直接證明與間接證明

2021-03-04 09:53:25 字數 4524 閱讀 4167

學習策略

分析法和綜合法在證明方法中都占有重要地位,是解決數學問題的重要思想方法。當所證命題的結論與所給條件間聯絡不明確,常常採用分析法證明;當所證的命題與相應定義、定理、公理有直接聯絡時,常常採用綜合法證明.在解決問題時,常常把分析法和綜合法結合起來使用。

反證法解題的實質是否定結論匯出矛盾,從而說明原結論正確。在否定結論時,其反面要找對、找全.它適合證明「存在性問題、唯一性問題」,帶有「至少有乙個」或「至多有乙個」等字樣的數學問題.

知識要點梳理

知識點一:直接證明

1、綜合法

(1)定義:

一般地,從命題的已知條件出發,利用公理、已知的定義及定理等,經過一系列的推理論證,最後推導出所要證明的結論成立,這種證明方法叫做綜合法.

(2)綜合法的的基本思路:執因索果

綜合法又叫「順推證法」或「由因導果法」.它是從已知條件和某些學過的定義、公理、公式、定理等出發,通過推導得出結論.

(3)綜合法的思維框圖:

用表示已知條件,為定義、定理、公理等,表示所要證明的結論,則綜合法可用框圖表示為:

(已知) (逐步推導結論成立的必要條件) (結論)

2、分析法

(1)定義:

一般地,從需要證明的命題出發,分析使這個命題成立的充分條件,逐步尋找使命題成立的充分條件,直至所尋求的充分條件顯然成立(已知條件、定理、定義、公理等),或由已知證明成立,從而確定所證的命題成立的一種證明方法,叫做分析法.

(2)分析法的基本思路:執果索因

分析法又叫「逆推證法」或「執果索因法」.它是從要證明的結論出發,分析使之成立的條件,即尋求使每一步成立的充分條件,直到最後,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.

(3)分析法的思維框圖:

用表示已知條件和已有的定義、公理、公式、定理等,所要證明的結論,則用分析法證明可用框圖表示為:

(結論) (逐步尋找使結論成立的充分條件) (已知)

(4)分析法的格式:要證……,只需證……,只需證……,因為……成立,所以原不等式得證。

知識點二:間接證明

反證法  (1)定義:

一般地,首先假設要證明的命題結論不正確,即結論的反面成立,然後利用公理,已知的定義、定理,命題的條件逐步分析,得到和命題的條件或公理、定理、定義及明顯成立的事實等矛盾的結論,以此說明假設的結論不成立,從而證明了原命題成立,這樣的證明方法叫做反證法.

(2)反證法的特點:

反證法是間接證明的一種基本方法.它是先假設要證的命題不成立,即結論的反面成立,在已知條件和「假設」這個新條件下,通過邏輯推理,得出與定義、公理、定理、已知條件、臨時假設等相矛盾的結論,從而判定結論的反面不能成立,即證明了命題的結論一定是正確的.

(3)反證法的基本思路:「假設——矛盾——肯定」

①分清命題的條件和結論.

②做出與命題結論相矛盾的假設.

③由假設出發,結合已知條件,應用演繹推理方法,推出矛盾的結果.

④斷定產生矛盾結果的原因,在於開始所做的假定不真,於是原結論成立,從而間接地證明原命

題為真.

(4)用反證法證明命題「若則」,它的全部過程和邏輯根據可以表示為:

(5)反證法的優點:對原結論否定的假定的提出,相當於增加了乙個已知條件.

規律方法指導

1.用反證法證明數學命題的一般步驟:

①反設——假設命題的結論不成立,即假定原命題的反面為真;

②歸謬——從反設和已知條件出發,經過一系列正確的邏輯推理,得出矛盾結果;

③存真——由矛盾結果,斷定反設不真,從而肯定原結論成立.

2.適合使用反證法的數學問題:

①要證的結論與條件之間的聯絡不明顯,直接由條件推出結論的線索不夠清晰;比如「存在性問題、

唯一性問題」等;

②如果從正面證明,需要分成多種情形進行分類討論,而從反面進行證明,只要研究一種或很少的幾種

情形.比如帶有「至少有乙個」或「至多有乙個」等字樣的數學問題.

經典例題透析

型別一:綜合法

1.如圖,設在四面體中,,,是的中點.

求證:垂直於所在的平面.

思路點撥:要證垂直於所在的平面,只需在所在的平面內找到兩條相交直線與垂直.

解析:連、

因為是斜邊上的中線,

所以又因為,而是、、的公共邊,

所以於是,而,因此

∴,由此可知垂直於所在的平面.

總結昇華:這是一例典型的綜合法證明.現將用綜合法證題的過程展現給大家,供參考:

(1)由已知是斜邊上的中線,推出,記為(已知);

(2)由和已知條件,推出三個三角形全等,記為;

(3)由三個三角形全等,推出,記為;

(4)由推出,記為(結論).

這個證明步驟用符號表示就是(已知)(結論).

舉一反三:

【變式1】求證:.

