高中数学推理与证明.doc
新人教A版高中数学选修1-2第二章:推理与证明

第二章推理与证明2.1 合情推理与演绎推理2.1.1 合情推理A级基础巩固一、选择题1.下列推理是归纳推理的是()A.F1,F2为定点,动点P满足|PF1|+|PF2|=2a>|F1F2|,得P 的轨迹为椭圆B.由a1=1,a n=3n-1,求出S1,S2,S3,猜想出数列的前n 项和S n的表达式C.由圆x2+y2=r2的面积πr2,猜想出椭圆x2a2+y2b2=1的面积S=πabD.科学家利用鱼的沉浮原理制造潜艇解析:由归纳推理的定义知,B项为归纳推理.答案:B2.根据给出的数塔猜测123 456×9+7等于()1×9+2=1112×9+3=111123×9+4=1 1111 234×9+5=11 11112 345×9+6=111 111A.111 1110B.1 111 111C.1 111 112 D.1 111 113解析:由1×9+2=11;12×9+3=111;123×9+4=1 111;1 234×9+5=111 111;…归纳可得,等式右边各数位上的数字均为1,位数跟等式左边的第二个加数相同,所以123 456×9+7=1 111 111.答案:B3.观察图形规律,在其右下角的空格内画上合适的图形为()解析:观察可发现规律:①每行、每列中,方、圆、三角三种形状均各出现一次,②每行、每列有两个阴影一个空白,应为黑色矩形.答案:A4.设n是自然数,则18(n2-1)[1-(-1)n]的值()A.一定是零B.不一定是偶数C.一定是偶数D.是整数但不一定是偶数解析:当n为偶数时,18(n2-1)[1-(-1)n]=0为偶数;当n为奇数时(n=2k+1,k∈N),18(n2-1)[1-(-1)n]=18(4k2+4k)·2=k(k+1)为偶数.所以18(n 2-1)[1-(-1)n ]的值一定为偶数. 答案:C5.在平面直角坐标系内,方程x a +y b=1表示在x 轴,y 轴上的截距分别为a 和b 的直线,拓展到空间,在x 轴,y 轴,z 轴上的截距分别为a ,b ,c (abc ≠0)的平面方程为( )A.x a +y b +z c=1 B.x ab +y bc +z ca =1 C.xy ab +yz bc +zx ca =1 D .ax +by +cz =1解析:从方程x a +y b=1的结构形式来看,空间直角坐标系中,平面方程的形式应该是x a +y b +z c=1. 答案:A二、填空题6.已知a 1=1,a n +1>a n ,且(a n +1-a n )2-2(a n +1+a n )+1=0,计算a 2,a 3,猜想a n =________.解析:计算得a 2=4,a 3=9,所以猜想a n =n 2.答案:n 27.在平面上,若两个正三角形的边长比为1∶2.则它们的面积比为1∶4.类似地,在空间中,若两个正四面体的棱长比为1∶2,则它们的体积比为________.解析:V 1V 2=13S 1h 113S 2h 2=S 1S 2·h 1h 2=14×12=18. 答案:1∶88.观察下列各式:①(x3)′=3x2;②(sin x)′=cos x;③(e x-e-x)′=e x+e-x;④(x cos x)′=cos x-x sin x.根据其中函数f(x)及其导数f′(x)的奇偶性,运用归纳推理可得到的一个命题是__________________________________________.解析:对于①,f(x)=x3为奇函数,f′(x)=3x2为偶函数;对于②,g(x)=sin x为奇函数,f′(x)=cos x为偶函数;对于③,p(x)=e x-e-x为奇函数,p′(x)=e x+e-x为偶函数;对于④,q(x)=x cos x 为奇函数,q′(x)=cos x-x sin x为偶函数.归纳推理得结论:奇函数的导函数是偶函数.答案:奇函数的导函数是偶函数三、解答题9.有以下三个不等式:(12+42)(92+52)≥(1×9+4×5)2;(62+82)(22+122)≥(6×2+8×12)2;(132+52)(102+72)≥(13×10+5×7)2.请你观察这三个不等式,猜想出一个一般性结论,并证明你的结论.解:一般性结论为(a2+b2)(c2+d2)≥(ac+bd)2.证明:因为(a2+b2)(c2+d2)-(ac+bd)2=a2c2+b2c2+a2d2+b2d2-(a2c2+2abcd+b2d2)=b2c2+a2d2-2abcd=(bc-ad)2≥0,所以(a2+b2)(c2+d2)≥(ac+bd)2.10.如图所示,在△ABC中,射影定理可表示为a=b·cos C+c·cos B,其中a,b,c分别为角A,B,C的对边,类比上述定理,写出对空间四面体性质的猜想.解:如右图所示,在四面体PABC中,设S1,S2,S3,S分别表示△PAB,△PBC,△PCA,△ABC的面积,α,β,γ依次表示平面PAB,平面PBC,平面PCA与底面ABC所成二面角的大小.猜想射影定理类比推理到三维空间,其表现形式应为S=S1·cos α+S2·cos β+S3·cos γ.B级能力提升1.用火柴棒摆“金鱼”,如图所示:按照上面的规律,第n个“金鱼”图需要火柴的根数为() A.6n-2 B.8n-2C.6n+2 D.8n+2解析:从①②③可以看出,从图②开始每个图中的火柴棒都比前一个图中的火柴棒多6根,故火柴棒数成等差数列,第一个图中火柴棒为8根,故可归纳出第n个“金鱼”图需火柴棒的根数为6n+2.答案:C2.等差数列{a n}中,a n>0,公差d>0,则有a4·a6>a3·a7,类比上述性质,在等比数列{b n}中,若b n>0,q>1,写出b5,b7,b4,b8的一个不等关系________.解析:将乘积与和对应,再注意下标的对应,有b4+b8>b5+b7.答案:b4+b8>b5+b73.观察下列等式: ①sin 210°+cos 240°+sin 10°cos 40°=34; ②sin 26°+cos 236°+sin6°cos36°=34. 由上面两题的结构规律,你能否提出一个猜想?并证明你的猜想.解:由①②知,两角相差30°,运算结果为34, 猜想:sin 2α+cos 2(α+30°)+sin αcos(α+30°)=34. 证明:左边=1-cos 2α2+1+cos (2α+60°)2+sin αcos(α+30°)=1-cos 2α2+cos 2αcos 60°-sin 2αsin 60°2+ sin α⎝ ⎛⎭⎪⎫32cos α-sin α2 =1-12cos 2α+14cos 2α-34sin 2α+34sin 2α-1-cos 2α4=34=右边 故sin 2α+cos 2(α+30°)+sin αcos(α+30°)=34. 2.1.2 演绎推理A 级 基础巩固一、选择题1.若大前提是“任何实数的平方都大于0”,小前提是“a∈R”,结论是“a2>0”,那么这个演绎推理()A.大前提错误B.小前提错误C.推理形式错误D.没有错误解析:因为“任何实数的平方非负”,所以“任何实数的平方都大于0”是错误的,即大前提错误.答案:A2.在“△ABC中,E,F分别是边AB,AC的中点,则EF∥BC”的推理过程中,大前提是()A.三角形的中位线平行于第三边B.三角形的中位线等于第三边长的一半C.E,F为AB,AC的中点D.EF∥BC解析:大前提是“三角形的中位线平行于第三边”.答案:A3.下列四个推导过程符合演绎推理“三段论”形式且推理正确的是()A.大前提:无限不循环小数是无理数;小前提:π是无理数;结论:π是无限不循环小数B.大前提:无限不循环小数是无理数;小前提:π是无限不循环小数;结论:π是无理数C.大前提:π是无限不循环小数;小前提:无限不循环小数是无理数;结论:π是无理数D.大前提:π是无限不循环小数;小前提:π是无理数;结论:无限不循环小数是无理数解析:对于A,小前提与结论互换,错误;对于B,符合演绎推理过程且结论正确;对于C和D,均为大小前提及结论颠倒,不符合演绎推理“三段论”形式.答案:B4.下列四类函数中,具有性质“对任意的x>0,y>0,函数f(x)满足f(x+y)=f(x)·f(y)”的是()A.幂函数B.对数函数C.指数函数D.余弦函数解析:只有指数函数f(x)=a x(a>0,a≠1)满足条件.答案:C5.