浅析微积分在中学数学中的应用.pdf
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1、学号 2009311010152 编号2013110152研究类型 应用研究 分类号O122文理学院CollegeOfArts And Science Of Hubei Normal University学士学位论文学士学位论文Bachelors Thesis论文题目作 者 姓 名指 导 老 师所 在 院 系专 业 名 称完 成 时 间浅析微积分在中学数学中的应用傅朝金数学系数学与应用数学2013 年 5 月湖北师范学院文理学院学士学位论文诚信承诺书中文题目:浅析微积分在中学数学中的应用外文题目:Application of calculus in mathematics teaching i
2、nmiddle school学生姓名院系专业数学系数学与应用数学学生学号学生班级20093110101520901 班学学 生生 承承 诺诺我承诺在毕业论文(设计)活动中遵守学校有关规定,恪守学术规范,本人毕业论文(设计)内容除特别注明和引用外,均为本人观点,不存在剽窃、抄袭他人学术成果,伪造、篡改实验数据的情况.如有违规行为,我愿承担一切责任,接受学校的处理.学生(签名):年月日指导教师承诺指导教师承诺我承诺在指导学生毕业论文(设计)活动中遵守学校有关规定,恪守学术规范,经过本人核查,该生毕业论文(设计)内容除特别注明和引用外,均为该生本人观点,不存在剽窃、抄袭他人学术成果,伪造、篡改实验数
3、据的现象.指导教师(签名):年月日目 录1.引言 12.中学微积分的基本数学思想方法错误错误!未定义书签。未定义书签。2.1“极限”思想错误错误!未定义书签。未定义书签。化归思想错误错误!未定义书签。未定义书签。微积分中的哲学与辩证的思想 2函数思想12数形结合思想 33.微积分在中学数学中的应用错误错误!未定义书签。未定义书签。关于函数的单调性错误错误!未定义书签。未定义书签。求函数的极值、最大值与最小值 4函数的变化性态及作图错误错误!未定义书签。未定义书签。微积分在解方程中的应用错误错误!未定义书签。未定义书签。不等式的证明错误错误!未定义书签。未定义书签。3.6 恒等式的证明错误错误!
4、未定义书签。未定义书签。曲线的切线及求法错误错误!未定义书签。未定义书签。4.结语 95.参考文献错误错误!未定义书签。未定义书签。浅析微积分在中学数学中的应用罗(导师:傅朝金 教授)(湖北师范学院文理学院数学系中国黄石 435002)摘 要:微积分是大学数学必修的基础课程,它的基本理论对中学数学有着重要的指导作用.微积分的思想方法和基本理论有着广泛的应用,与中学数学联系非常紧密.对微积分中蕴涵的主要数学思想,如极限的思想、辩证的哲学思想、函数的思想、数形结合思想等都有不同程度的涉及.在讨论在函数的单调性、求函数的极值和最值、函数的变化性态及作图、微积分在解方程中的应用、不等式和恒等式的证明、
5、曲线的切线及求法时,使用微积分的方法,能起到以简驭繁的作用,以进一步体现微积分与中学数学的联系.关键词:微积分;函数性态;思想方法中国图书分类号:O122Application of calculus in mathematics teaching in middle schoolApplication of calculus in mathematics teaching in middle schoolLuo Fang(Tulor:Fu ChaojinProfessor)(Hubei Normal University College of Arts and Sciences,Depart
6、ment of mathematics,ChinaHuangshi 435002)Abstract:Abstract:Calculus is a compulsory basic course of university mathematics,its basic theoryplays an important role in middle school mathematics.Way of thinking in calculus andbasic theory has been widely used,very close contact with the middle schoolma
