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三、用数的规律解释图形问题

分数乘除法 · 六年级
先确认一下:这一关能不能学
先会这个
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 通过观察图形排列或数量变化,找出数字间的递增、倍数等规律,并据此推导未知项或解决图形计数问题。

从哪来 建立在 1.1 折线统计图的认识 之上。折线统计图的核心是“点”代表数据,“线”代表变化趋势;本知识点将离散的图形数量转化为序列数据,利用“变化趋势”(即差值或比值)来预测后续图形状态,本质上是折线图中“趋势外推”思想的代数化与图形化应用。

为什么 图形问题往往涉及空间结构,直接数数容易出错且无法推广。而“数”是抽象的,具有线性或指数增长的逻辑性。 1. 降维打击:将二维/三维的图形结构“拍扁”成一维的数字序列(如第1个图有3个点,第2个有5个...),利用数字的算术级数(等差)或几何级数(等比)规律,比观察图形更稳定。 2. 预测能力:图形只能展示“现在”,数字规律能解释“为什么变”以及“接下来怎么变”。例如,正方形每边增加1个单位,面积增加量并非固定,而是奇数序列(1, 3, 5...),这种规律在图形中不直观,但在数列中一目了然。 3. 模型思维:这是从“具体实例”到“一般公式”的桥梁,是函数思想的雏形。

【生活直觉法】适合:形象思维强、对抽象公式恐惧的学生** 1. **实物演示
用棋子摆出“三角形数”(1, 3, 6, 10...)。 2. 找增量:问学生“从第1个到第2个,多了几个?”(2个),“从第2个到第3个,多了几个?”(3个)。 3. 发现规律:引导学生发现“每次增加的数量比上一次多1”。 4. 推导:第4个图应该比第3个多4个,所以是10+4=14。 5. 总结:不用背公式,只要知道“每次加多少”,就能算出下一个。
【代数建模法】适合:逻辑性强、喜欢推导公式的学生** 1. **列表格
列出项数 $n$ 和对应图形数量 $a_n$。 - $n=1, a_1=1$ - $n=2, a_2=4$ - $n=3, a_3=9$ 2. 观察关系:引导学生发现 $a_n$ 与 $n$ 的关系。$1=1^2, 4=2^2, 9=3^2$。 3. 建立模型:得出通项公式 $a_n = n^2$。 4. 验证:用 $n=4$ 验证,$4^2=16$,画图确认确实是16个小正方形。 5. 应用:直接代入 $n=10$ 计算,无需画图。
【图形拆解法】适合:空间想象力好、喜欢动手操作的学生** 1. **拆解图形
以“L型”阶梯图形为例(第1层1个,第2层3个,第3层5个...)。 2. 分层计数:不数总数,而是数“每一层”有多少个。 3. 发现层规律:第 $n$ 层有 $2n-1$ 个(奇数序列)。 4. 累加求和:总数 = 第1层 + 第2层 + ... + 第n层。 5. 几何直观:展示两个相同的L型阶梯拼成一个正方形,从而直观理解 $1+3+5+...+(2n-1) = n^2$。
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练一道
基础题
观察下列图形,每个图形由若干个小圆圈组成: 图1:● (1个) 图2:●●● (3个) 图3:●●●●● (5个) 图4:●●●●●●● (7个) 问:第10个图形有多少个小圆圈?
变式
用火柴棒摆正方形: 第1个图形:1个正方形,需4根火柴。 第2个图形:2个连排正方形,需7根火柴。 第3个图形:3个连排正方形,需10根火柴。 问:摆第 $n$ 个图形需要多少根火柴?摆第50个图形需要多少根?
看解答过程
1. 找规律: - 图1到图2:$3-1=2$ - 图2到图3:$5-3=2$ - 图3到图4:$7-5=2$ - 这是一个公差为2的等差数列。 2. 推导公式: - 第 $n$ 个图形的圆圈数 $a_n = a_1 + (n-1) \times d$ - $a_n = 1 + (n-1) \times 2 = 1 + 2n - 2 = 2n - 1$ 3. 计算结果: - 当 $n=10$ 时,$a_{10} = 2 \times 10 - 1 = 19$。 - 答:第10个图形有19个小圆圈。
试试手自己判
检测题
观察下列由小正方形组成的图形: 图1:1个正方形 图2:4个正方形(2x2) 图3:9个正方形(3x3) 图4:16个正方形(4x4) 请问:第6个图形比第5个图形多多少个正方形?
看答案和判分标准
答案:11个
判对标准:
1. 正确识别规律:学生能指出第 $n$ 个图形是 $n \times n$ 的正方形,即 $a_n = n^2$。
2. 正确计算差值:
- 方法一:$a_6 - a_5 = 6^2 - 5^2 = 36 - 25 = 11$。
- 方法二:利用奇数规律,第 $n$ 个比第 $n-1$ 个多 $2n-1$ 个。$2 \times 6 - 1 = 11$。
3. 错误判定:如果学生回答 $6-5=1$ 或 $36+25=61$ 等,均判错。
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