第一篇:第七章 推理與證明第2課時(shí) 直接證明與間接證明
第七章 推理與證明第(理)95~96頁(yè))2課時(shí) 直接證明與間接證明(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)(文)、1.已知向量m=(1,1)與向量n=(x,2-2x)垂直,則x=________.
答案:
2解析:m·n=x+(2-2x)=2-x.∵ m⊥n,∴ m·n=0,即x=2.2.用反證法證明命題“如果a>b,那么a>b”時(shí),假設(shè)的內(nèi)容應(yīng)為_(kāi)_____________. 答案:a=b或a
3333解析:根據(jù)反證法的步驟,假設(shè)是對(duì)原命題結(jié)論的否定,即a=b或a
解析:由分析法可得,要證6-22>5-7,只需證6+7>5+22,即證13+242>13+41010.因?yàn)?2>40,所以6-5-7成立.
4.定義集合運(yùn)算:A·B={Z|Z=xy,x∈A,y∈B},設(shè)集合A={-1,0,1},B={sinα,cosα},則集合A·B的所有元素之和為_(kāi)_______.
答案:0
π解析:依題意知α≠kπ+,k∈Z.4?23π2?①α=kπ+(k∈Z)時(shí),B=?,42??2
?22?A·B=?0,?; 22??
π②α=2kπ或α=2kπ+∈Z)時(shí),B={0,1},A·B={0,1,-1}; 2
π③α=2kπ+π或α=2kπ-(k∈Z)時(shí),B={0,-1},A·B={0,1,-1}; 2
kπ3π④α≠α≠kπ+∈Z)時(shí),B={sinα,cosα},A·B={0,sinα,cosα,-sinα,24
-cosα}.
綜上可知A·B中的所有元素之和為0.115.(選修12P44練習(xí)題4改編)設(shè)a、b為兩個(gè)正數(shù),且a+b=1≥μ恒成立ab的μ的取值范圍是________.
答案:(-∞,4]
11?11ba=2+≥2+2解析:∵ a+b=1,且a、b為兩個(gè)正數(shù),∴ +=(a+b)??ab?ababab
1=4.要使得≥μ恒成立,只要μ≤
4.ab
1.直接證明
(1)定義:直接從原命題的條件逐步推得命題成立的證明方法.(2)一般形式
本題條件
已知定義已知公理已知定理TATBT
C?本題結(jié)論.
(3)綜合法
① 定義:從已知條件出發(fā),以已知的定義、公理、定理為依據(jù),逐步下推,直到推出要證明的結(jié)論為止.這種證明方法稱為綜合法.
② 推證過(guò)程
已知條件T
?T
?
T結(jié)論
(4)分析法
① 定義:從問(wèn)題的結(jié)論出發(fā),追溯導(dǎo)致結(jié)論成立的條件,逐步上溯,直到使結(jié)論成立的條件和已知條件或已知事實(shí)吻合為止.這種證明方法稱為分析法.
② 推證過(guò)程
結(jié)論
ü?ü?ü
已知條件
2.間接證明
(1)常用的間接證明方法有(2)反證法的基本步驟
① 反設(shè)——假設(shè)命題的結(jié)論不成立,即假定原結(jié)論的反面為真.
② 歸謬——從反設(shè)和已知出發(fā),經(jīng)過(guò)一系列正確的邏輯推理,得出矛盾結(jié)果. ③ 存真——由矛盾結(jié)果,斷定反設(shè)不真,從而肯定原結(jié)論成立. [備課札記](méi)
題型1 直接證明(綜合法和分析法)
例1 數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和記為Sn,已知a1=1,an+1=
?S?
(1)數(shù)列?n?是等比數(shù)列;
?
?
n+
2(n=1,2,3,?),證明: nn
(2)Sn+1=4an.n+2
(n=1,2,3,?),∴(n+2)Sn=n(Sn+1-Sn),nn
Sn+1S整理得nSn+1=2(n+1)Sn,∴,nn+
1Sn+1n+1?S?即2,∴ 數(shù)列?n是等比數(shù)列.
S??n
Sn+1Sn-1Sn-1
(2)由(1)知:=(n≥2),于是Sn+1=4·(n+4an(n≥2).又a2=3S1
n+1n-1n-1
=3,∴ S2=a1+a2=1+3=4a1,∴ 對(duì)一切n∈N*,都有Sn+1=4an.例2 設(shè)a、b、c均為大于1的正數(shù),且ab=10,求證:logac+logbc≥4lgc.lgclgc
證明:(分析法)由于a>1,b>1,c>1,故要證明logac+logbc≥4lgc,只要證明lgalgb
lga+lgb
14lgc,即≥4,因?yàn)閍b=10,故lga+lgb=1.≥4,由于a>1,b>1,故
lgalgblga·lgb
lga+lgb?2?1211
lga>0,lgb>0,所以0 4lgalgb?2? 變式訓(xùn)練 設(shè)首項(xiàng)為a1的正項(xiàng)數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,q為非零常數(shù),已知對(duì)任意正整數(shù)n、m,Sn+m=Sm+qmSn總成立.求證:數(shù)列{an}是等比數(shù)列. 證明:因?yàn)閷?duì)任意正整數(shù)n、m,Sn+m=Sm+qmSn總成立,令n=m=1,得S2=S1+qS1,則a2=qa1.令m=1,得Sn+1=S1+qSn ①,從而Sn+2=S1+qSn+1 ②,②-①得an+2=qan+1(n≥1),綜上得an+1=qan(n≥1),所以數(shù)列{an}是等比數(shù)列. 題型2 間接證明(反證法) 證明:(1)∵ an+1=Sn+1-Sn,an+1= 例3 證明:2,3,5不能為同一等差數(shù)列中的三項(xiàng). 證明:假設(shè)2,3,5為同一等差數(shù)列的三項(xiàng),則存在整數(shù)m、n滿足?3=2+md ①,? ?