《第二章基本初等函数(Ⅰ)22对数函数阅读与思考对数的发明》327课件.pptx

1、对数的概念教案背景教案背景（对数的起源）介绍对数产生的历史背景 与概念的形成过程，体会引入对数的必要性；设计意图：激发学生学习对数的兴趣，培养对数学习的科学研究精神学生是教学的主体,本节课要给学生提供各种参与机会。为了调动学生学习的积极性，使学生化被动为主动。本节课我利用多媒体辅助教学,教学中我引导学生从实例出发，从中认识对数的模型，体会引入对数的必要性。在教学重难点上，我步步设问、启发学生的思维,通过课堂练习、探究活动,学生讨论的方式来加深理解,很好地突破难点和提高教学效率。结合高一数学组承担的课题教 师 课 堂 教 学 行 为 的 评 价、反 思 及 有 效 教 学 研 究通过教师的课堂教

2、学行为，使学生充分地动手、动口、动脑，掌握学习的主动权，提高课堂教学效率。教学课题教学课题 对数的概念教学设计教材分析教材分析课程标准指出，通过必要地数学学习，获得必要的基础知识和基本技能，理解基本的数学概念，数学结论的本质，了解概念，结论等产生的背景，体会所蕴含的数学思想方法。通过探究活动，体会数学发现和创造的历程。提高运算，处理数据，分析、解决问题的能力。本节课是新课标高中数学A版必修中第二章对数函数内容的第一课时，也就是对数函数的入门。在本模块中，对数函数对于学生来说是一个全新的函数模型，学习起来比较困难。而对数函数又是本章的重要内容，它是在指数函数的基础上，对函数类型的拓广，同时在解决

3、一些日常生活问题及科研中起十分重要的作用。通过本节课的学习，可以让学生理解对数的概念，从而进一步深化对对数模型的认识与理解，为学习对数函数作好准备。同时，通过对数概念的学习，对培养学生对立统一，相互联系、相互转化的思想，培养学生的逻辑思维能力都具有重要的意义。知识目标：知识目标：1.理解对数的概念,了解对数与指数的关系；2.掌握对数式与指数式的互化；理 解对数的性质，掌握以上知识并形成技能。能力目标：能力目标：1.通过事例使学生认识对数的模型，体会引入对数的必要性；2.通过师生观察分析得出对数的概念及对数式与指数式的互化。通过学生分组探究进行活动，掌握对数的重要性质。培养学生的类比、分析、归纳

4、，等价转化能力。情感目标：情感目标：培养学生大胆探索，不断创新的研究精神；培养学生严谨的思维品质。使学生认识到数学的科学价值，应用价值和文化价值 重点重点：（1）对数的概念；（2）对数式与指数式的相互转化。难点难点：（1）对数概念的理解；（2）对数性质的理解教学方法教学方法 探索、类比、等价转化、归纳等数学方法教学过程教学过程 创设情境，引入新课创设情境，引入新课 引例引例 1、一尺之棰，日取其半，万世不竭。（1）取5次，还有多长？（2）取多少次，还有0.125尺?分析:(1)为同学们熟悉的指数函数的模型,易得(2)可设取x次,则有 抽象出:2、根据国务院发展研究中心2000年发表的未来20年

5、我国发展的前景分析，2002年我国GPD为a亿元，如果每年平均增长7.3%，那么经过多少年GPD是2002年的2倍？创新探究，进入新课创新探究，进入新课（一）、对数的概念（一）、对数的概念 一般地，如果a(a0且a1)的b次幂等于N,就是 =N 那么数 b叫做 a为底 N的对数,记作，a叫做对数的底数,N叫做真数。注意：底数的限制:a0且a1 对数的书写格式（二）、对数式与指数式的互化（二）、对数式与指数式的互化 幂底数 a 对数底数 指数 b 对数 幂 N 真数 思考：思考：为什么对数的定义中要求底数a0且a1？是否是所有的实数都有对数呢？结论：负数和零没有对数结论：负数和零没有对数（三）、

6、两个重要对数（三）、两个重要对数 常用对数：常用对数：以10为底的对数 简记为:lgN 自然对数：自然对数：以无理数e=2.71828为底的对数的对数 简记为:lnN.注意：两个重要对数的书写 1 将下列指数式写成对数式：(四四)、对数的性质、对数的性质 探究活动探究活动1 求下列各式的值：思考：你发现了什么？结论：结论：“1”的对数等于零，的对数等于零，即即 类比类比：（五）、巩固练习（五）、巩固练习 1、课本P64 练习 2、提高训练(1)已知x满足等式 ，（2）求值：教学反思教学反思 本教学设计先由引例出发，创设情境，激发学生对对数的兴趣；在讲授新课部分，通过结合多媒体教学以及一系列的课

