名校
1 . 设计一个随机试验,使一个事件的概率与某个未知数有关,然后通过重复试验,以频率估计概率,即可求得未知数的近似解,这种随机试验在数学上称为随机模拟法,也称为蒙特卡洛法.比如要计算一个正方形内部不规则图形的面积,就可以利用撒豆子,计算出落在不规则图形内部和正方形内部的豆子数比近似等于不规则图形面积与正方形面积比,从而近似求出不规则图形的面积.
统计学上还有一个非常著名的蒲丰投针试验:平面上间隔
的平行线,向平行线间的平面上任意投掷一枚长为
的针
,通过多次试验可以近似求出针与任一平行线(以
为例)相交(当针的中点在平行线外不算相交)的概率.以
表示针的中点与最近一条平行线
的距离,又以
表示
与
所成夹角,如图甲,易知满足条件:
,
.
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由这两式可以确定平面上的一个矩形
,如图乙,在图甲中,当
满足___________ (
与
,
之间的关系)时,针与平行线相交(记为事件
).可用从试验中获得的频率去近似
,即投针
次,其中相交的次数为
,则
,历史上有一个数学家亲自做了这试验,他投掷的次数是5000,相交的次数为2550次,
,
,依据这个试验求圆周率
的近似值_________ .(精确到3位小数)
统计学上还有一个非常著名的蒲丰投针试验:平面上间隔
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由这两式可以确定平面上的一个矩形
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2 . 现介绍祖暅原理求球体体积公式的做法:可构造一个底面半径和高都与球半径相等的圆柱,然后在圆柱内挖去一个以圆柱下底面圆心为顶点,圆柱上底面为底面的圆锥,用这样一个几何体与半球应用祖暅原理(图
),即可求得球的体积公式.请研究和理解球的体积公式求法的基础上,解答以下问题:已知椭圆的标准方程为
,将此椭圆绕
轴旋转一周后,得一橄榄状的几何体(图
),其体积等于______ .
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2017-03-21更新
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3232次组卷
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7卷引用:2017届全国各地高三最新模拟文化试题集数学试卷
3 . 伟大的数学家高斯说过:几何学唯美的直观能够帮助我们了解大自然界的基本问题
一位同学受到启发,借助上面两个相同的矩形图形,按以下步骤给出了不等式:
的一种“图形证明”.
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/10/8/baab102d-4642-4d80-ac4e-405b1c9d2e7d.png?resizew=298)
证明思路:
(1)图1中白色区域面积等于右图中白色区域面积;
(2)图1中阴影区域的面积为
,图2中,设
,图2阴影区域的面积可表示为______
用含
,
,
,
,
的式子表示
;
(3)由图中阴影面积相等,即可导出不等式
当且仅当
,
,
,
满足条件______ 时,等号成立.
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/dd0bbac8f3e00fd58c206d93a20a3f92.png)
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证明思路:
(1)图1中白色区域面积等于右图中白色区域面积;
(2)图1中阴影区域的面积为
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/fd995178601c2ad7b40f973d268c7bb7.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2c94bb12cee76221e13f9ef955b0aab1.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/071a7e733d466949ac935b4b8ee8d183.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/5c02bc0c74292b1e8f395f90935d3174.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c24095e409b025db711f14be783a406c.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/04582116cd765fcc5a52f44279ad6c94.png)
(3)由图中阴影面积相等,即可导出不等式
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2018-01-22更新
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638次组卷
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2卷引用:北京市朝阳区2018届高三第一学期期末理科数学试题
2020·全国·模拟预测
4 . 秦九韶在《数书九章》中提及了山高的测量方法:如图,已知树高
米,距山
米,人(人站在坡面上)在距树
米处望山,人目
、树顶
、山顶
在一条直线上,根据图可得
,得
,即可求出山高.此方法为我们提供了一种人在山坡上任选一点测量山高的方法,若
,
,
,
,则目高
( )(山高为
,目高
为眼睛到山脚的重直距离)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/1/12/2634695124287488/2635389340622848/STEM/5a76a197-9116-4ce3-859f-b8262c9a36a9.png?resizew=313)
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A.4.91米 | B.3.91米 | C.2.91米 | D.1.91米 |
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5 . 我国古代太极图是一种优美的对称图.如果一个函数的图像能够将圆的面积和周长分成两个相等的部分,我们称这样的函数为圆的“太极函数”.下列命题中错误 命题的个数是
对于任意一个圆其对应的太极函数不唯一;
如果一个函数是两个圆的太极函数,那么这两个圆为同心圆;
圆
的一个太极函数为
;
圆的太极函数均是中心对称图形;
奇函数都是太极函数;
偶函数不可能是太极函数.
