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文檔簡介

1、初中數學建模初探隨著經濟的飛速發展和計算機的廣泛應用,數學日益成為一種技術,其手段就是計算和數學建模.數學建模是解決實際問題的過程, 在這一個過程中,建立數學模型是最關鍵、最重要的環節,也是學生的困難所在。它需要運用數學的語言和工具,對部分現實世界的信息(現象、數據等)加以簡化、抽象、翻譯、歸納,然后利用合適的數學工具描述事物特征的一種數學方法。一、在初中數學教學中,要使學生初步學會建立數學模型的方法,提高學生應用數學知識解決實際問題的能力,應著重注意以下幾點:1、審題建立數學模型,首先要認真審題。蘇聯著名數學家斯托利亞爾說過,數學教學也就是數學語言的教學。實際問題的題目一般都比較長,涉及的名

2、詞、概念較多,因此要耐心細致地讀題,深刻分解實際問題的背景,明確建模的目的; 弄清問題中的主要已知事項, 盡量掌握建模對象的各種信息;挖掘實際問題的內在規律,明確所求結論和對所求結論的限制條件。2、簡化根據實際問題的特征和建模的目的,對問題進行必要簡化。抓住主要因素,拋棄次要因素,根據數量關系,聯系數學知識和方法,用精確的語言作出假設。3、抽象將已知條件與所求問題聯系起來,恰當引入參數變量或適當建立坐標系,將文字語言翻譯成數學語言, 將數量關系用數學式子、 圖形或表格等形式表達出來,從而建立數學模型。按上述方法建立起來的數學模型,是不是符合實際,理論上、方法上是否達到了優化,在對模型求解、分析

3、以后通常還要用實際現象、數據等檢驗模型的合理性。二、初中數學建模的主要類型一切數學概念、公式、方程式和算法系統等都是數學模型,可以說,數學建模的思想滲透在中小學數學教材中。因此,只要我們深入鉆研教材,挖掘教材所蘊涵的應用數學的材料, 弁從中總結提煉, 就能找到數學建模教學的素材。例如:最大最小問題,包括面(體)積最大(?。?、用料最省、費用最低、效益最好等,可以建立函數或不等式模型。行程、工程、濃度問題,可以建立方程(組)、不等式(組)模型。1、函數模型當涉及到總運費最少或利潤最大等決策性問題時,可通過建立函數模型,將實際問題轉化為數學問題,運用函數的相關知識來解決.2、直角三角形模型當涉及測量

4、高度、測量距離、航海、攔水壩等應用型問題時,可考慮建立直角三角形的模型,利用直角三角形的知識使問題獲得解決.3、方程(組)模型現實生活中廣泛地存在等量關系,如利息和稅率、百分比、工程施工、行程問題等,通常都需要建立方程(組)的模型來解決問題.4、不等式(組)模型生活中的不等關系主要體現在市場營銷、生產決策、統籌安排等方面,對于此類實際問題可以考慮通過建立不等式(組)的模型來解決.5、幾何模型生活中諸如邊角余料加工、拱橋計算、修復殘破輪片等問題,涉及應用一定幾何圖形的性質需建立幾何模型,用幾何知識加以解決.三、強調數學應用現已成為當今各國課程內容改革的共同特點。在美國,人們提出了“用數學服務于現

5、實世界”的口號。近年來,我國對數學應用給予了高度重視,中學數學教學中也開始進行建模教學的探索,但所作的努力還不夠。一般說來,運用較少的數學知識、與教材內容密切相關的、相對簡單的建?;顒涌梢栽谡n堂教學中進行,而需要綜合運用多種知識、與教材內容聯系不緊密的、相對復雜的建模活動應在課外活動中進行。有些建模問題比較復雜,可以將其分解、分步解決;或在教師帶領下解決某些環節,其具體求解過程可留給學生課后解決,最后再組織學生宣講、交流或寫成小論文,這樣既發揮了教師的主導作用,又體現了以學生為主體的原則,也培養了學生的探索精神和數學能力。數學建模將各種知識綜合應用于解決實際問題中,是培養和提高同學們應用所學知

6、識分析問題, 解決問題的能力的必備手段之一.數學建模教學應結合正常的教學內容進行切入,把培養應用數學的意識落實在平時的教學過程中,以教材為載體, 以改革教學方法為突破口,通過對教學內容的處理和再創造達到在學中用,在用中學。數學建模題型舉例1、建立二元一次方程組的模型解決實際問題。例1、利用兩塊長方體木塊測量一張桌子的高度,首先按圖的方式放置。再交換木塊的位置,按圖的方式放置。測量數據。如圖。求桌子的高度。例2、玲玲家準備裝修一套新住房,若甲、乙兩個裝飾公司合作,需6周完成,共需裝修費5.2萬元;若甲公司單獨做4周后,剩下的由乙公司來做,還需9周才能完成,共需裝修費4.8萬元。玲玲的爸爸媽媽商量

7、后決定,只選一個公司單獨完成。(1)如果從節約時間的角度考慮應選哪家公司?(2)如果從節約開支的角度考慮呢?說明理由。解析:利用二元一次方程組數學模型,節約時間久應考慮效率、節約開支就得計算總費用,通過這兩方面的計算得到決策。2、建立分式方程模型解決實際問題。例3、小明去離家2.4千米的體育館看球賽,進場時,發現門票axb80bxa70解得:X=75解析:利用二元一次方程組模型,找到兩個未知量和兩個相等關設:木塊長為a、寬為b、桌子的高為x,依題意有:放在家中,此時離比賽開始還有45分鐘,于是他立即步行(勻速)回家取票,在家取票時用時2分鐘,取到票后,他馬上騎自行車(勻速)趕往體育館。已知小時

