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2008年的高考是广东实施高中数学新课程改革以来的第二年高考.笔者有幸负责广东卷理科21题的阅卷工作.下面就答卷中反映出的一些问题进行分析.
一、题目(压轴题)
设p,q为实数,,是方程x2-px+q=0的两个实根. 数列{xn}满足x1=p,x2=p2-q,xn=qxn-1-qxn-2(n=3,4…).(1)证明:+=p,=q;(2)求数列{xn}的通项公式;(3)若p=1,q=,求{xn}的前n项和Sn.
二、解法介绍
第(1)问是送分题,最好的方法是运用求根公式进行证明.第(3)问要用第(2)问的通项公式与错位相减法或求导法进行求和.事实上,第(3)问比第(2)问简单,考生可以绕过第(2)问直接求解,但较少考生能这样做,因为大家总是习惯性认为第(3)问比第(1)问难.
第(2)问的解法,笔者列出了八种形式,学生的解法完全在这八种解法之内.尽管解法多,但实际上可以分成三类.
第一类:两次递推法
解法1:由(1)知xn=pxn-1-qxn-2=(+)xn-1-xn-2(n=3,4,…).
∴xn-xn-1=(xn-1-xn-2)=…=
n-2(x2-x1)=n(n=3,4,…).
故当n≥3时,xn=xn-1+n=(xn-2+n-1)+n=2xn-2+n-1+n
…=n-2x2+n-33+n-44+…+n-1+n
=n+n-11+n-22+…+n-1+n.
∵x1=+,x2=2++2,
∴当n≥1时,xn=n+n-11+n-22+…+n-1+n.
故当≠时,xn=;当=时,xn=(n+1)n.
解法2:当≠时,xn可由xn-xn-1=n与xn-xn-1=n解出;当=时,显然xn=(n+1)n.
解法3:当=时,显然xn=(n+1)n.当≠时,设xn+•n=(xn-1+•n-1),其中为待定的常数.整理得xn-xn-1=(-)•n-1.与解法2中的第二个递推式比较,可确定出,然后递推出xn.
解法4:同样得xn-xn-1=n.当=0时,xn=n;当≠时,-=()n.然后就≠与=两种情况分别递推出相应的结果.
第二类:猜想归纳法
解法5:由(1)得x1=p= +,x2=p2-q= (+)2 -=2++2,
x3=px2-qx1= 3+2+2+3.
猜想:xn=n+n-11+n-22+…+n-1+n.……(*)
证明:1°当n=1,2时,前面已经证明(*)式成立.
2°假设n=k-1,k(或n≤k)时(*)式成立,则当n=k+1时
xk+1=pxk-qxk-1= (+)xk-xk-1
=(+)(k+k-1+k-22+…+k-1+k)
-(k-1+k- 2 +k-32+…+k-2+k-1)
=k+1+k +k-12+…+k+k+1.
∴n=k+1时,(*)式也成立.
综合1°和2°知,对一切自然数n,(*)式均成立.故当≠ 时,xn=;当=时,xn=(n+1)n.
解法6:是解法5的变形,即对=与≠ 两种情况,分别猜想,分别证明.
第三类:特征方程法
解法7:由已知,该数列是二阶齐次线性递归数列,,也是其特征方程2-p+q=0的两个实根.则根据二阶齐次线性递归数列的通项公式,有:
若≠ ,则xn=An-1+B n-1 .由A+B=x=+,A+B=x=+ + 解得A=, B=.所以xn=An-1+B n-1=.
若=,则xn=(A+nB)n.由(A+1×B)=x=2,(A+2B)2=x=3 解得A=1,B=1.
所以,xn=(A+nB)n=(n+1)n.
解法8:本质上与解法7一样,此略.
三、学生解法之透视
全省284503名理科考生,本题得分在9分以上的人数如表1所示.
表1
1.“穿新鞋,走老路”者吃了亏
第(1)问实际上是要证明韦达定理,尽管新课程没有介绍韦达定理,但由于许多学校不是在初中补,就是在高中补,所以考生非常熟悉此定理.笔者统计了得9分和10分的考生,其中分别有27人和34人证明的理由是“由韦达定理得”. 也就是说,这258名优秀考生中有23.6%的考生因此而丢掉了2分. 这也表明这部分“优秀”学生理解问题的能力有待提高.
关于韦达定理,许多教师,尤其是高三的“把关”教师,之所以对其念念不忘,主要是因为其在解决直线与圆椎曲线相交问题和因式分解中的“重要性”. 没了韦达定理,就好像黑旋风李逵没了板斧一样无奈. 试问:面对持枪的劫匪,挥舞着板斧的李逵还只是无奈吗?事实上,韦达定理、因式分解这些古典数学在现代数学体系中的作用甚微.在代数运算已经机器化的今天,我们没必要再守着一堆原始的工具进行操练. 但考虑到一线教师的意见,全日制义务教育数学课程标准(修改稿)征求意见稿作出了让步:“了解一元二次方程的根与系数的关系(不要求应用这个关系解决其他问题).”这大概是一个令各方人士满意的结果.