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A.2 | B.3 | C.4 | D.5 |
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6 . 一 测量学校内、外建筑物的高度项目的过程性评价
[目的] 给出过程性评价,体现如何让学生在交流过程中展现个性、学会交流、归纳总结,发现问题、积累经验、提升素养.
[评价过程] 在每一个学生都完成“测量报告”后,安排交流讲评活动.安排讲评的报告应当有所侧重.例如,测量结果准确,测量过程清晰,测量方法有创意,误差处理得当,报告书写认真等;或误差明显而学生自己没有察觉,测量过程中构建的模型有待商榷等.事实表明,这种形式的交流讲评,往往是数学建模过程中学生收获最大的环节.
附件:某个小组的研究报告的展示片段摘录.
测量不可及“理想大厦”的方法
1.两次测角法
(1)测量并记录测量工具距离地面h m;
(2)用大量角器,将一边对准大厦的顶部,计算并记录仰角α;
(3)后退a m,重复(2)中的操作,计算并记录仰角β;
(4)楼高x的计算公式为:
x=
+h,
其中α,β,a,h如图所示.
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/21/09121676-7851-4c76-8b7b-f5f9d77cb2f6.png?resizew=235)
两次测角法示意图
2.镜面反射法
(1)将镜子(平面镜)置于平地上,人后退至从镜中能够看到房顶的位置,测量人与镜子的距离;
(2)将镜子后移a m,重复(1)中的操作;
(3)楼高x的计算公式为x=
,其中a1,a2是人与镜子的距离,a是两次观测时镜面之间的距离,h是人的“眼高”,如图所示.根据光的反射原理,利用相似三角形的性质联立方程组,可以得到这个公式.
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/21/2e096e6d-937c-4329-b1f9-31b65d18d8d7.png?resizew=235)
镜面反射法示意图
实际测量数据和计算结果,测量误差简要分析.
(1)两次测角法
实际测量数据:
后退距离为25 m,人的“眼高”为1.5 m,计算可得理想大厦的高度约为71.5 m,结果与期望值(70 m~80 m)相差不大.误差的原因是铅笔在纸板上画出度数时不够精确.减小误差的方法是几个人分别测量高度及仰角,再求平均值,误差就能更小.
(2)镜面反射法
实际测量数据:
镜子的相对距离10 m,人的“眼高”为1.52 m.计算可得理想大厦的高度约为217 m,结果与期望值相差较大.
产生误差有以下几点原因:
镜面放置不能保持水平;
两次放镜子的相对距离太短,容易造成误差;
人眼看镜内物像时,两次不一定都看准镜面上的同一个点;
人体不一定在两次测量时保证高度不变.
综上所述,要做到没有误差很难,但可以通过某些方法使误差更小,我们准备用更多的测量方法找出理想的结果.
对上面的测量报告,教师和同学给出评价.例如,对测量方法,教师和同学评价均为“优”,因为对不可及的测量对象选取了两种可行的测量方法;对测量结果,教师评价为“良”,同学评价为“中”,因为两种方法得到的结果相差较大.
对测量结果的评价,教师和同学产生差异的原因是,教师对测量过程的部分项目实施加分,包括对自制测量仰角的工具等因素作了误差分析;同学则进一步分析产生误差的主要原因,包括:
(1)测量工具问题.两次测角法的同学,自制量角工具比较粗糙,角度的刻度误差较大;镜面反射法的同学,选用的镜子尺寸太大,造成镜间距测量有较大误差.
(2)间距差的问题.这是一个普遍的问题.间距差a值是测量者自己选定的,因为没有较长的卷尺测量距离,有的同学甚至选间距差a是1 m.由于间距太小,两次测量的角度差或者人与镜的距离差太小,最终导致计算结果产生巨大误差.当学生意识到了这个问题后,他们利用运动场100 m跑道的自然长度作为间距差a,使得测量精度得到较大提高.
(3)不少学生用自己的身高代替“眼高”,反映了学生没有很好地理解测量过程中的“眼高”应当是测量的高度,如照片所示.
在结题交流过程中,教师通过测量的现场照片,引导学生发现问题,让学生分析测量误差产生的原因.学生们在活动中意识到,书本知识和实践能力的联系与转化是有效的学习方式.
测量现场的照片和观察说明:
[分析] 建模活动的评价要关注结果,更要关注过程.
对测量方法和结果的数学评价可以占总评价的60%,主要由教师作评价.评价依据是现场观察和学生上交的测量报告,关注的主要评价点有:
(1)测量模型是否有效;
(2)计算过程是否清晰准确,测量结果是否可以接受;
(3)测量工具是否合理、有效;
(4)有创意的测量方法(可获加分);
(5)能减少测量误差的思考和做法(可获加分);
(6)有数据处理的意识和做法(可获加分);
……
非数学的评价可以占总评价的40%,主要评价点有:
(1)每一名成员在小组测量和计算过程中的工作状态;
(2)测量过程中解决困难的机智和办法;
(3)讨论发言、成果汇报中的表现等.
