20150523--0526借助几何画板实现定积分定义教学中的基本思想的直观解释

巡山小妖精
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2020年08月15日 01:19
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借助几何画板实现曲边梯形面积教学中的基本思想的直观解释
万州上海中学高二数学备课组 刘印学(20150525)
在定积分的教学中,曲边梯形的 面积问题是首先提出的问题,其基本思想是
将自变量的区间n等分,每一等分的“小”曲边梯形面积可近 似用长方形面积代
替,将所有近似代替的长方形面积求和,当n无限增大时,所有长方形面积和趋
近于预先给定的曲边梯形面积。如何借助几何画板中的深度迭代、构造、计算、
绘图等功能做出如下的 效果图?直观反映“分割—近似代替—求和—取极限”四步
法求曲边梯形面积,让学生直观感受无限逼近 的数学思想,改变参数n的值或拖
动区间端点的位置,图形的逼近效果也随着改变,下面以几何画板汉化 版本5.06
做详细操作步骤,供初学者参考。本人也是初学,自学、探究了好几天,怕以后
忘 了就整理了后面的详细操作步骤,不当之处相互商榷。例如:
将CD区间8等份:

将CD区间20等份:


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改变区间的起点,并把区间15等分:


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详细操作步骤:
1、在工具菜单中,点“绘图—绘制新函数”,并在新建函数对话框中输入新 函数的
表达式。检查无误后“确定”。在显示图像中适当调整比例。


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2、在x轴上任意取两点,A、B(可以改变点标签 )注意用“点工具”,指到x轴
变色后点击鼠标左键即可,不画点后就将鼠标指针指向选择工具,选点后 右键,
在出现的下拉菜单中,选择“显示点的标签”,同时也可点菜单中的横坐标,也可
改变其 他属性。可以选“点的标签”在对话框中修改标签的字母。这样画出的点
只能在x轴上拖动,如果用绘图 工具下的绘制点,就不能拖动,后面的操作就无
法进行 ,此时,可以选中点,右键,-在下拉菜单中选“横坐标”则在操作界面
中就显示出XA、XB的值。


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3、找到AB之间的第一个分点B1(或A1)
方法一、利用 “变换”下的 “缩放”功能找到,线段AB之间的一个分点B


(1)点“数据”菜单下的“新建参数”

(2)在对话框中改变参数为n,后面的 值就是我们要想将AB等分为多少等分,自
己可任意输入一个大于2的数字就可以。,再点点“数据”菜 单下的“计算”,在对
话框中输入计算式,n-1.只需把箭头指向新建的参数那里就在算式编辑框中显 示n
后再输入运算号-1,确定,也是为后面深度迭代做准备,深度迭代的默认第一次为


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0,所以只迭代N-1次即可。“数据”—“计算”输入算式1n,为缩放比值。

(3)选项工具,指向“1n”,然后,在“变换”菜单下找到“标记比值”,双击
点A,(也可以单击 A---“变换”---“标记中心”),再点B,--“变换”—“缩放”,
这时就会在x轴上显示出 AB之间的一个N 等分点,编辑标签。
“缩放之前要在” 变换“菜单下”标记比值“,”标记中心“才知道哪个点一哪个点为中
心缩放多少比例。

方法二:利用 “变换”下的 “平移”功能找到线段AB之间的一个分点A1


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(1)在绘制新函数图像,并在横轴上选定两点A、B后,点“ 数据”菜单下的“新
建参数”(同方法一)
(2)在对话框中改变参数为n,后面的值就是我 们要想将AB等分为多少等分,自
己可任意输入一个大于2的数字就可以。,再点点“数据”菜单下的“ 计算”,在对
话框中输入计算式,n-1.只需把箭头指向新建的参数那里就在算式编辑框中显示n后再输入运算号-1,为后面迭代做准备,确定,(与方法一同)
(3)用见图片工具选定A,B,“构造”---线段,再选定线段,“度量”—“长度”
也可以,直接选定两点后“度量”—两点间的距离。改变距离标签。计算ABn
(4)选定A Bn的计算值,“变换”—标记距离,也可以“双击”(连续两次点击)ABn
的计算值,选A---“ 变换”---“平移”,在对话框中的“水平距离”中自动显示“标
记距离”,在垂直方向距离选项中改 直角坐标为0,确定,显示出A1。

4、右建在3步中做出的第一个分点,“横坐标”,
(1)分别利用 “数据”中“计算“功能,按照函数表达式,计算出A与第一个N
等分点的纵坐标(函数值)
(2)利用 “绘图”菜单下拉菜单中的“绘制点”,在绘制点的对话框中,用箭头


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< br>工具指向,计算出的对应点的横坐标和纵坐标,确定,如图显示EF。右键,画出
的点可以改变点 的标签字母、属性。

5、选择AF.“构造”---线段;EB

”构造菜单的下拉菜单中选“线段” < br>(1)在图中先选中线段EB

,再选点A,构造—垂线(也可以先选X轴,再选点A,“ 构
造—平行线”)
(2)选中构造出的垂线(平行线)和线段EB

,“构造 ”下拉菜单中的“交点,选
中上步构造出的直线右键-,在右键出来的子菜单中的选“隐藏直线”
(3)一次选中点A、F、E、B

,“构造”---四边形的内部


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6、运用“变换”中的深度迭代功能,实现重复做出对应的矩形。
(1)用箭头工具,选择点 A---,参数N,---计算值n-1,(注意三个的顺序不能改变,
检查拖动A点时,对应的坐标都 要随之改变,参数点在后面,否则,不会出现后
面的深度迭代)后再按住shift建,点“变换”会出 现 “深度迭代”对话框,在选
项框中用箭头工具确定,A--- 选B

点,n—选n-1,点击对话框中的迭代即可

只要前面步骤没问题的话,在出现图形时同时出现一个数据表。
(2)现在你可以随意改变参数中的n后面框内对应的值,制作的图、表就会随着
改变


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(3)也可以自由拖动端点A、 B,大功告成,哈哈!

注意:1、用第3步中的平移方法确定第一个N等分点后,同(4) (5)步一样
做出第一个近似代替的矩形

这个方法便于计算每个矩形的面积,利用 “数据”—计算,分别计算起点与分
点的横坐标的差,再计算差与起点的纵坐标的积作为第一个矩形的面 积S1 ,深度


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迭代后的效果表图如下,注意表格中的数据区 别。S1对应的一列数据就是相应的
每个矩形面积。

7、再次新建参数t=0,计算S1+t,将标签改为T,T表示所有矩形的面积和.
选点A,参数t,参数N,参数N-1,按住shift,---深度迭代,A—A1,t---T,n ---n-1,迭
代,得到下面面积累计和数据表。T列数据就是曲边梯形的近似面积。再改变分割次数N,就可以观察到曲边梯形面积的近似值了


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8、不断改变N的次数,为了显示清晰,可以隐藏其他过程。




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深度迭代100次时的过剩近似值:T

深度迭代100次后的不足近似值和:T2

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