第二十一章推理與證明

2022-02-05 01:37:38 字數 2264 閱讀 6991

21.1合情推理與演繹推理

21.1.1合情推理

題型一:根據已有結論歸納猜想

例1 「複雜的多面體有許多面、頂點和稜」這是多面體給人們最初的印象,那麼多面體的面數f,頂點數v和稜數e三者之間有什麼關係呢?試用歸納推是得出它們之間的關係。

例2 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個堆「正三稜錐」形的展品,其中第1堆只有一層,就乙個球;第2,3,4……堆最底層(第一層)分別按圖所示方式固定擺放,從第二層開始,每層的小球自然壘球放在下一層之上,第層就放乙個桌球,以表示第堆的桌球總數,則答案用表示)

題型二:根據已有結論模擬猜想

例3 試根據等式的性質猜想不等式的性質。

等式的性質猜想不等式的性質

(11)

(22);

(3);等等 (3)

問:這樣猜想的結論是否一定正確?

例4 如圖,在三稜錐s-abc中,sa⊥sb,sb⊥sc,sa⊥sc,且,sa、sb、sc和底面abc所成的角分別為、、,三側面,,的面積分別為,,,模擬三角形中的正弦定理,給出空間情形的乙個猜想。

題型三:歸納推理

例5 設,,計算,,,,…,的值,同時作出歸納推理,並用驗證猜想的結論是否正確。

例6 已知數列,,…,,…。為其前項各,計算得,,,。觀察上述結果,推測出計算的公式。

1.1.2演繹推理

題型一:三段論推理方法

例1 月食時落在月球上的地球的影子,輪廓始終都是圓形的

只有球形的東西,才能在任何情形下投射出圓形的影子

這就證明地球是球形的

以上證明過程是否正確?正確的指出大前提、小前提和結論,不正確的找出錯誤。

例2 (1)「因為對數函式是增函式(大前提),而是對數函式(小前提),所以是增函式(結論)。」

(2)「因為過不共線的三點有且僅有乙個平面(大前提),而a、b、c為空間三點(小前提),所以過a、b、c三點只能確定乙個平面(結論)。」

(3)「因為金屬銅、鐵、鋁能夠導電(大前提),而金是金屬(小前提),所以金能導電(結論)。」

上述三個推理形式中,推理的結論正確嗎?為什麼?

例3 用三段論的形式寫出下列演繹推理。

(1)菱形的對角線相互垂直,正方形是菱形,所以正方形的對角線相互垂直。

(2)若兩角是對頂角,則此兩角相等,所以若兩角不相等,則此兩角不是對頂角。

(3)是有理數

(4)是週期函式。

題型二:三段論推理中易出錯誤

例4 求半徑為4,與圓相切,且和直線相切的圓的方程。

題型三:連續使用三段論的特點

例5 證明函式在區間上一定是增函式,說明其中包含了怎樣的三段論。

21.1.3數學歸納法

題型一:有關起始值問題

例1 用數學歸納法證明,當時,左邊應為

題型二:數學歸納法步驟問題

例2 判斷下列推證是否正確,並指出原因。

用數學歸納法證明:2+4+6+…+2

證明:假設時,等式成立

就2+4+6+…+成立

那麼2+4+6+…+

這就是說當時等式成立

所以時等式成立。

例3 判斷下列推證是否正確,若不正確,如何改正?

求證:證明:①當時,左邊右邊,等式成立。

②設時,有

那麼,當時,有

即時,命題成立

根據①②問可知,對等式成立。

題型三:用數學歸納法證明方法

例4 用數學歸納法證明:。

例5 數列的前項和為,已知是各項為正數的等比數列,試比較與的大小,並證明你的結論。

21.2直接證明與間接證明

21.2.1綜合法與分析法

題型一:利用綜合法證明

例1 已知是正數,且,求證:。

例2 已知,求證:。

題型二:用分析法證明

例3 已知。求證:。

例4 當時,求證:。

題型三:靈活使用綜合法、分析法證明

例5 已知、、是不全相等的正數,且。求證:。

例6 設,若函式與的圖象關於軸對稱。求證:為偶函式。

例7 已知,,,,求證:。

21.2.2間接證明

題型一:反證法適應範圍

例1 已知平面上四點,沒有三點共線,求證:以每三點為頂點的三角形不可能都是銳角三角形。

例2 求證:兩條相交直線有且只有乙個交點。

題型二:用反證法證明

例3 試求常數的範圍,使曲線的所有弦都不能被直線垂直平分。

例4 、是平面內兩條直線,求證:它們最多有乙個交點。

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