非数学的评价主要是在同学之间进行,可以要求学生给出本小组以外其他汇报小组的成绩,并写出评价的简单理由.
二 黄金数的应用
班 级:高三( )班
指导老师:
组 长:
组 员:
研究背景:黄金数不仅仅是那简简单单的一串数字,它在美术、建筑甚至是人的饮食都可以起到作用.那些世界建筑大师设计的作品中常常会用到黄金数的知识.我们在数学、物理、化学、生物及美学中都存在很多的最好、最优化的问题,如何实现最优化从而达到我们的要求,使得我们在各方面都能取得很好的成绩.
研究目的和意义:
1.培养学生对数学的学习兴趣;
2.提高学习的查找、分析、集中能力;
3.拓宽学生的知识面,感受古代数学家高超的证题思想和刻苦钻研的精神;
4.通过集体配合较好完成对本课题的研究,增加同学间团结合作的精神.
研究分工:搜集整理资料;撰写研究方案;写开题报告;撰写结题报告.
研究步骤:查阅资料、实际调查、计算、总结.
预期成果:在这次研究性学习中,我们组成员互相合作,共同完成了这一课题研究.从中我们了解到黄金数不仅仅是那简简单单的一串数字,它在美术、建筑甚至是人的饮食都可以起到作用.那些世界建筑大师设计的作品中常常会用到黄金数的知识.
研究结果:
一、黄金数的发展“历史”
黄金数是公元前六世纪古希腊数学家毕达哥拉斯所发现的.一天,毕达哥拉斯从一家铁匠铺路过,被铺子中那有节奏的叮叮当当的打铁声所吸引,便停下来仔细聆听,似乎这声音中隐匿着什么秘密.他走进作坊,拿出一把尺量了一下铁锤和铁砧的尺寸,发现它们之间存在着一种十分和谐的关系.回到家里,毕达哥拉斯拿出一根线,想将它分为两段.怎样分才最好呢?经过反复比较,他最后确定1∶0.618的比例截断最优美.
0.618在数学中叫黄金比值,又称黄金数.这是意大利著名画家达·芬奇给它的美称.其实数学上有许多几何图形蕴涵了黄金比,如五角星等.
代数上也有许多黄金数的知识,其中最有名的裴波那契数列,也就是1,1,3,5,8,13,21,34,55,89…,或许大家要问这里面没有黄金数啊,其实如果用前一项比后一项,它的比值将会在0.618上下波动,如果你有兴趣还可以算下去,最后你还会得到一个数,一个无限接近于黄金数的比值,不信你可以试一试.
二、黄金数的广泛应用
1.艺术中的黄金数
“0.618”,这个比值因具有美学价值而被古希腊美学家运用到造型艺术中,因为凡符合黄金分割律的形体总是最美的形体.在美术史上曾经把它作为经典法则来应用.有许多美术家运用它创造了不少不朽的名著.例如达·芬奇的《蒙娜丽莎》、拉斐尔笔下温和俊秀的圣母像,都有意无意地用上了这个比值.
黄金分割对摄影画面构图可以说有着自然联系.例如照相机的片窗比例:135相机就是24×36即2∶3的比例,这是很典型的.只要我们翻开影集看一看,就会发现,大多数的画幅形式,都是近似这个比例.
2.饮食、生活作息中的黄金数
“黄金分割”的比值为0.618,它不仅是美学造型方面常用的一个比值,也是一个饮食参数.日本人的平均寿命多年来稳居世界首位,合理的膳食是一个主要因素.在他们的膳食中,谷物、素菜、优质蛋白、碱性食物所占的比例基本上达到了黄金分割的比值.
医学专家分析后还发现,饭吃六七成饱的人几乎不生胃病.
还有喝5杯水.人体内的水分占体重的61.8%,不计出汗,每天失去和需要补充的水达2 500毫升.其中半固体食物供给的水和人体内部合成的水约1 500毫升,大约占61.8%.其余1 000毫升需要补充,才能保持水平衡.因此,每人一天要喝5杯水.
一天合理的生活作息也应该符合黄金分割,24小时中,2/3时间是工作与生活,1/3时间是休息与睡眠;在动与静的关系上,究竟是“生命在于运动”,还是“生命在于静养”?从辩证观和大量的生活实践证明,动与静的关系同一天休息与工作的比例一样,动四分,静六分,才是最佳的保健之道.掌握与运用好黄金分割,可使人体节约能耗,延缓衰老,提高生命质量.
3.植物中的黄金数
植物叶子,千姿百态,生机盎然,给大自然带来了美丽的绿色世界.