7、thematics.Mathematics to calculus ideas,such as the ultimate thinking,dialecticalphilosophy thought,the idea of function,number form combining thought have gotdifferent involved.In the discussion on monotonicity of function,and the extremevalues of a function,function changes of behavior and mapping
8、,in the application ofcalculus equation,inequality and identities,tangent to the curve and calculatingmethod,methods use the calculus,can play the role of deduce simplicity intocomplexity,to further reflect the calculus with the middle school mathematics.Keywords:Keywords:Calculus;Functional propert
9、ies;Thinking method湖北师范学院文理学院数学系 2013 届学士学位论文浅析微积分在中学数学中的应用罗(导师:傅朝金 教授)(湖北师范学院文理学院数学系 中国黄石 435002)1.引言2l 世纪高科技高速发展,数学是高科技发展的基础,世界各国都非常重视数学在各个领域的运用我们广大教师,无论从事初等教育还是高等教育,一个重要目标就是培养满足社会需要的人才相应地,数学教育的目的不仅要使学生掌握基本的数学知识与技巧,更加重视发展学生的能力因此,如何培养学生数学的思维能力和思想方法,做到学数学、用数学,养成勤于思考,用“数学思维”去分析问题、解决问题的良好习惯,全面提高学生的数学素
10、养,是摆在数学教育工作者面前一项既迫切又艰巨的任务在我国新制定的数学课程标准中写道:“数学可以帮助人们更好地探求客观世界的规律,并对现代社会中大量纷繁复杂的信息做出恰当的选择与判断,同时为人们交流信息提供了一种有效、简捷的手段 数学作为一种普遍适用的技术,有助于人们收集、整理、描述信息,建立数学模型,进而解决问题,直接为社会创造价值”这无论是在基础教育阶段还是高等教育阶段都是数学教育目的所在数学思想方法是形成学生良好认识结构的纽带,是有知识转化为能力的桥梁.在数学教育中,学生掌握科学的思维方法是成为创造型人才的基础,是培养高科技研究型人才、迎接新世纪高科技挑战的必由之路.作为一名中学数学教师,
11、了解微积分与中学数学的关系,掌握微积分在中学数学中的应用,用较高的观点分析与处理中学教材,这对提高中学数学教学是十分重要的.微积分的思想方法和基本理论有着广泛的应用.对微积分中蕴涵的主要数学思想,如极限的思想、辩证的哲学思想、函数的思想、数形结合思想等都有不同程度涉及.本文同时举例说明微积分在函数的单调性、求函数的极值和最值、函数的变化性态及作图、微积分在解方程中的应用、不等式和恒等式的证明、曲线的切线及求法方面的应用.1湖北师范学院文理学院数学系 2013 届学士学位论文1湖北师范学院文理学院数学系 2013 届学士学位论文(2)以“直”代“曲”:用小矩形的面积代替小曲边梯形的面积.在每个小
12、区间xi1,xi上任取一点i,以xi1,xi为底,f(i)为高的小矩形近似替代第i个小曲边梯形(i 1,2,n),则有Ai f(i)xi,i 1,2,n.(3)积“零”为“整”:求n个小矩形面积之和.把这样得到的n个小矩形面积之和作为所求曲边梯形面积 A 的近似值,即A Ai f(1)x1 f(2)x2i1n f(n)xnf(i)xi.i1n(4)取极限:由近似值过渡到精确值,x 0时,可得曲边梯形的面积A limf(i)xi,求得曲边梯形的面积.x0i1n通过极限思想在这些概念中的应用,使学生体会到数学的思想方法是从现实生活生产中产生的,并可以应用到现实生活中去化归思想是指数学家们把待解决或