有这样一段演绎推理:“有些有理数是真分数,整数是有理数,则整数是真分数”结论显然是错误的,这是因为() A.大前提错误B.小前提错误C.推理形式错误D.非以上错误解析:用小前提“S是M”,判断得到结论“S是P”时,大前提“M是P”必须是所有的M,而不是部分,因此此推理不符合演绎推理规则.答案:C二、填空题6.已知△ABC中,∠A=30°,∠B=60°,求证a<b.证明:∵∠A=30°,∠B=60°,∴∠A<∠B,∴a<b,画线部分是演绎推理的________.解析:结合三段论的特征可知,该证明过程省略了大前提“在同一个三角形中大角对大边”,因此画线部分是演绎推理的小前提.答案:小前提7.在求函数y =log 2x -2的定义域时,第一步推理中大前提是当a 有意义时,a ≥0;小前提是log 2x -2有意义;结论是________.解析:要使函数有意义,则log 2x -2≥0,解得x ≥4,所以函数y =log 2x -2的定义域是[4,+∞).答案:函数y =log 2x -2的定义域是[4,+∞)8.下面几种推理过程是演绎推理的是________(填序号).①两条直线平行,同旁内角互补,如果∠A 和∠B 是两条平行线的同旁内角,那么∠A +∠B =180°②由平面三角形的性质,推测空间四面体的性质③某高校共有10个班,1班有51人,2班有53人,3班有52人,由此推测各班都超过50人④在数列{a n }中,a 1=1,a n =12⎝ ⎛⎭⎪⎫a n -1+1a n -1(n ≥2),由此归纳出{a n }的通项公式.解析:①为演绎推理,②为类比推理,③④为归纳推理.答案:①三、解答题9.设m 为实数,利用三段论求证方程x 2-2mx +m -1=0有两个相异实根.证明:如果一元二次方程ax 2+bx +c =0(a ≠0)的判别式Δ=b 2-4ac >0,那么方程有两相异实根.(大前提)一元二次方程x 2-2mx +m -1=0的判别式Δ=(2m )2-4(m -1)=4m 2-4m +4=(2m -1)2+3>0,(小前提)所以方程x 2-2mx +m -1=0有两相异实根.(结论)10.设函数f (x )=sin(2x +φ)(-π<φ<0),y =f (x )的图象的一条对称轴是直线x =π8. (1)求φ;(2)求函数f (x )的单调增区间.解:(1)∵x =π8是函数y =f (x )的图象的对称轴, ∴sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2×π8+φ=±1.∴π4+φ=k π+π2,k ∈Z. ∵-π<φ<0,∴φ=-3π4. (2)由(1)知φ=-3π4,因此y =sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x -3π4. 由题意,得2k π-π2≤2x -3π4≤2k π+π2,k ∈Z , ∴k π+π8≤x ≤5π8+k π,k ∈Z. 故函数f (x )的增区间为⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π+π8,k π+5π8,k ∈Z. B 级 能力提升1.某人进行了如下的“三段论”:如果f ′(x 0)=0,则x =x 0是函数f (x )的极值点,因为函数f (x )=x 3在x =0处的导数值f ′(0)=0,所以x =0是函数f (x )=x 3的极值点.你认为以上推理的( )A .大前提错误B .小前提错误C .推理形式错误D .结论正确解析:若f ′(x 0),则x =x 0不一定是函数f (x )的极值点,如f (x )=x 3,f ′(0)=0,但x =0不是极值点,故大前提错误.答案:A2.设a >0,f (x )=e x a +a e x 是R 上的偶函数,则a 的值为________. 解析:因为f (x )是R 上的偶函数,所以f (-x )=f (x ),所以⎝ ⎛⎭⎪⎫a -1a ⎝ ⎛⎭⎪⎫e x -1e x =0对于一切x ∈R 恒成立,由此得a -1a =0,即a 2=1.又a >0,所以a =1.答案:13.在数列{a n }中,a 1=2,a n +1=4a n -3n +1(n ∈N *).(1)证明数列{a n -n }是等比数列;(2)求数列{a n }的前n 项和S n ;(3)证明不等式S n +1≤4S n 对任意n ∈N *皆成立.(1)证明:由已知a n +1=4a n -3n +1,得a n +1-(n +1)=4(a n -n ),n ∈N *,又a 1-1=2-1=1≠0,所以数列{a n -n }是首项为1,公比为4的等比数列.(2)解:由(1)得a n -n =4n -1,所以a n =4n -1+n .所以S n =a 1+a 2+a 3+…+a n =1+4+42+…+4n -1+(1+2+3+…+n )=4n -13+n (n +1)2. (3)证明:对任意的n ∈N *,S n +1-4S n =4n +1-13+(n +1)(n +2)2-4⎣⎢⎡⎦⎥⎤4n -13+n (n +1)2=-12(3n 2+n -4)=-12(3n +4)(n -1)≤0. 所以不等式S n +1≤4S n 对任意n ∈N *皆成立.2.2 直接证明与间接证明2.2.1 综合法和分析法第1课 时综合法A 级 基础巩固一、选择题1.在下列函数f (x )中,满足“对任意x 1,x 2∈(0,+∞),当x 1<x 2时,都有f (x 1)>f (x 2)”的是( )A .f (x )=1xB .f (x )=(x -1)2C .f (x )=e xD .f (x )=ln(x +1)解析:由题设知,f (x )在(0,+∞)上是减函数,由f (x )=1x,得f ′(x )=-1x2<0,所以f (x )=1x 在(0,+∞)上是减函数. 答案:A2.已知函数f (x )=lg 1-x 1+x,若f (a )=b ,则f (-a )等于( ) A .bB .-b C.1b D .-1b解析:f (x )定义域为(-1,1),f (-a )=lg 1+a 1-a =lg ⎝ ⎛⎭⎪⎫1-a 1+a -1=-lg 1-a 1+a =-f (a )=-b .答案:B3.命题“如果数列{a n }的前n 项和S n =2n 2-3n ,那么数列{a n }一定是等差数列”是否成立( )A .不成立B .成立C .不能断定D .与n 取值有关解析:当n ≥2时,a n =S n -S n -1=4n -5又a 1=S 1=2×12-3×1=-1适合上式.∴a n =4n -5(n ∈N *),则a n -a n -1=4(常数)故数列{a n }是等差数列.答案:B4.若a ,b ∈R ,则下面四个式子中恒成立的是( )A .lg(1+a 2)>0B .a 2+b 2≥2(a -b -1)C .a 2+3ab >2b 2 D.a b <a +1b +1解析:在B 中,因为a 2+b 2-2(a -b -1)=(a 2-2a +1)+(b 2+2b +1)=(a -1)2+(b +1)2≥0,所以a 2+b 2≥2(a -b -1)恒成立.答案:B5.在△ABC 中,已知sin A cos A =sin B cos B ,则该三角形是( )A .等腰三角形B .直角三角形C .等腰直角三角形D .等腰或直角三角形解析:由sin A cos A =sin B cos B 得sin 2A =sin 2B ,所以2A =2B 或2A =π-2B ,即A =B 或A +B =π2.所以该三角形是等腰或直角三角形.答案:D二、填空题6.命题“函数f(x)=x-x ln x在区间(0,1)上是增函数”的证明过程“对函数f(x)=x-x ln x求导,得f′(x)=-ln x,当x∈(0,1)时,f′(x)=-ln x>0,故函数f(x)在区间(0,1)上是增函数”,应用了________的证明方法.解析:本命题的证明,利用题设条件和导数与函数单调性的关系,经推理论证得到了结论,所以应用的是综合法的证明方法.答案:综合法7.角A,B为△ABC内角,A>B是sin A>sin B的________条件(填“充分”“必要”“充要”或“即不充分又不必要”).解析:在△ABC中,A>B⇔a>b由正弦定理asin A=bsin B,从而sin A>sin B.