尽管叶子形状随种而异,但它在茎上的排列顺序(称为叶序),却是极有规律的.你从植物茎的顶端向下看,经细心观察,发现上下层中相邻的两片叶子之间约为137.5°.如果每层叶子只画一片来代表,第一层和第二层的相邻两叶之间的角度差约是137.5°,以后二到三层,三到四层,四到五层……两叶之间都成这个角度数.植物学家经过计算表明:这个角度对叶子的采光、通风都是最佳的.叶子的排布,多么精巧叶子间的137.5°中,藏有什么“密码”呢?我们知道,一周是360°,360°-137.5°=222.5°,137.5°∶222.5°≈0.618.瞧,这就是“密码”!叶子的精巧而神奇的排布中,竟然隐藏着0.618.
有些植物的花瓣及主干上枝条的生长,也是符合这个规律的.
4.建筑中的黄金数
世界上最有名的建筑物中几乎都包含“黄金分割比”.遍布全球的众多优秀近现代建筑,尽管其风格各异,但在构图布局设计方面,都有意无意地运用了黄金分割的法则,给人以整体上的和谐与悦目之美.
举世闻名的巴特农神庙也是这样一个例子,神庙外部呈长方形,长228英尺,宽101英尺,有46根多立克式环列圆柱构成柱廊.
文明古国埃及的金字塔,形似方锥,大小各异.但这些金字塔底面的边长与高之比都接近于0.618,能使平直单调的塔身变得丰富多彩;在现代建筑中,一些摩天建筑中使用“黄金分割点”进行处理,在这类高层建筑物的黄金分割处布置腰线或装饰物,则可使整个楼群显得雄伟雅致.如举世闻名的法国巴黎埃菲尔铁塔、当今世界最高建筑之一的加拿大多伦多电视塔(553.33米),都是根据黄金分割的原则来建造的.上海的东方明珠广播电视塔,塔身高达468米.为了美化塔身,设计师巧妙地在上面装置了晶莹耀眼的上球体、下球体和太空舱,既可供游人登高俯瞰地面景色,又使笔直的塔身有了曲线变化.更妙的是,上球体所选的位置在塔身总高度5∶8的地方,即从上球体到塔顶的距离,同上球体到地面的距离大约是5∶8这一符合黄金分割之比的安排,使塔体挺拔秀美,具有审美效果.
三、开展生活中实际调查的研究及成果
经过我们的讨论,我们觉得应该自己去寻找生活中的黄金数.
1.下面就是我们实地测量结果的统计表格,从中我们发现其实黄金数就在我们的身边.只要稍微留心一下便可发现它离我们的生活有多近!在生活中,只要我们善于观察,善于思考,将所学的知识与生活结合起来将会感到数学的乐趣,生活中处处都应用着数学的知识.
2.在实地调查、相关问题的访问、同学们之间互相交流讨论后,我们从中获得了不少的生活小知识.
如(1)报幕员应站在舞台的什么地方报幕最佳?
答:根据黄金分割,应站在舞台宽度的0.618处以站在舞台长度的黄金分割点的位置最美观,声音传播得最好.
(2)假如您打算买台25寸的国产彩色电视机,要想物美价廉,最佳价位是多少?
答:如上所述,要想确定最佳价格,我们得知道同一品牌的最高价与最低价,然后根据公式:(最高价位-最低价位)×0.618+最低价位=最佳价位.
以下是我们的调查结果
(3)请问在夏季,人们为什么格外留恋春天的感觉?
答:人在春季感到舒畅,那是因为这时的环境温度正好在22至24摄氏度之间,而这种气温与人的正常体温37摄氏度正呈现微妙之处:人的正常体温37摄氏度与0.618的乘积为22.8摄氏度,人在这一环境温度中,机体的新陈代谢、生理活动均处于最佳状态.
四、问题与建设
在这次研究性学习中,我们组成员互相合作,共同完成了这一课题研究.从中我们了解到黄金数不仅仅是那简简单单的一串数字,它在美术、建筑甚至是人的饮食都可以起到作用.那些世界建筑大师设计的作品中常常会用到黄金数的知识.
在研究中,当然也会遇到各种无法预料的问题.刚开始,大家对于黄金数的知识都很缺乏,只是带着一份好奇去探询其中的奥秘,而且黄金数的资料学校图书馆比较缺乏,网上资料又是十分杂乱,对于信息需要筛选,留下对课题研究有用的部分.在学习大量资料以后,我们渐渐了解了黄金数,我们惊奇地发现小小的“黄金数”竟然有这么多神奇的应用!既然知道了,我们就更应该在生活中使用黄金数,美化生活.
[目的] 给出过程性评价,体现如何让学生在交流过程中展现个性、学会交流、归纳总结,发现问题、积累经验、提升素养.
[评价过程] 在每一个学生都完成“测量报告”后,安排交流讲评活动.安排讲评的报告应当有所侧重.例如,测量结果准确,测量过程清晰,测量方法有创意,误差处理得当,报告书写认真等;或误差明显而学生自己没有察觉,测量过程中构建的模型有待商榷等.事实表明,这种形式的交流讲评,往往是数学建模过程中学生收获最大的环节.
