椰程信奥 · 教案

45 分钟 · 环节—活动—意图 三栏表 · 板书与检测标准

课题信息

课题专题6 · 前缀和与差分(二)二维拓展
课时1 课时(45 分钟)
教具单文件互动课件(12 页,含二维前缀和模拟器)、椰程信奥 OJ

教学目标

维度具体目标
知识与技能掌握二维前缀和构建与查询公式、二维差分四角改法;独立完成地毯覆盖与激光炸弹。
过程与方法经历「一维 → 二维」的类比推广过程,掌握用容斥而非记忆推导公式的方法。
情感态度建立「公式可以现场推」的自信,消除对长公式的恐惧。

教学环节

环节教师活动学生活动设计意图
① 引入
4′
第 2 页并列一维 / 二维公式,提问「哪里变了、为什么」。对比两张表,归纳出「2 处 → 4 处」的规律。用类比降低陌生感,明确本讲只是一维的推广。
② 构建公式
9′
第 3 页用面积图讲容斥;第 5 页模拟器逐步点亮 S[i][j]。跟着模拟器口算每一步三项来源与结果。把抽象公式拆成可跟随的步骤。
③ 查询公式
7′
第 4 页讲「减两加一」;教 1×1 特例验公式法。用 1×1 特例验证自己记的公式对不对。授予可迁移的自检手段。
④ 二维差分
8′
第 6 页黑板上画 3×3 区域,逐格推演四角影响。在草稿上独立推一遍右下角的符号。攻克最易错点(右下角符号)。
⑤ 地毯
8′
第 7–8 页讲评;上机提交 CARPET。提交并自查数组尺寸与行末空格。落实二维差分模板。
⑥ 激光炸弹
7′
第 9–10 页先让学生踩 R=10⁹ 的坑,再讲 min 截断与坐标平移。上机提交 LASER,观察大数组与超时问题。培养范围意识与内存意识。
⑦ 小结
2′
第 12 页 6 条自检齐读。齐读并标记薄弱条。固化为可执行动作。

易错预警

① 右下角符号写反:d[x2+1][y2+1] 是 += 不是 −=。② 数组只开 n:要用 x2+1、y2+1,必须 n+2。③ 忘记坐标平移:点坐标含 0,不 +1 就会覆盖第 0 行导致公式失效。④ R 不截断:i−R 为负 → 越界 RE。⑤ 大数组放 main:100MB 爆栈,必须全局。⑥ 行末多余空格:Presentation Error。

当堂检测标准

等级标准
达标能独立写出地毯覆盖并通过 OJ。
良好能解释二维差分四个角的符号由来,并独立完成激光炸弹。
优秀能现场用容斥推导出子矩阵和公式,并自主发现并处理 R 截断、坐标平移等边界。

作业

① 默写两个模板;② 完成「最大子矩阵」拓展题(4×4 矩阵答案为 15);③ 思考:如果矩形修改与单点查询交替进行,二维差分还够用吗?