数学归纳法视角下“杨辉三角”斜列的性质探究

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  【摘要】本文利用数学归纳法对杨辉三角斜列的性质进行探究,得出一般化的通项公式,同时让学生体验数学发现与探究的过程,培养他们对数学的兴趣.
  【关键词】杨辉三角;数学归纳法;数学探究
  一、背 景
  “杨辉三角”是二项式系数在三角形中的一种几何排列.在欧洲,这个表叫作帕斯卡三角形.帕斯卡是在1654年发现这一规律的,比杨辉要迟393年,比贾宪迟600年,“杨辉三角”是中国古代数学的杰出研究成果之一.在高中数学学习中,“杨辉三角”被用于探究二项式系数的一些性质,主要是对每行数的探究,但“杨辉三角”中还蕴含了许多其他有趣的性质,值得我们对其进行探究.
  “数学归纳法”是高中课程中十分重要的内容,在高中阶段常用于处理与无穷自然数有关的命题.它有助于促进学生对“特殊”与“一般”的理解,在未来高等数学的学习中也是十分重要的一种方法.
  二、基本概念
  定义1 数学归纳法:一般的,证明一个与正整数n有关的命题,如果:
  三、性质探究
  高中阶段的教材探究了“杨辉三角”各行数字的和并给出了通项公式,其是先列出每行数字,然后通过观察前几行数字的共同规律猜想出一般化的通项公式,最后运用数学归纳法验证.本文将运用类似的方法探究每列的性质.
  观察下面的规律:
  第一行 1 1=2,
  第二行 1 2 1=4,
  第三行 1 3 3 1=8,
  第四行 1 4 6 4 1=16,
  第五行 1 5 10 10 5 1=32,…
  容易发现前几行数字的和可表示为21,22,23,24,25,于是可以猜想:
  “杨辉三角”的第n行数字之和为2n,此猜想可用数学归纳法证明,这里不过多赘述.
  类似的,我们对“杨辉三角”每一斜列用同样的思路做探究和证明.
  我们将每一斜列的数字看作一个数列,通过观察这些数列与“杨辉三角”可以得到一些性质与特点:
  性质3.1 后一斜列的每一项与前一项之差为前一斜列的对应项的值.
  四、思考与感悟
  首先,在高中阶段的教学中,无论是“杨辉三角”还是数学归纳法,都是只在各自的章节中出现,但是通过对“杨辉三角”中列的性质的探究,以及对教材内容的二次发掘与联想,能够创造出引导学生观察、猜想、探究的创造性学习情境.
  其次,选用数学归纳法对“杨辉三角”进行探究,将数列以及数学归纳法串联起来,有助于学生感受两者的差别与共性,体会数学的整体性.同时,“杨辉三角”中还蕴含着许多其他的性质,此探究不会止于课堂,学生在课后还可以自主地去探究和总结更多的性质.
  最后,教材內容的二次发掘的主要目的就是服务于教学,立足于培养学生的数学能力,所以其中还可以融入更多的要素来培养学生的合作探究、逻辑推理、数学抽象等能力,而且这个探究设计还可以更加完善与深入.
  【参考文献】
  [1]陈碧文.“杨辉三角中的一些秘密”教学设计[J].中国数学教育,2015(4):48-52.
  [2]蔡秀芸.“数学归纳法”单元教学设计研究[D].兰州:西北师范大学,2015.
  [3]李学雷.杨辉三角与高阶等差数列的求和[J].新课程学习(下),2013(7):266.
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