附件:某个小组的研究报告的展示片段摘录.
测量不可及“理想大厦”的方法
1.两次测角法
(1)测量并记录测量工具距离地面h m;
(2)用大量角器,将一边对准大厦的顶部,计算并记录仰角α;
(3)后退a m,重复(2)中的操作,计算并记录仰角β;
(4)楼高x的计算公式为:
x=
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/12/1/2604904160575488/2611069592322048/STEM/8dd0244a1ada4a9dbcb988c9557290c7.png?resizew=70)
其中α,β,a,h如图所示.
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/21/09121676-7851-4c76-8b7b-f5f9d77cb2f6.png?resizew=235)
两次测角法示意图
2.镜面反射法
(1)将镜子(平面镜)置于平地上,人后退至从镜中能够看到房顶的位置,测量人与镜子的距离;
(2)将镜子后移a m,重复(1)中的操作;
(3)楼高x的计算公式为x=
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/12/1/2604904160575488/2611069592322048/STEM/135cdd0a5bc14ce093eec0b6166faafc.png?resizew=38)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/21/2e096e6d-937c-4329-b1f9-31b65d18d8d7.png?resizew=235)
镜面反射法示意图
实际测量数据和计算结果,测量误差简要分析.
(1)两次测角法
实际测量数据:
第一次 | 第二次 | |
仰角 | 67° | 52° |
(2)镜面反射法
实际测量数据:
第一次 | 第二次 | |
人与镜子的距离 | 3.84 m | 3.91 m |
产生误差有以下几点原因:
镜面放置不能保持水平;
两次放镜子的相对距离太短,容易造成误差;
人眼看镜内物像时,两次不一定都看准镜面上的同一个点;
人体不一定在两次测量时保证高度不变.
综上所述,要做到没有误差很难,但可以通过某些方法使误差更小,我们准备用更多的测量方法找出理想的结果.
对上面的测量报告,教师和同学给出评价.例如,对测量方法,教师和同学评价均为“优”,因为对不可及的测量对象选取了两种可行的测量方法;对测量结果,教师评价为“良”,同学评价为“中”,因为两种方法得到的结果相差较大.
对测量结果的评价,教师和同学产生差异的原因是,教师对测量过程的部分项目实施加分,包括对自制测量仰角的工具等因素作了误差分析;同学则进一步分析产生误差的主要原因,包括:
(1)测量工具问题.两次测角法的同学,自制量角工具比较粗糙,角度的刻度误差较大;镜面反射法的同学,选用的镜子尺寸太大,造成镜间距测量有较大误差.
(2)间距差的问题.这是一个普遍的问题.间距差a值是测量者自己选定的,因为没有较长的卷尺测量距离,有的同学甚至选间距差a是1 m.由于间距太小,两次测量的角度差或者人与镜的距离差太小,最终导致计算结果产生巨大误差.当学生意识到了这个问题后,他们利用运动场100 m跑道的自然长度作为间距差a,使得测量精度得到较大提高.
(3)不少学生用自己的身高代替“眼高”,反映了学生没有很好地理解测量过程中的“眼高”应当是测量的高度,如照片所示.
在结题交流过程中,教师通过测量的现场照片,引导学生发现问题,让学生分析测量误差产生的原因.学生们在活动中意识到,书本知识和实践能力的联系与转化是有效的学习方式.
测量现场的照片和观察说明:
照片 | 说明 |
![]() | 测量角的工具(量角器)太小,造成仰角的测量误差很大. 用腕尺法测量时,腕尺应与地面垂直,手臂水平,否则就没有相似的直角三角形. 用镜子反射法时,要保持镜面水平,否则入射三角形和反射三角形就不相似. |
![]() | 测量仰角的工具好:把一个量角器放在复印机上放大4倍复印.在中心处绑上一个铅垂,这样测量视线和铅垂线之间的夹角可以在图上直接读出,这个角是待测仰角的余角. |
![]() | 测量工具好:用自行车来测距离,解决了皮尺长度不够的问题. |
对测量方法和结果的数学评价可以占总评价的60%,主要由教师作评价.评价依据是现场观察和学生上交的测量报告,关注的主要评价点有:
(1)测量模型是否有效;
(2)计算过程是否清晰准确,测量结果是否可以接受;
(3)测量工具是否合理、有效;
(4)有创意的测量方法(可获加分);
(5)能减少测量误差的思考和做法(可获加分);
(6)有数据处理的意识和做法(可获加分);
……
非数学的评价可以占总评价的40%,主要评价点有:
(1)每一名成员在小组测量和计算过程中的工作状态;
(2)测量过程中解决困难的机智和办法;
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/12/1/2604904160575488/2611069592322048/STEM/a485b2c249f74c058f9e229565b0d80c.png?resizew=27)
非数学的评价主要是在同学之间进行,可以要求学生给出本小组以外其他汇报小组的成绩,并写出评价的简单理由.