【答案】待證不等式的左端是3個數和的形式,右端是一常數的形式,而左端3個分母的真數相同,

由此可聯想到公式,轉化成能直接利用對數的運算性質進行化簡的形式.

∵,∴左邊∵,∴.

【變式2】在銳角三角形abc中,求證:

【答案】∵在銳角三角形abc中,,

∴,∵在內正弦函式單調遞增,

∴,即同理,,

∴型別二:分析法

2.求證:

思路點撥:由於本題所給的條件較少,且不等式中項都是根式的形式,因而用綜合法證明比較困難.這時,可從結論出發,逐步反推,尋找使命題成立的充分條件;此外,若注意到,,也可用綜合法證明.

法一:分析法

要證成立,

只需證明,

兩邊平方得,

所以只需證明,

兩邊平方得,

即,∵恆成立,

∴原不等式得證.

法二:綜合法

∵,,,  ∴.

∴.∴.

即原不等式成立.

總結昇華:

1.在證明過程中,若使用綜合法出現困難時,應及時調整思路,分析一下要證明結論成立需要怎樣的

充分條件是明智之舉.從結論出發,結合已知條件,逐步反推,尋找使當前命題成立的充分條件的方

法.2.綜合法寫出的證明過程條理清晰,易於理解;但綜合法的證題思路並不容易想到,因此,在一般的

證題過程中,往往是先用分析法尋找解題思路,再用綜合法書寫證明過程.

舉一反三:

【變式1】求證:

【答案】∵、、均為正數

∴要證成立,只需證明,

兩邊展開得即,

所以只需證明即,

∵恆成立,

∴成立.

【變式2】求證:

【答案】

法一:要證成立,

只需證明,

即只需證明即,

∵恆成立,

∴成立.

法二:∵,

∴,∴【變式3】若求證:.

【答案】由,得,

即 (*)

另一方面,要證,

即證,即證,化簡,得.

∵上式與(*)式相同.

所以,命題成立.

型別三:反證法

3.設二次函式中的、、均為奇數,

求證:方程無整數根.

思路點撥:由於要證明的結論與條件之間的聯絡不明顯,直接由條件推出結論的線索不夠清晰,所以可考慮用反證法.對於本題可通過奇偶數分析得出結論.

證明:假設方程有整數根,則成立,

所以.因為為奇數,所以也為奇數,且與都必須為奇數.

因為已知、為奇數,又為奇數,

所以為偶數,這與為奇數矛盾,

所以假設不成立,原命題成立.

總結昇華:反證法適宜證明「存在性」、「唯一性」,帶有「至少有乙個」或「至多有乙個」等字樣的數學問題.

舉一反三:

【變式1】若都為實數,且,,,

求證:中至少有乙個大於0.

【答案】假設都不大於0,則,,,

所以又因為,,,,

所以,所以,這與矛盾,

所以假設不成立,原命題成立.

【變式2】設函式在內都有,且恆成立,

求證:對任意都有.

【答案】假設「對任意都有」不成立,則,有成立,

又∵這與矛盾,

所以假設不成立,原命題成立.

【變式3】已知:,求證

【答案】假設,則成立,

所以.因為,所以,

所以,這與矛盾,

所以假設不成立,原命題成立.

學習成果測評

基礎達標:

1.要證明可選擇的方法有以下幾種,其中最合理的是( )

a.綜合法    b.分析法    c.反證法    d.歸納法

2.設,,則的大小關係是( )

a.    b.    c.    d.

3.已知函式,,則

是大小關係為( )

a.    b.    c.    d.

4.至少有乙個負實根的充要條件是( )

a.    b.    c.    d.或

5.如果都是正數,且,求證:.

6.已知都是正數,,且,求證:.

7.用反證法證明:如果,那麼.

能力提公升:

8.已知a3+b3=2,求證:a+b≤2.

9.已知a,b是正實數,求證:.

綜合**:

10.求證:正弦函式沒有比小的正週期.

直接證明與間接證明

教學過程 課堂匯入 已知,運用分析法和綜合法證明不等式成立。下面進入我們今天的學習!複習預習 1 綜合法從已知出發,以已知的定義 公理 定理為依據,逐步下推,直到推出要證明的結論為止 2 分析法從問題的結論出發,追溯導致結論成立的條件,逐步上溯,直到使結論成立的條件和已知條件或已知事實吻合為止 3 ...

直接證明與間接證明

1 直接證明 1 綜合法 定義 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,這種證明方法叫做綜合法 框圖表示 其中p表示已知條件 已有的定義 公理 定理等,q表示要證明的結論 2 分析法 定義 從要證明的結論出發,逐步尋求使它成立的充分條件,直至最後...

直接證明與間接證明

一 目標與策略 明確學習目標及主要的學習方法是提高學習效率的首要條件,要做到心中有數!學習目標 結合已經學過的數學例項,了解直接證明的兩種基本方法 綜合法和分析法,了解間接證明的一種基本方法 反證法 了解綜合法 分析法和反證法的思考過程 特點.重點難點 重點 根據問題的特點,結合綜合法 分析法和反證...