=2+nd②,①×n-②×m3n5m=2(n-m),兩邊平方得3n2+5m2-15mn=2(n-m)2,左邊為無(wú)理數(shù),右邊為有理數(shù),且有理數(shù)≠不能為同一等差數(shù)列的三項(xiàng). 備選變式(教師專享) 已知下列三個(gè)方程:x2+4ax-4a+3=0,x2+(a-1)x+a2=0,x2+2ax-2a=0,其中至少有一個(gè)方程有實(shí)根,求實(shí)數(shù)a的取值范圍. 解:若方程沒(méi)有一個(gè)實(shí)數(shù)根,則 16a-4(3-4a)<0,?? 3?(a-1)2-4a2<0,解之得-2-1.??4a2+8a<0,3?? a≥-1或a≤?.故三個(gè)方程至少有一個(gè)方程有實(shí)數(shù)根的a的取值范圍是?a? 2? ? ? 1.用反證法證明命題“a·b(a、b∈Z)是偶數(shù),那么a、b中至少有一個(gè)是偶數(shù).”那么反設(shè)的內(nèi)容是__________________________________. 答案:假設(shè)a、b都是奇數(shù)(a、b都不是偶數(shù)) 解析:用反證法證明命題時(shí)反設(shè)的內(nèi)容是否定結(jié)論. 2.已知a、b、c∈(0,+∞)且a<c,b<c+1,若以a、b、c為三邊構(gòu)造三角形,ab 則c的取值范圍是________. 答案:(10,16) 解析:要以a、b、c為三邊構(gòu)造三角形,需要滿足任意兩邊之和大于第三邊,任意兩邊 19b9a=10之差小于第三邊,而a 11111019 16,∴c<16.又>,=1,∴c>10,∴10 1f0(x)-,fn(x)=?fn-1(x,(n≥1,n≥N),3.設(shè)函數(shù)f0(x)=1-x2,f1(x)=?22?? n11 則方程f1(x)=________個(gè)實(shí)數(shù)根,方程fn(x)=??3有________個(gè)實(shí)數(shù)根. 3+ 答案:4 2n1 1111 51-x2=?x2-= x2=x2=有4個(gè)解. 解析:f1(x)=?2?23?66 ∵ 可推出n=1,2,3?,根個(gè)數(shù)分別為22,23,24,1?n+?∴ 通過(guò)類比得出fn(x)=?3?有2n1個(gè)實(shí)數(shù)根. 4.若實(shí)數(shù)x、y、m滿足|x-m|>|y-m|,則稱x比y遠(yuǎn)離m.(1)若x2-1比1遠(yuǎn)離0,求x的取值范圍; (2)對(duì)任意兩個(gè)不相等的正數(shù)a、b,證明:a3+b3比a2b+ab2遠(yuǎn)離ab.(1)解:x∈(-∞2)∪(2,+∞). (2)證明:對(duì)任意兩個(gè)不相等的正數(shù)a、b,有 a3+b3ab,a2b+ab2ab.因?yàn)閨a3+b3-ab|-|a2b+ab2-2ab=(a+b)(a-b)2>0,所以|a 3+b3-2abab|>|a2b+ab2-2abab|,即a3+b3比a2b+ab2遠(yuǎn)離2abab.1.已知a>b>c,且a+b+c=0,求證:b-證明:要證b-ac<3a,只需證b2-ac<3a2.∵ a+b+c=0,∴ 只需證b2+a(a+b)<3a2,只需證2a2-ab-b2>0,只需證(a-b)(2a+b)>0,只需證(a-b)(a-c)>0.∵ a>b>c,∴ a-b>0,a-c>0,∴(a-b)(a-c)>0顯然成立.故原不等式成立. 2.已知等差數(shù)列{an}的首項(xiàng)a1>0,公差d>0,前n項(xiàng)和為Sn,且m+n=2p(m、n、p∈N*),求證:Sn+Sm≥2Sp.證明:∵m2+n2≥2mn,∴2(m2+n2)≥(m+n)2.又m+n=2p,∴m2+n2≥2p2.3.如圖,ABCD為直角梯形,∠BCD=∠CDA=90°,AD=2BC=2CD,P為平面ABCD外一點(diǎn),且PB⊥BD.(1)求證:PA⊥BD; (2)若PC與CD不垂直,求證:PA≠PD.證明:(1)因?yàn)锳BCD為直角梯形,AD2AB2BD,所以AD2=AB2+BD2,因此AB⊥BD.又PB⊥BD,AB∩PB=B,AB,PBì平面PAB,所以BD⊥平面PAB,又PAì平面PAB,所以PA⊥BD.(2)假設(shè)PA=PD,取AD中點(diǎn)N,連結(jié)PN、BN,則PN⊥AD,BN⊥AD,且PN∩BN=N,所以AD⊥平面PNB,得PB⊥AD.又PB⊥BD,且AD∩BD=D,得PB⊥平面ABCD,所以PB⊥CD.又因?yàn)锽C⊥CD,且PB∩BC=B,所以CD⊥平面PBC,所以CD⊥PC,與已知條件PC與CD不垂直矛盾,所以PA≠PD.x- 24.已知f(x)=ax(a>1). x+ 1(1)證明f(x)在(-1,+∞)上為增函數(shù);(2)用反證法證明方程f(x)=0沒(méi)有負(fù)數(shù)根. 證明:(1)設(shè)-1<x1<x2,則x2-x1>0,ax2-x1>1,ax1>0,x1+1>0,x2+1>0,x-2x-23(x-x) 從而f(x2)-f(x1)=ax2-ax1+-ax1(ax2-x1-1)+>0,所以 x2+1x1+1(x2+1)(x1+1) f(x)在(-1,+∞)上為增函數(shù). x0-2 (2)設(shè)存在x0<0(x0≠-1)使f(x0)=0,則ax0=-x0+1 x0-21 由0<ax0<10<-<1,即<x0<2,此與x0<0矛盾,故x0不存在. 2x0+1 1.分析法的特點(diǎn)是從未知看已知,逐步靠攏已知,綜合法的特點(diǎn)是從已知看未知,逐步推出未知.分析法和綜合法各有優(yōu)缺點(diǎn).