高二数学:欧拉公式
正文:
欧拉-----著名的数学家,瑞士人,大部分时间在俄国和法国度过.他16岁获得硕士学位,早年在数学天才贝努里赏识下开始学习数学,毕业后研究数学,是数学史上最高产的作家.在世发表论文700多篇,去世后还留下100多篇待发表.其论著几乎涉及所有数学分支.他首先使用f(x)表示函数,首先用∑表示连加,首先用i表示虚数单位.在立体几何中多面体研究中,首先发现并证明欧拉公式.
教学目标:
1、了解简单多面体的概念,掌握多面体的欧拉公式。
2、会用欧拉公式解题,了解欧拉公式的证明方法。
3、通过学生的主动参与,培养他们观察发现规律并证明所得猜想的能力
教学重点:简单多面体的欧拉公式
教学难点:简单多面体概念,欧拉公式的应用
教学过程
复习引入
⑴什么是多面体?多面体的面?多面体的棱?多面体的顶点?
问题1:课本P52有5个多面体,试分别写出它们的顶点数V,面数F和棱数E
⑶观察上述数据,写出你发现的规律
二.新课讲解
欧拉公式
问题2:从上看出有V+E-F=2,再看课本P57表格上方的几个多面体,分别写出它们的顶点数V,面数F和棱数E ,并回答它们是否满足上面的规律。
问题3:若上面的多面体的表面都是用橡皮簿膜制作的,并且可以向它们的内部充气 那么那些多面体能够连续变形,最后其表面可变为一个球面?那些变为环面?那些变为对接的球面?
简单多面体:在连续的变形中,表面可变为一个球面的多面体,叫做简单多面体
思考:前面的多面体中那些是简单多面体?棱锥,棱柱,正多面体, 凸多面体是不是简单多面体?
将问题1、2、3联系起来,能得出什么猜想?用式子表示你的猜想?
V+F﹣E=2 此公式叫做欧拉公式
二、欧拉公式的证明
⑴将多面体转化为由多边形组成的平面图形
⑵变形中的不变量
⑶计算多边形的内角和
①设多面体的F个面分别是n1,n2…,nF边形,各个面的内角总和是多少?
②n1+n2 +…+nF 和多面体的棱数E有什么关系?
③设图中的最大的多边形为m边形,则它的内角和是多少?它的内部包含的其他多边形的顶点数是多少?所有其他多边形内角总和是多少?
④图中所有多边形的内角总和是多少?它是否等于(V- 2)×360°?
从上有(E- F)×360°=(V- 2)×360°
所以 V+F -E=2
三、欧拉公式的应用
例1.(1)一个凸多面体的各个面都为五边形,则E与F的关系为
V与F的关系为
(2)一个凸多面体的各个顶点都有三条棱相交,则E与V的关系为
(3)一个凸多面体的各个面都为五边形,各个顶点都有三条棱相交,求E、F、V
例2.(1) C60 是由60个原子组成的分子,它结构为简单多面体形状。这个多面体有60 个顶点,从每个顶点都引出3条棱,各面的形状为五边形或六边形两种,试计算C60分子中形状为五边形和六边形的面各有多少种?
(2) 有没有棱数为7的简单多面体?
四、练习:求证:如果间单多面体的所有面都是有奇数条边的多边形,那么面数为偶数。
欧拉
著名的数学家,瑞士人,大部分时间在俄国和法国度过.他16岁获得硕士学位,早年在数学天才贝努里赏识下开始学习数学,毕业后研究数学,是数学史上最高产的作家.在世发表论文700多篇,去世后还留下100多篇待发表.其论著几乎涉及所有数学分支.他首先使用f(x)表示函数,首先用∑表示连加,首先用i表示虚数单位.在立体几何中多面体研究中,首先发现并证明欧拉公式.
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