以数列极限为例 谈如何学好《高等数学》中的概念

来源:网络(WWW.NYLW.NET) 作者:李家雄 发表于:2011-05-11 10:43  点击:
【关健词】高等数学;概念;教学方法
:《高等数学》是本科教育中一门最重要的公共基础课,而学好《高等数学》的关键是理解、掌握其中的概念,如何学好《高等数学》中的概念?本文以数列极限的定义为例,从“理论联系实际”、“明确几何意义”、“做几道用定义证明问题的练习”等三个方面对学好《高等数学》

《高等数学》是个公理化的体系,所有的内容都是先有概念,然后再由概念衍生出性质、定理、公式,所以学习《高等数学》,概念最基础、最重要。但绝大多数学生都觉得概念实在不好把握。其实要学好《高等数学》中的概念并不难,有诀窍,三个关键点:
  一、理论联系实际
  数学来源于实际,是对客观世界数量关系的抽象,形成一套理论之后再服务于实际。所以数学概念一般会有对应的实际背景或意义,弄清楚实际背景或意义,对理解概念绝对大有裨益。如数列极限,如果通过一个具体的实际问题(如:一尺之锤,日取其半,万世不竭)引入,就可以抽象出极限的含义或特性:随着n的无限增大,xn无限地接近某一常数。但这个特性只是文字表述,为得到数学语言描述,我们需要把内容生活化,极限的特性换句话表述就是:当n充分大时,数列的通项xn与常数之差的绝对值可以无限小。要把这个特性描述成数学语言就要解决两个问题:第一,“充分大”怎么描述?第二,“xn与之差的绝对值可以无限小”怎么描述?首先来看“n充分大”,也就是足够大的意思,“足够”这个词怎么理解呢?蜗居时代的我们常听人说:如果我有足够多的钱,我就可以买一套两室一厅的房子,假设他要买的房子价值70万,大于或等于70万就是他所谓的足够多的钱,从这个生活中的例子我们可以看出:只要我们能找到一个参照数N,大于或等于N就可描述足够多或足够大,于是“n充分大”就可以通过“N∈□+,n>N”来刻画。其次来看“无限小”,为了描述它,我们引入一个任意小的正数,此是个你说它有多小就有多小的抽象的数,“无限小”就可以用“<”来刻画,你想想,比任意小都小的数难道不是无限小吗?这样,“xn与之差的绝对值可以任意小”就可以用“xn-<”来刻画。于是,只要稍微注意一下极限特性中前后谁是条件谁是结论,极限的特性就可以用数学语言描述为“>0,N∈□+使得,当n>N时,有xn-<”——这不就是数列极限的定义吗?通过这种把理论知识与实际问题相结合的手段,数列极限的定义就很容易被学生接受。
  二、明确几何意义
  《高等数学》是数与形的结合,学习高等数学,非常提倡数形结合,一个抽象的问题如果能配上一个几何直观,再抽象的东西都会无所谓“抽象”了。如导数定义,只要想想切线斜率,定积分定义,只要想想求曲边梯形,这些定义立马清晰,并且很难忘记。对于数列极限,它的几何意义是什么呢?把数学极限的数学定义“,使得>0,N∈□+,当n>N时,有xn-<”中xn-<换成-0,落在U(,)之外数列{Xn}中的项至多只有有限个”——数列{Xn}收敛于几何意义。
  如果你清楚了这个几何意义,那么你就能非常好的理解数列极限的性质、存在准则等等,而这些性质、准则往往是学生不容易掌握,但又是必须要掌握的内容。
  三、做几道用定义证明问题的练习
  要把定义理解的更透彻,还必须得做几道用定义证明的问题,通过做题,明白定义是什么,以及该怎么用,有时候一个好的例子能够让你对概念大彻大悟。这其中,当然最重要的是怎么用定义证明问题。以数列极限为例,要用定义证明 =,即要证明>0,存在着一个正整数N,使得当n>N时,有xn-<,也就是说说明“N的存在性”是关键,如何说明N的存在性?最好的方式是把N求出来,摆在大家的面前,这样就没有人来否定N的存在性了。这样一分析,大家就清楚用定义证明 =,关键是求N。怎么求N呢?线索只有一个,那就是N满足的条件:n>N时,有xn-<,依照这个唯一的线索,求N,也就是解一个填空题“当n>时,有xn-<”,满足这个空的正整数就可以作为我们要找的N。
  通过这三个关键点的把握,学生对《高等数学》中的概念把握起来就会轻松很多,概念掌握好了,由概念衍生出的性质、定理、公式的把握也不会差到哪里去,学生做题就有成就感,最终学习《高等数学》的兴趣就会大大提高。
  参考文献:
  [1]同济大学数学系.高等数学(第六版)[M].北京:高等教育出版社,2007.
  [2]华东师范大学数学系.数学分析(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2010.
 

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