因此A>B⇔a>b⇔sin A>sin B,为充要条件.答案:充要8.已知p=a+1a-2(a>2),q=2-a2+4a-2(a>2),则p,q的大小关系为________.解析:因为p=a+1a-2=(a-2)+1a-2+2≥2(a-2)·1a-2+2=4,又-a2+4a-2=2-(a-2)2<2(a>2),所以q=2-a2+4a-2<4≤p.答案:p>q三、解答题9.已知a>0,b>0,且a+b=1,求证:1a+1b≥4.证明:因为a >0,b >0且a +b =1,所以1a +1b =a +b a +a +b b =2+b a +a b≥2+2 b a ·a b =4. 当且仅当b a =a b,即a =b 时,取等号, 故1a +1b≥4. 10.设函数f (x )=ax 2+bx +c (a ≠0),若函数y =f (x +1)与y =f (x )的图象关于y 轴对称,求证:函数y =f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x +12为偶函数. 证明:∵函数y =f (x )与y =f (x +1)的图象关于y 轴对称.∴f (x +1)=f (-x )则y =f (x )的图象关于x =12对称 ∴-b 2a =12,∴a =-b . 则f (x )=ax 2-ax +c =a ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -122+c -a 4 ∴f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x +12=ax 2+c -a 4为偶函数. B 级 能力提升1.设f (x )是定义在R 上的奇函数,且当x ≥0时,f (x )单调递减,若x 1+x 2>0,则f (x 1)+f (x 2)的值( )A .恒为负值B .恒等于零C .恒为正值D .无法确定正负解析:由f (x )是定义在R 上的奇函数,且当x ≥0时,f (x )单调递减,可知f (x )是R 上的单调递减函数,由x 1+x 2>0,可知x 1>-x 2,f (x 1)<f (-x 2)=-f (x 2),则f (x 1)+f (x 2)<0.答案:A2.已知sin x=55,x∈⎝⎛⎭⎪⎫π2,3π2,则tan⎝⎛⎭⎪⎫x-π4=________.解析:∵sin x=55,x∈⎝⎛⎭⎪⎫π2,3π2,∴cos x=-45,∴tan x=-12,∴tan⎝⎛⎭⎪⎫x-π4=tan x-11+tan x=-3.答案:-33.(2016·江苏卷)如图,在直三棱柱ABC A1B1C1中,D,E分别为AB,BC的中点,点F在侧棱B1B上,且B1D⊥A1F,A1C1⊥A1B1.求证:(1)直线DE∥平面A1C1F;(2)平面B1DE⊥平面A1C1F.证明:(1)在直三棱柱ABC A1B1C1中,A1C1∥AC.在△ABC中,因为D,E分别为AB,BC的中点,所以DE∥AC,所以DE∥A1C1.因为DE⊄平面A1C1F,A1C1⊂平面A1C1F,所以直线DE∥平面A1C1F.(2)在直三棱柱ABC A1B1C1中,A1A⊥平面A1B1C1,因为A1C1⊂平面A1B1C1,所以A1A⊥A1C1.又A1C1⊥A1B1,A1A⊂平面ABB1A1,A1B1⊂平面ABB1A1,A1A∩A1B1=A1,所以A1C1⊥平面ABB1A1.又因为B1D⊂平面ABB1A1,所以A1C1⊥B1D.又B1D⊥A1F,A1C1⊂平面A1C1F,A1F⊂平面A1C1F,A1C1∩A1F=A1,所以B1D⊥平面A1C1F.因为B1D⊂平面B1DE,所以平面B1DE⊥平面A1C1F.第2课时分析法A级基础巩固一、选择题1.关于综合法和分析法的说法错误的是()A.综合法和分析法是直接证明中最基本的两种证明方法B.综合法又叫顺推证法或由因导果法C.综合法和分析法都是因果分别互推的两头凑法D.分析法又叫逆推证法或执果索因法解析:由综合法和分析法的意义与特点,知C错误.答案:C2.分析法又叫执果索因法,若使用分析法证明:设a>b>c,且a+b+c=0,求证:b2-ac<3a,则证明的依据应是() A.a-b>0B.a-c>0C.(a-b)(a-c)>0 D.(a-b)(a-c)<0解析:b2-ac<3a⇔b2-ac<3a2⇔(a+c)2-ac<3a2⇔(a-c)·(2a +c)>0⇔(a-c)(a-b)>0.答案:C3.在不等边△ABC中,a为最大边,要想得到A为钝角的结论,对三边a,b,c应满足的条件,判断正确的是()A.a2<b2+c2B.a2=b2+c2C.a2>b2+c2D.a2≤b2+c2解析:要想得到A为钝角,只需cos A<0,因为cos A=b2+c2-a22bc,所以只需b2+c2-a2<0,即b2+c2<a2.答案:C4.对于不重合的直线m,l和平面α,β,要证明α⊥β,需要具备的条件是()A.m⊥l,m∥α,l∥βB.m⊥l,α∩β=m,l⊂αC.m∥l,m⊥α,l⊥βD.m∥l,l⊥β,m⊂α解析:对于选项A,与两相互垂直的直线平行的平面的位置关系不能确定;对于选项B,平面内的一条直线与另一个平面的交线垂直,这两个平面的位置关系不能确定;对于选项C,这两个平面有可能平行或重合;根据面面垂直的判定定理知选项D正确.答案:D5.设P=2,Q=7-3,R=6-2,则P,Q,R的大小关系是()A.P>Q>R B.P>R>QC.Q>P>R D.Q>R>P解析:先比较Q与R的大小.Q-R=7-3-(6-2)=(7+2)-(6+3).因为(7+2)2-(6+3)2=7+2+214-(6+3+218)=2(14-18)<0,所以Q<R.又P=2>R=2(3-1),所以P>R>Q.答案:B二、填空题6.如果a a+b b>a b+b a,则实数a,b应满足的条件是________.解析:a a+b b>a b+b a⇔a a-a b>b a-b b⇔a(a-b)>b(a-b)⇔(a-b)(a-b)>0⇔(a+b)(a-b)2>0,故只需a≠b且a,b都不小于零即可.答案:a≥0,b≥0且a≠b7.当x>0时,sin x与x的大小关系为________.解析:令f(x)=x-sin x(x>0),则f′(x)=1-cos x≥0,所以f(x)在(0,+∞)上是增函数,因此f(x)>f(0)=0,则x>sin x.答案:x>sin x8.如图,在直四棱柱A1B1C1D1ABCD(侧棱与底面垂直)中,当底面四边形ABCD满足条件________时,有A1C⊥B1D1(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:要证明A 1C ⊥B 1D 1只需证明B 1D 1⊥平面A 1C 1C因为CC 1⊥B 1D 1只要再有条件B 1D 1⊥A 1C 1,就可证明B 1D 1⊥平面A 1CC 1 从而得B 1D 1⊥A 1C 1.答案:B 1D 1⊥A 1C 1(答案不唯一)三、解答题9.已知a >1,求证:a +1+a -1<2a .证明:因为a >1,要证a +1+a -1<2a ,只需证(a +1+a -1)2<(2a )2,只需证a +1+a -1+2(a +1)(a -1)<4a , 只需证(a +1)(a -1)<a ,只需证a 2-1<a 2,即证-1<0.该不等式显然成立,故原不等式成立.10.求证:2cos(α-β)-sin (2α-β)sin α=sin βsin α. 证明:欲证原等式2cos(α-β)-sin (2α-β)sin α=sin βsin α成立. 只需证2cos(α-β)sin α-sin(2α-β)=sin β,①因为①左边=2cos(α-β)sin α-sin[(α-β)+α]=2cos(α-β)sin α-sin(α-β)cos α-cos(α-β)sin α =cos(α-β)sin α-sin(α-β)cos α=sin β=右边.所以①成立,所以原等式成立.B 级 能力提升1.设a ,b ,c ,d 为正实数,若a +d =b +c 且|a -d |<|b -c |,则有( )A .ad =bcB .ad <bcC .ad >bcD .ad ≤bc解析:∵|a -d |<|b -c |⇔(a -d )2<(b -c )2⇔a 2+d 2-2ad <b 2+c 2-2bc ①又a +d =b +c∴a 2+d 2+2ad =b 2+c 2+2bc ②由②-①,得4ad >4bc ,即ad >bc .