數(shù)學家華羅庚說得好:“宇宙之大,粒子之微,火箭之速,化工之巧,地球之變,生物之謎,日用之繁,無處不用數(shù)學。”數(shù)與形是世上萬事萬物的共同存在形式,因而專門反映數(shù)與形規(guī)律的數(shù)學,在現(xiàn)實世界中無所不在,無處不用。數(shù)學廣泛滲透到自然科學、社會科學的各個學科,也體現(xiàn)于、作用于日常生活之中,聯(lián)系到這些數(shù)學實際,抽象的數(shù)學就具體化了,會使人興趣盎然,數(shù)學不再枯燥和難學了。
提高中學生學習數(shù)學的應用意識,并不是非要到車間、農村去學數(shù)學,而是要求中學生用數(shù)學知識去觀察周圍的實際情景,并進行分析和解釋,這可以加深對數(shù)學的認識,理解數(shù)學應用的威力。翻開天天使用的教科書的版權頁,都寫有:“開本787X1092mml/16”或“開本850mmX1168mml/32”,這是什么意思?平時所說的8開紙和16開紙,以及32開紙的形狀相似嗎?為了解答這個問題,可以給學生一張8開的紙,讓學生沿紙的長邊對折成16開,然后再對折成32開,通過測量紙的長和寬之比約為根號2,即1.414…,說明它們都是相似形。也就是說,由 l/x=x/(l/2)可求出l:x=根號2:1(圖l)。通過這個實際問題,讓學生討論造紙廠生產紙時,如何設計紙的大小為最優(yōu),并讓學生用相似形的知識去解決這個問題。
學生經常要參加考試,還時常要統(tǒng)計班上的平均分。例如,有一位學生期末數(shù)學成績78分,全班共30人,有一個0分.一個12分,一個60分,20個80分,5個90分,一個100分,全班平均分為74分,這位學生成績超過平均分,如果他很得意,認為是中上等學生,對嗎?其實,這不反映中上等水平,因為他是全班倒數(shù)第四。這說明求平均數(shù)也有一定缺點。求平均數(shù)有某些實用價值,但有人卻不大注意它的缺點。在初三數(shù)學課的“統(tǒng)計初步”中.還要學習中位數(shù)、眾數(shù)、方差、標準差等概念,可幫助學生理解怎樣通過正確統(tǒng)計,從大量現(xiàn)象中反映總的水平與特征。
幾何概念是從生活中抽象出來的.有一個抽象化和理想化的特點。比如說“平面”,是一個不定義的基本概念,平靜的水面,玻璃面……是對它的一個現(xiàn)實模型的描述,平面的性質是通過公理來確定的。例如公理l“如果一條直線上有兩個點在一個平面內.那么這條直線上的所有點都在這個平面內”,看似枯燥抽象,但在生活中有著大量的應用。讓學生觀察周圍的生活,如果玻璃板是新的,將直尺在玻璃板上豎起左右推動,則尺邊和玻璃板面無空隙,不透亮點。但如果另一塊玻璃有一個凹坑,用這種方法推動直尺時,則有空隙和透亮點,說明這塊玻璃板已經不平了,即“直線上的所有點都在這個平面內”不成立了。公理1反映了平面特有的性質,如果是球面.用一根棍穿過去,只有兩個交點,直線上其他點均不在球面上,說明球面不具有平面的公理1的特性。建筑隊師傅在做水泥地面時左右推動鏟具,其實也應用了公理1這條原理。
還可以給學生提出一個出游時的問題:“一輛面包車3m高,1.6m寬,要經過一處半圓形的隧道.其半徑為3.6m.這輛面包車能通過這個隧道嗎?
