数列模型在数学文化试题中的应用
2018-08-15周顺华
周顺华
(福建省莆田市莆田第二中学 351100)
教育部考试中心函件《关于2017年普通高考考试大纲修订内容的通知》要求增加对数学文化的考查,其主要目的是注重传统文化在现实中的创造性转化和创新性发展,从而实现“立德树人,服务选拔,导向教学”这一高考核心立场.数学文化的具体意义和考查要求在于:
(1)增加中华优秀传统文化的考核内容,积极培育和践行社会主义核心价值观,充分发挥高考命题的育人功能和积极导向作用.
(2)能力要求:渗透考查数学思想方法,在内涵方面增加了基础性、综合性、应用性、创新性的考查要求,进而实现考查学生的数学核心素养的目的.
近年来全国新课标卷和地方卷的数学文化试题统计如下:
1.2017年全国Ⅰ卷理科第二题、文科第四题(同题),以中国古代八卦图为载体考查了几何概型,题目难度容易;
2.2017年全国Ⅱ卷理科第三题,摘自《算法统宗》,考查了等比数列,题目难度容易;
3.2016年全国Ⅱ卷理科第八题考查了秦九韶算法,理科第十题以圆周率为载体考查了几何概型,题目难度均为适中;
4.2015年全国Ⅰ卷理科第六题、文科第六题(同题),摘自《九章算术》,考查了圆锥的相关知识点,题目难度适中;
5.2015年全国Ⅱ卷理科第八题、文科第八题(同题),摘自《九章算术》,考查了更相减损术,题目难度适中;
6.2015年湖北卷的理科第二题、文科第八题(同题),摘自《九章算术》,考查了简单随机抽样;理科解答题第19题,摘自《九章算术》,考查了立体几何,分值较高,难度适中;
7.2014年湖北卷的理科第八题、文科第十题(同题),摘自《算数书》,以圆周率为载体考查圆锥的相关知识点,难度适中;
8.2013年上海卷理科填空题第十三题,考查了祖暅原理,本题难度较大.
从上述列举中可发现湖北卷已多年对数学文化试题进行考查,全国卷从2015年开始涉及.数学文化试题主要以选择题或填空题的形式考查,难度适中或者容易,主要从《九章算术》、《数书九章》等中国古代数学名著中挖掘素材,常涉及到数列、立体几何、算法、概率统计、推理与证明等相关章节的知识点.
而在近几年的高考卷和各省市质检卷中,出现很多渗透数学文化背景的数列试题,下列对部分试题进行赏析,以期起到抛砖引玉的作用.
一、源于数学名著,渗透数列知识兼顾考查数学建模能力
例1 (2017年全国课标Ⅱ卷理3) 题意:古代数学名著《算法统宗》有如下问题:高7层的塔,共有381盏灯,从上往下成两倍增加,问顶层有多少盏灯.
解析转化成数列问题:共7项的等比数列,公比为2,和为381,求首项的值.
例2 (2011年湖北卷文9理13)题意:《九章算术》“竹九节”问题:一根竹子共9节,每节的容积从上往下成等差数列,已知上面4节和下面3节的容积,求第5节的容积.
解析转化为数列问题:共9项的等差数列,前四项和为3,后三项和为4,求第五项的值.
规律总结我国古代数学强调“经世济用”,注重算理算法,其中很多问题可以转化为等差、等比数列问题.解决这类问题的关键是将古代实际问题转化为现代数学问题,掌握等差、等比数列的概念、通项公式和前n项和公式.
二、源于数学史料,渗透数学思想兼顾考查逻辑推理能力
例3 (2009年湖北卷文10理10)题意:1,3,6,10,…,这些数可以表示三角形,称之为三角形数;1,4,9,16,…,这些数可以表示正方形,称之为正方形数.则选项中289,1024,1225,1378这四个数哪个既是三角形数又是正方形数.
三、源于数学模型,渗透数学方法兼顾考查数据分析能力
例4 (2009年福建卷理15)题意:五位同学循环报数,两个规则:1.第一位和第二位均报1,第三位开始报出的数为前两位同学所报的数之和;2.如果某位同学报出的数是3的倍数,则需要拍手一次.问:甲同学第一个报数,报到第100个数的时候,甲同学拍了多少次手.
解析由题意可设第n次报数,第n+1次报数,第n+2次报数分别为an,an+1,an+2,所以有an+an+1=an+2,又a1=1,a2=1,由此可得在报到第100个数时,甲同学拍手5次.
中国古代数学名著,涵盖了数学的方方面面,展示了中国数学史的辉煌.本文主要以数列为载体讲述了数学文化试题的考查方向,类似于以其他高中知识为载体的数学文化试题的考查,以“必备知识、关键能力、学科素养、核心价值”为考查目标,要求学生掌握分析问题和解决问题的能力.