高三数学一轮复习 直接证明、间接证明与数学归纳法课件 北师大版 课件.ppt

又能,(,了解直接证明的两种基本方法,分析法和综合法,/,了解分析法和综合法的思考过程、特点,/,了解间接证明的一种基本方法,反证法,/,了解反证法的思考过程、特点,/,了解数学归纳法的原理,/,能用数学归纳法证明一些简单的数学命题,),11.3,直接证明、间接证明与数学归纳法,1,直接证明中最基本的两种证明方法是,和,2,综合法是利用已知条件和某些数学定义、公理、定理等，经过一系列的推理论证，最后推导出所要证明的结论成立,综合法简称为：,3,分析法的思考过程：从要证明的结论出发，逐步寻求使它成立的充分条件，直至最后，把要证明的结论归结为判定一个明显成立的条件,(,已知条件、定理、定义、公理等,),为止,分析法简称为：,综合法,分析法,由因导果,执果索因,4,反证法的思考过程：假设原命题不成立，经过正确的推理，最后得出矛盾，,因此说明,，从而证明了原命题成立，这样的证明方法叫反证法,应用反证法证明数学命题，一般有下面几个步骤：,第一步，分清命题,“,pq,”,的条件和,第二步，作出与命题结论,q,相矛盾的假设,綈,q,.,第三步，由,p,与,綈,q,出发，应用正确的推理方法，推出矛盾结果,第四步，断定产生矛盾结果的原因在于开始所作的假设,綈,q,不真，于是原结论,q,成立，从而间接地证明了命题,pq,为真,假设错误,结论,5,由一系列有限的特殊事例得出,的推理方法，通常叫做归纳法,6,对某些与正整数有关的数学命题常采用下面的方法来证明它们的正确性：先证明当,n,取第,1,个值,n,0,时，命题成立；然后假设当,n,k,，,(,k,N,*,，,k,n,0,),时命题成立，证明当,n,k,1,时，命题也成立，这种证明方法叫做,7,用数学归纳法证明一个与正整数有关的命题时，其步骤为：,(1),归纳奠基：证明当取第一个自然数,n,0,时命题成立；,(2),归纳递推：假设,n,k,，,(,k,N,*,，,k,n,0,),时，命题成立，,证明当,n,k,1,时，命题成立；,(3),由,(1)(2),得出结论,一般结论,数学归纳法,1,分析法是从要证明的结论出发，逐步寻求使结论成立的,(,),A,充分条件,B,必要条件,C,充要条件,D,等价条件,答案：,A,2,如果命题,p,(,n,),对,n,k,成立，则它对,n,k,2,也成立若,p,(,n,),对,n,2,成立，则下列结论正确的是,(,),A,p,(,n,),对所有正整数,n,都成立,B,p,(,n,),对所有正偶数,n,都成立,C,p,(,n,),对所有正奇数,n,都成立,D,p,(,n,),对所有自然数,n,都成立,解析：,归纳奠基是：,n,2,成立归纳递推是：,n,k,成立，则对,n,k,2,成立,p,(,n,),对所有正偶数,n,都成立,答案：,B,3,某个命题与自然数,n,有关，若,n,k,(,k,N,*,),时命题成立，那么可推得当,n,k,1,时该命题也成立，现已知,n,5,时，该命题不成立，那么可以推得,(,),A,n,6,时该命题不成立,B,n,6,时该命题成立,C,n,4,时该命题不成立,D,n,4,时该命题成立,解析：,解法一：由,n,k,(,k,N,*,),成立，可推得当,n,k,1,时该命题也成立因而若,n,4,成立，必有,n,5,成立现知,n,5,不成立，所以,n,4,一定不成立,解法二：,其逆否命题,“,若当,n,k,1,时该命题不成立，,则当,n,k,时也不成立,”,为真，故,“,n,5,时不成立,”,“,n,4,时不成立,”,答案：,C,4,如右图所示，在直四棱柱,A,1,B,1,C,1,D,1,ABCD,中，当底面四边形,ABCD,满足条件,_,时，有,A,1,C,B,1,D,1,.