古代數(shù)學(xué)中的算法案例

實用精品文獻(xiàn)資料分享實用精品文獻(xiàn)資料分享古代數(shù)學(xué)中的算法案例中國古代數(shù)學(xué)中的算法案例教學(xué)目標(biāo)：1.知識與技能目標(biāo)：（1）了解中國古代數(shù)學(xué)中求兩個正整數(shù)最大公約數(shù)的算法以及割圓術(shù)的算法；（2）通過對“更相減損之術(shù)”及“割圓術(shù)”的學(xué)習(xí)，更好的理解將要解決的問題“算法化”的思維方法，并注意理解推導(dǎo)“割圓術(shù)”的操作步驟。2.過程與方法目標(biāo)：（1）改變解決問題的思路，要將抽象的數(shù)學(xué)思維轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w的步驟化的思維方法，提高邏輯思維能力；（2）學(xué)會借助實例分析，探究數(shù)學(xué)問題。3.情感與價值目標(biāo)：（1）通過學(xué)生的主動參與，師生，生生的合作交流，提高學(xué)生興趣，激發(fā)其求知欲，培養(yǎng)探索精神； （2）體會中國古代數(shù)學(xué)對世界數(shù)學(xué)發(fā)展的貢獻(xiàn)，增強愛國主義情懷。教學(xué)重點與難點：重點：了解“更相減損之術(shù)”及“割圓術(shù)”的算法。難點：體會算法案例中蘊含的算法思想，利用它解決具體問題。教學(xué)方法：通過典型實例，使學(xué)生經(jīng)歷算法設(shè)計的全過程，在解決具體問題的過程中學(xué)習(xí)一些基本邏輯結(jié)構(gòu)，學(xué)會有條理地思考問題、表達(dá)算法，并能將解決問題的過程整理成程序框圖。教學(xué)過程：教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容師生互動設(shè)計意圖創(chuàng)設(shè) 情境引入新課引導(dǎo)學(xué)生回顧人們在長期的生活，生產(chǎn)和勞動過程中，創(chuàng)造了整數(shù)，分?jǐn)?shù)，小數(shù)，正負(fù)數(shù)及其計算，以及無限逼近任一實數(shù)的方法，在代數(shù)學(xué)，幾何學(xué)方面，我國在宋，元之前也都處于世界的前列。我們在小學(xué)，中學(xué)學(xué)到的算術(shù)，代數(shù)，從記數(shù)到多元一次聯(lián)立方程的求根方法，都是我國古代數(shù)學(xué)家最先創(chuàng)造的。更為重要的是我國古代數(shù)學(xué)的發(fā)展有著自己鮮明的特色，也就是“寓理于算”，即把解決的問題“算法化”。本章的內(nèi)容是算法，特別是在中國古代也有著很多算法案例，我們來看一下并且進(jìn)一步體會“算法”的概念。教師引導(dǎo)，學(xué)生回顧。教師啟發(fā)學(xué)生回憶小學(xué)初中時所學(xué)算術(shù)代數(shù)知識，共同創(chuàng)設(shè)情景，引入新課。通過對以往所學(xué)數(shù)學(xué)知識的回顧，使學(xué)生理清知識脈絡(luò)，并且向?qū)W生指明，我國古代數(shù)學(xué)的發(fā)展“寓理于算”，不同于西方數(shù)學(xué)，在今天看仍然有很大的優(yōu)越性，體會中國古代數(shù)學(xué)對世界數(shù)學(xué)發(fā)展的貢獻(xiàn)，增強愛國主義情懷。閱讀課本探究新知1.求兩個正整數(shù)最大公約數(shù)的算法學(xué)生通常會用輾轉(zhuǎn)相除法求兩個正整數(shù)的最大公約數(shù)：例1：求78和36的最大公約數(shù)(1)利用輾轉(zhuǎn)相除法步驟：計算出7836的余數(shù)6,再將前面的除數(shù)36作為新的被除數(shù)，366=6,余數(shù)為0,則此時的除數(shù)即為78和36的最大公約數(shù)。理論依據(jù)：，得與有相同的公約數(shù)(2)更相減損之術(shù)指導(dǎo)閱讀課本 ，總結(jié)步驟步驟：以兩數(shù)中較大的數(shù)減去較小的數(shù)，即78—36=42；以差數(shù)42和較小的數(shù)6構(gòu)成新的一對數(shù)，對這一對數(shù)再用大數(shù)減去小數(shù)，即42—36=6,再以差數(shù)6和較小的數(shù)36構(gòu)成新的一對數(shù),對這一對數(shù)再用大數(shù)減去小數(shù),即36—6=30,繼續(xù)這一過程,直到產(chǎn)生一對相等的數(shù),這個數(shù)就是最大公約數(shù)即,理論依據(jù)：由,得與有相同的公約數(shù)算法：輸入兩個正數(shù)；如果,則執(zhí)行,否則轉(zhuǎn)到；將的值賦予；若,則把賦予,把賦予,否則把賦予,重新執(zhí)行；輸出最大公約數(shù)程序:a=input(“a=”)b=input(“b=”)whilea<>bifa>=ba=a-b;elseb=b-aendenpint(i()學(xué)生閱讀課本內(nèi)容，分析研究，獨立的解決問題。教師巡視,加強對學(xué)生的個別指導(dǎo)。