第二章推理與證明

2021-03-04 09:53:25 字數 4045 閱讀 4193

1、歸納推理

把從個別事實中推演出一般性結論的推理,稱為歸納推理(簡稱歸納).

簡言之,歸納推理是由部分到整體、由特殊到一般的推理。

歸納推理的一般步驟:

通過觀察個別情況發現某些相同的性質;

從已知的相同性質中推出乙個明確表述的一般命題(猜想);

證明(視題目要求,可有可無).

2、模擬推理

由兩類物件具有某些類似特徵和其中一類物件的某些已知特徵,推出另一類物件也具有這些特徵的推理稱為模擬推理(簡稱模擬).

簡言之,模擬推理是由特殊到特殊的推理.

模擬推理的一般步驟:

找出兩類物件之間可以確切表述的相似特徵;

用一類物件的已知特徵去推測另一類物件的特徵,從而得出乙個猜想;

檢驗猜想。

3、合情推理

歸納推理和模擬推理都是根據已有的事實,經過觀察、分析、比較、聯想,再進行歸納、模擬,然後提出猜想的推理.

歸納推理和模擬推理統稱為合情推理,通俗地說,合情推理是指「合乎情理」的推理.

4、演繹推理

從一般性的原理出發,推出某個特殊情況下的結論,這種推理稱為演繹推理.

簡言之,演繹推理是由一般到特殊的推理.

演繹推理的一般模式———「三段論」,包括

⑴大前提-----已知的一般原理;

⑵小前提-----所研究的特殊情況;

⑶結論-----據一般原理,對特殊情況做出的判斷.

用集合的觀點來理解:若集合中的所有元素都具有性質,是的乙個子集,那麼中所有元素也都具有性質p.

從推理所得的結論來看,合情推理的結論不一定正確,有待進一步證明;演繹推理在前提和推理形式都正確的前提下,得到的結論一定正確.

5、直接證明與間接證明

⑴綜合法:利用已知條件和某些數學定義、公理、定理等,經過一系列的推理論證,最後推導出所要證明的結論成立.

框圖表示:

要點:順推證法;由因導果.

⑵分析法:從要證明的結論出發,逐步尋找使它成立的充分條件,直至最後,把要證明的結論歸結為判定乙個明顯成立的條件(已知條件、定理、定義、公理等)為止.

框圖表示:

要點:逆推證法;執果索因.

⑶反證法:一般地,假設原命題不成立,經過正確的推理,最後得出矛盾,因此說明假設錯誤,從而證明了原命題成立.的證明方法.它是一種間接的證明方法.

反證法法證明乙個命題的一般步驟:

(1)(反設)假設命題的結論不成立;

(2)(推理)根據假設進行推理,直到匯出矛盾為止

(3)(歸謬)斷言假設不成立;

(4)(結論)肯定原命題的結論成立.

反證法匯出的矛盾主要有:

①與假設矛盾;

②與數學公理、定理、定義、公式或與已被證明了的結論矛盾;

③與公認的簡單事實矛盾.

6、數學歸納法

數學歸納法是證明關於正整數的命題的一種方法.

用數學歸納法證明命題的步驟;

(1)(歸納奠基)證明當取第乙個值時命題成立;

(2)(歸納遞推)假設時命題成立,推證當時命題也成立.

只要完成了這兩個步驟,就可以斷定命題對從開始的所有正整數都成立.

用數學歸納法可以證明許多與自然數有關的數學命題,其中包括恒等式、不等式、數列通項公式、幾何中的計算問題等.

一,經典例解

題型一:模擬推理

例2-1 已知o是△abc內任意一點,鏈結ao、bo、co並延長交對邊於a′,b′,c′,則++=1,這是一道平面幾何題,其證明常採用「面積法」.

++=++==1.

請運用模擬思想,對於空間中的四面體v—bcd,存在什麼類似的結論?並用體積法證明.

(1)模擬平面幾何中的勾股定理:若直角三角形abc中的兩邊ab、ac互相垂直,則三角形三邊長之間滿足關係:ab2+ac2=bc2.

若三稜錐a-bcd的三個側面abc、acd、adb兩兩互相垂直,則三稜錐的側面積與底面積之間滿足關係

(2)已知命題:若數列為等差數列,且am=a,an=b(m≠n,m,n∈n*),則am+n=.現已知數列(bn>0,n∈n*)為等比數列,且bm=a,bn=b(m≠n,m,n∈n*),若模擬上述結論,則可得到bm+n=_____..

【變式】設等差數列的前項和為,則,,,成等差數列.模擬以上結論有:設等比數列的前項積為,則成等比數列.

題型二:歸納推理

例2-2 觀察下列等式:

可以推測,當

【點撥】本題以正整數的冪的和為載體考查歸納推理.解答本題的突破口是觀察ak-1、ak-2隨k的變化而變化的規律,只需對k的前幾項的取值進行觀察就不難發現規律猜測出結論.

【變式】在數列中,a1=1,an+1=,n∈n*.猜想這個數列的通項公式,並證明.

