资源描述
反证法
一、教学目标:结合已经学过的数学实例,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与特点。
二、教学重点:了解反证法的思考过程与特点。
教学难点:正确理解、运用反证法。
三、教学方法:探析归纳,讲练结合
四、教学过程
(一)、复习:综合法与分析法
综合法与分析法各有其特点.从需求解题思路来看,分析法执果索因,经常根底渐近,有期望成功;综合法由因导果,往往枝节横生,不简洁奏效。
就表达过程而论,分析法叙述烦琐,文辞冗长;综合法形式简洁,条理清楚.也就是说,分析法利于思考,综合法宜于表述。
因此,在实际解题时,经常把分析法和综合法结合起来运用,先以分析法为主寻求解题思路,再用综合法有条理地表述解题过程。
(二)、探究新课
1、反证法
反证法是一种间接证法,它是先提出一个与命题的结论相反的假设,然后,从这个假设动身,经过正确的推理,导致冲突,从而否定相反的假设,达到确定原命题正确的一种方法。反证法可以分为归谬反证法(结论的反面只有一种)与穷举反证法(结论的反面不只一种)。用反证法证明一个命题的步骤,大体上分为:(1)反设;(2)归谬;(3)结论。
反设是反证法的基础,为了正确地作出反设,把握一些常用的互为否定的表述形式是有必要的,例如:是/不是;存在/不存在;平行于/不平行于;垂直于/不垂直于;等于/不等于;大(小)于/不大(小)于;都是/不都是;至少有一个/一个也没有;至少有n个/至多有(n一1)个;至多有一个/至少有两个;唯一/至少有两个。
归谬是反证法的关键,导出冲突的过程没有固定的模式,但必需从反设动身,否则推导将成为无源之水,无本之木。推理必需严谨。导出的冲突有如下几种类型:与已知条件冲突;与已知的公理、定义、定理、公式冲突;与反设冲突;自相冲突。
2、例题探析
例1、已知a是整数,2能整除,求证:2能整除a.
证明:假设命题的结论不成立,即“2不能整除a”。
由于a是整数,故a是奇数,a可表示为2m+1(m为整数),则
,即是奇数。
所以,2不能整除。这与已知“2能整除”相冲突。于是,“2不能整除a”这个假设错误,故2能整除a.
例2、在同一平面内,两条直线a,b都和直线c垂直。求证:a与b平行。
证明:假设命题的结论不成立,即“直线a与b相交”。
设直线a,b的交点为M,a,c的交点为P,b,c的交点为Q,
如图所示,则。
这样的内角和
。
这与定理“三角形的内角和等于”相冲突,这说明假设是错误的。
所以直线a与b不相交,即a与b平行。
例3、求证:是无理数。
证明: 不是无理数,即是有理数,那么它就可以表示成两个整数之比,
设,且p,q互素,则。所以 。 ①
故是偶数,q也必定为偶数。设q=2k,代入①式,则有,即,
所以p也为偶数。P和q都是偶数,它们有公约数2,这与p,q互素相冲突。
因此,假设不成立,即“是无理数”。
(三)、小结:反证法的证题步骤是:(1)作出否定结论的假设;(2)进行推理,导出冲突;(3)否定假设,确定结论。
应用关键:在正确的推理下得出冲突(与已知条件冲突,或与假设冲突,或与定义、公理、定理、事实冲突等).
方法实质:反证法是利用互为逆否的命题具有等价性来进行证明的,即由一个命题与其逆否命题同真假,通过证明一个命题的逆否命题的正确,从而确定原命题真实.
注:结合预备题分析以上学问。
反证法的适应范围(“至多”、“至少”、“均是”、“不都”、“任何”、“唯一”等特征的问题)
(四)、练习:1、课本练习1.
2、“过在同始终线上的三点A、B、C不能作圆”. 争辩如何证明这个命题?
证法:先假设可以作一个⊙O过A、B、C三点,
则O在AB的中垂线l上,O又在BC的中垂线m上,
即O是l与m的交点。
但 ∵A、B、C共线,∴l∥m(冲突)
∴ 过在同始终线上的三点A、B、C不能作圆。
(五)、作业:课本习题1-3: (3)、(4)
补充题:若、,
(1)求证:;
(2)令,写出、、、的值,观看并归纳出这个数列的通项公式;
(3)证明:存在不等于零的常数p,使是等比数列,并求出公比q的值.
解:(1)(接受反证法). 若,即, 解得
从而与题设,相冲突,
故成立.
(2) 、、、、, .
(3)由于 又,
所以,
由于上式是关于变量的恒等式,故可解得、
五、教后反思:
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