分析法思考起來(lái)比較自然,容易尋找到解題的思路和方法,缺點(diǎn)是思路逆行,敘述較煩;綜合法從條件推出結(jié)論,較簡(jiǎn)捷地解決問(wèn)題,但不便于思考,實(shí)際證明時(shí)常常兩法兼用,先用分析法探索證明途徑,然后再用綜合法敘述出來(lái). 2.反證法是從否定結(jié)論出發(fā),經(jīng)過(guò)邏輯推理,導(dǎo)出矛盾,說(shuō)明結(jié)論的否定是錯(cuò)誤的,從而肯定原結(jié)論是正確的證明方法.適宜用反證法證明的數(shù)學(xué)命題:①結(jié)論本身是以否定形式出現(xiàn)的一類命題;②關(guān)于唯一性、存在性的命題;③結(jié)論以“至多”“至少”等形式出現(xiàn)的命題;④結(jié)論的反面比原結(jié)論更具體更容易研究的命題. 請(qǐng)使用課時(shí)訓(xùn)練(B)第2課時(shí)(見(jiàn)活頁(yè)).[備課札記](méi) 第2講 直接證明與間接證明 【2013年高考會(huì)這樣考】 1.在歷年的高考中,證明方法是??純?nèi)容,考查的主要方式是對(duì)它們?cè)淼睦斫夂陀梅ǎy度多為中檔題,也有高檔題. 2.從考查形式上看,主要以不等式、立體幾何、解析幾何、函數(shù)與方程、數(shù)列等知識(shí)為載體,考查綜合法、分析法、反證法等方法. 【復(fù)習(xí)指導(dǎo)】 在備考中,對(duì)本部分的內(nèi)容,要抓住關(guān)鍵,即分析法、綜合法、反證法,要搞清三種方法的特點(diǎn),把握三種方法在解決問(wèn)題中的一般步驟,熟悉三種方法適用于解決的問(wèn)題的類型,同時(shí)也要加強(qiáng)訓(xùn)練,達(dá)到熟能生巧,有效運(yùn)用它們的目的. 基礎(chǔ)梳理 1.直接證明 (1)綜合法 ①定義:利用已知條件和某些數(shù)學(xué)定義、公理、定理等,經(jīng)過(guò)一系列的推理論證,最后推導(dǎo)出所要證明的結(jié)論成立,這種證明方法叫做綜合法. ②框圖表示:P?Q1→Q1?Q2→Q2?Q3→?→Qn?Q (其中P表示已知條件、已有的定義、公理、定理等,Q表示要證的結(jié)論). (2)分析法 ①定義:從要證明的結(jié)論出發(fā),逐步尋求使它成立的充分條件,直至最后,把要證明的結(jié)論歸結(jié)為判定一個(gè)明顯成立的條件(已知條件、定理、定義、公理等)為止.這種證明方法叫做分析法. ②框圖表示:Q?P1→P1?P2→P2?P3→?→ 得到一個(gè)明顯成立的條件.2.間接證明 一般地,由證明p?q轉(zhuǎn)向證明:綈q?r???t .t與假設(shè)矛盾,或與某個(gè)真命題矛盾.從而判定綈q為假,推出q為真的方法,叫做反證法. 一個(gè)關(guān)系 綜合法與分析法的關(guān)系 分析法與綜合法相輔相成,對(duì)較復(fù)雜的問(wèn)題,常常先從結(jié)論進(jìn)行分析,尋求結(jié)論與條件、基 礎(chǔ)知識(shí)之間的關(guān)系,找到解決問(wèn)題的思路,再運(yùn)用綜合法證明,或者在證明時(shí)將兩種方法交叉使用. 兩個(gè)防范 題推理而推出矛盾結(jié)果,其推理過(guò)程是錯(cuò)誤的. 證?”“就要證?”等分析到一個(gè)明顯成立的結(jié)論P(yáng),再說(shuō)明所要證明的數(shù)學(xué)問(wèn)題成立. 雙基自測(cè) 1.(人教A版教材習(xí)題改編)p=+,q=ma+nc正數(shù)),則p、q的大小為(). A.p≥qB.p≤qC.p>qD.不確定 解析 q= ab++cd≥ab+2abcd+cd nm+m、n、a、b、c、d均為mn madabc=ab+cd=p,當(dāng)且僅當(dāng)= nm 答案 B 2.設(shè)a=lg 2+lg 5,b=ex(x<0),則a與b大小關(guān)系為(). A.a(chǎn)>b C.a(chǎn)=b 解析 a=lg 2+lg 5=1,b=ex,當(dāng)x<0時(shí),0<b<1.∴a>b.答案 A 3.否定“自然數(shù)a,b,c中恰有一個(gè)偶數(shù)”時(shí),正確的反設(shè)為(). A.a(chǎn),b,c都是奇數(shù) B.a(chǎn),b,c都是偶數(shù) C.a(chǎn),b,c中至少有兩個(gè)偶數(shù) D.a(chǎn),b,c中至少有兩個(gè)偶數(shù)或都是奇數(shù) 解析 ∵a,b,c恰有一個(gè)偶數(shù),即a,b,c中只有一個(gè)偶數(shù),其反面是有兩個(gè)或兩個(gè)以上偶數(shù)或沒(méi)有一個(gè)偶數(shù)即全都是奇數(shù),故只有D正確. 答案 D 4.(2012·廣州調(diào)研)設(shè)a、b∈R,若a-|b|>0,則下列不等式中正確的是(). A.b-a>0B.a(chǎn)3+b3<0C.a(chǎn)2-b2<0D.b+a>0 解析 ∵a-|b|>0,∴|b|<a,∴a>0,∴-a<b<a,∴b+a>0.答案 D B.a(chǎn)<b D.a(chǎn)≤b 5.在用反證法證明數(shù)學(xué)命題時(shí),如果原命題的否定事項(xiàng)不止一個(gè)時(shí),必須將結(jié)論的否定情況逐一駁倒,才能肯定原命題的正確. 例如:在△ABC中,若AB=AC,P是△ABC內(nèi)一點(diǎn),∠APB>∠APC,求證:∠BAP<∠CAP,用反證法證明時(shí)應(yīng)分:假設(shè)________和________兩類. 答案 ∠BAP=∠CAP ∠BAP>∠CAP 考向一 綜合法的應(yīng)用 a2b2c2【例1】?設(shè)a,b,c>0,證明:a+b+c.bca [審題視點(diǎn)] 用綜合法證明,可考慮運(yùn)用基本不等式. 