二 黄金数的应用
班 级:高三( )班
指导老师:
组 长:
组 员:
研究背景:黄金数不仅仅是那简简单单的一串数字,它在美术、建筑甚至是人的饮食都可以起到作用.那些世界建筑大师设计的作品中常常会用到黄金数的知识.我们在数学、物理、化学、生物及美学中都存在很多的最好、最优化的问题,如何实现最优化从而达到我们的要求,使得我们在各方面都能取得很好的成绩.
研究目的和意义:
1.培养学生对数学的学习兴趣;
2.提高学习的查找、分析、集中能力;
3.拓宽学生的知识面,感受古代数学家高超的证题思想和刻苦钻研的精神;
4.通过集体配合较好完成对本课题的研究,增加同学间团结合作的精神.
研究分工:搜集整理资料;撰写研究方案;写开题报告;撰写结题报告.
研究步骤:查阅资料、实际调查、计算、总结.
预期成果:在这次研究性学习中,我们组成员互相合作,共同完成了这一课题研究.从中我们了解到黄金数不仅仅是那简简单单的一串数字,它在美术、建筑甚至是人的饮食都可以起到作用.那些世界建筑大师设计的作品中常常会用到黄金数的知识.
研究结果:
一、黄金数的发展“历史”
黄金数是公元前六世纪古希腊数学家毕达哥拉斯所发现的.一天,毕达哥拉斯从一家铁匠铺路过,被铺子中那有节奏的叮叮当当的打铁声所吸引,便停下来仔细聆听,似乎这声音中隐匿着什么秘密.他走进作坊,拿出一把尺量了一下铁锤和铁砧的尺寸,发现它们之间存在着一种十分和谐的关系.回到家里,毕达哥拉斯拿出一根线,想将它分为两段.怎样分才最好呢?经过反复比较,他最后确定1∶0.618的比例截断最优美.
0.618在数学中叫黄金比值,又称黄金数.这是意大利著名画家达·芬奇给它的美称.其实数学上有许多几何图形蕴涵了黄金比,如五角星等.
代数上也有许多黄金数的知识,其中最有名的裴波那契数列,也就是1,1,3,5,8,13,21,34,55,89…,或许大家要问这里面没有黄金数啊,其实如果用前一项比后一项,它的比值将会在0.618上下波动,如果你有兴趣还可以算下去,最后你还会得到一个数,一个无限接近于黄金数的比值,不信你可以试一试.
二、黄金数的广泛应用
1.艺术中的黄金数
“0.618”,这个比值因具有美学价值而被古希腊美学家运用到造型艺术中,因为凡符合黄金分割律的形体总是最美的形体.在美术史上曾经把它作为经典法则来应用.有许多美术家运用它创造了不少不朽的名著.例如达·芬奇的《蒙娜丽莎》、拉斐尔笔下温和俊秀的圣母像,都有意无意地用上了这个比值.
黄金分割对摄影画面构图可以说有着自然联系.例如照相机的片窗比例:135相机就是24×36即2∶3的比例,这是很典型的.只要我们翻开影集看一看,就会发现,大多数的画幅形式,都是近似这个比例.
2.饮食、生活作息中的黄金数
“黄金分割”的比值为0.618,它不仅是美学造型方面常用的一个比值,也是一个饮食参数.日本人的平均寿命多年来稳居世界首位,合理的膳食是一个主要因素.在他们的膳食中,谷物、素菜、优质蛋白、碱性食物所占的比例基本上达到了黄金分割的比值.
医学专家分析后还发现,饭吃六七成饱的人几乎不生胃病.
还有喝5杯水.人体内的水分占体重的61.8%,不计出汗,每天失去和需要补充的水达2 500毫升.其中半固体食物供给的水和人体内部合成的水约1 500毫升,大约占61.8%.其余1 000毫升需要补充,才能保持水平衡.因此,每人一天要喝5杯水.
一天合理的生活作息也应该符合黄金分割,24小时中,2/3时间是工作与生活,1/3时间是休息与睡眠;在动与静的关系上,究竟是“生命在于运动”,还是“生命在于静养”?从辩证观和大量的生活实践证明,动与静的关系同一天休息与工作的比例一样,动四分,静六分,才是最佳的保健之道.掌握与运用好黄金分割,可使人体节约能耗,延缓衰老,提高生命质量.
3.植物中的黄金数
植物叶子,千姿百态,生机盎然,给大自然带来了美丽的绿色世界.