答案:C2.设函数f (x )是定义在R 上的以3为周期的奇函数,若f (1)>1,f (2)=3a -4a +1,则实数a 的取值范围是________. 解析:因为f (x )是周期为3的奇函数,且f (1)>1,所以f (2)=f (-1)=-f (1),因此3a -4a +1<-1,则4a -3a +1<0, 解之得-1<a <34. 答案:⎝ ⎛⎭⎪⎫-1,34 3.设实数a ,b ,c 成等比数列,非零实数x ,y 分别为a 与b ,b 与c 的等差中项,证明:a x +c y=2.证明:要证明ax+cy=2,只要证ay+cx=2xy,也就是证明2ay+2cx=4xy.由题设条件b2=ac,2x=a+b,2y=b+c,所以2ay+2cx=a(b+c)+(a+b)c=ab+2ac+bc,4xy=(a+b)(b+c)=ab+b2+bc+ac=ab+2ac+bc,所以2ay+2cx=4xy成立,故ax+cy=2成立.2.2.2 反证法A级基础巩固一、选择题1.应用反证法推出矛盾的推导过程中,要把下列哪些作为条件使用()①结论的否定即假设;②原命题的条件;③公理、定理、定义等;④原命题的结论.A.①②B.①②④C.①②③D.②③解析:由反证法的定义知,可把①②③作为条件使用,而④原命题的结论是不可以作为条件使用的.答案:C2.用反证法证明命题:“设a,b为实数,则方程x2+ax+b=0至少有一个实根”时,要做的假设是()A.方程x2+ax+b=0没有实根B.方程x2+ax+b=0至多有一个实根C.方程x2+ax+b=0至多有两个实根D.方程x2+ax+b=0恰好有两个实根解析:“方程x2+ax+b=0至少有一个实根”的反面是“方程x2+ax+b=0没有实根.”答案:A3.用反证法证明命题“若直线AB、CD是异面直线,则直线AC、BD也是异面直线”的过程归纳为以下三个步骤:①则A、B、C、D四点共面,所以AB、CD共面,这与AB、CD是异面直线矛盾;②所以假设错误,即直线AC、BD也是异面直线;③假设直线AC、BD是共面直线.则正确的序号顺序为()A.①②③B.③①②C.①③②D.②③①解析:结合反证法的证明步骤可知,其正确步骤为③①②.答案:B4.否定结论“自然数a,b,c中恰有一个偶数”时,正确的反设为()A.a,b,c都是奇数B.a,b,c都是偶数C.a,b,c中至少有两个偶数D.a,b,c都是奇数或至少有两个偶数解析:自然数a,b,c中奇数、偶数的可能情况有:全为奇数,恰有一个偶数,恰有两个偶数,全为偶数.除去结论即为反设,应选D.答案:D5.设实数a 、b 、c 满足a +b +c =1,则a ,b ,c 中至少有一个数不小于( )A .0B.13C.12 D .1解析:假设a ,b ,c 都小于13,则a +b +c <1,与a +b +c =1矛盾,选项B 正确.答案:B二、填空题6.已知平面α∩平面β=直线a ,直线b ⊂α,直线c ⊂β,b ∩a =A ,c ∥a ,求证:b 与c 是异面直线,若利用反证法证明,则应假设________.解析:∵空间中两直线的位置关系有3种:异面、平行、相交, ∴应假设b 与c 平行或相交.答案:b 与c 平行或相交7.完成反证法证题的全过程.设a 1,a 2,…,a 7是1,2,…,7的一个排列,求证:乘积p =(a 1-1)(a 2-2)…(a 7-7)为偶数.证明:假设p 为奇数,则a 1-1,a 2-2,…,a 7-7均为奇数.因奇数个奇数之和为奇数,故有奇数=________=0.但0≠奇数,这一矛盾说明p 为偶数.解析:由假设p 为奇数可知(a 1-1),(a 2-2),…,(a 7-7)均为奇数,故(a 1-1)+(a 2-2)+…+(a 7-7)=(a 1+a 2+…a 7)-(1+2+…+7)=0为偶数.答案:(a 1-1)+(a 2-2)+…+(a 7-7)8.已知数列{a n },{b n }的通项公式分别为a n =an +2,b n =bn +1(a ,b 是常数,且a >b ),那么这两个数列中序号与数值均对应相同的项有________个.解析:假设存在序号和数值均相等的项,即存在n 使得a n =b n ,由题意a >b ,n ∈N *,则恒有an >bn ,从而an +2>bn +1恒成立,所以不存在n 使a n =b n .答案:0三、解答题9.设x ,y 都是正数,且x +y >2,试用反证法证明:1+x y <2和1+y x<2中至少有一个成立.证明:假设1+x y <2和1+y x <2都不成立,即1+x y ≥2,1+y x≥2. 又因为x ,y 都是正数,所以1+x ≥2y ,1+y ≥2x .两式相加,得2+x +y ≥2x +2y ,则x +y ≤2,这与题设x +y >2矛盾,所以假设不成立.故1+x y <2和1+y x<2中至少有一个成立. 10.已知三个正数a ,b ,c ,若a 2,b 2,c 2成公比不为1的等比数列,求证:a ,b ,c 不成等差数列.证明:假设a ,b ,c 成等差数列,则有2b =a +c ,即4b 2=a 2+c 2+2ac ,又a2,b2,c2成公比不为1的等比数列,且a,b,c为正数,所以b4=a2c2且a,b,c互不相等,即b2=ac,因此4ac=a2+c2+2ac,所以(a-c)2=0,从而a=c=b,这与a,b,c互不相等矛盾.故a,b,c不成等差数列.B级能力提升1.设a,b,c大于0,则3个数:a+1b,b+1c,c+1a的值()A.都大于2 B.至少有一个不大于2 C.都小于2 D.至少有一个不小于2解析:假设a+1b,b+1c,c+1a都小于2则a+1b<2,b+1c<2,c+1a<2∴a+1b+b+1c+c+1a<6,①又a,b,c大于0所以a+1a≥2,b+1b≥2,c+1c≥2.∴a+1b+b+1c+c+1a≥6.②故①与②式矛盾,假设不成立所以a+1b,b+1c,c+1a至少有一个不小于2.答案:D2.对于定义在实数集R上的函数f(x),如果存在实数x0,使f(x0)=x0,那么x0叫作函数f(x)的一个好点.已知函数f(x)=x2+2ax+1不存在好点,那么a的取值范围是()A.⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,32B.⎝ ⎛⎭⎪⎫-32,12 C .(-1,1) D .(-∞,-1)∪(1,+∞)解析:假设函数f (x )存在好点,则x 2+2ax +1=x 有实数解,即x 2+(2a -1)x +1=0有实数解.所以Δ=(2a -1)2-4≥0,解得a ≤-12或a ≥32. 所以f (x )不存在好点时,a 的取值范围是⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,32. 答案:A3.已知二次函数f (x )=ax 2+bx +c (a >0,c >0)的图象与x 轴有两个不同的交点,若f (c )=0且0<x <c 时,恒有f (x )>0.(1)证明:1a是f (x )=0的一个根; (2)试比较1a与c 的大小. (1)证明:因为f (x )的图象与x 轴有两个不同的交点,所以f (x )=0有两个不等实根x 1,x 2.因为f (c )=0,所以x 1=c 是f (x )=0的根,又x 1x 2=c a, 所以x 2=1a ⎝ ⎛⎭⎪⎫1a ≠c , 所以1a是f (x )=0的一个根. (2)解:假设1a<c ,又1a>0,且0<x <c 时,f (x )>0, 所以知f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1a >0,这与f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1a =0矛盾, 因此1a≥c , 又因为1a≠c , 所以1a>c .。
_高中数学第二章推理与证明2

跟踪练习
(2014~2015·合肥一六八中高二期中)观察下题的解答过
程:
已知正实数 a、b 满足 a+b=1,求 2a+1+ 2b+1的最
大值.