證明 ∵a,b,c>0,根據(jù)均值不等式,a2b2c2有+b≥2a,c≥2b+a≥2c.bca a2b2c2三式相加:+a+b+c≥2(a+b+c). bca 當(dāng)且僅當(dāng)a=b=c時(shí)取等號(hào). a2b2c2即+a+b+c .bca 綜合法是一種由因?qū)Ч淖C明方法,即由已知條件出發(fā),推導(dǎo)出所要證明的等式或不等式成立.因此,綜合法又叫做順推證法或由因?qū)Чǎ溥壿嬕罁?jù)是三段論式的演繹推理方法,這就要保證前提正確,推理合乎規(guī)律,才能保證結(jié)論的正確性. 11【訓(xùn)練1】 設(shè)a,b為互不相等的正數(shù),且a+b=1,證明:>4.ab 1111?ba·證明 ?(a+b)=2+2+2=4.ab?ab?ab 11又a與b不相等.故>4.ab 考向二 分析法的應(yīng)用 ?a+mb?2≤a+mb.【例2】?已知m>0,a,b∈R,求證:??1+m?1+m? [審題視點(diǎn)] 先去分母,合并同類項(xiàng),化成積式. 證明 ∵m>0,∴1+m>0.所以要證原不等式成立,只需證明(a+mb)2≤(1+m)(a2+mb2),即證m(a2-2ab+b2)≥0,即證(a-b)2≥0,而(a-b)2≥0顯然成立,2 2故原不等式得證. 逆向思考是用分析法證題的主要思想,通過(guò)反推,逐步尋找使結(jié)論成立的充分條件,正確把握轉(zhuǎn)化方向是使問(wèn)題順利獲解的關(guān)鍵. 【訓(xùn)練2】 已知a,b,m都是正數(shù),且a<b.a+ma求證:b+mb a+ma證明 要證明,由于a,b,m都是正數(shù),b+mb 只需證a(b+m)<b(a+m),只需證am<bm,由于m>0,所以,只需證a<b.已知a<b,所以原不等式成立. (說(shuō)明:本題還可用作差比較法、綜合法、反證法) 考向三 反證法的應(yīng)用 【例3】?已知函數(shù)f(x)=ax+x-2(a>1). x+ 1(1)證明:函數(shù)f(x)在(-1,+∞)上為增函數(shù). (2)用反證法證明f(x)=0沒(méi)有負(fù)根. [審題視點(diǎn)] 第(1)問(wèn)用單調(diào)增函數(shù)的定義證明;第(2)問(wèn)假設(shè)存在x0<0后,應(yīng)推導(dǎo)出x0的范圍與x0<0矛盾即可. 證明(1)法一 任取x1,x2∈(-1,+∞),不妨設(shè)x1<x2,則x2-x1>0,ax2-x1>1,且ax1>0.所以ax2-ax1=ax1(ax2-x1-1)>0.又因?yàn)閤1+1>0,x2+1>0,所以 ?x2-2??x1+1?-?x1-2??x2+1?3?x2-x1?=0,?x2+1??x1+1??x2+1??x1+1? 于是f(x2)-f(x1)=ax2-ax1+x2-2x1-2>0,x2+1x1+1x2-2x1-2-=x2+1x1+1 故函數(shù)f(x)在(-1,+∞)上為增函數(shù). 法二 f′(x)=axln a+30,?x+1?∴f(x)在(-1,+∞)上為增函數(shù). x0-2x0-2(2)假設(shè)存在x0<0(x0≠-1)滿足f(x0)=0,則ax0=-又0<ax0<1,所以0<-x0+1x0+1 11,即<x0<2,與x0<0(x0≠-1)假設(shè)矛盾.故f(x0)=0沒(méi)有負(fù)根. 當(dāng)一個(gè)命題的結(jié)論是以“至多”,“至少”、“唯一”或以否定形式出現(xiàn)時(shí),宜 用反證法來(lái)證,反證法的關(guān)鍵是在正確的推理下得出矛盾,矛盾可以是:①與已知條件矛盾;②與假設(shè)矛盾;③與定義、公理、定理矛盾;④與事實(shí)矛盾等方面,反證法常常是解決某些“疑難”問(wèn)題的有力工具,是數(shù)學(xué)證明中的一件有力武器. 【訓(xùn)練3】 已知a,b為非零向量,且a,b不平行,求證:向量a+b與a-b不平行. 證明 假設(shè)向量a+b與a-b平行,即存在實(shí)數(shù)λ使a+b=λ(a-b)成立,則(1-λ)a+(1+λ)b=0,∵a,b不平行,???1-λ=0,?λ=1,∴?得? ??1+λ=0,λ=-1,?? 所以方程組無(wú)解,故假設(shè)不成立,故原命題成立. 規(guī)范解答24——怎樣用反證法證明問(wèn)題 【問(wèn)題研究】 反證法是主要的間接證明方法,其基本特點(diǎn)是反設(shè)結(jié)論,導(dǎo)出矛盾,當(dāng)問(wèn)題從正面證明無(wú)法入手時(shí),就可以考慮使用反證法進(jìn)行證明.在高考中,對(duì)反證法的考查往往是在試題中某個(gè)重要的步驟進(jìn)行.【解決方案】 首先反設(shè),且反設(shè)必須恰當(dāng),然后再推理、得出矛盾,最后肯定.【示例】?(本題滿分12分)(2011·安徽)設(shè)直線l1:y=k1x+1,l2:y=k2x-1,其中實(shí)數(shù)k1,k2滿足k1k2+2=0.(1)證明l1與l2相交; (2)證明l1與l2的交點(diǎn)在橢圓2x2+y2=1上. 第(1)問(wèn)采用反證法,第(2)問(wèn)解l1與l2的交點(diǎn)坐標(biāo),代入橢圓方程驗(yàn)證. [解答示范] 證明(1)假設(shè)l1與l2不相交,則l1與l2平行或重合,有k1=k2,(2分) 代入k1k2+2=0,得k21+2=0.(4分) 這與k1為實(shí)數(shù)的事實(shí)相矛盾,從而k1≠k2,即l1與l2相交.(6分) ??y=k1x+1,(2)由方程組? ?y=k2x-1,? ??解得交點(diǎn)P的坐標(biāo)(x,y)為?k+ky=??k-k.21 212x=,k2-k1(9分) 2?2?k2+k1?2?從而2x+y=2k-k+? ?21??k2-k1??22 2228+k22+k1+2k1k2k1+k2+4==1,k2+k1-2k1k2k1+k2+4 此即表明交點(diǎn)P(x,y)在橢圓2x2+y2=1上.