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欧拉
欧拉公式
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.在世刊登论文700多篇,去世后还留下100多篇待刊登.其论著几乎波及所有数学分支.他首先使用f(x)表达函数,首先用∑表达连加,首先用i表达虚数单位.在立体几何中多面体研究中,首先发现并证明欧拉公式.
多面体
(6)
( 8 )
简单多面体
表面通过持续变形能变成一种球面的多面体
( 5 )
讨论
问题1: (1)数出下列四个多面体的顶点数V、面数F、棱数E 并填表
(1)
(2)
(3)
(4)
图形编号
顶点数V
面数F
棱数E
(1)
(2)
(3)
(4)
规律:
V+F-E=2
4
6
4
8
6
12
6
8
12
9
8
15
(欧拉公式)
( 8 )
( 5 )
5
8
5
16
16
32
7
8
12
问题1: (2)数出下列四个多面体的顶点数V、面数F、棱数E 并填表
图形编号
顶点数V
面数F
棱数E
(5)
(7)
(6)
V+F-E=2
(欧拉公式)
简单多面体
讨论
问题2:怎样证明欧拉公式(证法一:内角和法)
A
B
C
D
E
A1
B1
C1
D1
E1
A
B
C
D
E
A1
B1
C1
D1
E1
讨论
思考1:多面体的面数是F,顶点数是V,棱数是E,则平面图形中的多边形个数、顶点数、边数分别为
思考2: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?
(n1-2) ·1800+ (n2-2) ·1800+···+ (nF-2) ·1800=(n1+n2+···+nF-2F)· 1800
思考3: n1+n2+···+nF和多面体的棱数E有什么关系
n1+n2+···+nF =2E
F、V、E.
问题2:怎样证明欧拉公式(证法一:内角和法)
讨论
A
B
C
D
E
A1
B1
C1
D1
E1
A
B
C
D
E
A1
B1
C1
D1
E1
多边形内角和=(E-F)·3600
思考4:设平面图形中最大多边形(即多边形ABCDE)是m边形,则它和它内部的全体多边形的内角总和是多少?
2(m-2) ·1800+(V-m) ·3600=(V-2) ·3600
∴(E-F)·3600= (V-2) ·3600
问题2:怎样证明欧拉公式(证法一:内角和法)
讨论
A
B
C
D
E
A1
B1
C1
D1
E1
A
B
C
D
E
A1
B1
C1
D1
E1
V+F-E=2
欧拉公式
证法二:去边法
问题3:欧拉公式的应用
例1 1996年的诺贝尔化学奖授予对发现C60有重大奉献的三位科学家.C60是有60 个C原子构成的分子,它构造为简单多面体形状.这个多面体有60个顶点,从每个顶点都引出3条棱,各面的形状分别为五边星或六边形两种.计算C60分子中形状为五边形和六边形的面各有多少?
解:设C60分子中形状为五边形和六边形的面各有x个和 y个.
由题意有顶点数V=60,面数F=x+y,
答:C60分子中形状为五边形和六边形的面各有12个和20个.