Методика обучения школьников основам комбинаторики теории вероятностей и математической статистики (стр. 4 из 15)

· «Парадоксы».

· «Кому нужна теория вероятностей?».

Раздел 3. Случайные величины.

Случайная величина. Дискретная и непрерывная случайные величины. Закон распределения вероятностей ДСВ. Математическое ожидание ДСВ. Дисперсия ДСВ. Среднее квадратическое отклонение. Метод наименьших квадратов.

Ученические проекты:

· «Современные азартные игры».

· «Моделирование методом Монте-Карло».

Раздел 4. Элементы математической статистики.

Предмет статистики. Основная задача и основной метод статистики. Статистическая информация и способы её представления: простой статистический ряд (выборка), таблицы частот, таблицы относительных частот, столбчатые диаграммы, полигоны частот, круговые диаграммы, гистограммы. Простейшие статистические исследования. Этапы статистических исследований. Опрос общественного мнения как пример сбора, обработки, представления и интерпретации данных. Статистические характеристики: среднее значение, мода, медиана, размах, выборочная дисперсия, выборочное среднее квадратичное отклонение. Определение линий регрессии методом наименьших квадратов для двумерных выборок.

Ученические проекты:

· «Развитие математической статистики».

· Статистическое исследование на заданную тему.

В процессе обучения учащиеся приобретают умения:

· подсчитать количество всевозможных комбинаций элементов, образованных определённому правилу;

· решать задачи с помощью графов;

· определять типы случайных событий;

· вычислять вероятность события, пользуясь простейшими свойствами вероятности;

· проводить эксперименты со случайными исходами;

· извлекать информацию из таблиц и диаграмм, анализировать её;

· записывать исходные данные в таблицу, используя их составлять диаграммы;

· регистрировать результаты наблюдений и делать выводы;

· выполнять математические, процентные расчёты.

Учитывая значимость и назначение курса в каждом из профилей определим структуру курса и составим учебный план.

№	РАЗДЕЛ	ТЕМА ЗАНЯТИЯ	КОЛ-ВО ЧАСОВ
			Матема-тический профиль	Гумани-тарный профиль	Экономи-ческий профиль
1	Элементы комбинато-рики	1. Комбинаторные задачи. Перебор всех возможных вариантов. 2. Подсчет вариантов с помощью графов, таблица вариантов. 3. Кортежи. Правила произведения и суммы. 4. Перестановки. 5. Размещения. 6. Сочетания. 7. Самостоятельная работа 8. Некоторые свойства сочетаний. 9. Свойство сочетаний = + и треугольник Паскаля. 10. Бином Ньютона. 11. Решение задач. 12. «Комбинаторика вокруг нас» (итоговое).	1 2 2 2 2 2 1 1 1 1 2 2	1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1	1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2
Всего			19	12	14
2	Элементы теории ве-роятностей	1. Предмет теории вероятностей. События. 2. Виды случайных событий. 3. Эксперименты и их исходы. 4. Классическое определение вероятности. 5. Решение вероятностных задач с помощью формул комбинаторики. 6. Статистическая вероятность. 7. Геометрическая вероятность. 8. Теорема сложения вероятностей. 9. Теорема умножения вероятностей. 10. Следствия теорем сложения и умножения. 11. Формула Бернулли. Закон больших чисел. 12. Решение задач. 13. Самостоятельная работа. 14. «Кому нужна теория вероятностей?» (итоговое).	2 1 1 1 1 1 1 2 2 2 1 2 1 2	1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2	2 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 2 1 2
Всего			20	13	18	18
3	Случайные величины	1. Понятие случайной величины. Закон распределения вероятностей дискретной случайной величины. 2 Математические операции над случайными величинами. 3 Числовые характеристики ДСВ. Математическое ожидание. 4 Дисперсия ДСВ. Среднее квадратическое отклонение. 5 Метод наименьших квадратов. 6. Зачет.	2 1 2 2 1 2	1 1 1 1	1 1 2 1 1 1
Всего			10	4	7
4	Элементы математической статистики	1. Выборочный метод. 2. Числовые характеристики статистических рядов. 3. Статистические исследования. Этапы статистического исследования. 4. Определение линий регрессии методом наименьших квадратов для двумерных выборок. 5. Исследовательские проекты и их защита.	3 2 1 2 2	2 1 1 1	3 2 1 2 2
Всего			10	5	10
Итого			60	34

Глава 2 Методика обучения школьников основам комбинаторики, теории вероятностей и математической статистики в рамках профильной школы

2.1. Организация при формировании пространственного образа, c использованием компьютерной анимации, целесообразно выделить следующие шаги, на каждом из которых используются свои модели реального объекта:

Занятие №1. Комбинаторные задачи. Перебор всех возможных вариантов.

