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1、
第二章 推理與證明章末復習課
題型一 合情推理與演繹推理
1.歸納和類比都是合情推理,前者是由特殊到一般,部分到整體的推理,后者是由特殊到特殊的推理,但二者都能由已知推測未知,都能用于猜想,推理的結(jié)論不一定為真,有待進一步證明.
2.演繹推理與合情推理不同,它是由一般到特殊的推理,是數(shù)學中證明的基本推理形式,也是公理化體系所采用的推理形式.另一方面,合情推理與演繹推理又是相輔相成的,前者是后者的前提,后者論證前者的可靠性.
例1 (1)有一個奇數(shù)列1,3,5,7,9,…,現(xiàn)在進行如下分組:第一組含一個數(shù){1};第二組含兩個數(shù){3,5};第三組含三個數(shù){7,9,11};第
2、四組含四個數(shù){13,15,17,19};…試觀察每組內(nèi)各數(shù)之和f(n)(n∈N+)與組的編號數(shù)n的關(guān)系式為________.
(2)在平面幾何中,對于Rt△ABC,AC⊥BC,設AB=c,AC=b,BC=a,則
①a2+b2=c2;
②cos2A+cos2B=1;
③Rt△ABC的外接圓半徑為r=.
把上面的結(jié)論類比到空間寫出相類似的結(jié)論;如果你能證明,寫出證明過程;如果在直角三角形中你還發(fā)現(xiàn)了異于上面的結(jié)論,試試看能否類比到空間?
(1)答案 f(n)=n3
解析 由于1=13,3+5=8=23,
7+9+11=27=33,13+15+17+19=64=43,…,猜想第n組內(nèi)
3、各數(shù)之和f(n)與組的編號數(shù)n的關(guān)系式為f(n)=n3.
(2)解 選取3個側(cè)面兩兩垂直的四面體作為直角三角形的類比對象.
①設3個兩兩垂直的側(cè)面的面積分別為S1,S2,S3,底面面積為S,則S+S+S=S2.
②設3個兩兩垂直的側(cè)面與底面所成的角分別為α,β,γ,則cos2α+cos2β+cos2γ=1.
③設3個兩兩垂直的側(cè)面形成的側(cè)棱長分別為a,b,c,則這個四面體的外接球的半徑為R=.
反思與感悟 (1)歸納推理中有很大一部分題目是數(shù)列內(nèi)容,通過觀察給定的規(guī)律,得到一些簡單數(shù)列的通項公式是數(shù)列中的常見方法.
(2)類比推理重在考查觀察和比較的能力,題目一般情況下較為新穎,也
4、有一定的探索性.
跟蹤訓練1 下列推理是歸納推理的是________,是類比推理的是________.
①A、B為定點,若動點P滿足|PA|+|PB|=2a>|AB|,則點P的軌跡是橢圓;
②由a1=1,an+1=3an-1,求出S1,S2,S3,猜想出數(shù)列的通項an和Sn的表達式;
③由圓x2+y2=1的面積S=πr2,猜想出橢圓的面積S=πab;
④科學家利用魚的沉浮原理制造潛艇.
答案?、凇、邰?
題型二 綜合法與分析法
綜合法和分析法是直接證明中的兩種最基本的證明方法,但兩種證明方法思路截然相反,分析法既可用于尋找解題思路,也可以是完整的證明過程,分析法與綜合法可相互轉(zhuǎn)換
5、,相互滲透,要充分利用這一辯證關(guān)系,在解題中綜合法和分析法聯(lián)合運用,轉(zhuǎn)換解題思路,增加解題途徑.一般以分析法為主尋求解題思路,再用綜合法有條理地表示證明過程.
例2 用綜合法和分析法證明.
已知α∈(0,π),求證:2sin 2α≤.
證明 (分析法)
要證明2sin 2α≤成立.
只要證明4sin αcos α≤.
∵α∈(0,π),∴sin α>0.
只要證明4cos α≤.
上式可變形為
4≤+4(1-cos α).
∵1-cos α>0,
∴+4(1-cos α)≥2=4,
當且僅當cos α=,即α=時取等號.
∴4≤+4(1-cos α)成立.
∴不等式
6、2sin 2α≤成立.
(綜合法)
∵+4(1-cos α)≥4,
(1-cos α>0,當且僅當cos α=,即α=時取等號)
∴4cos α≤.
∵α∈(0,π),∴sin α>0.
∴4sin αcos α≤.
∴2sin 2α≤.
跟蹤訓練2 求證:-2cos(α+β)=.
證明 ∵sin(2α+β)-2cos(α+β)sin α
=sin[(α+β)+α]-2cos(α+β)sin α
=sin(α+β)cos α+cos(α+β)sin α-2cos(α+β)sin α
=sin(α+β)cos α-cos(α+β)sin α
=sin[(α+β)-α]=
7、sin β,
兩邊同除以sin α得
-2cos(α+β)=.
題型三 反證法
反證法是一種間接證明命題的方法,它從命題結(jié)論的反面出發(fā)引出矛盾,從而肯定命題的結(jié)論.
反證法的理論基礎是互為逆否命題的等價性,從邏輯角度看,命題:“若p則q”的否定是“若p則綈q”,由此進行推理,如果發(fā)生矛盾,那么就說明“若p則綈q”為假,從而可以導出“若p則q”為真,從而達到證明的目的.
例3 若x,y都是正實數(shù),且x+y>2,求證:<2或<2中至少有一個成立.
證明 假設<2和<2都不成立,
則有≥2和≥2同時成立.
因為x>0且y>0,
所以1+x≥2y且1+y≥2x,
兩式相加,得2+
8、x+y≥2x+2y,
所以x+y≤2.
這與已知x+y>2矛盾.
故<2與<2至少有一個成立.
反思與感悟 反證法常用于直接證明困難或以否定形式出現(xiàn)的命題;涉及“都是……”“都不是……”“至少……”“至多……”等形式的命題時,也常用反證法.
跟蹤訓練3 已知:ac≥2(b+d).
求證:方程x2+ax+b=0與方程x2+cx+d=0中至少有一個方程有實數(shù)根.
證明 假設兩方程都沒有實數(shù)根,
則Δ1=a2-4b<0與Δ2=c2-4d<0,有a2+c2<4(b+d),而a2+c2≥2ac,從而有4(b+d)>2ac,即ac<2(b+d),與已知矛盾,故原命題成立.
[呈重點、現(xiàn)規(guī)
9、律]
1.歸納和類比都是合情推理,前者是由特殊到一般,部分到整體的推理,后者是由特殊到特殊的推理,但二者都能由已知推測未知,都能用于猜想,推理的結(jié)論不一定為真,有待進一步證明.
2.演繹推理與合情推理不同,是由一般到特殊的推理,是數(shù)學中證明的基本推理形式.也是公理化體系所采用的推理形式,另一方面,合情推理與演繹推理又是相輔相成的,前者是后者的前提,后者論證前者的可靠性.
3.直接證明和間接證明是數(shù)學證明的兩類基本證明方法.直接證明的兩類基本方法是綜合法和分析法:綜合法是從已知條件推導出結(jié)論的證明方法;分析法是由結(jié)論追溯到條件的證明方法,在解決數(shù)學問題時,常把它們結(jié)合起來使用,間接證法的一種方法是反證法,反證法是從結(jié)論反面成立出發(fā),推出矛盾的證明方法.
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