(,注,：,填上你认为正确的一种条件即可，不必考虑所有可能的情形,),解析：,从结论出发，找一个使,A,1,C,B,1,D,1,成立的充分条件,因而可以是：,AC,BD,或四边形,ABCD,为正方形,答案：,AC,BD,用综合法证明不等式时，应注意观察不等式的结构特点，选择适当的已知不等式作为依据在证明时，常要用到以下证题依据：,(1),若,a,，,b,R,，则,|,a,|,0,，,a,2,0,，,(,a,b,),2,0,；,(2),若,a,，,b,同号，则,2,；,(3),若,a,，,b,(0,，,),，则,；,a,，,b,R,，则,a,2,b,2,2,ab,.,【,例,1,】,设,a,0,，,b,0,，,c,0,，,证明,：,a,b,c,.,证明：,a,，,b,，,c,0,，根据基本不等式，,有 ,b,2,a,，,c,2,b,，,a,2,c,.,三式相加：,a,b,c,2(,a,b,c,),即,a,b,c,.,变式,1.,已知,a,，,b,，,c,R,，,求证：,a,2,b,2,c,2,2(,a,b,c,),3.,证明：,a,2,b,2,c,2,2(,a,b,c,),3,a,2,2,a,1,b,2,2,b,1,c,2,2,c,1,(,a,1),2,(,b,1),2,(,c,1),2,0,，,当且仅当,a,b,c,1,时，等号成立,原不等式成立,.,【,例,2,】,如右图所示，设四面体,P,ABC,中,，,ABC,90,，,PA,PB,PC,，,D,是,AC,的中点,求证,：,PD,垂直于,ABC,所在的平面,立体几何中的很多证明过程都要采用综合法，证明过程中，要步步为营，环环相扣，不可主观臆造，否则因果不成立，从而导致错误,证明：,连结,PD,，,BD,.,BD,是,Rt,ABC,斜边上的中线，,DA,DB,DC,.,又,PA,PB,PC,，,而,PD,为,PAD,、,PBD,、,PCD,的公共边，,PAD,PBD,PCD,.,于是,PDA,PDB,PDC,，,而,PDA,PDC,90,，,PDB,90.,可见,PD,AC,，,PD,BD,.,AC,BD,D,，,PD,平面,ABC,.,变式,2.,在直四棱柱,ABCD,A,1,B,1,C,1,D,1,中,，,AA,1,2,，,底面是边长为,1,的正方形,，,E,、,F,、,G,分别是棱,B,1,B,、,D,1,D,、,DA,的中点,求证：,(1),平面,AD,1,E,平面,BGF,；,(2),D,1,E,平面,AEC,.,证明：,(1),E,，,F,分别是棱,BB,1,，,DD,1,的中点，,BE,D,1,F,且,BE,D,1,F,，,四边形,BED,1,F,为平行四边形，,D,1,E,BF,，又,D,1,E,平面,AD,1,E,，,BF,平面,AD,1,E,，,BF,平面,AD,1,E,.,又,G,是棱,DA,的中点，,GF,AD,1,，又,AD,1,平面,AD,1,E,，,GF,平面,AD,1,E,，,GF,平面,AD,1,E,，又,BF,GF,F,，,平面,AD,1,E,平面,BGF,.,(2),AA,1,2,，,AD,1,同理,AE,，,D,1,E,，,D,1,E,2,AE,2,，,D,1,E,AE,.,AC,BD,，,AC,D,1,D,，,BD,D,1,D,D,，,AC,平面,BB,1,D,1,D,，,又,D,1,E,平面,BB,1,D,1,D,，,AC,D,1,E,，又,AC,AE,A,，,D,1,E,平面,AEC,.,由有限的特殊事例去发现问题,，得出问题的一般结论，再利用数学归纳法给的证明，从不完全归纳到利用数学归纳法证明展示了从发现问题到解决问题的完整的数学思维过程,【,例,3,】,是否存在常数,a,、,b,、,c,使等式,1,2,2,2,3,2,n,2,(,n,1),2,2,2,1,2,an,(,bn,2,c,),对于一切,n,N,*,都成立，若存在，求出,a,、,b,、,c,并证明,；,若不存在，试说明理由,解答：,假设存在,a,、,b,、,c,使,1,2,2,2,3,2,n,2,(,n,1),2,2,2,1,2,an,(,bn,2,c,),对于一切,n,N,*,都成立,当,n,1,时，,a,(,b,c,),1,；当,n,2,时，,2,a,(4,b,c,),6,；,当,n,3,时，,3,a,(9,b,c,),19.,解方程组解得,证明如下：,当,n,1,时，显然成立，假设,n,k,(,k,N,*,，,k,1),时等式成立，,即,1,2,2,2,3,2,k,2,(,k,1),2,2,2,1,2,k,(2,k,2,1),；,当,n,k,1,时，,1,2,2,2,3,2,k,2,(,k,1),2,k,2,(,k,1),2,2,2,1,2,k,(2,k,2,1),(,k,1),2,k,2,k,(2,k,2,3,k,1),(,k,1),2,k,(2,k,1)(,k,1),(,k,1),2,(,k,1)(2,k,2,4,k,3),(,k,1)2(,k,1),2,1,因此存在,a,，,b,2,，,c,1,，,使等式对一切,n,N,*,都成立,变式,3.,是否存在常数,a,，,b,，,c,使等式,1(,n,2,1,2,),2(,n,2,2,2,),n,(,n,2,n,2,),an,4,bn,2,c,对一切正整数,n,成立,？