В начале занятия учащимся необходимо дать понятие о таком разделе математики, как комбинаторика, и привести примеры нескольких комбинаторных задач для привития интереса к данному разделу.

В науке и практике часто встречаются задачи, решая которые приходится составлять различные комбинации из конечного числа элементов и подсчитывать число комбинаций. Такие задачи получили название комбинаторных задач, а раздел математики, в котором рассматриваются подобные задачи, называют комбинаторикой. Слово «комбинаторика» происходит от латинского слова combinare, которое означает «соединять, сочетать». Методы комбинаторики находят широкое применение в физике, химии, биологии, экономике, теории вероятностей и других областях знаний.

Приведем примеры некоторых комбинаторных задач.

1) Сколькими способами можно расположить в электрической цепи 7 различных приборов?

2) Сколько словарей надо издать, чтобы можно было непосредственно выполнять переводы с любого из 5 языков: русского, английского, французского, немецкого, итальянского, на любой другой из этих 5 языков?

3) Вова точно помнит, что в формуле азотной кислоты подряд идут буквы H, N, O и что есть один нижний индекс – то ли двойка, то ли тройка. Сколько имеется вариантов, в которых индекс стоит не на втором месте?

4) Сколько разных типов гамет может дать гибрид, гетерозиготный по 3 независимым признакам?

5) Перечислить все трехзначные числа, в записи которых встречаются только цифры 1 и 2.

6) Три друга – Антон, Борис и Виктор – приобрели два билета на футбольный матч. Сколько различных вариантов посещения футбольного матча для троих друзей?

Таким образом, различают следующие типы комбинаторных задач:

· Задачи, в которых требуется перечислить все решения (пример 5).

· Задачи, состоящие в требовании выделить из всех возможных решений такое, которое удовлетворяет заданному дополнительному требованию (пример 3).

· Задачи, в которых требуется подсчитать число решений (пример 1, 2, 6, 4).

Процесс навыков подсчета комбинаторных объектов можно расчленить на три этапа в зависимости от времени обучения и методов подсчета:

- подсчет методом непосредственного перебора;

- подсчет с использованием комбинаторных принципов;

- подсчет с использованием формул комбинаторики.

Каждый из этих этапов готовит почву для формирования навыков следующих этапов. Поэтому на начальном этапе с учащимися нужно обязательно рассмотреть бесформульные методы.

Рассмотрим основные методы, используемые в решении комбинаторных задач.

Перебор всех возможных вариантов

Операция перебора раскрывает идею комбинирования, служит основой для формирования комбинаторных понятий, поэтому на первом месте должна стоять задача по формированию навыков систематического перебора.

Пример 1. Из группы теннисистов, в которую входят четыре человека – Антонов, Григорьев, Сергеев и Федоров, тренер выделяет пару для участия в соревнованиях. Сколько существует вариантов выбора такой пары?

Составим сначала все пары, в которые входит Антонов (для краткости будем писать первые буквы фамилий). Получим три пары: АГ, АС, АФ.

Выпишем теперь пары, в которые входит Григорьев, но не входит Антонов. Таких пар две: ГС, ГФ.

Далее составим пары, в которые входит Сергеев, но не входит Антонов и Григорьев. Такая пара только одна: СФ.

Других вариантов составления пар нет, так как все пары, в которые входит Федоров, уже составлены.

Итак, мы получили 6 пар: АГ, АС, АФ, ГС, ГФ, СФ. Значит, всего существует 6 вариантов выбора тренером пары теннисистов из данной группы.

Способ рассуждений, которым мы воспользовались при решении задачи, называют перебором возможных вариантов.

Тут же необходимо пояснить учащимся, что в данном примере нам не важен порядок выбора пары: Антонов и Григорьев или Григорьев и Антонов, и привести пример задачи, где учитывается порядок элементов в комбинации.

Пример 2. Три друга – Антон, Борис и Виктор – приобрели два билета на футбольный матч на 1-е и 2-е места первого ряда стадиона. Сколько у друзей есть вариантов занять эти два места на стадионе?

Если на матч пойдут Антон и Борис, то они могут занять места двумя способами: 1-е место – Антон, 2-е – Борис, или наоборот. Аналогично Антон и Виктор, Борис и Виктор. Таким образом, мы получили 6 вариантов: АБ, БА, АВ, ВА, БВ, ВБ.

Следующая система задач направлена на формирование умений учащихся систематическому перебору, составлению комбинаций с учетом и без учета порядка.

Задачи:

1. Перечислить знакомые виды четырехугольников.

2. В кафе предлагают два первых блюда: борщ и рассольник – и четыре вторых блюда: гуляш, котлеты, сосиски, пельмени. Укажите все обеды из двух блюд, которые может заказать посетитель.