解:∵
2a+1· 2≤
2a+12+ 2
22=a+32,
2b+1· 2
≤
2b+12+ 2
22=b+32,
相 加 得 2a+1 · 2 + 2b+1 · 2 = 2 ( 2a+1 + 2b+1)≤a+b+3=4.
综合法: ∵a、b、c∈R+,∴(a-b)2+(b-c)2+(c-a)2≥0, ∴2(a2+b2+c2)≥(ab+bc+ac), ∴3(a2+b2+c2)≥a2+b2+c2+2ab+2bc+2ac, ∴3(a2+b2+c2)≥(a+b+c)2, ∴ a2+b32+c2≥a+3b+c.
人教版 选修2-2
第二章 推理与证明
2.2 直接证明与间接证明
2.2.1 综合法和分析法
目标导航
• 了解综合法与分析法的特点,熟练应用分析法与综合法证明 命题.
重点难点
• 重点:综合法和分析法的概念及思考过程、特点. • 难点:综合法和分析法的应用.
新知导学
1.综合法证明不等式
• 1.定义 • 利用___已__知__条__件___和某些数学__定__义____、__定__理____、
、已知的重要不等式和逻辑推理的基本理论;
• (2)适用范围:对于一些条件复杂,结构简单的不等式的证明 ,经常用综合法.而对于一些条件简单、结论复杂的不等式 的证明,常用分析法;
• (3)思路方法:分析法证明不等式的思路是从要证的不等式出 发,逐步寻求使它成立的充分条件,最后得到的充分条件是 已知(或已证)的不等式;
高中数学选修2-2推理与证明类比推理

以点(x0,y0,z0)为球心, r为半 径的球的方程为(x-x0)2+(yy0)2+(z-z0)2 = r2
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例2 类比实数的加法和乘法,列出它们相似的运算性质.
类比角度 实数的加法
实数的乘法
运算结果 若a,b∈R,则a+b∈R
若a,b∈R,则ab∈R
运算律 (交换律和 结合律)
逆运算
Hale Waihona Puke a+b=b+a (a+b)+c=a+(b+c)
(2)从已知的相似性质中推出一种明确体现的 普通性命题(猜想).
3
从一种传说说起:春秋时代鲁国的公输班(后 人称鲁班,被认为是木匠业的祖师)一次去林 中砍树时被一株齿形的茅草割破了手,这桩晦 气事却使他发明了锯子. 他的思路是这样的:
茅草是齿形的;
茅草能割破手. 我需要一种能割断木头的工具;
它也能够是齿形的. 这个推理过程是归纳推理吗?
学数学、用数学,完善数学的对的数学意识。
二、教学重点:理解类比推理的含义,能运用类比进行简朴
的推理。
教学难点:培养学生“发现—猜想—证明”的推理能力。
三、教学办法:探析归纳,讲练结合
四、教学过程
2
复习
1.什么是归纳推理?
部分
整体
特殊
一般
2.归纳推理的普通环节:
(1)通过观察个别状况发现某些相似性质;
C
结
论 pa pb pc 1
ha hb hc
空间中
A
P
B
D
C
pa pb pc pd 1 ha hb hc hd
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合情推理
归纳推理和类比推理都是根据已有的事实,通过 观察、分析、比较、联想,再进行归纳、类比,然后提 出猜想的推理,我们把它们统称为合情推理。
高中数学第三章推理与证明1.1.2类比推理教案含解析北师大版选修1_2

1.2 类比推理类比推理三角形有下面两个性质:(1)三角形的两边之和大于第三边; (2)三角形的面积等于高与底乘积的12.问题1:你能由三角形的这两个性质推测空间四面体的性质吗?试写出来. 提示:(1)四面体任意三个面的面积之和大于第四个面的面积; (2)四面体的体积等于底面积与高乘积的13.问题2:由三角形的性质推测四面体的性质体现了什么?提示:由一类事物的特征推断另一类事物的类似特征,即由特殊到特殊.定义特征由于两类不同对象具有某些类似的特征,在此基础上,根据一类对象的其他特征,推断另一类对象也具有类似的其他特征,把这种推理过程称为类比推理. 类比推理是两类事物特征之间的推理.合情推理合情推理的含义(1)合情推理是根据实验和实践的结果、个人的经验和直觉、已有的事实和正确的结论(定义、公理、定理等),推测出某些结果的推理方式.(2)归纳推理和类比推理是最常见的合情推理.1.类比推理是从人们已经掌握了的事物特征,推测正在被研究中的事物的特征.所以类比推理的结果具有猜测性,不一定可靠;2.类比推理以旧的知识作为基础,推测新的结果,具有发现功能.平面图形与空间几何体的类比[例1] (1)圆心与弦(非直径)中点的连线垂直于弦; (2)与圆心距离相等的两弦长相等; (3)圆的周长C =πd (d 是直径); (4)圆的面积S =πr 2.[思路点拨] 先找出相似的性质再类比,一般是点类比线、线类比面、面积类比体积. [精解详析] 圆与球有下列相似的性质:(1)圆是平面上到一定点的距离等于定长的所有点构成的集合;球面是空间中到一定点的距离等于定长的所有点构成的集合.(2)圆是平面内封闭的曲线所围成的对称图形;球是空间中封闭的曲面所围成的对称图形.通过与圆的有关性质类比,可以推测球的有关性质.圆球圆心与弦(非直径)中点的连线垂直于弦 球心与截面(不经过球心的小圆面)圆心的连线垂直于截面与圆心距离相等的两条弦长相等与球心距离相等的两个截面的面积相等圆的周长C =πd 球的表面积S =πd 2圆的面积S =πr 2球的体积V =43πr 3[一点通] 解决此类问题,从几何元素的数目、位置关系、度量等方面入手,将平面几何的相关结论类比到立体几何中,相关类比点如下:平面图形 立体图形 点 点、线 直线 直线、平面 边长 棱长、面积面积 体积 三角形 四面体 线线角 面面角 平行四边形平行六面体圆球1.下面类比结论错误的是( )A .由“若△ABC 一边长为a ,此边上的高为h ,则此三角形的面积S =12ah ”类比得出“若一个扇形的弧长为l ,半径为R ,则此扇形的面积S =12lR ”B .由“平行于同一条直线的两条直线平行”类比得出“平行于同一个平面的两个平面平行”C .由“在同一平面内,垂直于同一条直线的两条直线平行”类比得出“在空间中,垂直于同一个平面的两个平面平行”D .由“三角形的两边之和大于第三边”类比得出“凸四边形的三边之和大于第四边” 解析:选C 只有C 中结论错误,因为两个平面还有可能相交.2.如图所示,在△ABC 中,射影定理可表示为a =b ·cos C +c ·cos B ,其中a ,b ,c 分别为角A ,B ,C 的对边,类比上述定理,写出对空间四面体性质的猜想.解:如图所示,在四面体P ABC 中,S 1,S 2,S 3,S 分别表示△PAB ,△PBC ,△PCA ,△ABC 的面积,α,β,γ依次表示平面PAB ,平面PBC ,平面PCA 与底面ABC 所成二面角的大小.我们猜想射影定理类比推理到三维空间,其表现形式应为S =S 1·cos α+S 2·cos β+S 3·cos γ.