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师梦圆高中数学教材同步人教A版版选修4-7 优选法与试验设计初步2.正交试验设计下载详情

选修4-7 优选法与试验设计初步《第二讲 试验设计初步 一 正交试验设计法 2.正交试验设计》优秀教案

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选修4-7 优选法与试验设计初步《第二讲 试验设计初步 一 正交试验设计法 2.正交试验设计》优秀教案

难点:了解正交试验的思想和方法,了解正交表的构造方法。

教学过程

引入

?欧拉 Euler猜想

1782年,瑞士数学家欧拉研究这样一个问题:“有6个不同的师团。现从每个师团中选出具有6种军衔的军官各1人(例如上校、中校、少校、上尉、中尉、少尉各一名 ),共36名军官。试问,能不能把这些军官排成6行6列的一个方阵,方阵每行的6名军官恰来自6个师团,而且恰好分别具有6种不同的军衔.方阵每列的6名军官也是如此,即每行每列都有各个师团和各种军衔的代表?” 欧拉在作了种种尝试之后宣布:“我毫不犹豫地认为人们不可能造出一对6阶的正交拉丁方。同时对于10阶,14阶……也不可能造出。”欧拉这一猜想,在长达100多年的时间里始终未能解决 上述方阵称为正交拉丁方。36个军官问题,是问是否有n=6的正交拉丁方。

?什么是n阶拉丁方

 用n个不同的拉丁字母排成一个n阶方阵,如果每行的n个字母均不相同,每列的n个字母均不相同,则称这种方阵为n×n拉丁方,或n阶拉丁方

也即:每个字母在任一行、任一列中只出现一次

备注:此时可以用数字代替拉丁字母,它们是等价的

?什么是正交拉丁方

 设有两个n阶的拉丁方,如果将它们叠合在一起,恰好出现n2个不同的有序数对,则称这两个拉丁方为互相正交的拉丁方,简称正交拉丁方

设计意图:用欧拉的36个军官问题引起学生的学习兴趣,同时引出拉丁方的概念为后面学生理解正交表奠定基础。

教学内容

?案例1 某化工产品的产量受到温度A、反应时间B和催化剂浓度C三个因素的影响。在具体生产过程中,根据经验,温度、反应时间及催化剂浓度分别可以取两个水平:

? 温度:A1=80℃,A2=90 ℃;

? 反应时间:B1=1h,B2=2h;

? 催化剂浓度:C1=5%,C2=6%。

? 现要在上述的情况下找出产量最佳的因素组合方案,并分析影响结果的主次因素。

?水平:因素在试验中所处的各种状态和条件称为因素的水平。在试验中往往要考虑某因素的几种状态,那么就称该因素为几水平因素

设计意图:围绕实际问题,展开教学内容。

试验方案设计1(全面试验):如果按照它们所有可能组合的情况做试验,全面试验为:

共八次试验

试验方案设计2(简单比较法):

设计意图:让学生讨论这些实验设计方案的优缺点,思考符合实际要求的试验方案。

试验方案设计3(正交试验设计法)