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摘 要:化归不仅是一种重要的解题思想,更是一种有效的数学思维方式。只有善于对所要解决的问题进行变换转化,才能使问题得到解决。
关键词:隔板法;化归思想;解决问题
在课堂中如何做到由浅到深、用化归思想转化为基本问题来解决的教学一直是我们所要探索的。
在此通过以下几个问题来探究:
问题1(基本问题):9个相同的小球放到3个不同盒子里,每个盒子至少一个球,有多少种不同的放法?
解析:把3个盒子看作由平行的4个隔板组成的。每一个满足要求的放法都相当于9个小球和4个隔板的一个排列,其中两个隔板在两头,任何两个隔板之间至少有一个球(即任何两个隔板不相邻),把两头的两个隔板拿掉,每一个满足要求的放法还相当于在排成一列的9个小球间的8个空档中插入2个隔板,不同的放球方法即插隔的方法,共有C28=28种。
反思与总结:隔板法应用了对应的方法,应用此法的前提是小球完全相同(不加区分),盒子是不同的,每个盒子至少一个球。简言之,隔板法可以看成是相同元素分给不同对象,每个对象至少分到一个元素的问题解法。
问题2(变式与推广):9个相同的小球,放入3个盒子中,每个盒子至少放2个球,有多少种不同的放法?
解析:先在3个盒子中各放一球,化归为把6个球放入3个盒子中,每个盒子至少放一个。答案是:C25=10。
反思与总结:问题的解决主要是用了化归的思想——“至少两个”化归为“至少一个”,这样就可以转化为基本问题来解决。该题还可以改编为如下:
例1.9个相同的小球分到编号为l、2、3的三个盒子里,每个盒子分的球数不少于其编号数,有多少种不同的分法?
解析:先在2号盒放一个球,3号盒放2个球;问题就转化为6个球放入3个不同盒子,每个盒子至少一球。用隔板法,可求得分法种数为C25=10。
例2.9个相同的小球放入编号为l、2、3的三个盒子中,问不同的放法有多少种?
解析:先给每个小盒放入一个球,题目中给定的9个小球任意装,问题就转化为12个小球装入3个不同的盒子,每个盒子至少一球的装法有C211=55种。
问题3(深化提高):(1)方程x1 x2 x3 x4=10的正整数解有多少组?(2)方程x1 x2 x3 x4=10的非负整数解有多少组?
解析:(1)原方程的正整数解可以理解为10个“1”分给x1、x2、x3、x4,每个至少有一个“1”,即可转化为10个相同的小球装入4个不同的盒子,每盒至少装一个,有C39=84种,所以该方程有84组正整数解。
(2)转化为10个相同的小球装入4个不同的盒子,可以有空盒,先给每个小盒装一个,进而转化为14个相同的小球装入4个不同的盒子,每盒至少装一个,有C313=286种,所以该方程有286组非负整数解。
例3.A={a1,a2,a3,a4,a5},B={1,2,3,4,5,6},满足条件f(a1)≤f(a2)≤f(a3)≤f(a4)≤f(a5)的映射f的个数是多少?
解析:按映射f的象集元素个数分为5类:
(1)象集恰有5个元素时,有C56个映射;
(2)象集恰有4个元素时(即恰有1个等号成立),从B中取4个元素,有C46种方法,再将集合A中的5个元素按下标由小到大的顺序分为4组,即a1,a2,a3,a4,a5的中间的4个空档插入3个隔板,有C34种分组方法(这4组分别记为第1,2,3,4组),从B中取出的4个元素按由小到大的顺序分别与第1、2、3、4组相對应。所以共有C46·C34个映射;
(3)象集恰有3个元素时(即恰有两个等号成立),同理有C46·C24个映射;
(4)象集恰有2个元素时(即恰有3个等号成立),同理有C46·C14个映射;
(5)象集恰有1个元素时,同理有C16个映射;
由分类计数原理,映射f的个数为C56 C46·C34·C24 C26·C14 C16=C510。
我们若以“问题,探究,交流,反思”为主线的探究性课堂教学,让学生在“在实际中探索,在探索中反思,在反思中创造”,一节课就会比单纯枯燥的教学好很多!
参考文献:
[1]孙传利.数学教学中渗透化归思想[J].中学生数理化,2006(07).
[2]金晓明.化归思想在初中数学中的渗透[J].科学大众,2009(05).
[3]王晗宁.数学思想对教学的启示[J].现代商贸工业,2009(16).