(12分) 用反證法證明不等式要把握三點(diǎn):(1)必須先否定結(jié)論,即肯定結(jié)論的反面;(2) 必須從否定結(jié)論進(jìn)行推理,即應(yīng)把結(jié)論的反面作為條件,且必須依據(jù)這一條件進(jìn)行推證;(3)推導(dǎo)出的矛盾可能多種多樣,有的與已知矛盾,有的與假設(shè)矛盾,有的與已知事實(shí)矛盾等,但是推導(dǎo)出的矛盾必須是明顯的. 【試一試】 已知數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,且滿足an+Sn=2.(1)求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式; (2)求證數(shù)列{an}中不存在三項(xiàng)按原來(lái)順序成等差數(shù)列. [嘗試解答](1)當(dāng)n=1時(shí),a1+S1=2a1=2,則a1=1.1又an+Sn=2,所以an+1+Sn+1=2,兩式相減得an+1=an,2 11所以{an}是首項(xiàng)為1,公比為an=-.22 (2)反證法:假設(shè)存在三項(xiàng)按原來(lái)順序成等差數(shù)列,記為ap+1,aq+1,ar+1(p<q<r,且p,q,r∈N*),111--則,所以2·2rq=2rp+1.① 222又因?yàn)閜<q<r,所以r-q,r-p∈N*.所以①式左邊是偶數(shù),右邊是奇數(shù),等式不成立,所以假設(shè)不成立,原命題得證. 響水二中高三數(shù)學(xué)(理)一輪復(fù)習(xí) 教案第十三編推理與證明主備人張靈芝總第67期 §13.2 直接證明與間接證明 基礎(chǔ)自測(cè) 1.分析法是從要證的結(jié)論出發(fā),尋求使它成立的條件.答案充分 2.若a>b>0,則a+答案> 3.要證明3+7<25,可選擇的方法有以下幾種,其中最合理的是(填序號(hào)).①反證法 答案② 4.用反證法證明命題:若整系數(shù)一元二次方程ax2+bx+c=0(a≠0)有有理數(shù)根,那么a、b、c中至少有一個(gè)是偶數(shù)時(shí),下列假設(shè)中正確的是.①假設(shè)a、b、c都是偶數(shù);②假設(shè)a、b、c都不是偶數(shù) ③假設(shè)a、b、c至多有一個(gè)偶數(shù);④假設(shè)a、b、c至多有兩個(gè)偶數(shù) 答案② 5.設(shè)a、b、c∈(0,+∞),P=a+b-c,Q=b+c-a,R=c+a-b,則“PQR>0”是“P、Q、R同時(shí)大于零”的條件.; 答案充要 ②分析法 ③綜合法 1b b+ 1a .(用“>”,“<”,“=”填空) 例題精講 例1設(shè)a,b,c>0,證明: a 2b ? b 2c ? c a ≥a+b+c.a 證明∵a,b,c>0,根據(jù)基本不等式,有 a b +b≥2a,a b c +c≥2b,c c a +a≥2c.三式相加: b + b c + c a +a+b+c≥2(a+b+c).即 1a b + b c 1a + a ≥a+b+c.例2(14分)已知a>0,求證: a2?證明要證a2? 1a -2≥a+ 1a -2.1a -2≥a+ 1a -2,只要證a2? +2≥a++2.2分 ?∵a>0,故只要證? ?? a ? 1a ?1?2?≥(a++?a? 2),2 6分 427 即a+ 1a +4a2? 1a +4≥a+2+ ?? 1a +22?a? ? ? 1? ?+2, a? 8分 從而只要證2a2? 只要證4??a? 1a ≥2?a? 1? ?,a? 10分 ??1?112 ?≥2(a+2+),即a2+≥2,而該不等式顯然成立,故原不等式成立.14分 2?22a?aa 例3若x,y都是正實(shí)數(shù),且x+y>2,求證:證明假設(shè) 1?xy 1?xy <2與 1?xy 1?yx <2中至少有一個(gè)成立.1?yx <2和 1?yx <2都不成立,則有≥2和≥2同時(shí)成立,因?yàn)閤>0且y>0,所以1+x≥2y,且1+y≥2x,兩式相加,得2+x+y≥2x+2y,所以x+y≤2,這與已知條件x+y>2相矛盾,因此 1?xy <2與 1?yx <2中至少有一個(gè)成立 .鞏固練習(xí) 1.已知a,b,c為互不相等的非負(fù)數(shù).求證:a2+b2+c2>abc(a+b+c).證明∵a2+b2≥2ab,b2+c2≥2bc,a2+c2≥2ac.又∵a,b,c為互不相等的非負(fù)數(shù),∴上面三個(gè)式子中都不能取“=”,∴a+b+c>ab+bc+ac,∵ab+bc≥2ab2c,bc+ac≥2abc2,ab+ac≥2a2bc,又a,b,c為互不相等的非負(fù)數(shù),∴ab+bc+ac>abc(a+b+c),∴a2+b2+c2>abc(a++c).2.已知a>0,b>0,且a+b=1,試用分析法證明不等式?a? ? 251??1?? 證明要證?a???b??≥ 4a??b?? ? 251??1? ??b??≥ 4a??b? .,只需證ab+ a ?bab ? 1≥ 54,只需證4(ab)+4(a+b)-25ab+4≥0,只需證4(ab)+8ab-25ab+4≥0, 只需證4(ab)2-17ab+4≥0,即證ab≥4或ab≤而由1=a+b≥2ab,∴ab≤ 14,只需證ab≤ ?? 14,成立.顯然成立,所以原不等式?a? 251??1? ??b??≥ 4a??b? 3.已知a、b、c∈(0,1),求證:(1-a)b,(1-b)c,(1-c)a不能同時(shí)大于.證明方法一假設(shè)三式同時(shí)大于,即(1-a)b> 4,(1-b)c> 14,(1-c)a> 14,428 ∵a、b、c∈(0,1),∴三式同向相乘得(1-a)b(1-b)c(1-c)a>同理(1-b)b≤ 4?1?a?a? .