7、堂探究活动，加深学生对对数的认识；最后通过课堂练习来巩固学生对对数的掌握。在整个教学中，以学生为主体，以小组讨论的形式学习本课内容，培养了学生严谨的数学素养和勇于探索的创新精神 附件附件1：对数的起源对数的起源对数产生于以加减运算代替乘除运算的探索中。以加（减）代乘（除）的想法早就存在了一个简单的三位数乘法（例如265438），一般需要四次运算才能得出结果，但同样数字的加法却只需一次运算涉及的数字越大，则乘（或除）所需要的运算次数比加（或减）所需的运算次数相差得越多因此，在6世纪以前，就曾有人作尝试，试图实现以加（减）代乘（除）但由于压力不大，并不感到非如此不可，因此未能达到目的 16世纪中叶

8、，由于天文和航海而引起的大数计算日益激增，这种计算不仅花去了人们大量的精力，而且难以精确，于是，以加（减）代乘（除）的设想再次被提出，并被作为必须解决的问题加以考虑了 起初，曾采用以下两个公式来实现乘除向加减的转化：但由于它们都需要通过另一种运算（三角或平方）来实现转化，并不真正地提高效率，所以很快就被搁置不用了能不能使乘（除）直接向加（减）转化呢？能！1484年，法国数学家舒开（Chuquet，?1500）通过把等差数列与等比数列，如：0，1，2，3，4，等差1，2，4，8，16，等比或0，1，2，3，4，等差1，3，9，27，81，等比 比较发现：等比数列中任何两项的积，可以用与这两项序号

9、对应的等差数列的和来表示（注：这一点最早由阿基米德发现）由于当时舒开并不力图解决这个问题，因此他仅提出了这个发现，而没加以深入地研究 半个世纪后，同样的事实再次被德国数学家史提非提出史提非以如下一组数列为例指出：“等比数列中数的乘、除、乘方、开方可以转化为等差数列中数的加、减、乘、除来实现”如48，因为4和8对应的等差数列的数分别是2和3，而2+3=5，所以48的结果是5所对应的等比数中的数32又如82，因为8对应的等差数列中的数是3，32=6，所以82的结果是6所对应的等比数列中的数64 就这样，史提非轻巧地实现了运算的转化，并且他意识到：“只要把这个思想进一步发挥，那么必定能得出关于数的性

10、质的全新的论述”遗憾的是史提非后来再也没进行深入的研究，他放弃了进一步发挥思想的权利，因而也就失去了对数发明者的资格 布尔基与耐普尔布尔基与耐普尔数学史册上的对数发明者是两个人：英国的约翰耐普尔（John Naeipr，15501617）和瑞士的乔伯斯特布尔基（Jobst Brgi，15521632）布尔基原是个钟表技师，1603年被选为布拉格宫庭技师后，开始与著名的天文学家开普勒接触，了解到天文学计算的一些具体情况他体察天文学家的辛劳，并决定为他们提供简便的计算方法 布尔基所提出的简便计算方法就是一张实用的对数表从原则上说，史提非已经解决了将乘（除）运算转为加（减）运算的途径.但是史提非所给

11、出的两个数列中的数字十分有限,它不能付之于实用，实用的对数表必须包括所有要乘的数在内 为了做到这一点，布尔基采取尽可能细密地列出等比数列的办法他给出的等比数列相当于：1，1.0001，(1.0001)2，(1.0001)3，（1.0001）104，其相应的等差数列是：0，0.0001，0.0002，0.0003，1，这里，等差数列中的1，对应于等比数列中的（1.0001）104就是说，布尔基在造表时，把对数的底取为（1.0001）104=2.71814593，与自然对数的底e=2.718281828相差不远但需要的指出是，无论是布尔基还是后面要讲到的耐普尔，他们都没有关于对数“底”的观念因为他