尽管叶子形状随种而异,但它在茎上的排列顺序(称为叶序),却是极有规律的.你从植物茎的顶端向下看,经细心观察,发现上下层中相邻的两片叶子之间约为137.5°.如果每层叶子只画一片来代表,第一层和第二层的相邻两叶之间的角度差约是137.5°,以后二到三层,三到四层,四到五层……两叶之间都成这个角度数.植物学家经过计算表明:这个角度对叶子的采光、通风都是最佳的.叶子的排布,多么精巧叶子间的137.5°中,藏有什么“密码”呢?我们知道,一周是360°,360°-137.5°=222.5°,137.5°∶222.5°≈0.618.瞧,这就是“密码”!叶子的精巧而神奇的排布中,竟然隐藏着0.618.
有些植物的花瓣及主干上枝条的生长,也是符合这个规律的.
4.建筑中的黄金数
世界上最有名的建筑物中几乎都包含“黄金分割比”.遍布全球的众多优秀近现代建筑,尽管其风格各异,但在构图布局设计方面,都有意无意地运用了黄金分割的法则,给人以整体上的和谐与悦目之美.
举世闻名的巴特农神庙也是这样一个例子,神庙外部呈长方形,长228英尺,宽101英尺,有46根多立克式环列圆柱构成柱廊.
文明古国埃及的金字塔,形似方锥,大小各异.但这些金字塔底面的边长与高之比都接近于0.618,能使平直单调的塔身变得丰富多彩;在现代建筑中,一些摩天建筑中使用“黄金分割点”进行处理,在这类高层建筑物的黄金分割处布置腰线或装饰物,则可使整个楼群显得雄伟雅致.如举世闻名的法国巴黎埃菲尔铁塔、当今世界最高建筑之一的加拿大多伦多电视塔(553.33米),都是根据黄金分割的原则来建造的.上海的东方明珠广播电视塔,塔身高达468米.为了美化塔身,设计师巧妙地在上面装置了晶莹耀眼的上球体、下球体和太空舱,既可供游人登高俯瞰地面景色,又使笔直的塔身有了曲线变化.更妙的是,上球体所选的位置在塔身总高度5∶8的地方,即从上球体到塔顶的距离,同上球体到地面的距离大约是5∶8这一符合黄金分割之比的安排,使塔体挺拔秀美,具有审美效果.
三、开展生活中实际调查的研究及成果
经过我们的讨论,我们觉得应该自己去寻找生活中的黄金数.
1.下面就是我们实地测量结果的统计表格,从中我们发现其实黄金数就在我们的身边.只要稍微留心一下便可发现它离我们的生活有多近!在生活中,只要我们善于观察,善于思考,将所学的知识与生活结合起来将会感到数学的乐趣,生活中处处都应用着数学的知识.
物品 | 宽(cm) | 长(cm) | 比值 |
教室墙体砖块 | 18 | 29 | 0.621 |
一片叶子 | 0.9 | 104 | 0.6428 |
学生 | 92 | 150 | 0.613 |
安中学生证 | 6.1 | 10 | 0.61 |
安中校园雕像 | 51 | 83 | 0.614 |
安中课桌 | 40 | 65 | 0.615 |
如(1)报幕员应站在舞台的什么地方报幕最佳?
答:根据黄金分割,应站在舞台宽度的0.618处以站在舞台长度的黄金分割点的位置最美观,声音传播得最好.
(2)假如您打算买台25寸的国产彩色电视机,要想物美价廉,最佳价位是多少?
答:如上所述,要想确定最佳价格,我们得知道同一品牌的最高价与最低价,然后根据公式:(最高价位-最低价位)×0.618+最低价位=最佳价位.
以下是我们的调查结果
名牌 | 高档的价格(元) | 低档的价格(元) | 最佳的价格(元) |
长虹彩电 | 1 350 | 1 280 | 1320 |
创维彩电 | 1 295 | 1100 | 1 221 |
答:人在春季感到舒畅,那是因为这时的环境温度正好在22至24摄氏度之间,而这种气温与人的正常体温37摄氏度正呈现微妙之处:人的正常体温37摄氏度与0.618的乘积为22.8摄氏度,人在这一环境温度中,机体的新陈代谢、生理活动均处于最佳状态.
四、问题与建设
在这次研究性学习中,我们组成员互相合作,共同完成了这一课题研究.从中我们了解到黄金数不仅仅是那简简单单的一串数字,它在美术、建筑甚至是人的饮食都可以起到作用.那些世界建筑大师设计的作品中常常会用到黄金数的知识.
在研究中,当然也会遇到各种无法预料的问题.刚开始,大家对于黄金数的知识都很缺乏,只是带着一份好奇去探询其中的奥秘,而且黄金数的资料学校图书馆比较缺乏,网上资料又是十分杂乱,对于信息需要筛选,留下对课题研究有用的部分.在学习大量资料以后,我们渐渐了解了黄金数,我们惊奇地发现小小的“黄金数”竟然有这么多神奇的应用!既然知道了,我们就更应该在生活中使用黄金数,美化生活.