又(1-a)a≤??642?? = 14,(1-c)c≤ 14,∴(1-a)a(1-b)b(1-c)c≤ 164,這與假設(shè)矛盾,故原命題正確.14 2方法二假設(shè)三式同時(shí)大于,∵0<a<1,∴1-a>0,(1?a)?b ≥(1?a)b>=,同理 (1?b)?c > 12,(1?c)?a > 12,三式相加得 > 32,這是矛盾的,故假設(shè)錯(cuò)誤,∴原命題正確 .回顧總結(jié)知識(shí) 方法 思想 課后作業(yè) 一、填空題 1.(2008·南通模擬)用反證法證明“如果a>b,那么a>b”假設(shè)內(nèi)容應(yīng)是.答案a=b或a<b 2.已知a>b>0,且ab=1,若0<c<1,p=logc是.答案p<q a ?b 2?,q=logc? ?? 1a? ? ?,則p,q的大小關(guān)系?? 3.設(shè)S是至少含有兩個(gè)元素的集合.在S上定義了一個(gè)二元運(yùn)算“*”(即對(duì)任意的a,b∈S,對(duì)于有序元素對(duì)(a,b),在S中有唯一確定的元素a*b與之對(duì)應(yīng)).若對(duì)任意的a,b∈S,有a*(b*a)=b,則對(duì)任意的a,b∈S,下列恒成立的等式的序號(hào)是.①(a*b)*a=a ③b*(b*b)=b答案②③④ ②[a*(b*a)]*(a*b)=a ④(a*b)*[b*(a*b)]=b 4.如果△A1B1C1的三個(gè)內(nèi)角的余弦值分別等于△A2B2C2的三個(gè)內(nèi)角的正弦值,則△A1B1C1是三角形,△A2B2C2是三角形.(用“銳角”、“鈍角”或“直角”填空) 429 答案銳角鈍角 5.已知三棱錐S—ABC的三視圖如圖所示:在原三棱錐中給出下列命題: ①BC⊥平面SAC;②平面SBC⊥平面SAB;③SB⊥AC.其中正確命題的序號(hào)是 .答案① 6.對(duì)于任意實(shí)數(shù)a,b定義運(yùn)算a*b=(a+1)(b+1)-1,給出以下結(jié)論: ①對(duì)于任意實(shí)數(shù)a,b,c,有a*(b+c)=(a*b)+(a*c); ②對(duì)于任意實(shí)數(shù)a,b,c,有a*(b*c)=(a*b)*c; ③對(duì)于任意實(shí)數(shù)a,有a*0=a,則以上結(jié)論正確的是.(寫(xiě)出你認(rèn)為正確的結(jié)論的所有序號(hào)) 答案②③ 二、解答題 7.已知數(shù)列{an}中,Sn是它的前n項(xiàng)和,并且Sn+1=4an+2(n=1,2,?),a1=1.(1)設(shè)bn=an+1-2an(n=1,2,?),求證:數(shù)列{bn}是等比數(shù)列;(2)設(shè)cn= an2 n (n=1,2,?),求證:數(shù)列{cn}是等差數(shù)列; (3)求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式及前n項(xiàng)和公式.(1)證明∵Sn+1=4an+2,∴Sn+2=4an+1+2,兩式相減,得Sn+2-Sn+1=4an+1-4an(n=1,2,?), 即an+2=4an+1-4an,變形得an+2-2an+1=2(an+1-2an)∵bn=an+1-2an(n=1,2,?),∴bn+1=2bn.由此可知,數(shù)列{bn}是公比為2的等比數(shù)列.430 (2)證明由S2=a1+a2=4a1+2,a1=1.得a2=5,b1=a2-2a1=3.故bn=3·2n.∵cn= an2 n (n=1,2,?),∴cn+1-cn= an?12 n?1 an2 n = an?1?2an n?1 = bn2 n?1 .將bn=3·2n-1代入得 cn+1-cn=(n=1,2,?),由此可知,數(shù)列{cn}是公差為 a12 34的等差數(shù)列,它的首項(xiàng)c1== 12,故cn= n- (n=1,2,?).-2 (3)解∵cn=n-= (3n-1).∴an=2n·cn=(3n-1)·2n(n=1,2,?) 當(dāng)n≥2時(shí),Sn=4an-1+2=(3n-4)·2n-1+2.由于S1=a1=1也適合于此公式,所以{an}的前n項(xiàng)和公式為Sn=(3n-4)·2n-1+2.8.設(shè)a,b,c為任意三角形三邊長(zhǎng),I=a+b+c,S=ab+bc+ca,試證:I2<4S.證明由I2=(a+b+c)2=a2+b2+c2+2(ab+bc+ca)=a2+b2+c2+2S,∵a,b,c為任意三角形三邊長(zhǎng),∴a<b+c,b<c+a,c<a+b,∴a2<a(b+c),b2<b(c+a),c2<c(a+b)即(a2-ab-ac)+(b2-bc-ba)+(c2-ca-cb)<0∴a2+b2+c2-2(ab+bc+ca)<0∴a2+b2+c2<2S ∴a2+b2+c2+2S<4S.∴I2<4S.9.已知a,b,c為正實(shí)數(shù),a+b+c=1.求證:(1)a2+b2+c2≥ ;(2)3a?2+ 3b?2+3c?2≤6.13 證明(1)方法一a2+b2+c2-13 = (3a2+3b2+3c2-1)= [3a2+3b2+3c2-(a+b+c)2] =(3a+3b+3c-a-b-c-2ab-2ac-2bc)=[(a-b)+(b-c)+(c-a)]≥0∴a+b+c≥ .方法二∵(a+b+c)2=a2+b2+c2+2ab+2ac+2bc≤a2+b2+c2+a2+b2+a2+c2+b2+c2 ∴3(a2+b2+c2)≥(a+b+c)2=1∴a2+b2+c2≥ 1313 .方法三設(shè)a=∴a+b+c=(+?,b= +?,c= +?.∵a+b+c=1,∴?+?+?=0 +?)+(+?)+(+?)= + (?