2.“能力立意”任重道远
全省得10分以上的考生第(2)问的解法人数分布如表2所示.
表2
由表2知,得10分以上的347名优秀考生中,63.98%使用两次递推法;26.51%使用猜想归纳法;9.5%使用特征方程法.
通过对参加改卷的高三教师的访谈知道,在不等式难度降低的数学必修课程中,大家比较认同数列题作为压轴题的复习价值取向.许多学校,尤其是重点中学十分重视介绍各种递推数列通项公式的求法,这是两次递推法比例高的原因.当一种方法成了大家都追求、都熟悉的方法,那么这一方法的考查就失去了选拔的意义.
3.“傻瓜定理法”效果不佳
特征方程法属于“傻瓜”定理法.只要你死记公式,会解二元一次方程组即可.这是动脑最少的解法.尽管参加过数学竞赛培训的考生数量也不少,但使用此法的比例只有9.5%. 这多多少少说明了广大教师对新课程、新高考的价值取向的认同,也说明了参加数学竞赛培训者并不占多大便宜.笔者相信“能力立意”的命题价值取向会使“傻瓜定理法”越来越没有“市场”.
4.“数学探究,合情推理”开花结果
尽管许多高三教师觉得本题陈旧,但客观地说,对于实践数学新课程的主体——考生而言,它还是比较新的问题,从此角度说,本题的考查还是有效的.
数学新课程与旧课程的最大区别之一是对推理能力要求的变化.“既重视演绎推理又强调合情推理的重要性是数学新课程改革的出路,这是基于数学教育的最终目标——发展学生的科学创新意识和动手实践能力的需要而作的改革.”
“猜想归纳法”是通过试算、比较、归纳、猜想、证明的过程来完成的.这是数学探究、数学发明创造的基本方法.笔者欣喜地发现,有26.51%的考生掌握了这一方法.大家都知道,“猜想归纳法”中的证明需要用到第二数学归纳法.尽管高中没有第二数学归纳法,但令人惊喜的是,用此法的考生居然知道证明两个初值成立,会假设n=k-1,k时命题成立.这已表明这些学生真正理解把握住了数学归纳法的本质,已达到了触类旁通的境界.可以说,数学新课程的价值取向已经生根发芽,“数学探究,合情推理”已经开花结果.
考虑到广东实施新课程的背景,以及考生实际答题的得分情况,笔者认为本题还是达到了压轴题的效果.当然,如果第(1)问改为“试用α,β来表示x3”,第(2)问改为“求数列{xn}的通项公式(用α,β来表示),第(3)问再适当提高难度,此题的压轴效果会更好.
责任编辑罗峰
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。
一、题目(压轴题)
设p,q为实数,,是方程x2-px+q=0的两个实根. 数列{xn}满足x1=p,x2=p2-q,xn=qxn-1-qxn-2(n=3,4…).(1)证明:+=p,=q;(2)求数列{xn}的通项公式;(3)若p=1,q=,求{xn}的前n项和Sn.
二、解法介绍
第(1)问是送分题,最好的方法是运用求根公式进行证明.第(3)问要用第(2)问的通项公式与错位相减法或求导法进行求和.事实上,第(3)问比第(2)问简单,考生可以绕过第(2)问直接求解,但较少考生能这样做,因为大家总是习惯性认为第(3)问比第(1)问难.
第(2)问的解法,笔者列出了八种形式,学生的解法完全在这八种解法之内.尽管解法多,但实际上可以分成三类.
第一类:两次递推法
解法1:由(1)知xn=pxn-1-qxn-2=(+)xn-1-xn-2(n=3,4,…).
∴xn-xn-1=(xn-1-xn-2)=…=
n-2(x2-x1)=n(n=3,4,…).
故当n≥3时,xn=xn-1+n=(xn-2+n-1)+n=2xn-2+n-1+n
…=n-2x2+n-33+n-44+…+n-1+n
=n+n-11+n-22+…+n-1+n.
∵x1=+,x2=2++2,
∴当n≥1时,xn=n+n-11+n-22+…+n-1+n.
故当≠时,xn=;当=时,xn=(n+1)n.
解法2:当≠时,xn可由xn-xn-1=n与xn-xn-1=n解出;当=时,显然xn=(n+1)n.
解法3:当=时,显然xn=(n+1)n.当≠时,设xn+•n=(xn-1+•n-1),其中为待定的常数.整理得xn-xn-1=(-)•n-1.与解法2中的第二个递推式比较,可确定出,然后递推出xn.
解法4:同样得xn-xn-1=n.当=0时,xn=n;当≠时,-=()n.然后就≠与=两种情况分别递推出相应的结果.
第二类:猜想归纳法
解法5:由(1)得x1=p= +,x2=p2-q= (+)2 -=2++2,
x3=px2-qx1= 3+2+2+3.
猜想:xn=n+n-11+n-22+…+n-1+n.……(*)
证明:1°当n=1,2时,前面已经证明(*)式成立.