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名校
7 . 万历十二年,中国明代音乐理论家和数学家朱载堉在其著作《律学新说》中,首次用珠算开方的办法计算出了十二个半音音阶的半音比例,这十二个半音音阶称为十二平均律十二平均律包括六个阳律(黄钟、太簇、姑洗、蕤宾、夷则、无射)和六个阴律(大吕、夹钟、中吕、林钟、南吕、应钟).现从这十二平均律中取出2个阳律和2个阴律,排成一个序列,组成一种旋律,要求序列中的两个阳律相邻,两个阴律不相邻,则可组成不同的旋律( )
A.450种 | B.900种 | C.1350种 | D.1800种 |
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2020-08-15更新
|
629次组卷
|
3卷引用:山东省日照市2019-2020学年高二下学期校际联合考试数学试题
名校
8 . 太极图被称为“中华第一图”,闪烁着中华文明进程的光辉,它是由黑白两个鱼形纹组成的图案,俗称阴阳鱼,太极图展现了一种相互转化,相对统一的和谐美.如果定义:能够将圆
的周长和面积同时等分成两个部分的函数称为圆
的一个“太极函数”,设圆
,则下列说法中正确的是( )
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/12/26/1fec8d75-d8c0-42e0-955f-d2b3246ea004.png?resizew=136)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1dde8112e8eb968fd042418dd632759e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1dde8112e8eb968fd042418dd632759e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/560adea7b0d4fbe4131fc41f3fcbd871.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/12/26/1fec8d75-d8c0-42e0-955f-d2b3246ea004.png?resizew=136)
A.函数![]() ![]() |
B.函数![]() ![]() |
C.若函数![]() ![]() ![]() |
D.若函数![]() ![]() ![]() |
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2020-12-09更新
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343次组卷
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2卷引用:湖南省衡阳一中2021届高三(上)期中数学试题
名校
解题方法
9 . 如图所示,太极图是由黑白两个鱼形纹组成的图案,俗称阴阳鱼.太极图展现了一种相互转化,相对统一的和谐美.定义:能够将圆
的周长和面积同时等分成两个部分的函数称为圆
的一个“太极函数”.现有下列说法:①对于圆
:
的所有非常数函数的太极函数中,一定不能为偶函数;②函数
是圆
:
的一个太极函数;③存在圆
,使得
是圆
的一个太极函数;④直线
所对应的函数一定是圆
:
(
)的太极函数;⑤若函数
(
)是圆
:
的太极函数,则
.其中正确的是__________ .
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1dde8112e8eb968fd042418dd632759e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1dde8112e8eb968fd042418dd632759e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/f240cccaf24af8a796abb95cb42be52e.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6e265ce107592c375b78007107a9c00a.png)
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2020-03-20更新
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585次组卷
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8卷引用:四川省树德中学2016届高考适应性测试数学(文)试题(6月1日)
四川省树德中学2016届高考适应性测试数学(文)试题(6月1日)【全国百强校】海南省海南中学2018届高三第五次月考数学(理)试题【全国百强校】江西省上高县第二中学2017-2018学年高二下学期第六次月考数学(文)试题【校级联考】江西省吉安市2019届高三上学期五校联考数学(理)试卷湖南省邵阳市2019-2020学年高三第一次联考数学(理)试题2020届湖北省华师一附中高三2月月考数学(理)试题(已下线)专题01 函数(第二篇)-备战2020高考数学黄金30题系列之压轴题(新课标版)(已下线)专题05 解析几何(第二篇)-备战2020高考数学黄金30题系列之压轴题(新课标版)
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解题方法
10 . 太极图是由黑白两个鱼形纹组成的图案,俗称阴阳鱼,太极图展现了一种互相转化,相对统一的和谐美. 定义:能够将圆
的周长和面积同时等分成两个部分的函数称为圆
的一个“太极函数”.则下列有关说法中,正确的是( )
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1dde8112e8eb968fd042418dd632759e.png)
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A.对于圆![]() ![]() |
B.函数![]() ![]() ![]() |
C.存在圆![]() ![]() ![]() |
D.直线![]() ![]() ![]() |
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2020-09-01更新
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926次组卷
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6卷引用:福建省福州第一中学2019-2020学年高二下学期期末考试数学试题
福建省福州第一中学2019-2020学年高二下学期期末考试数学试题(已下线)练习10 2021年高考数学二轮小题专练(新高考)(已下线)黄金卷08-【赢在高考·黄金20卷】备战2021年高考数学全真模拟卷(山东高考专用)重庆市綦江中学2021届高三下学期5月考前模拟数学试题重庆市凤鸣山中学2021届高三下学期第一次月考数学试题2.4 圆的方程