題型三:綜合法

例4 證明:.

題型四:分析法

例5 △的三個內角成等差數列,求證:.

題型五:反證法

例2-3已知,,求證:不能同時大於.

【點撥】本題以證明不等式為載體考查反證法.「不能同時大於」包含多種情形,不易直接證明,考慮反證法,即「正難則反」.遇到否定性、唯一性、無限性、至多、至少等題型時,常考慮有反證法.

求證:和中至少有乙個小於2.

題型六:數學歸納法

例2-4已知數列,an>0,前n項和.

(1)求a1,a2,a3的值;

(2)猜想出通項an,並證明.

【點撥】本題以求數列的通項公式為載體考查數學歸納法.用數學歸納法證明與n有關的命題時,先驗證n取第乙個允許值時結論成立,在此基礎上假設n取k(k>n)時結論成立,只需證明n=k+1時結論成立即可,但此時必須應用歸納假設.

欲證通項公式為,只需將已知條件轉化為ak與ak+1的關係,然後用歸納假設即可得證.

【變式】已知,n∈n*.試比較與的大小,並且說明理由.

【規律總結】

1. 「合情推理」是一種重要的歸納,主要從已知條件歸納出乙個結論,可以是形式上的歸納,也可以是數學性質的歸納;演繹推理則是邏輯思維能力的乙個重要體現.

2.直接證明中,常把綜合法和分析法結合起來使用,根據結論的特點用分析法探求證明思路、轉化條件,用綜合法書寫表述證明過程.

3. 「數學歸納法」僅限於與自然數有關的命題,它是乙個遞推的數學論證方法.運用數學歸納法證明問題,關鍵是n=k+1時命題成立的推證,此步證明要具有目標意識,注意與最終要達到的解題目標進行分析比較,以此確定和調控解題的方向,使差異逐步減小,最終實現目標完成解題.

三、課內練習

一、選擇題

1.在古臘畢達哥拉斯學派把1,3,6,10,15,21,28,…,這些數叫做三角形數,因為這些數對應的點可以排成乙個正三角形,則第個三角形數為( )

1361015

a.n bcd.

2.在平面幾何裡有勾股定理:「設△abc的兩邊ab,ac互相垂直,則ab2+ac2=bc2」拓展到空間,模擬平面幾何的勾股定理,設三稜錐a—bcd的三個側面abc、acd、adb 兩兩相互垂直,則可得( )

a.ab2+ac2+ ad2=bc2+ cd2 + bd2 b.

cd.ab2×ac2×ad2=bc2 ×cd2 ×bd2

3.觀察下表:

12 3 4

3 4 5 6 7

4 5 6 7 8 9 10

……設第n行的各數之和為sn,則等於( )

a.2b.3c.4d.5

4.廣州2023年亞運會火炬傳遞在a、b、c、d、e五個城市之間進行,各城市之間的路線距離(單位:百公里)見下表.

若以a為起點,e為終點,每個城市只經過一次,則火炬傳遞的最短路線距離是( )

a.20.6b.21c.22d.23

2、填空題

5.若數列{} (n∈n)是等差數列,則有數列b=(n∈n)也是等差數列.模擬上述性質,相應地:若數列是等比數列,且c>0(n∈n),則有dn∈n)也是等比數列.

6.在德國不萊梅舉行的第48屆世乒賽期間,某商場櫥窗裡用同樣的桌球堆成若干堆「正三稜錐」形展品,其中第一堆只有一層,就乙個球,第三2、3、4、…堆最底層(第一層)分別按下圖方式固定擺放,從第二層開始每層小球的小球自然壘放在下一層之上,第堆的第層就放乙個桌球,以表示第堆的桌球總數,則用表示).

7. 若,則

三、解答題

8. 若x,y都是正實數,且x+y>2.求證:<2與<2中至少有乙個成立.

第二章推理與證明

知識點1.合情推理與演繹推理 合情推理定義p27 歸納 模擬 猜想典型例題 書本p30 練習1 2.綜合法和分析法 綜合法定義p36 已知條件和某些數學定義,定理等 證明題常見 分析法定義p39 從證明的結論出發,尋求使它充分成立的條件 解題格式 見書p39例4 要證 只需證只需證 只需證因為 顯然...

第二章推理證明複習

1 歸納推理 把從個別事實中推演出一般性結論的推理,稱為歸納推理 簡稱歸納 簡言之,歸納推理是由由的推理。歸納推理的一般步驟 通過觀察個別情況發現某些相同的性質 從已知的相同性質中推出乙個明確表述的一般命題 猜想 證明 視題目要求,可有可無 2 模擬推理 由兩類物件具有某些類似特徵和其中一類物件的某...

第二章推理與證明綜合檢測

一 選擇題 本大題共12個小題,每小題5分,共60分 在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的 1 銳角三角形的面積等於底乘高的一半,直角三角形的面積等於底乘高的一半 鈍角三角形的面積等於底乘高的一半 所以,凡是三角形的面積都等於底乘高的一半 以上推理運用的推理規則是 a 三段論推理 b ...