对圆的面积最大内接三角形的探究

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  导数在实际生活中有着广泛的应用,如用料最省、利润最大、效率最高等问题一般可以归纳为函数的最值问题,从而可用导数来解决.本文通过实用性强且与生活密切相关的一个问题,学生围绕这个问题,自主学习、合作探究,体会 直观和严谨的关系,初步尝试数学探究的过程,体验创造的激情,建立严谨的科学态度和不怕困难的科学精神.有助于培养学生勇于质疑和善于反思的习惯,培养学生发现、提出、解决数学问题的能力.有助于发展学生的创新意识和实践能力.
  
  1创设情境,激发探究
  
  教师首先提出问题情境,以此激发学生探究兴趣.
  问题用一块圆形纸板,剪做一个三角形模型,如何剪裁才能使这个三角形的面积最大?
  数学探究课题的选择是完成探究学习的关键.课题的选择要有助于学生对数学的理解,有助于学生体验数学研究的过程,有助于学生形成发现、探究问题的意识,有助于鼓励学生发挥自己的想象力和创造性.课题应具有一定的开放性,课题的预备知识最好不超出学生现有的知识范围.
  
  2引导发现,动手实践
  
  通过教师创设问题情境,激发学生思考,教师引导学生在小组内动手实践、自主探究与合作交流,让他们在观察、实践、猜测与交流等数学活动中,建立数学模型,逐步形成自己对数学知识的理解和有效学习策略.
  师:这个三角形是不是圆的内接三角形?
  生:一定是圆的内接三角形.
  师:很好!但理由是什么?
  生:如果不是圆的内接三角形,那么至少有一个顶点不在圆周上(如图1,不妨设就是A点),延长边BA必交圆周于A′点,这样就得到一个面积更大的三角形ΔA′BC.
  师:理由很充分,这样我们只需考虑
  圆的内接三角形即可,现在大家猜猜看这
  个三角形的形状如何?
  生:等腰三角形.
  生:直角三角形.
  生:等边三角形.
  师:好,一个个来,先看它为什么是直角三角形?
  图1图2生:由三角形的面积公式S=12absinC,可知当∠C=π2时,三角形的面积最大.
  生:反对!虽然这时sinC最大,但ab未必最大.
  师:很好!局部最大不等于整体最大.
  生:我认为应该是等腰三角形,大家来看我画的图(如图2),如果AB≠AC,作BC的垂直平分线交圆周于A′点,那么ΔA′BC的面积比ΔABC的面积大.
  师:有道理,但还需要证明.
  生:只需要证明高A′D′大于高AD就可以了,因为底都是BC.
  师:看上去确实有A′D′>AD,不过要有依据才可以.
  生:A′D′=A′O+OD′=AO+OD′>AD(点到直线垂线段最短).
  师:很好!有人认为它是等边三角形,那又是为什么呢?
  生:把上面的AB边作为底,同理应该有AC=BC,所以,此三角形必须是等边三角形!
  师:太好了!那就是说圆的内接等边三角形的面积最大了,有没有疑问?
  学生在数学探究中,应养成独立思考和勇于质疑的习惯,同时也应学会与他人交流合作,建立严谨的科学态度和不怕困难的顽强精神.
  
  3合作探究,自主建构
  
  学生对前面已经得到的结果进行思考、讨论.
  师:提示:上述的过程说明了什么?
  生:非等边三角形的面积不是最大的.
  师:好,那么圆的内接等边三角形的面积一定最大吗?会不会没有面积最大的三角形呢?
  生:应该要证明:圆的内接等边三角形是所有圆的内接三角形中面积最大的.
  师:很好!那又如何证明呢?
  学生分组讨论,合作探究.根据各组探究的情况,主要有下列三种处理方法(可以用板书展示或实物投影展示).
  
  生:老师,根据圆的内接等边三角形是所有圆的内接三角形中面积最大的.可以猜测:圆的内接正方形是所有圆的内接四边形中面积最大的;圆的内接正五边形是所有圆的内接五边形中面积最大的;圆的内接正六边形是所有圆的内接六边形中面积最大的;......
  师:很好,今天的作业就是证明:圆的内接正方形是所有圆的内接四边形中面积最大的.
  通过教学实践,深深体会到教师要成为学生进行数学探究的组织者、指导者、合作者.教师应该为学生提供较为丰富的数学探究课题的案例和背景材料;组织和鼓励学生组成课题组合作地解决问题;一方面应该鼓励学生独立思考,帮助学生建立克服困难的毅力和勇气,另一方面应该指导学生在独立思考的基础上用各种方式寻求帮助;在学生需要的时候,教师应该成为学生平等的合作者,教师要有勇气和学生一起进行探究.在鼓励学生创新的同时,允许一部分学生可以在模仿的基础上发挥自己的想象力和创造力.
  
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