师:同学们大家好,今天讲解北师大版八年级上册第七章第一节——为什么要证明。在学习新课前,我们先看几幅图片并回答问题。首先看第一幅图,问题一:两条红线长度相等吗?
大家先看图,乍一看,感觉左边红线比右边红线稍短。但实际是这样吗?我们用直尺测量就会发现,左边红线与右边红线长度一样,所以两条红线长度相等。接下来看第二幅图,问题是:图中的四边形是正方形吗?
大家看,图中除四边形外还有很多圆,受这些圆影响,观察四边形四条边好像是弯曲的。实际真是如此吗?我们把四边形平移到一侧,避开圆的干扰,再观察,它看起来就是个正方形。接下来看问题三,这幅图中的直线平行吗?同学们先自行观察思考。
好,我们一起来探究问题三。它和问题二类似,图中除直线外还有白色、黑色小正方形,受这些小正方形影响,直线看起来不平行。但实际呢?我们用红笔描绘出直线,隐去白色、黑色小正方形,现在再观察直线,它们是平行的。接下来看问题四,两个图案中间的圆大小相同吗?同学们看,左边中间的圆周围有6个小圆,对比之下,中间圆看起来大些;右边中间的圆周围有6个大圆,对比之下,中间圆看起来小些。那能说左边中间的圆比右边中间的圆大吗?我们通过平移,把两个圆移动到相同位置,会发现它们刚好完全重合,所以两个图案中间的圆大小一样。同学们,通过观察这5幅图,大家有什么感悟,说出来一起分享。
老师总结一下,通过这5幅图可知,有时我们靠眼睛观察、凭直觉得出的结论不一定正确。其实数学中也有类似情况,下面看两个例子。第一个例子,两条线段AB与CD哪条长一些?大家怎么判断?
同学们先观察图片,凭直觉可能觉得线段AB比线段CD长。但实际呢?我们用直尺测量,会发现线段AB与线段CD长度一样,所以两条线段一样长。此外,我们还可以旋转线段CD,使其与线段AB平行,然后平移线段CD,会发现线段CD与线段AB重合,同样能得出线段AB与线段CD一样长。接下来看第二个例子,假如用一根比地球赤道长一米的铁丝将地球赤道围起来,那么铁丝与赤道之间的间隙能有多大?把地球看成球形,这个间隙能不能放进一个拳头?同学们先思考。
好,有的同学说能放进拳头,有的同学说不能。我们借助圆的周长公式算一算,设赤道周长为c,则铁丝与地球赤道的间隙为(\frac{c + 1}{2\pi} - \frac{c}{2\pi} = \frac{1}{2\pi} \approx 0.16)(米)。同学们,我们的拳头有0.16米吗?显然没有,所以铁丝与地球赤道的间隙能放进拳头。通过这两个例子,我们得出结论:不能太相信眼睛和直觉,需要有理有据地论证。接下来看几道练习题。
练习题一:代数式(n^2 - n + 11)的值是质数吗?当(n = 0)、(1)、(2)、(3)、(4)、(5)时,大家动手算一算,然后小组讨论能否得出对于所有自然数(n),(n^2 - n + 11)的值都是质数的结论。
好,我们一起来看。当(n = 0)时,代数式的值为(11);当(n = 1)时,值为(11);当(n = 2)时,值为(13);当(n = 3)时,值为(17);当(n = 4)时,值为(23);当(n = 5)时,值为(31)。由此可知,当(n = 0)、(1)、(2)、(3)、(4)、(5)时,代数式(n^2 - n + 11)的值都是质数。现在问题来了,对于所有自然数(n),这个代数式的值都一定是质数吗?有的同学说行,有的同学说不行。
那我们继续算,当(n = 6)时,代数式的值为(41),是质数;当(n = 7)时,值为(53),是质数;当(n = 8)时,值为(67),是质数;当(n = 9)时,值为(83),是质数;当(n = 10)时,值为(101),是质数;当(n = 11)时,值为(121),不是质数。所以对于所有自然数(n),代数式(n^2 - n + 11)的值不都是质数。
通过这道练习题,我们发现,没有经过严格推理,仅由若干特例归纳得出的结论可能潜藏错误。接下来看练习二,在(\triangle ABC)中,点(D)、点(E)分别是(AB)、(AC)中点,连接(DE),(DE)与(BC)有怎样的位置关系和数量关系?同学们先思考。
好,先判断(DE)与(BC)的位置关系。有同学说,可以测量(\angle ADE)和(\angle ABC)的度数,测量后发现(\angle ADE = \angle ABC),依据同位角相等两直线平行,得出(DE\parallel BC)。然后用直尺测量(DE)与(BC)的长度,发现(DE)的长度是(BC)长度的一半,即(DE = \frac{1}{2}BC)。综上,(DE)与(BC)平行,且(DE = \frac{1}{2}BC)。
同学们,完成这两道练习后,老师提几个问题:通过实验、观察、归纳得到的结论都正确吗?怎样判断一个结论是否正确?大家说说自己的经验和困惑。