定义、定理与性质的类比[例2][精解详析] ①两实数相加后,结果是一个实数,两向量相加后,结果仍是向量; ②从运算律的角度考虑,它们都满足交换律和结合律, 即:a +b =b +a ,a +b =b +a ,(a +b )+c =a +(b +c ),(a +b )+c =a +(b +c ); ③从逆运算的角度考虑,二者都有逆运算,即减法运算, 即a +x =0与a +x =0都有唯一解,x =-a 与x =-a ;④在实数加法中,任意实数与0相加都不改变大小,即a +0=a .在向量加法中,任意向量与零向量相加,既不改变该向量的大小,也不改变该向量的方向,即a +0=a .[一点通] 运用类比推理常常先要寻找合适的类比对象,本例中实数加法的对象为实数,向量加法的对象为向量,且都满足交换律与结合律,都存在逆运算,而且实数0与零向量0分别在实数加法和向量加法中占有特殊的地位.因此我们可以从这四个方面进行类比.3.试根据等式的性质猜想不等式的性质并填写下表.等式不等式a =b ⇒a +c =b+c① a =b ⇒ac =bc ② a =b ⇒a 2=b 2③答案:①a >b ⇒a +c >③a >b >0⇒a 2>b 2(说明:“>”也可改为“<”)4.已知等差数列{a n }的公差为d ,a m ,a n 是{a n }的任意两项(n ≠m ),则d =a n -a mn -m,类比上述性质,已知等比数列{b n }的公比为q ,b n ,b m 是{b n }的任意两项(n ≠m ),则q =________.解析:∵a n =a m qn -m,∴q =⎝ ⎛⎭⎪⎫a n a m 1n -m.答案:⎝ ⎛⎭⎪⎫a n a m 1n -m1.类比推理先要寻找合适的类比对象,如果类比的两类对象的相似性越多,相似的性质与推测的性质之间越相关,那么类比得出的结论就越可靠.2.归纳推理与类比推理都是合情推理.归纳推理是从特殊过渡到一般的思想方法,类比推理是由此及彼和由彼及此的联想方法,归纳和类比离不开观察、分析、对比、联想,许多数学知识都是通过归纳与类比发现的.1.下列哪个平面图形与空间图形中的平行六面体作为类比对象较合适( ) A .三角形 B .梯形 C .平行四边形D .矩形解析:选C 从构成几何图形的几何元素的数目、位置关系、度量等方面考虑,用平行四边形作为平行六面体的类比对象较为合适.2.设△ABC 的三边长分别为a ,b ,c ,△ABC 的面积为S ,内切圆半径为r ,则r =2Sa +b +c;类比这个结论可知:四面体P ABC 的四个面的面积分别为S 1,S 2,S 3,S 4,内切球的半径为r ,四面体P ABC 的体积为V ,则r =( )A.VS 1+S 2+S 3+S 4B.2VS 1+S 2+S 3+S 4C.3V S 1+S 2+S 3+S 4 D.4VS 1+S 2+S 3+S 4解析:选C 设内切球的球心为O ,所以可将四面体P ABC 分为四个小的三棱锥,即O ABC ,O PAB ,O PAC ,O PBC ,而四个小三棱锥的底面积分别是四面体P ABC 的四个面的面积,高是内切球的半径,所以V =13S 1r +13S 2r +13S 3r +13S 4r =13(S 1+S 2+S 3+S 4)r ,∴r =3VS 1+S 2+S 3+S 4.3.已知{b n }为等比数列,b 5=2,则b 1b 2b 3…b 9=29.若{a n }为等差数列,a 5=2,则{a n }的类似结论为( )A .a 1a 2a 3…a 9=29B .a 1+a 2+…+a 9=29C .a 1a 2…a 9=2×9D .a 1+a 2+…+a 9=2×9解析:选D 类比等比数列{b n }中b 1b 2b 3…b 9=b 95,可得在等差数列{a n }中a 1+a 2+…+a 9=9a 5=9×2.4.类比三角形中的性质: ①两边之和大于第三边; ②中位线长等于底边长的一半; ③三内角平分线交于一点. 可得四面体的对应性质:①任意三个面的面积之和大于第四个面的面积;②过四面体的交于同一顶点的三条棱的中点的平面面积等于该顶点所对的面面积的14;③四面体的六个二面角的平分面交于一点. 其中类比推理方法正确的有( ) A .① B .①② C .①②③D .都不对解析:选C 以上类比推理方法都正确,需注意的是类比推理得到的结论是否正确与类比推理方法是否正确并不等价,方法正确结论也不一定正确.5.在△ABC 中,D 为BC 的中点,则AD ―→=12()AB ―→+AC ―→ ,将命题类比到四面体中去,得到一个命题为:______________________________________..解析:平面中线段的中点类比到空间为四面体中面的重心,顶点与中点的连线类比顶点和重心的连线.答案:在四面体A BCD 中,G 是△BCD 的重心,则AG ―→=13()AB ―→+AC ―→+AD ―→ 6.运用下面的原理解决一些相关图形的面积问题:如果与一条固定直线平行的直线被甲、乙两个封闭的图形所截得的线段的比都为k ,那么甲的面积是乙的面积的k 倍.你可以从给出的简单图形①②中体会这个原理.现在图③中的两个曲线方程分别是x 2a 2+y 2b2=1(a >b>0)与x 2+y 2=a 2,运用上面的原理,图③中椭圆的面积为__________.解析:由于椭圆与圆截y 轴所得线段之比为b a, 即k =b a,所以椭圆面积S =πa 2·b a=πab . 答案:πab7.在Rt △ABC 中,若∠C =90°,则cos 2A +cos 2B =1,在空间中,给出四面体性质的猜想.解:如图,在Rt △ABC 中,cos 2A +cos 2B =⎝ ⎛⎭⎪⎫b c 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫a c 2=a 2+b2c 2=1.于是把结论类比到四面体P A ′B ′C ′中,我们猜想,三棱锥P A ′B ′C ′中,若三个侧面PA ′B ′,PB ′C ′,PC ′A ′两两互相垂直,且分别与底面所成的角为α,β,γ,则cos 2α+cos 2β+cos 2γ=1.8.在公比为4的等比数列{b n }中,若T n 是数列{b n }的前n 项积,则T 20T 10,T 30T 20,T 40T 30也成等比数列,且公比为4100;类比上述结论,相应地在公差为3的等差数列{a n }中,若S n 是{a n }的前n 项和.(1)写出相应的结论,判断该结论是否正确,并加以证明; (2)写出该结论一个更为一般的情形(不必证明).解:(1)在公差为3的等差数列{a n }中,若S n 是{a n }的前n 项和,则数列S 20-S 10,S 30-S 20,S 40-S 30也是等差数列,且公差为300.该结论是正确的.证明如下:∵等差数列{a n }的公差d =3, ∴(S 30-S 20)-(S 20-S 10)=(a 21+a 22+…+a 30)-(a 11+a 12+…+a 20) =10d +10d +…+10d =100d =300,10个同理可得:(S 40-S 30)-(S 30-S 20)=300,所以数列S 20-S 10,S 30-S 20,S 40-S 30是等差数列,且公差为300. (2)在公差为d 的等差数列{a n }中, 若S n 是{a n }的前n 项和, 则对于任意k ∈N +, 数列S 2k -S k ,S 3k -S 2k ,S 4k -S 3k 也成等差数列,且公差为k 2d .9.