+?+?)+?+?+? 222 431 = +?2+?2+?2≥ ∴a2+b2+c2≥ .= 3a?32 (2)∵3a?2=(3a?2)?1≤ 3a?2?1,同理3b?2≤ 3b?32,3c?2≤ 3c?32 ∴3a?2+3b?2+3c?2≤ x?2x?1 3(a?b?c)?9 =6∴原不等式成立.10.已知函數(shù)y=ax+(a>1).(1)證明:函數(shù)f(x)在(-1,+∞)上為增函數(shù); (2)用反證法證明方程f(x)=0沒(méi)有負(fù)數(shù)根.證明(1)任取x1,x2∈(-1,+∞),不妨設(shè)x1<x2,則x2-x1>0,由于a>1,∴ax2?x1>1且ax1>0, ∴a∴ x2 -ax1=ax1(ax2?x1-1)>0.又∵x1+1>0,x2+1>0,-x1?2x1?1 x2?2x2?1 = (x2?2)(x1?1)?(x1?2)(x2?1) (x1?1)(x2?1)x2?2x2?1 = 3(x2?x1)(x1?1)(x2?1) >0,于是f(x2)-f(x1)=ax2-ax1+ x1?2x1?1 >0,故函數(shù)f(x)在(-1,+∞)上為增函數(shù).x0?2x0?1 (2)方法一假設(shè)存在x0<0(x0≠-1)滿足f(x0)=0,則ax0=-∵a>1,∴0<ax0<1,∴0<-x0?2x0?1 .<1,即 <x0<2,與假設(shè)x0<0相矛盾,故方程f(x)=0沒(méi)有負(fù)數(shù)根.方法二假設(shè)存在x0<0(x0≠-1)滿足f(x0)=0, ①若-1<x0<0,則②若x0<-1,則 x0?2x0?1 <-2,ax0<1,∴f(x0)<-1,與f(x0)=0矛盾.x0?2x0?1 >0,ax0>0,∴f(x0)>0,與f(x0)=0矛盾,故方程f(x)=0沒(méi)有負(fù)數(shù)根.432 2.1-2 合情推理與演繹推理、直接證明與間接證明 重難點(diǎn):了解合情推理的含義,能利用歸納和類比等進(jìn)行簡(jiǎn)單的推理,了解合情推理在數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)中的作用;了解演繹推理的重要性,掌握演繹推理的基本模式,并能運(yùn)用它們進(jìn)行一些簡(jiǎn)單推理;了解合情推理和演繹推理之間的聯(lián)系和差異;了解直接證明的兩種基本方法:分析法和綜合法;了解分析法和綜合法的思考過(guò)程、特點(diǎn);了解間接證明的一種基本方法――反證法;了解反證法的思考過(guò)程、特點(diǎn). 考綱要求:①了解合情推理的含義,能利用歸納和類比等進(jìn)行簡(jiǎn)單的推理,了解合情推理在數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)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,并能運(yùn)用它們進(jìn)行一些簡(jiǎn)單推理. ③了解合情推理和演繹推理之間的聯(lián)系和差異. ④了解直接證明的兩種基本方法:分析法和綜合法;了解分析法和綜合法的思考過(guò)程、特點(diǎn). ⑤了解間接證明的一種基本方法――反證法;了解反證法的思考過(guò)程、特點(diǎn). 經(jīng)典例題:25.通過(guò)計(jì)算可得下列等式: ┅┅ 將以上各式分別相加得: 即:類比上述求法:請(qǐng)你求出 當(dāng)堂練習(xí): 1.如果數(shù)列A.的值.. 是等差數(shù)列,則()B.C.D.2.下面使用類比推理正確的是()A.“若B.“若,則 ”類推出“若”類推出“,則” ” C.“若” 類推出“(c≠0)” D.“” 類推出“” 3.有這樣一段演繹推理是這樣的“有些有理數(shù)是真分?jǐn)?shù),整數(shù)是有理數(shù),則整數(shù)是真分?jǐn)?shù)” 結(jié)論顯然是錯(cuò)誤的,是因?yàn)?)A.大前提錯(cuò)誤 B.小前提錯(cuò)誤 C.推理形式錯(cuò)誤 D.非以上錯(cuò)誤 4.設(shè)()A.B.- C.D.-,那么在5進(jìn)制中數(shù)碼2004折合成,n∈N,則5.在十進(jìn)制中十進(jìn)制為()A.29 B.254 C.602 D.2004 6.函數(shù)的圖像與直線 相切,則 =()A.B.C.D.1 7.下面的四個(gè)不等式:①④A.1個(gè) B.2個(gè) C.3個(gè) D.4個(gè) 8.拋物線上一點(diǎn)的縱坐標(biāo)為4,則點(diǎn) ;②;③ ; .其中不成立的有() 與拋物線焦點(diǎn)的距離為()A.2 B.3 C.4 D.5 9.設(shè) , 則()A.B.0 C.,D.1 ,且, 則由的值構(gòu)成的集合是()10.已知向量A.{2,3} B.{-1, 6} C.{2} D.{6} 11.有一段演繹推理是這樣的:“直線平行于平面,則平行于平面內(nèi)所有直線;已知直線平面,直線平面,直線∥平面,則直線∥直線 ”的結(jié)論顯然是錯(cuò)誤的,這是因?yàn)?)A.大前提錯(cuò)誤 B.小前提錯(cuò)誤 C.推理形式錯(cuò)誤 D.非以上錯(cuò)誤 12.已知,猜想的表達(dá)式為()A.B.C.D.13.類比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(zhǎng)之間滿足關(guān)系: 。若三棱錐A-BCD的三個(gè)側(cè)面ABC、ACD、ADB兩兩互相垂直,則三棱錐的側(cè)面積與底面積之間滿足的關(guān)系為.14.從 中,可得到一般規(guī)律為(用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示)15.