探索規律：感受字母表示數的優越性

趙維坤

同學們，代數發展的歷史經歷了三個主要階段：公元3世紀之前，人們主要用文字描述來表示數；接著，古希臘數學家丟番圖首次引進縮寫字母來代表未知的量，這個階段可以稱為半符號化階段；數學真正進入符號代數階段，始于“代數學之父”法國數學家韋達的創新，他系統地使用字母表示已知量、未知量，讓字母可以像數一樣進行運算，這才是代數的真正開始。

下面，我們通過動手操作、觀察、猜想、推理、歸納等活動，在形象感知的基礎上，找出規律、列出代數式，感受字母表示數的優越性。

連接多邊形不相鄰兩個頂點的線段叫做多邊形的對角線。如圖1所示的四邊形，我們可以畫出2條對角線。

同學們可以嘗試畫出五邊形、六邊形，并分別畫出五邊形、六邊形的所有的對角線。

猜想七邊形對角線的條數，然后畫出七邊形，并畫出它所有的對角線，驗證你的猜想。

隨著多邊形邊數的增加，其對角線的條數也在變化。請同學們嘗試寫出多邊形的邊數n與其對角線的條數m之間的關系。

如圖2，請同學們按照前4個圖形中棋子的擺放規律，依次在后兩個圖形上擺放棋子。

照此擺法，九邊形圖形中棋子總數是多少？我們可以通過畫出九邊形來驗證自己的猜想。那么，n邊形呢？

如圖3，每個圖形都是由邊長為1的單位長度的小正方形按照某種規律排列組成的。

請同學們手腦并用，做如下操作：

（1）按上述畫圖方式畫出第4個圖形；

（2）猜想：第5個圖形中小正方形的個數；

（3）思考：第n個圖形由多少個小正方形組成？

同學們，用字母表示數量關系更具有一般性，能給我們解決問題帶來便利。正如著名天文學家、物理學家開普勒所說，“數學是研究千變萬化中不變的關系”，希望同學們帶著數學的眼光繼續打開“代數”知識的大門。

（作者單位：江蘇省鹽城市毓龍路實驗學校）