2.2直接證明與簡介證明

第一課時    直接證明

[教學目標]

一、引例與分析

一個完整的數(shù)學發(fā)現(xiàn)過程是:計算猜想證明,其中的證明有兩個總體思路:一是證明命題本身稱直接證明,二是證明與該命題等價的另一個命題,稱間接證明。今天主要說明直接證明

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二、引例、a、b>0,求證

[思路一]由已知條件、定理、公理等推導結論,這種證明思路稱綜合法,,符號解答略

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[思路二]由結論找成立的條件,這種證明思路稱分析法,符號,格式為:要證AB1B2B3……Bn   ∵Bn成立  ∴A成立,解答略

說明1:分析法和綜合法是思維方向相反的兩種思考方法。在數(shù)學解題中,分析法是從數(shù)學題的待證結論或需求問題出發(fā),一步一步地探索下去,最后達到題設的已知條件。綜合法則是從數(shù)學題的已知條件出發(fā),經(jīng)過逐步的邏輯推理,最后達到待證結論或需求問題。對于解答證明來說,分析法表現(xiàn)為執(zhí)果索因,綜合法表現(xiàn)為由果導因,它們是尋求解題思路的兩種基本思考方法,應用十分廣泛。

說明2:綜合法的實質是由因導果,分析法的實質是執(zhí)果索因

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說明3:分析法中僅僅要求只要證的能導出要證的,至于要證的能否導出只要證的不作要求,每一步都能互導時的分析法又稱逆證法,只要有一步不能互相導出,則只能是分析法,不是逆證法。(如要證a+b<c+da<b,c<d)

練習:教材P81

[補充習題]

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四、作業(yè):教材P84---1,2,3,7,8

1、數(shù)列{an}的前項和為Sn,已知a1=1,an+1=Sn,求證數(shù)列{}是等比數(shù)列,且Sn+1=4an

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2、設a、b、x、y∈R且a2+b2=1,x2+y2=1,求證|ax+by|≤1

[解答略]

教學反思與作業(yè)情況:

 

 

第二課時:間接證明

[教學目標]

[教學重點]:了解反證法的思考過程、特點

[教學難點]反證法的思考過程、特點

[教學過程]

證明略

說明1:這種先假設結論不正確,導出矛盾,從而斷定假設錯誤結論正確的方法稱反證法。用反證法證明一個命題的步驟,大體上分為:(1)反設;(2)歸謬;(3)結論。

說明2:反證法最初的由來是根據(jù)“眼見為實”的爭論而來的:原來人們對“眼見為實,耳聽為虛”是深信不疑的,有人對之提出疑義,他的觀點是“誰見過自己的曾祖父?”,如果沒有,則無祖父、父親,進而沒有自己!出現(xiàn)矛盾的結果,這就是反證法最初的雛形,俗稱歸謬論。

二、應用

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一、引例、設a、b是異面直線,a上任意取兩點A1、A2,在b上任取兩點B1、B2,求證A1B1與A2B2是異面直線

例1、求證:正弦函數(shù)沒有比2π小的正周期(證明略,見教材例1)

說明1:反證法適用的范圍:一般情況下,結論的反面比原結論更具體、更簡單的命題,如“不是”、“不可能”、“至多(少)若干個”、“存在”、“唯一”等易用反證法;已知條件很少或由已知推得的結論很少的命題易用反證法;關系不明確或難于直接證明的命題易用反證法。學生探究過程:綜合法與分析法。

說明2:反證法不是證明原命題,而是證明另一問題,因此是一種間接證法。

說明3:反證法導出的矛盾導出是與已知法則相矛盾,這種矛盾可分為三類:與已知條件矛盾、與已知的定義(定理、公理)矛盾、與反設得到的結論及臨時假設自相矛盾。

練習:教材P83---3,4

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例2、定義在實數(shù)集上的函數(shù)y=f(x)的圖象與x軸至多有一個公共點(證明略)

說明1:反證法應用是注意,反設必須正確。沒有正確的反設,一切推理都是沒有價值的。正確的反設必須咬文嚼字,思考原命題結論的方方面面,不遺漏任何一種情形。一般根據(jù)命題否定的原則,常進行“且與或”、“任意與存在”、“是與非”的互換,其中常用的容易混淆的詞語有

原結論詞

反設詞

原結論詞

反設詞

不是

都是

不都是

并且

或者

如果…則…

既…且…

沒有

不能

存在

不存在

成立

不成立

有限

無窮

大(。┯

不大(小)于

至少有一個

一個也沒有

至多有一個

至少有兩個

至少有n個

至多有n-1個

至多有n個

至少有n+1個

只有一個

沒有或至少有兩個

都不是

至少有一個是

說明2:推理過程必須用反設且推理必須正確。沒有用反設的推理不是反證法推理

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練習:設,求證

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證明:假設,則有,從而

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  因為,所以,這與題設條件矛盾,所以,原不等式成立。

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例3、二次函數(shù)f(x)=x2+bx+c,f(sinα)≥0與f(2+cosβ)≤0恒成立,求證:⑴b+c=-1且c≥3。⑵fmax(sinα)=8,求b,c的值

解:⑴由已知f(1)=1+b+c=0,b+c=-1,又f(3)=9-3(1+c)+c=6-2c≤0,c≥3

⑵由(1),f(x)=x2-(1+c)x+c,設sinα=t∈[-1,1],變?yōu)槎魏瘮?shù)f(t)在[-1,1]上的最值問題,有

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,第一組無解,第二組的解為c=3,從而c=3,b=-4

    說明:這里f(sinα)不是代入,而是將sinα看作一個量t,隨f(t)問題的解決,原問題也得以解決。這種拓寬條件變?yōu)榱硪粏栴},隨另一問題解決,原問題也得以解決的方法稱反演法,也是間接證明的一種方法。

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三、小結:1、間接證明不是證明原問題,而是證明另一問題,常用的方法是反證法和反演法。

2、反證法證明題的步驟:反設――推理歸謬――結論

[補充習題]

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四、 作業(yè):教材P84-----4,5,6,9,10

1、用反證法證明“若x2+5x+6=0,則x=-2或x=-3”時,應假設_____________

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2、棱錐P-ABC中,PC⊥平面ABC,且AB=BC,CH⊥平面PAB于H。求證:H不是三角形PAB的垂心

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3、拋物線C:y=-1上不存在關于直線L:x+y=0對稱的兩點

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4、設數(shù)列{an}、{bn}是公比不相等的等比數(shù)列,求證數(shù)列{ an+bn}不是等比數(shù)列

[補充習題答案]

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1、假設x≠-2且x≠-3

其他略

[反饋情況]

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