(作者单位 江西省广丰中学)
关键词:隔板法;化归思想;解决问题
在课堂中如何做到由浅到深、用化归思想转化为基本问题来解决的教学一直是我们所要探索的。
在此通过以下几个问题来探究:
问题1(基本问题):9个相同的小球放到3个不同盒子里,每个盒子至少一个球,有多少种不同的放法?
解析:把3个盒子看作由平行的4个隔板组成的。每一个满足要求的放法都相当于9个小球和4个隔板的一个排列,其中两个隔板在两头,任何两个隔板之间至少有一个球(即任何两个隔板不相邻),把两头的两个隔板拿掉,每一个满足要求的放法还相当于在排成一列的9个小球间的8个空档中插入2个隔板,不同的放球方法即插隔的方法,共有C28=28种。
反思与总结:隔板法应用了对应的方法,应用此法的前提是小球完全相同(不加区分),盒子是不同的,每个盒子至少一个球。简言之,隔板法可以看成是相同元素分给不同对象,每个对象至少分到一个元素的问题解法。
问题2(变式与推广):9个相同的小球,放入3个盒子中,每个盒子至少放2个球,有多少种不同的放法?
解析:先在3个盒子中各放一球,化归为把6个球放入3个盒子中,每个盒子至少放一个。答案是:C25=10。
反思与总结:问题的解决主要是用了化归的思想——“至少两个”化归为“至少一个”,这样就可以转化为基本问题来解决。该题还可以改编为如下:
例1.9个相同的小球分到编号为l、2、3的三个盒子里,每个盒子分的球数不少于其编号数,有多少种不同的分法?
解析:先在2号盒放一个球,3号盒放2个球;问题就转化为6个球放入3个不同盒子,每个盒子至少一球。用隔板法,可求得分法种数为C25=10。
例2.9个相同的小球放入编号为l、2、3的三个盒子中,问不同的放法有多少种?
解析:先给每个小盒放入一个球,题目中给定的9个小球任意装,问题就转化为12个小球装入3个不同的盒子,每个盒子至少一球的装法有C211=55种。
问题3(深化提高):(1)方程x1 x2 x3 x4=10的正整数解有多少组?(2)方程x1 x2 x3 x4=10的非负整数解有多少组?
解析:(1)原方程的正整数解可以理解为10个“1”分给x1、x2、x3、x4,每个至少有一个“1”,即可转化为10个相同的小球装入4个不同的盒子,每盒至少装一个,有C39=84种,所以该方程有84组正整数解。
(2)转化为10个相同的小球装入4个不同的盒子,可以有空盒,先给每个小盒装一个,进而转化为14个相同的小球装入4个不同的盒子,每盒至少装一个,有C313=286种,所以该方程有286组非负整数解。
例3.A={a1,a2,a3,a4,a5},B={1,2,3,4,5,6},满足条件f(a1)≤f(a2)≤f(a3)≤f(a4)≤f(a5)的映射f的个数是多少?
解析:按映射f的象集元素个数分为5类:
(1)象集恰有5个元素时,有C56个映射;
(2)象集恰有4个元素时(即恰有1个等号成立),从B中取4个元素,有C46种方法,再将集合A中的5个元素按下标由小到大的顺序分为4组,即a1,a2,a3,a4,a5的中间的4个空档插入3个隔板,有C34种分组方法(这4组分别记为第1,2,3,4组),从B中取出的4个元素按由小到大的顺序分别与第1、2、3、4组相對应。所以共有C46·C34个映射;
(3)象集恰有3个元素时(即恰有两个等号成立),同理有C46·C24个映射;
(4)象集恰有2个元素时(即恰有3个等号成立),同理有C46·C14个映射;
(5)象集恰有1个元素时,同理有C16个映射;
由分类计数原理,映射f的个数为C56 C46·C34·C24 C26·C14 C16=C510。
我们若以“问题,探究,交流,反思”为主线的探究性课堂教学,让学生在“在实际中探索,在探索中反思,在反思中创造”,一节课就会比单纯枯燥的教学好很多!
参考文献:
[1]孙传利.数学教学中渗透化归思想[J].中学生数理化,2006(07).
[2]金晓明.化归思想在初中数学中的渗透[J].科学大众,2009(05).
[3]王晗宁.数学思想对教学的启示[J].现代商贸工业,2009(16).
(作者单位 江西省广丰中学)