先阅读下列不等式的证法,再解决后面的问题:已知a 1,a 2∈R ,a 1+a 2=1,求证a 21+a 22≥12.证明:构造函数f (x )=(x -a 1)2+(x -a 2)2, 则f (x )=2x 2-2(a 1+a 2)x +a 21+a 22=2x 2-2x +a 21+a 22. 因为对一切x ∈R ,恒有f (x )≥0,所以Δ=4-8(a 21+a 22)≤0,所以a 21+a 22≥12.(1)若a 1,a 2,…,a n ∈R ,a 1+a 2+…+a n =1,请写出上述结论的推广式; (2)类比上述证法,对你推广的结论加以证明. 解:(1)若a 1,a 2,…,a n ∈R ,a 1+a 2+…+a n =1, 求证:a 21+a 22+…+a 2n ≥1n.(2)证明:构造函数f (x )=(x -a 1)2+(x -a 2)2+…+(x -a n )2,则f (x )=nx 2-2(a 1+a 2+…+a n )x +a 21+a 22+…+a 2n =nx 2-2x +a 21+a 22+…+a 2n . 因为对一切x ∈R ,恒有f (x )≥0, 所以Δ=4-4n (a 21+a 22+…+a 2n )≤0.。
高中数学选修1-2第三章 推理与证明1_归纳与类比1_2类比推理-精选学习文档

1.2 类比推理一、教学目标1.知识与技能:(1)结合已学过的数学实例,了解类比推理的含义;(2)能利用类比进行简单的推理;(3)体会并认识类比推理在数学发现和生活中的作用。
2.方法与过程:递进的了解、体会类比推理的思维过程;体验类比法在探究活动中:类比的性质相似性越多,相似的性质与推测的性质之间的关系就越相关,从而类比得出的结论就越可靠。
3.情感态度与价值观:体会类比法在数学发现中的基本作用:即通过类比,发现新问题、新结论;通过类比,发现解决问题的新方法。
培养分析问题的能力、学会解决问题的方法;增强探索问题的信心、收获论证成功的喜悦;体验数学发现的乐趣、领略数学方法的魅力!同时培养学生学数学、用数学,完善数学的正确数学意识。
二、教学重点:了解类比推理的含义,能利用类比进行简单的推理。
教学难点:培养学生“发现—猜想—证明”的推理能力。
三、教学方法:探析归纳,讲练结合四、教学过程(一)复习:归纳推理的概念:根据一类事物中部分事物具有某种属性,推断该类事物中每一个事物都具有这种属性。
我们将这种推理方式称为归纳推理。
注意:利用归纳推理得出的结论不一定是正确的。
1.归纳推理的要点:由部分到整体、由个别到一般;2.典型例子方法归纳。
(二)引入新课:据科学史上的记载,光波概念的提出者,荷兰物理学家、数学家赫尔斯坦•惠更斯曾将光和声这两类现象进行比较,发现它们具有一系列相同的性质:如直线传播、有反射和干扰等。
又已知声是由一种周期运动所引起的、呈波动的状态,由此,惠更斯作出推理,光也可能有呈波动状态的属性,从而提出了光波这一科学概念。
惠更斯在这里运用的推理就是类比推理。
(三)例题探析例1:已知:“正三角形内一点到三边的距离之和是一个定值”,将空间与平面进行类比,空间中什么样的图形可以对应三角形?在对应图形中有与上述定理相应的结论吗?解:将空间与平面类比,正三角形对应正四面体,三角形的边对应四面体的面。
得到猜测:正四面体内一点到四个面距离之和是一个定值。
_高中数学第二章推理与证明1

• 4.其他演绎推理形式 • (1)假言推理:“若p⇒q,p真,则q真”. • (2)关系推理:“若aRb,bRc,则aRc”R表示一种传递性关系
,如a∥b,b∥c⇒a∥c,a≥b,b≥c⇒a≥c等. • 注:假言推理、关系推理在新课标中未给定义,但这种推理
形式是经常见到的,为表述记忆方便,我们也一块给出,以 供学生扩展知识面.
第二章 推理与证明
2.1 合情推理与演绎推理
2.1.2 演绎推理
目标导航
• 理解演绎推理的概念,掌握演绎推理的形式,并能用它们进行 一些简单的推理,了解合情推理与演绎推理的联系与区别.
重点难点
• 重点:演绎推理的含义及演绎推理规则. • 难点:演绎推理的应用.
新知导学
1.演绎推理
• 日常生活中我们经常接触这样的推理形式:“所有金属都导 电,因为铁是金属,所以铁导电”,它是合情推理吗?这种 推理形式正确吗?
• (2)利用集合知识说明“三段论”:若集合M的所有元素都具有 性质P,S是M的一个子集,那么 __S_中__所__有__元__素__也__都__具__有__性__质__P__.
• (3)为了方便,在运用三段论推理时,常常采用省略大前提或 小前提的表述方式.对于复杂的论证,总是采用一连串的三段 论,把前一个三段论的___结__论___作为下一个三段论的前提.
互动探究
1.演绎推理的基本形式——三段论
• 例题1 用三段论的形式写出下列演绎推理. • (1)菱形的对角线相互垂直,正方形是菱形,所以正方形的对
角线相互垂直. • (2)若两角是对顶角,则此两角相等,所以若两角不相等,则
此两角不是对顶角. • [分析] 即写出推理的大前提、小前提、结论.大前提可能
环小数,所以e是无理数. • [答案] (1)a=-8,(2)无限不循环小数都是无理数
高二数学选修2-2:第二章 推理与证明

【例 3】 一直线与△ABC 的边 AB,AC 分别相交于 E,F,则SS△△AABECF =AABE··AACF.将平面上的三角形与空间中的三棱锥进行类比,试 推理三棱锥的性质,并给出证明. 解 在三棱锥 S-ABC 中,平面 α 与侧棱 SA,SB,SC 分别相 交于 D,E,F. 则VVSS--DABECF=SSDA··SSBE··SSCF. 证明如下:
则当 n=k+1 时,2+2 1·4+4 1·…·2k2+k 1·22kk++31
> k+1·22kk++31=22kk++31.
要证当 n=k+1 时结论成立,
只需证 2
2k+k+3 1>
k+2成立,
只需证:4k2+12k+9>4k2+12k+8 成立,显然成立,
∴当 n=k+1 时,2+2 1·4+4 1·…·2k2+k 1·22kk++31> k+1+1成立, 综合①②可知不等式b1b+1 1·b2b+2 1·…·bnb+n 1> n+1成立.
从而只需证 2
a2+a12≥ 2 a+1a,
只要证 4a2+a12≥2a2+2+a12,
即 a2+a12≥2,而上述不等式显然成立,故原不等式成立.
【例5】 如图,在四面体B-ACD中,CB=CD,AD⊥BD,且E,F 分别是AB,BD的中点,求证: (1)直线EF∥平面ACD; (2)平面EFC⊥平面BCD.
∴AB∥EN. 又AB∥CD∥EF, ∴EN∥EF, 这与EN∩EF=E矛盾,故假设不成立. ∴ME与BN不共面,即它们是异面直线.
专题四 数学归纳法 1.数学归纳法事实上是一种完全归纳的证明方法,它适用于与自
然数有关的问题.两个步骤、一个结论缺一不可,否则结论不 成立;在证明递推步骤时,必须使用归纳假设,必须进行恒等 变换. 2.探索性命题是近几年高考试题中经常出现的一种题型,此类问 题未给出问题的结论,需要由特殊情况入手,猜想、证明一般 结论,它的解题思路是:从给出条件出发,通过观察、试验、 归纳、猜想、探索出结论,然后再对归纳,猜想的结论进行证 明.
