2.2直接證明與簡(jiǎn)介證明
第一課時(shí) 直接證明
[教學(xué)目標(biāo)]
一、引例與分析
一個(gè)完整的數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)過(guò)程是:計(jì)算猜想證明,其中的證明有兩個(gè)總體思路:一是證明命題本身稱(chēng)直接證明,二是證明與該命題等價(jià)的另一個(gè)命題,稱(chēng)間接證明。今天主要說(shuō)明直接證明
二、引例、a、b>0,求證≤≤
[思路一]由已知條件、定理、公理等推導(dǎo)結(jié)論,這種證明思路稱(chēng)綜合法,,符號(hào)解答略
[思路二]由結(jié)論找成立的條件,這種證明思路稱(chēng)分析法,符號(hào),格式為:要證AB1B2B3……Bn ∵Bn成立 ∴A成立,解答略
說(shuō)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(xué)解題中,分析法是從數(shù)學(xué)題的待證結(jié)論或需求問(wèn)題出發(fā),一步一步地探索下去,最后達(dá)到題設(shè)的已知條件。綜合法則是從數(shù)學(xué)題的已知條件出發(fā),經(jīng)過(guò)逐步的邏輯推理,最后達(dá)到待證結(jié)論或需求問(wèn)題。對(duì)于解答證明來(lái)說(shuō),分析法表現(xiàn)為執(zhí)果索因,綜合法表現(xiàn)為由果導(dǎo)因,它們是尋求解題思路的兩種基本思考方法,應(yīng)用十分廣泛。
說(shuō)明2:綜合法的實(shí)質(zhì)是由因?qū)Ч,分析法的?shí)質(zhì)是執(zhí)果索因
說(shuō)明3:分析法中僅僅要求只要證的能導(dǎo)出要證的,至于要證的能否導(dǎo)出只要證的不作要求,每一步都能互導(dǎo)時(shí)的分析法又稱(chēng)逆證法,只要有一步不能互相導(dǎo)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(xí):教材P81
[補(bǔ)充習(xí)題]
四、作業(yè):教材P84---1,2,3,7,8
1、數(shù)列{an}的前項(xiàng)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
2、設(shè)a、b、x、y∈R且a2+b2=1,x2+y2=1,求證|ax+by|≤1
[解答略]
教學(xué)反思與作業(yè)情況:
第二課時(shí):間接證明
[教學(xué)目標(biāo)]
[教學(xué)重點(diǎn)]:了解反證法的思考過(guò)程、特點(diǎn)
[教學(xué)難點(diǎn)]反證法的思考過(guò)程、特點(diǎn)
[教學(xué)過(guò)程]
證明略
說(shuō)明1:這種先假設(shè)結(jié)論不正確,導(dǎo)出矛盾,從而斷定假設(shè)錯(cuò)誤結(jié)論正確的方法稱(chēng)反證法。用反證法證明一個(gè)命題的步驟,大體上分為:(1)反設(shè);(2)歸謬;(3)結(jié)論。
說(shuō)明2:反證法最初的由來(lái)是根據(jù)“眼見(jiàn)為實(shí)”的爭(zhēng)論而來(lái)的:原來(lái)人們對(duì)“眼見(jiàn)為實(shí),耳聽(tīng)為虛”是深信不疑的,有人對(duì)之提出疑義,他的觀(guān)點(diǎn)是“誰(shuí)見(jiàn)過(guò)自己的曾祖父?”,如果沒(méi)有,則無(wú)祖父、父親,進(jìn)而沒(méi)有自己!出現(xiàn)矛盾的結(jié)果,這就是反證法最初的雛形,俗稱(chēng)歸謬論。
二、應(yīng)用
一、引例、設(shè)a、b是異面直線(xiàn),a上任意取兩點(diǎn)A1、A2,在b上任取兩點(diǎn)B1、B2,求證A1B1與A2B2是異面直線(xiàn)
例1、求證:正弦函數(shù)沒(méi)有比2π小的正周期(證明略,見(jiàn)教材例1)
說(shuō)明1:反證法適用的范圍:一般情況下,結(jié)論的反面比原結(jié)論更具體、更簡(jiǎn)單的命題,如“不是”、“不可能”、“至多(少)若干個(gè)”、“存在”、“唯一”等易用反證法;已知條件很少或由已知推得的結(jié)論很少的命題易用反證法;關(guān)系不明確或難于直接證明的命題易用反證法。學(xué)生探究過(guò)程:綜合法與分析法。
說(shuō)明2:反證法不是證明原命題,而是證明另一問(wèn)題,因此是一種間接證法。
說(shuō)明3:反證法導(dǎo)出的矛盾導(dǎo)出是與已知法則相矛盾,這種矛盾可分為三類(lèi):與已知條件矛盾、與已知的定義(定理、公理)矛盾、與反設(shè)得到的結(jié)論及臨時(shí)假設(shè)自相矛盾。
練習(xí):教材P83---3,4
例2、定義在實(shí)數(shù)集上的函數(shù)y=f(x)的圖象與x軸至多有一個(gè)公共點(diǎn)(證明略)
說(shuō)明1:反證法應(yīng)用是注意,反設(shè)必須正確。沒(méi)有正確的反設(shè),一切推理都是沒(méi)有價(jià)值的。正確的反設(shè)必須咬文嚼字,思考原命題結(jié)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(jìn)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(yǔ)有
原結(jié)論詞
反設(shè)詞
原結(jié)論詞
反設(shè)詞
是
不是
都是
不都是
并且
或者
如果…則…
既…且…
有
沒(méi)有
能
不能
存在
不存在
成立
不成立
有限
無(wú)窮
大(小)于
不大(。┯
至少有一個(gè)
一個(gè)也沒(méi)有
至多有一個(gè)
至少有兩個(gè)
至少有n個(gè)
至多有n-1個(gè)
至多有n個(gè)
至少有n+1個(gè)
只有一個(gè)
沒(méi)有或至少有兩個(gè)
都不是
至少有一個(gè)是
說(shuō)明2:推理過(guò)程必須用反設(shè)且推理必須正確。沒(méi)有用反設(shè)的推理不是反證法推理
練習(xí):設(shè),求證
證明:假設(shè),則有,從而
因?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic4/docfiles/down/test/down/f7b812a8e293a70743d988e5af993669.zip/60503/2.2直接證明與間接證明.files/image033.gif" >,所以,這與題設(shè)條件矛盾,所以,原不等式成立。
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(shè)sinα=t∈[-1,1],變?yōu)槎魏瘮?shù)f(t)在[-1,1]上的最值問(wèn)題,有
或,第一組無(wú)解,第二組的解為c=3,從而c=3,b=-4
說(shuō)明:這里f(sinα)不是代入,而是將sinα看作一個(gè)量t,隨f(t)問(wèn)題的解決,原問(wèn)題也得以解決。這種拓寬條件變?yōu)榱硪粏?wèn)題,隨另一問(wèn)題解決,原問(wèn)題也得以解決的方法稱(chēng)反演法,也是間接證明的一種方法。
三、小結(jié):1、間接證明不是證明原問(wèn)題,而是證明另一問(wèn)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(shè)――推理歸謬――結(jié)論
[補(bǔ)充習(xí)題]
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=
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
3、拋物線(xiàn)C:y=-1上不存在關(guān)于直線(xiàn)L:x+y=0對(duì)稱(chēng)的兩點(diǎn)
4、設(shè)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(bǔ)充習(xí)題答案]
1、假設(shè)x≠-2且x≠-3
其他略
[反饋情況]
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