函數(shù)y=f(x)在(0,2)上是增函數(shù),函數(shù)y=f(x+2)是偶函數(shù),則f(1),f(2.5),f(3.5)的大小關(guān)系是.16.設(shè)平面內(nèi)有n條直線點(diǎn).若用,其中有且僅有兩條直線互相平行,任意三條直線不過(guò)同一 = ;當(dāng)n>4時(shí),表示這n條直線交點(diǎn)的個(gè)數(shù),則=(用含n的數(shù)學(xué)表達(dá)式表示)17.證明: 不能為同一等差數(shù)列的三項(xiàng).18.在△ABC中,判斷△ABC的形狀.19.已知:空間四邊形ABCD中,E,F(xiàn)分別為BC,CD的中點(diǎn),判斷直線EF與平面ABD的關(guān)系,并證明你的結(jié)論.20.已知函數(shù) 21.△ABC三邊長(zhǎng)的倒數(shù)成等差數(shù)列,求證:角 .,求的最大值.22.在各項(xiàng)為正的數(shù)列(1)求 中,數(shù)列的前n項(xiàng)和滿足的通項(xiàng)公式;(3)求 ;(2)由(1)猜想數(shù)列 23.自然狀態(tài)下魚(yú)類是一種可再生資源,為持續(xù)利用這一資源,需從宏觀上考察其再生能力及捕撈強(qiáng)度對(duì)魚(yú)群總量的影響,用0.不考慮其它因素,設(shè)在第表示某魚(yú)群在第年年初的總量,且 >成正 年內(nèi)魚(yú)群的繁殖量及捕撈量都與 .成正比,死亡量與比,這些比例系數(shù)依次為正常數(shù)(Ⅰ)求與的關(guān)系式;,(Ⅱ)猜測(cè):當(dāng)且僅當(dāng)要求證明) 24.設(shè)函數(shù)(1)證明: 滿足什么條件時(shí),每年年初魚(yú)群的總量保持不變?(不 .; (2)設(shè) 25.已知為的一個(gè)極值點(diǎn),證明.恒不為0,對(duì)于任意 等式 恒成立.求證:是偶函數(shù).26.已知ΔABC的三條邊分別為 參考答案: 經(jīng)典例題: [解] 求證: ┅┅ 將以上 各 式 分 別 相 加 得 :所以: 當(dāng)堂練習(xí): 1.B;2.C;3.C;4.D;5.B;6.B;7.A;8.D;9.D;10.C;11.A;12.B;13.14.; 15.f(2.5)>f(1)>f(3.5); ;16.5; 17.證明:假設(shè)=①n-②;、、=n-為同一等差數(shù)列的三項(xiàng),則存在整數(shù)m,n滿足 +nd ② m= (n-m)兩邊平方得: 3n2+5m2- 2mn=2(n-m)2 +md ① m得: 左邊為無(wú)理數(shù),右邊為有理數(shù),且有理數(shù)無(wú)理數(shù) 所以,假設(shè)不正確。即、、不能為同一等差數(shù)列的三項(xiàng) 18.ABC是直角三角形; 因?yàn)閟inA= ABC的三邊,所以 b+c 0 據(jù)正、余弦定理得 :(b+c)(a2-b2-c2)=0; 又因?yàn)閍,b,c為所以 a2=b2+c2 即ABC為直角三角形.19.平行; 提示:連接BD,因?yàn)镋,F(xiàn)分別為BC,CD的中點(diǎn),EF∥BD.20.提示:用求導(dǎo)的方法可求得的最大值為0 21.證明:= 為△ABC三邊,22.(1),;(2) ;(3) ..23.解(I)從第n年初到第n+1年初,魚(yú)群的繁殖量為axn,被捕撈量為bxn,死亡量為 (II)若每年年初魚(yú)群總量保持不變,則xn恒等于x1,n∈N*,從而由(*)式得 因?yàn)閤1>0,所以a>b.猜測(cè):當(dāng)且僅當(dāng)a>b,且24.證明:1)= 2) = 時(shí),每年年初魚(yú)群的總量保持不變.① 又 ② 由①②知25.簡(jiǎn)證:令= 所以,則有,再令 即可 26.證明:設(shè)設(shè)是 上的任意兩個(gè)實(shí)數(shù),且,因?yàn)椋?。所以在上是增函?shù)。 由 知 即. 龍?jiān)雌诳W(wǎng) http://.cn 5直接證明與間接證明 作者: 來(lái)源:《數(shù)學(xué)金刊·高考版》2014年第03期 直接證明與間接證明貫穿在整張高考卷的始終,解題過(guò)程中處處離不開(kāi)分析與綜合.近年高考解答題的證明,主要考查直接證明,難度多為中檔或中偏高檔;有時(shí)以解答題的壓軸題的形式呈現(xiàn),此時(shí)難度為高檔,分值約為4~8分.對(duì)于間接證明的考查,主要考查反證法,只在個(gè)別地區(qū)的高考卷中出現(xiàn),難度一般為中檔或中偏高檔,分值約為4~6分.以數(shù)列、函數(shù)與導(dǎo)數(shù)、立體幾何、解析幾何等知識(shí)為背景的證明.(1)綜合法解決問(wèn)題的關(guān)鍵是從“已知”看“可知”,逐步逼近“未知”.其逐步推理,實(shí)質(zhì)上是尋找已知的必要條件.分析法解決問(wèn)題的關(guān)鍵是從未知看需知,逐步靠攏已知,其逐步推理,實(shí)際上是尋找結(jié)論的充分條件.因此,在實(shí)際解題時(shí),通常以分析法為主尋求解題思路,再用綜合法有條理地表述過(guò)程,相得益彰.(2)對(duì)于某些看來(lái)明顯成立而又不便知道根據(jù)什么去推導(dǎo)(綜合法),甚至難于尋求到使之成立的充分條件(分析法)的“疑難”證明題,??紤]用反證法來(lái)證明.一般地,可在假設(shè)原命題不成立的前提下,經(jīng)過(guò)正確的邏輯推理,最后得出矛盾,從而說(shuō)明假設(shè)錯(cuò)誤,從反面證明原命題成立.第二篇:第2講 直接證明與間接證明
第三篇:推理與證明-13.2 直接證明與間接證明(教案)
第四篇:2.1-2 合情推理與演繹推理、直接證明與間接證明
第五篇:5直接證明與間接證明