2°假设n=k-1,k(或n≤k)时(*)式成立,则当n=k+1时
xk+1=pxk-qxk-1= (+)xk-xk-1
=(+)(k+k-1+k-22+…+k-1+k)
-(k-1+k- 2 +k-32+…+k-2+k-1)
=k+1+k +k-12+…+k+k+1.
∴n=k+1时,(*)式也成立.
综合1°和2°知,对一切自然数n,(*)式均成立.故当≠ 时,xn=;当=时,xn=(n+1)n.
解法6:是解法5的变形,即对=与≠ 两种情况,分别猜想,分别证明.
第三类:特征方程法
解法7:由已知,该数列是二阶齐次线性递归数列,,也是其特征方程2-p+q=0的两个实根.则根据二阶齐次线性递归数列的通项公式,有:
若≠ ,则xn=An-1+B n-1 .由A+B=x=+,A+B=x=+ + 解得A=, B=.所以xn=An-1+B n-1=.
若=,则xn=(A+nB)n.由(A+1×B)=x=2,(A+2B)2=x=3 解得A=1,B=1.
所以,xn=(A+nB)n=(n+1)n.
解法8:本质上与解法7一样,此略.
三、学生解法之透视
全省284503名理科考生,本题得分在9分以上的人数如表1所示.
表1
1.“穿新鞋,走老路”者吃了亏
第(1)问实际上是要证明韦达定理,尽管新课程没有介绍韦达定理,但由于许多学校不是在初中补,就是在高中补,所以考生非常熟悉此定理.笔者统计了得9分和10分的考生,其中分别有27人和34人证明的理由是“由韦达定理得”. 也就是说,这258名优秀考生中有23.6%的考生因此而丢掉了2分. 这也表明这部分“优秀”学生理解问题的能力有待提高.
关于韦达定理,许多教师,尤其是高三的“把关”教师,之所以对其念念不忘,主要是因为其在解决直线与圆椎曲线相交问题和因式分解中的“重要性”. 没了韦达定理,就好像黑旋风李逵没了板斧一样无奈. 试问:面对持枪的劫匪,挥舞着板斧的李逵还只是无奈吗?事实上,韦达定理、因式分解这些古典数学在现代数学体系中的作用甚微.在代数运算已经机器化的今天,我们没必要再守着一堆原始的工具进行操练. 但考虑到一线教师的意见,全日制义务教育数学课程标准(修改稿)征求意见稿作出了让步:“了解一元二次方程的根与系数的关系(不要求应用这个关系解决其他问题).”这大概是一个令各方人士满意的结果.
2.“能力立意”任重道远
全省得10分以上的考生第(2)问的解法人数分布如表2所示.
表2
由表2知,得10分以上的347名优秀考生中,63.98%使用两次递推法;26.51%使用猜想归纳法;9.5%使用特征方程法.
通过对参加改卷的高三教师的访谈知道,在不等式难度降低的数学必修课程中,大家比较认同数列题作为压轴题的复习价值取向.许多学校,尤其是重点中学十分重视介绍各种递推数列通项公式的求法,这是两次递推法比例高的原因.当一种方法成了大家都追求、都熟悉的方法,那么这一方法的考查就失去了选拔的意义.
3.“傻瓜定理法”效果不佳
特征方程法属于“傻瓜”定理法.只要你死记公式,会解二元一次方程组即可.这是动脑最少的解法.尽管参加过数学竞赛培训的考生数量也不少,但使用此法的比例只有9.5%. 这多多少少说明了广大教师对新课程、新高考的价值取向的认同,也说明了参加数学竞赛培训者并不占多大便宜.笔者相信“能力立意”的命题价值取向会使“傻瓜定理法”越来越没有“市场”.
4.“数学探究,合情推理”开花结果
尽管许多高三教师觉得本题陈旧,但客观地说,对于实践数学新课程的主体——考生而言,它还是比较新的问题,从此角度说,本题的考查还是有效的.
数学新课程与旧课程的最大区别之一是对推理能力要求的变化.“既重视演绎推理又强调合情推理的重要性是数学新课程改革的出路,这是基于数学教育的最终目标——发展学生的科学创新意识和动手实践能力的需要而作的改革.”
“猜想归纳法”是通过试算、比较、归纳、猜想、证明的过程来完成的.这是数学探究、数学发明创造的基本方法.笔者欣喜地发现,有26.51%的考生掌握了这一方法.大家都知道,“猜想归纳法”中的证明需要用到第二数学归纳法.尽管高中没有第二数学归纳法,但令人惊喜的是,用此法的考生居然知道证明两个初值成立,会假设n=k-1,k时命题成立.这已表明这些学生真正理解把握住了数学归纳法的本质,已达到了触类旁通的境界.可以说,数学新课程的价值取向已经生根发芽,“数学探究,合情推理”已经开花结果.
考虑到广东实施新课程的背景,以及考生实际答题的得分情况,笔者认为本题还是达到了压轴题的效果.当然,如果第(1)问改为“试用α,β来表示x3”,第(2)问改为“求数列{xn}的通项公式(用α,β来表示),第(3)问再适当提高难度,此题的压轴效果会更好.
责任编辑罗峰
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。