社分得不同的書號數(shù)不會對出版社獲取的利潤產(chǎn)生影響,由此分析可知求解利潤最大的問題就轉(zhuǎn)化為求解銷售額最大的問題?!罢n程單價”(第i課程的單價記為Pi)取的是同一課程不同書目的價格均值。
記qi(i=1,2,…,72)為課程i在2006年對于每一書號出版圖書的平均值。
對已知數(shù)據(jù)分析可知,不同課程平均出版的教材數(shù)量差別很大,有些之間甚至相差2個數(shù)量級,若不作任何處理得出的結(jié)果誤差很大或者得不出結(jié)果。可以用下式對這些數(shù)據(jù)進
行無量綱處理。
(i=1,2,…,72)
在進行資源優(yōu)化配置時,考慮到增加強勢產(chǎn)品支持力度的原則,此處給每個課程實際分得的書號數(shù)xi(i=1,2,…,72)一個權(quán)值r6i,以此來表示總社對不同課程的支持力度。
由上述分析可得,此整數(shù)線性規(guī)劃模型的目標函數(shù)為:
總社每年發(fā)放到分社的書目總數(shù)是固定的(其值為500),由此可以得到約束條件:
(i=1,2…72)
課程i分到的書號數(shù)xi應(yīng)為非負整數(shù),并且不超過申請的書號數(shù)fi,即有下述約束:
0≤xi≤fii=1,2…72
總出版社在分配書號時至少保證分給各分社申請書號數(shù)量的一半,由此可以得到約束條件:
(i=1,2…72,j=1,2…9)
其中aj表示分社j在2006年申請的書號數(shù),bj的取值由下式給出。
b1=0,b2=10,b3=20,b4=30,b5=40,b6=48,b7=54,b8=60,b9=66,b10=72
分別記第j分出版社的策劃人員數(shù)量、編輯人員數(shù)量、校對人員數(shù)量為dj1,dj2,dj3,記第j分出版社的每個策劃人員、編輯人員、校對人員的工作能力(題設(shè)中工作能力是指每人每年最多能夠完成的書號個數(shù))分別為ej1,ej2,ej3,由于分配到第j分出版社的書號數(shù)不能超過此分出版社所能完成的書號數(shù)的上限(此處的上限定義為總共的策劃人員完成的書號數(shù)、總共的編輯人員完成的書號數(shù)、總共的校對人員完成的書號數(shù)這三者中的最小值,記為cj)。即:
由此可以得到約束條件:
(i=1,2…72,j=1,2…9)
綜合上述分析,可以得到如下數(shù)學模型:
5.幾種數(shù)學模型的建立
5.1非線性規(guī)劃模型
例1.某公司有6個建筑工地要開工,每個工地的位置(用平面坐標系a,b表示,距離單位:千米)及水泥日用量d(噸)由下表給出。目前有兩個料場位于A(5,1),B(2,7),日儲量各有20噸。假設(shè)從料場到工地之間均有直線道路相連。試制定每天的供應(yīng)計劃,即從A,B兩料場分別向各工地運送多少噸水泥,使總的噸千米數(shù)最小。
表2工地位置(a,b)及水泥日用量d
1工地 2工地 3工地 4工地 5工地 6工地
a 1.25 8.75 0.5 5.75 3 7.25
b 1.25 0.75 4.75 5 6.5 7.25
d 3 5 4 7 6 11
解:記工地的位置為(ai,bi),水泥日用量為di(i=1,2,…,6);料場位置為xj,yj,日儲量為ej(j=1,2);從料場j向工地i的運送量為Xij。則目標函數(shù)為:
約束條件為:
6.小結(jié)
可以得出這樣的結(jié)論:最優(yōu)化方法是數(shù)學建模的靈魂,數(shù)學模型是最優(yōu)化方法的載體。90%以上的數(shù)學建模都可以歸結(jié)為最優(yōu)化問題,而不建立數(shù)學模型,就不可能有最優(yōu)化方法的實現(xiàn)。
參考文獻
[1]陳寶林.最優(yōu)化理論與算法[M].北京:清華大學出版社,2005