由學(xué)生回答求最大公約數(shù)的兩種方法,簡要說明其步驟,并能說出其理論依據(jù)。由學(xué)生寫出更相減損法和輾轉(zhuǎn)相除法的算法,并編出簡單程序。教師將兩種算法同時顯示在屏幕上,以方便學(xué)生對比。教師將程序顯示于屏幕上,使學(xué)生加以了解。數(shù)學(xué)教學(xué)要有學(xué)生根據(jù)自己的經(jīng)驗,用自己的思維方式把要學(xué)的知識重新創(chuàng)造出來。這種再創(chuàng)造積累和發(fā)展到一定程度,就有可能發(fā)生質(zhì)的飛躍。在教學(xué)中應(yīng)創(chuàng)造自主探索與合作交流的學(xué)習(xí)環(huán)境,讓學(xué)生有充分的時間和空間去觀察,分析,動手實踐,從而主動發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造所學(xué)的數(shù)學(xué)知識。求兩個正整數(shù)的最大公約數(shù)是本節(jié)課的一個重點,用學(xué)生非常熟悉的問題為載體來講解算法的有關(guān)知識,,強調(diào)了提供典型實例,使學(xué)生經(jīng)歷算法設(shè)計的全過程,在解決具體問題的過程中學(xué)習(xí)一些基本邏輯結(jié)構(gòu),學(xué)會有條理地思考問題、表達(dá)算法,并能將解決問題的過程整理成程序框圖。為了能在計算機上實現(xiàn),還適當(dāng)展示了將自然語言或程序框圖翻譯成計算機語言的內(nèi)容?？偟膩碚f,不追求形式上的嚴(yán)謹(jǐn)，通過案例引導(dǎo)學(xué)生理解相應(yīng)內(nèi)容所反映的數(shù)學(xué)思想與數(shù)學(xué)方法。應(yīng)用舉例例1：用等值算法(更相減損術(shù))求下列兩數(shù)的最大公約數(shù)。(1)225，135(2)98，280例2：用輾轉(zhuǎn)相除法驗證上例中兩數(shù)的最大公約數(shù)是否正確。學(xué)生練習(xí)，教師巡視檢查。學(xué)生回答。鞏固所學(xué)知識，進(jìn)一步加深對知識的理解，用輾轉(zhuǎn)相除法步驟較少，而更相減損術(shù)雖然有些步驟較長，但運算簡單。體會我國古代數(shù)學(xué)中“寓理于算”的思想。深化算法應(yīng)用舉例2．割圓術(shù)魏晉時期數(shù)學(xué)家劉徽，“割之彌細(xì)，所失彌少，割之又割，以至于不可割，則與圓合體而無所失矣”即從圓內(nèi)接正六邊形開始，讓邊數(shù)逐次加倍，逐個算出這些內(nèi)接正多邊形的面積，從而得到一系列逐次遞增的數(shù)值。閱讀課本 ,步驟：第一，從半徑為1的圓內(nèi)接正六邊形開始，計算它的面積；第二，逐步加倍圓內(nèi)接正多邊形的邊數(shù)，分別計算圓內(nèi)接正十二邊形，正二十四邊形，正四十八邊形…的面積，到一定的邊數(shù)(設(shè)為2)為止，得到一列遞增的數(shù)，第三，在第二步中各正邊形每邊上作一高為余徑的矩形，把其面積與相應(yīng)的面積相加，得，這樣又得到一列遞增數(shù)：，，，…，。第四，圓面積滿足不等式估計的近似值，即圓周率的近似值。算法：設(shè)圓的半徑為1，弦心距為，正邊形的邊長為，面積為，由勾股定理得，則圖可知，正邊形的面積等于正邊形的面積加上個等腰三角形的面積和，即()利用這個遞推公式，可以得到正六邊形的面積為，由于圓的半徑為1，所以隨著的增大，的值不斷趨近于圓周率。程序：n=6;x=1;s=6*sqrt(3)/f4o;rI=1:1:1h=srt(1(x/2)八2);s=s+n*x*(1h)/2;n=2*n;x=srt((x/2)「2+(1hr2);endprint(%io(2),n,s)學(xué)生閱讀課本，教師巡視注意個別指導(dǎo)，幫助學(xué)生識圖，分析。教師概括割圓術(shù)的步驟，學(xué)生觀察圖形，引導(dǎo)學(xué)生提出問題并解答。步驟較復(fù)雜，教師注意結(jié)合圖形幫助學(xué)生分析，理解。通過教師分析的割圓術(shù)的步驟，又學(xué)生討論制定割圓術(shù)的算法，教師注意指導(dǎo)，適當(dāng)提示，引導(dǎo)學(xué)生出現(xiàn)算法中的遞推關(guān)系。教師將算法顯現(xiàn)在屏幕上，又學(xué)生對應(yīng)寫出簡單的程序。割圓術(shù)是從圓內(nèi)接六邊形開始，讓邊數(shù)逐次加倍，逐個算出這些內(nèi)接正多邊形的面積，從而得到一系列逐次遞增的數(shù)值。在但是要付出艱辛的勞動，現(xiàn)在有計算機，我們只需利用劉徽的思想，尋找割圓術(shù)中的算法，即運算規(guī)律，計算機會迅速得到所求答案。分析劉徽割圓術(shù)中的算法是難點所在，學(xué)生先閱讀課本，有初步印象之后教師再與學(xué)生一起總結(jié)割圓術(shù)的步驟，在此基礎(chǔ)上，又學(xué)生將所分析的步驟寫為算法，引導(dǎo)學(xué)生體會算法的核心是一般意義上的解決問題策略的具體化。面臨一個問題時，在分析、思考后獲得了解決它的基本思路（解題策略），將這種思路具體化、條理化，用適當(dāng)?shù)姆绞奖磉_(dá)出來（畫出程序框圖，轉(zhuǎn)化為程序語句），這個過程就是算法設(shè)