教學目標:
1.了解合情推理的含義,能利用歸納和模擬等進行簡單的推理,了解合情推理在數學發現中的作用.
2.了解演繹推理的重要性,掌握演繹推理的基本模式,並能運用它們進行一些簡單推理.
3.了解直接證明的基本方法:分析法、綜合法和數學歸納法;了解分析法、綜合法和數學歸納法的思考過程、特點.
4.了解本章知識結構,進一步感受和體會常用的思維模式和證明方法,形成對數學的完整認識.
教學重點:
了解本章知識結構,進一步感受和體會常用的思維模式和證明方法,形成對數學的完整認識.
教學難點:
認識數學本質,把握數學本質,靈活選擇並運用所學知識解決問題.
教學過程:
一、 知識回顧
本章知識結構:
基礎知識過關:
(1)合情推理包括推理、 推理.
(2稱為歸納推理;它是一種由到由到的推理.
(3稱為模擬推理;它是一種由到的推理.
(4)歸納推理的一般步驟是
(5)模擬推理的一般步驟是
(6)從一般性的原理出發,推出某個特殊情況下的結論,我們稱這種推理為 ,它是一種到的推理.
(7和是直接證明的兩種基本方法.
(8)反證法證明問題的一般步驟
(9)數學歸納法的基本思想
數學歸納法證明命題的步驟
二、數**用
例1 (1)考察下列一組不等式:23+53>22·5+2·52,24+54>23·5+2·53,25+55>23·52+22·53,….將上述不等式在左右兩端仍為兩項和的情況下加以推廣,使以上的不等式成為推廣不等式的特例,則推廣的不等式可以是
(2)在平面上,若兩個正三角形的邊長的比為1∶2,則它們的面積比為1∶4,類似地,在空間內,若兩個正四面體的稜長的比為1∶2,則它們的體積比為
(3)若數列是等差數列,對於bn= (a1+a2 +…+an),則數列也是等差數列.模擬上述性質,若數列是各項都為正數的等比數列,對於dn>0,則dn時,數列也是等比數列.
解 (1);
(2)體積比為1∶8;
(3).
說明 (1)是從個別情況到一般情況的合情推理;
(2)是從平面到空間的模擬推理;
(3)是從等差數列到等比數列的模擬推理.
例2 若△abc的三個內角a,b,c成等差數列,分別用綜合法和分析法證明:.
證明 (分析法)要證,
只需證,
即證,∵△abc的三個內角a,b,c成等差數列,∴c=60°,
由餘弦定理得,即,
故原命題成立.
(綜合法)∵△abc的三個內角a,b,c成等差數列,∴c=60°,
由餘弦定理得,即,
或,兩邊同除以得.
說明分析法和綜合法是兩種常用的直接證明方法.分析法的特點是執果索因,綜合法的特點是由因導果,分析法常用來探尋解題思路,綜合法常用來書寫解題過程.
例3 已知a,b,c∈(0,1),求證:(1-a)b,(1-b)c,(1-c)a不能同時大於.
分析 「不能同時大於」包含多種情形,不易直接證明,可考慮反證法.
證明:假設(1-a)b,(1-b)c,(1-c)a同時大於,
即 (1-a)b>,(1-b)c>,(1-c)a>,
∵a,b,c∈(0,1),
∴三式同向相乘得(1-a)b(1-b)c(1-c)a>,
又,同理,,
∴(1-a)b(1-b)c(1-c)a>,這與假設矛盾,故原命題得證.
說明反證法屬於「間接證明法」,是從反面的角度思考問題的證明方法.用反證法證明命題「若p則q」時,可能會出現以下三種情況:
(1)匯出非p為真,即與原命題的條件矛盾;
(2)匯出q為真,即與假設「非q為真」矛盾;
(3)匯出乙個恆假命題.
使用反證法證明問題時,準確地作出反設(即否定結論),是正確運用反證法的前提.當遇到否定性、惟一性、無限性、至多、至少等型別問題時,常用反證法.
例4 已知數列,an ≥0,a1=0,an+12+an+1-1= an 2(n∈n*)
記sn=a1+a2+…+an.tn
.求證:當n∈n*時,(1)an<an+1 ;(2)sn>n-2 ;(3)tn<3.
解 (1)證明:用數學歸納法證明.
1 n=1時,因為a2是方程x2+x-1=0的正根,所以a1<a2.
2 設當n=k(k∈n*)時,ak<ak+1,
因為ak+12-ak2=(ak+22+ak+2-1)-(ak+12+ak+1-1)
=(ak+1-ak+1) (ak+1+ak+1+1),
所以ak+1<ak+2.
即當n=k+1時,an<an+1也成立.
根據①和②,可知an<an+1對任何n∈n*都成立.
(2)證明:由ak+12+ak+1-1=ak2,k=1,2,…,n-1(n≥2),
得an2+(a2+a3+…+an)-(n-1)=a12.
因為a1=0,所以sn=n-1-an2.
由an<an+1及an+1=1+an2-2an+12<1,得an<1,
所以sn>n-2.
(3)證明:由ak+12+ak+1=1+ak2≥2 ak,得
( k=2,3,…,n-1,n≥3)
所以 ( a≥3),
於是=< ( n≥3),
故當n≥3時,,
又因為t1<t2<t3,
所以tn<3.
三、學生總結
引導學生從知識、方法、收穫三個方面進行小結,明確推理、歸納推理的概念及彼此間的關係.認識數學本質,把握數學本質,增強創新意識,提高創新能力.
四、課後作業
教材第102—103頁複習題第3題,第4題,第5題,第9題,第12題,第13題.
高中數學選修2 2第2章《推理與證明》單元測試題
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高中數學選修2 2知識點
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