1.创设情境,问题引新
(PPT出示)故事:“国王对国际象棋的发明者的奖励。”
相传古印度国王为奖赏国际象棋的发明者,问他有什么要求,发明者说:“请在棋盘的第1个格子里放上1颗麦粒,在第2个格子里放上2颗麦粒,在第3个格子里放上4颗麦粒,以此类推,每个格子放的麦粒数都是前一个格子里放的麦粒数的2倍,直到放完64个格子为止。请给我足够的粮食来实现上述要求。”
师:你认为国王有能力满足发明者的上述要求吗?
学生思考未答。
师:解决实际问题的基本步骤有哪些?
生:一是仔细阅读题目,找准关键语句,弄清楚求什么,怎么求;二是提取相关数学信息,建立数学模型;三是根据数学模型解决问题。
师:本题的关键语句是哪一句?
生:每个格子放的麦粒数都是前一个格子里放的麦粒数的2倍。
师:本题求什么?如何求?
生:求麦粒的总数,每个格子的麦粒加起来即可,即1+2+22+23+…+263。
师:很好!这个问题的本质是什么呢?
生:这是一个等比数列求和问题。
2.探索研究,推导公式
师:根据刚才的问题,你认为该如何对一般等比数列的前n项和下定义呢?
生:(思索后)类比等差数列的定义,一般地,我们称a1+a2+a3+…+an为等比数列的前n项和,用Sn表示,即Sn=a1+a2+a3+…+an。
师:类比得很好!也即是:Sn=a1+a1q+a1q2+…+a1qn-1,能否用a1,an,n,q来表示Sn呢?
众生沉默思考,不知所措。
师:这个问题比较难,我们先来思考刚才麦粒总数S64=1+2+22+23+…+263,请同学们思考怎么求解。
(学生讨论,教师巡视,参与交流、指导,两分钟后)
生:逐个相加。(有几个学生附和,也有学生提出怎么加。263太大!有的学生一筹莫展)
师:请同学们观察S64=1+2+22+23+…+263①和2S64=2+22+23+…+263+264②,它们的左、右两边式子各有什么相同点?
生:左边都有S64,右边有63项相同项的和。
师:对。那我们能求解S64吗?怎样求?
生:能,用②式减去①式得:S64=2+22+23+…+263+264-(1+2+22+23+…+263)
S64=264-1。
师:大家觉得如何?(学生掌声响起。)(www.daowen.com)
师:那刚才等比数列的Sn=a1+a1q+a1q2+…+a1qn-1怎么求呢?
(众生又沉默,有的不知所措,有的托腮沉思,有的在草稿纸上演算,两分钟后)
生:两边同乘2,再相减。
师:请试一试。(该同学继续演算,也有其他同学演算)
生:不能求出Sn。
师:我们回顾在求解S64中的关键是什么?
生:在求和式子中两边同乘2,即2S64=2+22+23+…+263+264。
师:2是这个数列的什么?
生:公比。
师:两边同乘公比2有何作用?
生:构造S64的方程,63项相同的和。
生:哦,我知道了,两边乘q,得到qSn=a1q+a1q2+a1q3+…+a1qn,应该能推导出Sn。
师:请同学们试试。
生:Sn-qSn=a1+a1q+a1q2+…+a1qn-1-(a1q+a1q2+a1q3+…+a1qn)
(1-q)Sn=a1-a1qn
所以。
师:对吗?
生:不对,如果q=1呢。
师:非常好,两位同学非常棒!合在一起,就是等比数列的求和公式:
师:推导过程的关键在哪儿?
生:在两边同时乘q,使得两式有n-1项完全相同,然后两式错开相减。
师:这叫什么方法呢?大家给它取个名。
生:叫乘公比,错开相减法。
师:大家都叫错位相减法。
师:什么时候用?什么时候用?
生:当已知a1,q,n时用公式,当已知a1,q,an时用公式,q≠1。
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