,并证明你的结论,解答：,分别用,n,1,2,3,代入等式得,解之得,下面用数学归纳法证明：,(1),当,n,1,时，由上可知等式成立；,(2),假设,n,k,(,k,N,*,，,k,1),时等式成立，,即,1(,k,2,1,2,),2(,k,2,2,2,),k,(,k,2,k,2,),k,4,k,2,.,则,n,k,1,时，左边,1(,k,1),2,1,2,2(,k,1),2,2,2,k,(,k,1),2,k,2,(,k,1)(,k,1),2,(,k,1),2,1(,k,2,1,2,),2(,k,2,2,2,),k,(,k,2,k,2,),1(2,k,1),2(2,k,1),k,(2,k,1),k,4,k,2,(2,k,1),2(2,k,1),k,(2,k,1),k,4,k,2,(2,k,1),(,k,1),4,(,k,1),2,.,当,n,k,1,时，等式也成立,由,(1),，,(2),得知等式对一切的,n,N,*,均成立,1,分析法的特点是：从未知看需知，逐步靠拢已知,2,综合法的特点是：从已知看可知，逐步推出未知,3,分析法和综合法各有优缺点分析法思考起来比较自然，容易寻找到解题的思路和方法，缺点是思路逆行，叙述较繁；综合法从条件推出结论，较简捷地解决问题，但不便于思考实际证题时常常两法兼用，先用分析法探索证明途径，然后再用综合法叙述出来,【,方法规律,】,4,应用反证法证明数学命题，一般分下面几个步骤：,第一步：分清命题,“,pq,”,的条件和结论；,第二步：作出与命题结论,q,相矛盾的假定,綈,q,；,第三步：由,p,和,綈,q,出发，应用正确的推理方法，推出矛盾结果；,第四步：断定产生矛盾结果的原因，在于开始所作的假定,綈,q,不真，于是原结论,q,成立，从而间接地证明了命题,pq,为真,第三步所说的矛盾结果，通常是指推出的结果与已知公理矛盾、与已知定义矛盾、与已知定理矛盾、与已知条件矛盾、与临时假定矛盾以及自相矛盾等各种情况,5,(1),在数学归纳法中，归纳奠基和归纳递推缺一不可在较复杂的式子中，注意由,n,k,到,n,k,1,时，式子中项数的变化，应仔细分析，观察通项同时还应注意，不用假设的证法不是数学归纳法,(2),对于证明等式问题，在证,n,k,1,等式也成立时，应及时把结论和推导过,程对比，以减少计算时的复杂程度；对于整除性问题，关键是凑假设；证明,不等式时，一般要运用放缩法；证明几何命题时，关键在于弄清由,n,k,到,n,k,1,的图形变化,(3),归纳、猜想、证明属于探索性问题的一种，一般经过计算、观察、归纳，,然后猜想出结论，再用数学归纳法证明由于,“,猜想,”,是,“,证明,”,的前提和,“,对,象,”,，务必保证猜想的正确性，同时必须注意数学归纳法步骤的书写,.,(,本题满分,5,分,),如果,A,1,B,1,C,1,的三个内角的余弦值分别等于,A,2,B,2,C,2,的三个内角的正弦值，则,(,),A,A,1,B,1,C,1,和,A,2,B,2,C,2,都是锐角三角形,B,A,1,B,1,C,1,和,A,2,B,2,C,2,都是钝角三角形,C,A,1,B,1,C,1,是钝角三角形,，,A,2,B,2,C,2,是锐角三角形,D,A,1,B,1,C,1,是锐角三角形,，,A,2,B,2,C,2,是钝角三角形,【,答题模板,】,解析：,由条件知，,A,1,B,1,C,1,的三个内角的余弦值均大于,0,，则,A,1,B,1,C,1,是锐角三角形，假设,A,2,B,2,C,2,是锐角三角形，,由 得,那么，,A,2,B,2,C,2,，,这与三角形内角和为,180,相矛盾，所以假设不成立，,所以,A,2,B,2,C,2,是钝角三角形，故选,D.,答案：,D,【,分析点评,】,点击此处进入 作业手册,1.,在考试中单纯地考查等式或不等式的证明并不常见，而通过创设意境去观察、归纳、总结、发现问题，然后用数学方法去解决问题才是完整的数学思维过程，而有时发现问题比解决问题更显可贵高考中对常见数学方法,分析法、综合法、反证法和数学归纳法等的考查比比皆是,2,本题特别注重对数学思想方法的考查，对,A,1,B,1,C,1,是锐角三角形的判断非常直接，而对,A,2,B,2,C,2,形状的判断可尝试使用反证法，正可谓,“,正难则反,”,.,