13、未解决的问题,通过某种转化过程,把它归结到某个(或某些)己经解决或简单的,比较容易解决的问题上去,最终求得原问题的解答的思想,其核心就是简化与转化化归思想有三要素:化归对象(要化什么),化归目标(化成什么形式),化归途径(怎么化)在化归思想中,“转化”是关键认知心理学认为:新知识的获得,新概念的形成,总要以旧知识为基础进行组织和构造的即把新旧知识建立起联系,而这种联系常常用到化归思想可见,化归思想贯穿于数学教材的始终,贯穿于解题过程的始终,它是最重要的、应用最广的数学思想化归思想实际上是我们在研究问题时通过“去伪存真”,改“正面进攻”为“迂回侧攻”来简化问题的一种手段,以此来认清问题的数学本源
14、,达到顺利解决问题的目的例如在高等数学中常常利用化归原则,把反三角函数求导,复合函数求导,转化为导数的四则运算法则与基本初等函数的求导公式;根据复合函数求导法则,把普通初等函数求导及参数方程求导转化为导数的四则运算法则与基本初等函数的求导公式;将函数的单调性、极值、最值、凹凸性、拐点等问题判定转化为其(二阶)导函数的值的问题;将曲边四边形面积和旋转体的体积转化为定积分问题;也常将实际问题通过建立数学模型后转化为定积分运算来求解像这种用化归思想方法解决实际问题从方法论角度说就是“化归原则”一般说来,可以按下面的几种方式实施问题的转化:陌生问题熟悉化;复杂问题简单化;抽象问题形象化;命题形式的转化
15、;引入辅助元素的转化化归原则1湖北师范学院文理学院数学系 2013 届学士学位论文在解决问题时的一般模式为:化归问题问题还原解答解答图 2-3求曲边梯形的面积时,“一条曲线边”影响着问题用以往的知识的解答,是解决问题的矛盾的所在.然而,将a,b进行任意分割n个小区间后,得到了n“以直代曲”,即对每个小曲边梯形面积近似替代,则“曲”变“直”,问题迎刃而解.求曲边梯形的面积化归求小矩形面积解还原图 2-4求小矩形面积之和可见,化归思想在解决应用问题和数学建模过程中应用非常广泛微积分中的哲学与辩证的思想微积分中的哲学思想、辩证的思想是微积分中的又一主要数学思想.微积分学是变量数学的主要组成部分,它本
16、身就包含着唯物辩证法的丰富内容,如:量变到质变、特殊到一般、具体到抽象、近似到精确.在它的每一个定义、公式和法则中无不闪烁着唯物辩证法的光芒.微积分学中,通过曲线的切线研究曲线的性质,就是将曲线线性化,即以直代曲.又如微分与积分作为微积分的核心内容,微分是由整体研究局部性问题,而积分是由局部来研究整体问题.它们是两个互逆的过程,也是对立统一的.1函数思想是函数概念、性质等知识更高层次的提炼和概括,是一种策略性的指导方法,是由研究状态过渡到研究变化过程的思想辩证唯物主义认为,世界上一切事物都是处在运动、变化和发展的过程中,静止是相对的函数思想是客观世界中事物运动变2湖北师范学院文理学院数学系 2
17、013 届学士学位论文化、相互联系、相互制约的普遍规律在数学中的反映,它的本质是变量之间的对应以这种观点去分析函数的思想,不难看出,函数是自变量与函数值的“绝对运动”,才换来了等式的“相对静止”从而将两种方式对函数的定义统一于运动静止的体系中要想辩证的理解好这两种“运动”形式,就要求我们教学中重视函数的思想方法的教学微积分就是以极限的思想研究函数的特性的学科,经常要用到函数思想方法去分析处理问题.如导函数(导数)就是一个特殊的函数,它的引出和定义始终贯穿着函数思想:一个函数在某区间内的每一点都有导数,则该区间内每一个确定的值都对应一个确定的导数,即在该区间内构成一个新的函数导函数.由定积分知道
18、,原来的函数称为原函数这里建立两个函数之间的联系,在解决其中一个函数的问题时,可转化为另一个函数问题来解决(化归思想);函数的单调性、凹凸性、函数的极值,最值(尤其在经济问题中函数的最值应用题)经常要考虑到函数思想方法;拉格朗日中值定理证明及其运用均需构造合适的函数函数是微积分研究的主要对象,函数思想方法是学习微积分的基础,其在微积分的学习过程中得到升华和内化函数与方程有非常密切的关系,方程的根可视为其相应函数在某种特定状态数学思想方法及其在微积分教学中的运用研究下的值因此当研究方程问题时,特别是证明方程根的存在性及个数时,我们可以采用函数的思想,这样往往可以起到化难为易、化繁为简的效果,大大
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- 浅析 微积分 中学数学 中的 应用
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