师:各位同学,大家好!今天这节课,我们一起来学习第二章第一节代数式的第一课时——用字母表示数。在本书第一章,我们刚学了有理数,通过这一章的学习,大家对有理数的分类、相反数、绝对值以及有理数的大小比较等内容,都有了较好的掌握,而有理数的运算无疑是这一章的重点内容之一。下面,请同学们尝试用简便方法计算(36×(\frac{7}{9} - \frac{5}{6} + \frac{3}{4})),并想一想这样做的依据是什么?
同学们观察这个算式,发现利用分配律可以使运算简便。那能用文字叙述分配律吗?通过小学数学的学习,我们知道:一个数同两个数的和相乘,等于用这个数分别同另两个数相乘,再把所得的积相加,这就是分配律。
那能用字母表示分配律吗?如果用(a)表示一个数,用(b + c)表示另两个数的和,那么分配律就可以表示为(a×(b + c)=a×b + a×c)。很明显,用字母表示分配律比用文字表示简洁方便得多。
本节课,我们将开启新的学习内容,首先对用字母表示数做进一步研究。字母究竟可以表示哪些类型的数呢?我们先看问题一。在第32届奥运会上,中国体育代表团以38金、32银、18铜,总计88枚奖牌收官。据报道,东京奥运会金牌里每枚含550克银和6克黄金。同学们思考第一个问题:38枚东京奥运会金牌共含黄金多少克?因为每枚金牌含黄金6克,所以38枚金牌含黄金(6×38 = 228)克。
再看第二个小问题:如果要制作(n)枚这样的金牌,共需黄金多少克?顺着第一个问题的思路,制作(n)枚金牌需黄金(6×n = 6n)克。大家想一想,这里的字母(n)能表示什么数呢?对,这里的(n)可以表示非负整数。一个字母除了表示非负整数,还能表示什么数呢?我们继续探讨问题二。
通过前面的学习,我们知道能被2整除的整数叫做偶数,不能被2整除的整数叫做奇数。如果用(k)表示任意一个整数,那如何用含有(k)的式子表示任意一个偶数呢?我们知道,能被2整除的整数都是2的倍数,所以用(k)表示任意一个偶数可表示为(2k)。那可以用(4k)表示任意一个偶数吗?先看(4k)能不能表示偶数,显然(4k)是整数且能被2整除,所以(4k)可以表示一个偶数,但像(2)、(6)、(10)、(14)等以及(-2)、(-6)、(-10)、(-14)等这样的偶数不能用(4k)表示,也就是说(4k)可以表示偶数,但不能表示任意一个偶数。
大家再想,如何用含(k)的式子表示任意一个奇数呢?分析整数集合可知,将一个偶数加上(1)或减去(1)都能得到一个奇数。由于前面可用(2k)表示任意一个偶数,所以可以用(2k + 1)或(2k - 1)表示任意一个奇数。很明显,在问题2中,字母(k)可以表示任意整数。字母还可以表示哪些类型的数呢?我们继续探讨问题三。
2021年4月29日,中国空间站天河核心舱成功发射。天河核心舱绕地球飞行一周大约需要90分钟。同学们思考第一个问题:天河核心舱绕地球飞行三周约需多少分钟?飞行5周呢?飞行8周呢?因为绕地球飞行一周约需90分钟,所以飞行3周需(90×3 = 270)分钟,飞行5周需(90×5 = 450)分钟,飞行8周需(90×8 = 720)分钟。同学们,如果让你提第二个问题,你准备怎么提呢?对,我们可以这样提:天河核心舱绕地球飞行(n)周约需多少分钟?顺着第一个问题的思路,飞行(n)周需要(90×n = 90n)分钟。大家想一想,这里的字母(n)又可以表示什么数呢?没错,它可以表示非负有理数。
回顾问题3的探求过程,我们发现要求天河核心舱绕地球飞行3周、5周、8周所需时间,得到了左侧的三个算式;要求绕地球飞行(n)周所需时间,得到了(90×n = 90n)这个算式。从左侧三个算式到右侧算式,充分说明字母(n)也可以像数字一样参与运算,这体现了从特殊到一般这种数学思想方法的应用价值和作用。反过来,从右侧算式向左看,当(n = 3)时,得到左侧第一个算式;当(n = 5)时,得到第二个算式;当(n = 8)时,得到第三个算式。这又从一般回到了特殊。一个字母除了可以表示非负整数、任意整数、非负有理数之外,还能表示什么数呢?我们继续探讨问题四。
通过第一章的学习,我们知道数(a)的相反数是(-a)。大家想一想,这里的字母(a)可以表示什么数呢?对,这里的字母(a)不仅可以表示正有理数,也可以表示(0)或者负有理数。这说明问题4中的字母(a)可以表示任意有理数。
下面我们系统梳理一下从问题1到问题4的探究过程。问题1中的字母(n)表示非负整数,问题2中的字母(k)表示任意整数,问题3中的字母(n)表示非负有理数,问题4中的字母(a)表示任意有理数。同学们,你们发现了什么?是不是发现从问题1到问题2、问题3再到问题4,字母所表示数的范围在不断变化呢?
通过对前面4个问题的分析探究,我们发现在用字母表示数时,要特别注意字母所表示数的范围。除此之外,在用字母表示数时,还有哪些需要注意的问题呢?我们看本节课的问题五。让我们分别用字母表示加法交换律、乘法结合律以及有理数的减法法则。