12、们都不是从ax=N的关系出发来定义对数x=logaN的 耐普尔原是苏格兰的贵族生于苏格兰的爱丁堡，十二岁进入圣安德鲁斯大学的斯帕希杰尔学院学习十六岁大学尚未毕业时又到欧洲大陆旅行和游学，丰富了自己的学识耐普尔虽不是专业数学家，但酷爱数学，他在一个需要改革计算技术的时代里尽心尽力正如他所说：“我总是尽量使自己的精力和才能去摆脱麻烦而单调的计算，因为这种令人厌烦的计算常使学习者望而生畏”耐普尔一生先后为改进计算得出了球面三角中的“耐普尔比拟式”、“耐普尔圆部法则”以及作乘除用的“耐普尔算筹”，而为制作对数表他花了整整20年时间 1614年，耐普尔发表了他的关于奇妙的对数表的说明一书，书中不仅提出数

13、学史上的第一张对数表（布尔基的对数表发表于1620年），而且阐述了这个发明的思想过程他说：假定有两个质点P和Q，分别沿着线段AZ和射线AZ以同样的初速运动，其中Q保持初速不变，而P作减速运动，其速度与这个点离Z的距离成正比，现在，如果当P位于某点B时，Q位于B，那么，AB就是BZ的对数！同样的AC是CZ的对数，等等（图 1）建立了这个模型以后，耐普尔通过代入具体的数字得出BZ、CZ、DZ、EZ、FZ一系列数值为：以及作为它们的对数的AB，AC，AD，AE，AF，一系列数值为：1，2，3，4，5，显然，这也是一组相互对应的等比数列和等差数列，因此耐普尔实质是把等差数列中的数定义为对应的等比数列中

14、的数的对数！这说明，耐普尔借助于质点运动建立起来的对数概念，其原理仍不外乎等比数列与等差数列关系的合理运用对数的由来对数的由来 英语名词：logarithms 如果an=b，那么log(a)(b)=n。其中，a叫做“底数”，b叫做“真数”，n叫做“以a为底b的对数”。log(a)(b)函数叫做对数函数。对数函数中b的定义域是b0，零和负数没有对数；a的定义域是a0且a1。对数的历史约翰纳皮尔/约翰奈皮尔/约翰内皮尔（John Napier，15501617），苏格兰数学家、神学家，对数的发明者。Napier出身贵族，于1550年在苏格兰爱丁堡附近的小镇梅奇斯顿（Merchiston Castl

15、e,Edinburgh,Scotland）出生，是Merchiston城堡的第八代地主，未曾有过正式的职业。年轻时正值欧洲掀起宗教革命，他行旅其间，颇有感触。苏格兰转向新教，他也成了写文章攻击旧教（天主教）的急先锋（主要文章于1593年写成）。其时传出天主教的西班牙要派无敌舰队来攻打，Napier就研究兵器（包括拏炮、装甲马车、潜水艇等）准备与其拚命。虽然Napier的兵器还没制成，英国已把无敌舰队击垮，他还是成了英雄人物。他一生研究数学，以发明对数运算而著称。那时候天文学家Tycho Brahe（第谷，15461601）等人做了很多的观察，需要很多的计算，而且要算几个数的连乘，因此苦不堪言。

16、1594年，他为了寻求一种球面三角计算的简便方法，运用了独特的方法构造出对数方法。这让他在数学史上被重重地记上一笔，然而完成此对数却整整花了他20年的工夫。1614年6月在爱丁堡出版的第一本对数专著奇妙的对数表的描述（Mirifici logarithmorum canonis descriptio）中阐明了对数原理，后人称为纳皮尔对数：Nap logX。1616年Briggs（亨利布里格斯，1561-1630）去拜访纳皮尔，建议将对数改良一下以十为基底的对数表最为方便，这也就是后来常用的对数了。可惜纳皮尔隔年于1617年春天去世，后来就由Briggs以毕生精力继承纳皮尔的未竟事业，以10为底列出一个很详细的对数表。并且于1619年发表了奇妙对数规则的结构，于书中详细阐述了对数计算和造对表的方法。纳皮尔对数字计算特别有研究，他的兴趣在于球面三角学的运算，而球面三角学乃因应天文学的活动而兴起的。他重新建立了用于解球面直角三角形的10个公式的巧妙记法圆的部分法则（纳皮尔圆部法则）和解球面非直角三角形的两个公式纳皮尔比拟式，以及做乘除法用的纳皮尔算筹。此外，他还发明了纳皮尔尺，这种尺子可以机械地进行数的乘除运算和求数的平方根。