組合數(shù)的兩個(gè)性質(zhì)
作者:萬(wàn)連飛
教學(xué)目的:
1. 使學(xué)生掌握組合數(shù)的兩個(gè)性質(zhì)及其證明方法,培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力;
2. 使學(xué)生能利用組合數(shù)的性質(zhì)進(jìn)行計(jì)算,培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算能力。
教學(xué)過(guò)程:
一、復(fù)習(xí)提問(wèn):
1. 組合數(shù)公式的兩種形式是什么:
2. 利用組合數(shù)的公式的第二種形式計(jì)算 ,根據(jù)學(xué)生的回答,教師板書如下:
(1) 組合數(shù)公式:
} (n,m∈N,且m≤N)
二、新課講授:
1. 通過(guò)具體的實(shí)例,豐富學(xué)生對(duì)性質(zhì)1的感性認(rèn)識(shí),并加以證明,再講它的應(yīng)用。
(1) 利用組合數(shù)的公式,考察:
與
,
與
,
與
的關(guān)系,并能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律?(可以逐個(gè)叫學(xué)生回答,板書)
∵,
又,
∴=
;
∵
又
∴;
∵
又
∴=
。
由不完全歸納可得:從n個(gè)不同的元素中取出m 個(gè)元素的組合數(shù),等于從n個(gè)不同的元素中取出n-m個(gè)元素的組合數(shù)。即
定理1:=
,(n,m∈N,且m≤N)
(2)定理1的證明。要證明這個(gè)等式成立,即證明兩個(gè)量相等。那么,證明兩個(gè)量相等有聲么方法呢?(指明學(xué)生回答)
方法一:“若兩個(gè)數(shù)都等于第三個(gè)數(shù),則這兩個(gè)數(shù)相等 ”。
我們知道,
,
顯然,等于
。于是可得下面的證明。
證明:∵,
又,
∴=
。
(3)性質(zhì)1的另一種解釋:從n個(gè)不同的元素中取出m個(gè)元素,并成一組,那么,剩下的n-m個(gè)元素也成一組;反之,從n個(gè)不同的元素中取出n-m個(gè)元素并組成一組,那么剩下的m個(gè)元素也成一組。所以,它們的組合是一一對(duì)應(yīng)的,故有從n個(gè)不同的元素中取出m個(gè)的組合數(shù)是等于從 n個(gè)不同的元素中取出n-m個(gè)元素的組合數(shù)
,即
=
。
(4)當(dāng) 時(shí),利用這個(gè)公式,可是
的計(jì)算簡(jiǎn)化。如:
,
。
(5) 注意:當(dāng)m=n時(shí),公式=
變形為
,
又=1,所以規(guī)定:
=1即 0!=1
(6)在這樣的一組組合數(shù):
,
,
……
,
,
中,性質(zhì)1還說(shuō)明了:與兩端等距離的兩個(gè)組合數(shù)相等。如:
=
,
=
,
=
,……。
2. 用計(jì)算的方法驗(yàn)證下列各式成立,并加以證明。
(1) (1)用計(jì)算的方法考察組合數(shù):
與
,
與
的關(guān)系,你能由此發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律嗎?(可指明學(xué)生回答,板書)
∵
∴=
∵
∴=
規(guī)律:若n、,m是自然數(shù),m≤n,則
,(或
)
定理2 (n,m∈N,且m≤N)
(2) 定理2的證明。要證明這個(gè)等式,只要根據(jù)組合數(shù)的公式變形即可。
證明:∵
∴
(3)對(duì)于定理2,還可以這樣解釋:從,
,….,
這n+1個(gè)不同的元素中取出m個(gè)元素的組合數(shù)
,這些組合可以分成兩類:一類含
,一類不含
。含
的組合是從
,….,
這n個(gè)不同的元素中取出m-1個(gè)元素的組合數(shù)為
,不含
的組合是從
,….,
這n個(gè)不同的元素中取出m個(gè)元素的組合數(shù)為
。再由加法原理,得:
。
(3)定理2還說(shuō)明了,把從n+1個(gè)不同的元素中取出m個(gè)元素的組合數(shù),等于從n個(gè)不同的元素中取出m個(gè)元素的組合數(shù)
與從n個(gè)不同的元素中取出m-1個(gè)元素的組合數(shù)
的和。這體現(xiàn)了組合數(shù)的可分解性,或組合數(shù)的可加性。
二、課堂練習(xí):
1.
計(jì)算與
;
2.
求;
3. 利用定理2證明:
證明:
……
又證:將原式左邊的各項(xiàng)寫成:
,
,
, ……
,
,
將上述的等式兩邊相加,得:
四、作業(yè):認(rèn)真閱讀課文,重點(diǎn)掌握組合數(shù)的兩個(gè)性質(zhì)的證明和利用性質(zhì)計(jì)算組合數(shù)的方法,并做下列練習(xí):
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