8、騎自行車從價趕往體育館比從體育館步行回家所用時間少20分鐘,騎自行車的速度是步行速度的3倍。(1)小明步行的速度(單位:米/分)是多少?(2)小明能否在球賽開始前趕到體育館?解析:(1)利用數學模型“路程=時間速度”列方程(2)由上面的模型計算來去,共用的時間,再與45分鐘盡心比較,如果小于45分鐘就可以提前趕到。3、建立一元二次方程模型解決實際問題。例4、某市某樓盤準備以5000元/M的均價對外銷售,由于國務院有關房地產的新政策出臺后,購房者持幣觀望,為了加快資金周轉,房地產開發商對價格經過兩次下調后,決定以每平米4050元的均價開盤銷售。(1)求平均每次下調的百分率。(2)某人準備以開盤均

9、價購買一套100平米的房子,開發商還給予以下兩種優惠方案以供選擇。打9.8折銷售;不打折,送兩年物業管理費,物業管理費是每平米每月1.5元。請問哪種方案更優惠?解析:模型“a(1x)n=b”其中a為原來量,x為平均增長率,n為增長決數,b為增長后的量?!?”表示增長,、”表示下降(減少)。本題由模型a(1+x)n=b列方程,分別計算兩種方程的總花費,比較大小得出結論。4、建立一元一次不等式組模型解決實際問題。例5、開學初,小芳和小亮去學校商店購買學習用品,小芳用18元錢買了1支鋼筆和3本筆記本;小亮用了1元錢買了同樣的鋼筆2支和筆記本5本。(1)求每支鋼筆和每本筆記本的價格。(2)校運會后,班

10、主任拿出200元學校獎勵基金給班長,購買上述價格的鋼筆和筆記本48件,作為獎品,獎給校運會中表現突出的同學,要求筆記本數不少于鋼筆數,共有多少種購買方案?解析:(1)利用二元一次方程組模型,由小芳、小亮花費錢數等量關系列一元一次方程組。(2)由花銷不多于200元和筆記本數量不少于鋼筆數量里餓不等式組,根據不等式組解得確定購買方案。5、建立一次函數模型求解實際問題。例6、2010年我國西南地區遭受了百年一遇的旱災,但在這次旱情中,某市因近年來“森林城市”的建設而受災較輕。據統計,該市2009年全年植樹5億棵,涵養水源3億立方米,若該市以后每年年均植樹5億棵,到2015年“森林城市”的建設將全面完

11、成。那時,樹木可以長期保持涵養水源11億立方米。(1)從2009年到2015年這七年間,該市一共植樹多少億棵?(2)若把2009年作為第一年,該樹木涵養水源的能力y(億立方米)與第x年成一次函數,求出該函數解析式,并求出到第3年(即2011年)可以涵養多少水源?解析:利用一次函數模型,設樹木涵養水源的能力y(億立方米)與第x年所成的一次函數為y=kx+b。再將第一年(1,3),第七年(7,11)代入解析式求解。6、建立二次函數模型解決幾何問題。例7、小明在一次高爾夫球爭霸賽中,從山下O點打出一球向球洞A點飛去,球的飛行路線為拋物線,如果不考慮空氣阻力,當球到達最大水平高度12米時,球移動的水平

12、距離為9米,已知山坡OA與水平方向OC的夾角為30,O、A兩點相距8分米。(1)求出點A的坐標及支線OA的解析式。(2)求出球的飛行路線所在拋物線的解析式。(3)判斷小明這一桿能否吧高爾夫球從O點直接打入球洞A點。解析:(1)解直面三角形,求A點的坐標,再求解析式。(2)將O點坐標直接代入頂點式,求a。(3)當X=OC=12時,比較此時的y值與a的縱坐標得出結論。例8、某公園有一個拋物線形狀的觀景拱橋ABC,其橫截面如圖,在圖中建立的直角坐標系中,拋物線的解析式為y=-x x2+c,且過頂20點C(0,5)。(長度單位:m)(1)直接寫出C的值。(2)現因搞慶典活動,計劃沿拱橋的臺階表面鋪設一

13、條寬度為1.5m的地毯,地毯的價格為20元/itf。求購買地毯需多少元?(3)在拱橋加固維修時, 搭建的“腳手架”為矩形EFGH(H、G分別在拋物線的左右側上),并鋪設斜面EG,已知矩形EFGH的周長為27.5m。求斜面EG的傾斜面GEF的度數(精確到0.1)o60角,則梯子的頂端沿前面升高了多少米?解析:(1)利用二次函數模型,建立適當的直角坐標系,把拱橋與二次函數模型聯系起來。(2)紅地毯的總長,就是臺階的高之和與臺階平臺面長之和。7、運用勾股定理模型解決實際問題。例9、有一塊直角三角形綠地,量得兩直角邊長分別為6m、8m,現在要將綠地擴充成等腰三角形,且擴充部分是以8m為直角邊的直角三角形,求擴充后等腰三角形綠地的周長。(2)利用勾股定理模型把這塊地轉化為直角三角形AB=AD=10時,可得CD=CB=6,周長為32.當A

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