可以畫出一個圖,如圖2設MKPN為面包車的一個縱截面,OG為山洞高,即de垂直于AB,則NP=3m,OP=0.8m。由勾股定理,得
ON=根號下(PN的平方+OP的平方)=3.1
延長ON,交半圓于N',ON'=3.6m,所以還有足夠的余量使面包車安全通過隧道。
生活中有許多事物是可以量化的,可以用數(shù)學方法討論。例如,有幾個家庭要全家去某地旅游,他們同去A、B兩個旅行社打聽購票辦法。這兩個旅行社票價一樣,但優(yōu)惠辦法不同,A旅行社優(yōu)惠的辦法是:全家有一人購全票,其余人半價優(yōu)待;B旅行社是全家每人按2/3的原價優(yōu)待購票。你看哪個旅行社更優(yōu)惠?
應該讓學生注意到:要考慮這幾個家庭旅游人數(shù)不同時,對A、B兩旅行社的選擇也不會相同。我們可以設家庭人數(shù)為X,若兩旅行社單人全票為M元,A旅行社全家總票價為)YA,B旅行社全家票價為YB;,則令yA=yB;,求出X值后,可知家庭人口為多少時,兩旅行社收費相等,即
由此可知,當全家為3口人時,兩家旅行社收費相等。其實,
利用中學數(shù)學所學的函數(shù)知識,畫一個圖,可以使問題的研究更為明確: yA和yB;為兩個一次函數(shù),它們的圖象為直線,如圖3所示。
從圖3中可以看出,兩直線在。X=3處相交,當X<3時,B旅行社就更優(yōu)惠;當X>3時,A旅行社更優(yōu)惠。因此選擇旅行社時,要考慮家庭人數(shù)。
觀察周圍的實際情景,探求它們的數(shù)學內涵,可以體現(xiàn)在許多方面。例如,去購物時遇到“大甩賣”“打折”等問題,怎樣計算才合適呢?比方,“一商店把某貨物按標價的九折出售,標價為 2 640元,聽說他們可獲得20%的利潤,那么它的進價是多少?”這個問題可以利用方程來解:設此貨物進價為X元,則
(2 640X90%x)/X=0.2
解得x=1980(元)。
通過計算,可以再訪問幾家商店做做比較,然后再購物。
近年來,數(shù)學高考試題強調了數(shù)學的應用意識。例如,2000年高考試題第(21)題:
某蔬菜基地種植西紅柿,由歷年市場行情得知,從2月1日起的300天內,西紅柿市場售價與上市時間的關系用圖1的一條折線表示;西紅柿的種植成本與上市時間的關系用圖5的拋物線表示。
1.寫出圖4表示的市場售價與時間的函數(shù)關系式P=F(t);
寫出圖5表示的種植成本與時間的函數(shù)關系式Q=g(t) ;
2.認定市場售價減去種植成本為純收益,問何時上市的西紅市純收益最大。
。ㄗⅲ菏袌鍪蹆r和種植成本單位:元/100KG ,時間單位:一天)
本題主要考查由函數(shù)圖象建立函數(shù)關系式和求函數(shù)最大值的問題,考查運用所學知識解決實際問題的能力。本題正確解答應該是:
綜上,由100>87.5可知,h(t)在區(qū)間[0,300]上可以取得的最大值為300,此時t=50,即從2月1日起50天時,上市的酉紅柿收益最大。對于此題。不少學生解答有錯誤,有些學生“看不懂題”,其中一個原因是對生活中的“成本”“效益”不關心,不了解,應用意識差,學了抽象的函數(shù)概念、圖象之后,遇到實際問題束手無策。另外,還有些學生缺少分析能力和數(shù)形結合的思想,沒有從圖4看出西紅柿的價格與時間的關系應是分段函數(shù),也就是說,西紅柿剛上市最貴,以后價格直線下降,到第200天又開始漲價,這兩個都是一次函數(shù)關系。在考慮純收益時,也沒有從兩段區(qū)間分別考慮,加以比較來確定答案。解答這道題,要求學生將實際問題轉化成數(shù)學問題,會用數(shù)學觀點觀察分析現(xiàn)實問題,并用數(shù)學方法解決問題。
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