2.2直接证明与简介证明
第一课时 直接证明
[教学目标]
一、引例与分析
一个完整的数学发现过程是:计算
猜想
证明,其中的证明有两个总体思路:一是证明命题本身称直接证明,二是证明与该命题等价的另一个命题,称间接证明。今天主要说明直接证明
二、引例、a、b>0,求证
≤
≤
[思路一]由已知条件、定理、公理等推导结论,这种证明思路称综合法,,符号
解答略
[思路二]由结论找成立的条件,这种证明思路称分析法,符号
,格式为:要证A
B1
B2
B3
……
Bn
∵Bn成立 ∴A成立,解答略
说明1:分析法和综合法是思维方向相反的两种思考方法。在数学解题中,分析法是从数学题的待证结论或需求问题出发,一步一步地探索下去,最后达到题设的已知条件。综合法则是从数学题的已知条件出发,经过逐步的逻辑推理,最后达到待证结论或需求问题。对于解答证明来说,分析法表现为执果索因,综合法表现为由果导因,它们是寻求解题思路的两种基本思考方法,应用十分广泛。
说明2:综合法的实质是由因导果,分析法的实质是执果索因
说明3:分析法中仅仅要求只要证的能导出要证的,至于要证的能否导出只要证的不作要求,每一步都能互导时的分析法又称逆证法,只要有一步不能互相导出,则只能是分析法,不是逆证法。(如要证a+b<c+d
a<b,c<d)
练习:教材P81
[补充习题]
四、作业:教材P84---1,2,3,7,8
1、数列{an}的前项和为Sn,已知a1=1,an+1=
Sn,求证数列{
}是等比数列,且Sn+1=4an
2、设a、b、x、y∈R且a2+b2=1,x2+y2=1,求证|ax+by|≤1
[解答略]
教学反思与作业情况:
第二课时:间接证明
[教学目标]
[教学重点]:了解反证法的思考过程、特点
[教学难点]反证法的思考过程、特点
[教学过程]
证明略
说明1:这种先假设结论不正确,导出矛盾,从而断定假设错误结论正确的方法称反证法。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。
说明2:反证法最初的由来是根据“眼见为实”的争论而来的:原来人们对“眼见为实,耳听为虚”是深信不疑的,有人对之提出疑义,他的观点是“谁见过自己的曾祖父?”,如果没有,则无祖父、父亲,进而没有自己!出现矛盾的结果,这就是反证法最初的雏形,俗称归谬论。
二、应用
一、引例、设a、b是异面直线,a上任意取两点A1、A2,在b上任取两点B1、B2,求证A1B1与A2B2是异面直线
例1、求证:正弦函数没有比2π小的正周期(证明略,见教材例1)
说明1:反证法适用的范围:一般情况下,结论的反面比原结论更具体、更简单的命题,如“不是”、“不可能”、“至多(少)若干个”、“存在”、“唯一”等易用反证法;已知条件很少或由已知推得的结论很少的命题易用反证法;关系不明确或难于直接证明的命题易用反证法。学生探究过程:综合法与分析法。
说明2:反证法不是证明原命题,而是证明另一问题,因此是一种间接证法。
说明3:反证法导出的矛盾导出是与已知法则相矛盾,这种矛盾可分为三类:与已知条件矛盾、与已知的定义(定理、公理)矛盾、与反设得到的结论及临时假设自相矛盾。
练习:教材P83---3,4
例2、定义在实数集上的函数y=f(x)的图象与x轴至多有一个公共点(证明略)
说明1:反证法应用是注意,反设必须正确。没有正确的反设,一切推理都是没有价值的。正确的反设必须咬文嚼字,思考原命题结论的方方面面,不遗漏任何一种情形。一般根据命题否定的原则,常进行“且与或”、“任意与存在”、“是与非”的互换,其中常用的容易混淆的词语有
原结论词
反设词
原结论词
反设词
是
不是
都是
不都是
并且
或者
如果…则…
既…且…
有
没有
能
不能
存在
不存在
成立
不成立
有限
无穷
大(小)于
不大(小)于
至少有一个
一个也没有
至多有一个
至少有两个
至少有n个
至多有n-1个
至多有n个
至少有n+1个
只有一个
没有或至少有两个
都不是
至少有一个是
说明2:推理过程必须用反设且推理必须正确。没有用反设的推理不是反证法推理
练习:设
,求证![]()
证明:假设
,则有
,从而
因为
,所以
,这与题设条件
矛盾,所以,原不等式
成立。
例3、二次函数f(x)=x2+bx+c,f(sinα)≥0与f(2+cosβ)≤0恒成立,求证: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,设sinα=t∈[-1,1],变为二次函数f(t)在[-1,1]上的最值问题,有
或
,第一组无解,第二组的解为c=3,从而c=3,b=-4
说明:这里f(sinα)不是代入,而是将sinα看作一个量t,随f(t)问题的解决,原问题也得以解决。这种拓宽条件变为另一问题,随另一问题解决,原问题也得以解决的方法称反演法,也是间接证明的一种方法。
三、小结:1、间接证明不是证明原问题,而是证明另一问题,常用的方法是反证法和反演法。
2、反证法证明题的步骤:反设――推理归谬――结论
[补充习题]
四、 作业:教材P84-----4,5,6,9,10
1、用反证法证明“若x2+5x+6=0,则x=-2或x=
2、棱锥P-ABC中,PC⊥平面ABC,且AB=BC,CH⊥平面PAB于H。求证:H不是三角形PAB的垂心
3、抛物线C:y=
-1上不存在关于直线L:x+y=0对称的两点
4、设数列{an}、{bn}是公比不相等的等比数列,求证数列{ an+bn}不是等比数列
[补充习题答案]
1、假设x≠-2且x≠-3
其他略
[反馈情况]
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