高中数学学修2-2 推理与证明导学案加课后作业及答案

2.1.1合情推理(一)【学习要求】1.了解归纳推理的含义,能利用归纳推理进行简单的推理.2.了解归纳推理在数学发展中的作用.【学法指导】归纳是推理常用的思维方法,其结论不一定正确,但具有猜测和发现结论、探索和提供思路的作用,有利于创新意识的培养.【知识要点】1.推理:根据一个或几个已知事实(或假设)得出一个,这种思维方式就是推理.推理一般由两部分组成:和________.2.合情推理:前提为真时,结论的推理,叫做合情推理.3.归纳推理:根据一类事物的部分对象具有某种性质,推出这类事物的都具有这种性质的推理.4.归纳推理具有如下的特点:(1)归纳推理是从到的推理;(2)由归纳推理得到的结论正确;(3)归纳推理是一种具有创造性的推理.【问题探究】探究点一归纳推理的定义问题1在日常生活中我们常常遇到这样一些问题:看到天空乌云密布,燕子低飞,蚂蚁搬家等现象时,我们会得出一个判断——天要下雨了;张三今天没来上课,我们会推断——张三一定生病了;谚语说:“八月十五云遮月,来年正月十五雪打灯”等,像上面的思维方式就是推理,请问你认为什么是推理?问题2在等差数列{a n}中:a1=a1+0d,a2=a1+d=a1+1d,a3=a2+d=a1+2d,a4=a3+d=a1+3d,……观察可得什么结论?问题3设f(n)=n2+n+41,n∈N*,计算f(1),f(2),f(3),f(4),…,f(10)的值,同时作出归纳推理,并用n=40验证猜想的结论是否正确.探究点二归纳推理的应用例1已知数列{a n}的第1项a1=1,且a n+1=a n1+a n(n=1,2,3,…),试归纳出这个数列的通项公式.跟踪训练1已知数列{a n}满足a1=1,a n+1=2a n+1(n=1,2,3,…).(1)求a2,a3,a4,a5;(2)归纳猜想通项公式a n.例2在法国巴黎举行的第52届世兵赛期间,某商场橱窗里用同样的乒乓球堆成若干堆“正三棱锥”形的展品,其中第1堆只有一层,就一个球;第2,3,4,…堆最底层(第一层)分别按图所示方式固定摆放,从第二层开始,每层的小球自然垒放在下一层之上,第n堆第n层就放一个乒乓球,以f(n)表示第n堆的乒乓球总数,则f(3)=______;f(n)=______(答案用含n的代数式表示).跟踪训练2在平面内观察:凸四边形有2条对角线,凸五边形有5条对角线,凸六边形有9条对角线,…由此猜想凸n(n≥4且n∈N*)边形有几条对角线?例3观察下列等式,并从中归纳出一般法则.(1)1=12,1+3=22,1+3+5=32,1+3+5+7=42,1+3+5+7+9=52,……(2)1=12,2+3+4=32,3+4+5+6+7=524+5+6+7+8+9+10=72,5+6+7+8+9+10+11+12+13=92,……跟踪训练3在△ABC中,不等式1A+1B+1C≥9成立;在四边形ABCD中,不等式1A+1B+1C+1D≥16成立;在五边形ABCDE中,不等式1A+1B+1C+1D+1E≥253π成立.猜想在n边形A1A2…A n中有怎样的不等式成立_______.【当堂检测】1.已知2+23=223,3+38=338,4+415=4415,…,若6+ab=6ab(a、b均为实数).请推测a=______,b=________.2.将全体正整数排成一个三角形数阵:12 345 6789101112131415……………………按照以上排列的规律,第n 行(n ≥3)从左向右的第3个数为________. 3.已知正项数列{a n }满足S n =12(a n +1a n),求出a 1,a 2,a 3,a 4,并推测a n .【课堂小结】归纳推理的一般步骤(1)对有限的资料进行观察、分析、归纳、整理,发现某些相同的性质;(2)从已知的相同性质中推出一个明确表述的一般命题,提出带有规律性的结论,即猜想,注意:一般性的命题往往要用字母表示,这时需注明字母的取值范围.【课后作业】一、基础过关1.数列5,9,17,33,x ,…中的x 等于( )A .47B .65C .63D .1282.已知a 1=3,a 2=6且a n +2=a n +1-a n ,则a 33为( )A .3B .-3C .6D .-6 3.根据给出的数塔猜测123 456×9+7等于( )1×9+2=11 12×9+3=111 123×9+4=1 111 1 234×9+5=11 111 12 345×9+6=111 111A .1 111 110B .1 111 111C .1 111 112D .1 111 1134.我们把1,4,9,16,25,…这些数称做正方形数,这是因为这些数目的点子可以排成一个正方形(如图).试求第n 个正方形数是( )A .n (n -1)B .n (n +1)C .n 2D .(n +1)25.f (n )=1+12+13+…+1n (n ∈N *),计算得f (2)=32,f (4)>2,f (8)>52,f (16)>3,f (32)>72,推测当n ≥2时,有________.二、能力提升6.设x ∈R ,且x ≠0,若x +x -1=3,猜想x 2n +x -2n (n ∈R *)的个位数字是________. 7.如图,观察图形规律,在其右下角的空格处画上合适的图形,应为________.8.如图所示四个图形中,着色三角形的个数依次构成一个数列的前4项,则这个数列的一个通项公式为________.9.如图所示,图(a)是棱长为1的小正方体,图(b)、图(c)是由这样的小正方体摆放而成.按照这样的方法继续摆放,自上而下分别叫第1层,第2层,…,第n 层.第n 层的小正方体的个数记为S n .解答下列问题.(1)按照要求填表:(2)S 10=________.(3)S n =10.传说古希腊毕达哥拉斯学派的数学家经常在沙滩上面画点或用小石子表示数.他们研究过如图所示的三角形数:将三角形数1,3,6,10,…记为数列{a n },将可被5整除的三角形数按从小到大的顺序组成一个新数列{b n },可以推测:(1)b 2 012是数列{a n }中的第______项; (2)b 2k -1=________.(用k 表示)11.已知数列{a n }的前n 项和为S n ,a 1=1且S n -1+1S n +2=0(n ≥2),计算S 1,S 2,S 3,S 4,并猜想S n 的表达式.12.一条直线将平面分成2个部分,两条直线最多将平面分成4个部分. (1)3条直线最多将平面分成多少部分?(2)设n 条直线最多将平面分成f (n )部分,归纳出f (n +1)与f (n )的关系; (3)求出f (n ).三、探究与拓展13.在一容器内装有浓度r %的溶液a 升,注入浓度为p %的溶液14a 升,搅匀后再倒出溶液14a 升,这叫一次操作,设第n 次操作后容器内溶液的浓度为b n ,计算b 1、b 2、b 3,并归纳出计算公式bn .2.1.1 合情推理(二)【学习要求】1.通过具体实例理解类比推理的意义. 2.会用类比推理对具体问题作出判断.【学法指导】类比推理是在两类不同的事物之间进行对比,找出若干相同或相似点之后,推测在其他方面也可以存在相同或相似之处的一种推理模式.归纳和类比是合情推理常用的思维方法,其结论不一定正确【知识要点】1.类比推理:根据两类不同事物之间具有某些类似(或一致)性,推测其中一类事物具有___________________________的推理,叫做类比推理(简称类比). 2.类比推理的一般步骤:(1)找出两类事物之间的 ;(2)用一类事物的性质去推测另一类事物的性质,得出一个 .【问题探究】探究点一 平面图形与立体图形间的类比阅读下面的推理,回答后面提出的问题:1.科学家对火星进行研究,发现火星与地球有许多类似的特征: (1)火星也是绕太阳运行、绕轴自转的行星; (2)有大气层,在一年中也有季节变更;(3)火星上大部分时间的温度适合地球上某些已知生物的生存,等等.科学家猜想:火星上也可能有生命存在.2.根据等式的性质猜想不等式的性质.等式的性质: 猜想不等式的性质: (1)a =b ⇒a +c =b +c; (1)a >b ⇒a +c >b +c ; (2)a =b ⇒ac =bc; (2)a >b ⇒ac >bc ; (3)a =b ⇒a 2=b 2等等. (3)a >b ⇒a 2>b 2等等. 问题1 这两个推理实例在思维方式上有什么共同特点? 问题2 猜想正确吗?问题3 类比圆的特征,填写下表中球的有关特征例1 如图所示,面积为S 的平面凸四边形的第i 条边的边长记为a i (i =1,2,3,4),此四边形内任一点P 到第i 条边的距离记为h i (i =1,2,3,4),若a 11=a 22=a 33=a 44=k ,则h 1+2h 2+3h 3+4h 4=2Sk,类比以上性质,体积为V 的三棱锥的第i 个面的面积记为S i (i =1,2,3,4),此三棱锥内任一点Q 到第i 个面的距离记为H i (i =1,2,3,4),若S 11=S 22=S 33=S 44=K ,则H 1+2H 2+3H 3+4H 4等于多少?跟踪训练1 在平面几何里,有勾股定理:“设△ABC 的两边AB 、AC 互相垂直,则AB 2+AC 2=BC 2”.拓展到空间(如图),类比平面几何的勾股定理,研究三棱锥的侧面面积与底面面积间的关系,可以得出的结论是_________________________________________.探究点二 定义、定理或性质中的类比例2 在等差数列{a n }中,若a 10=0,证明等式a 1+a 2+…+a n =a 1+a 2+…+a 19-n (n <19,n ∈N +)成立,并类比上述性质相应在等比数列{b n }中,若b 9=1,则有等式________成立.跟踪训练2 设等差数列{a n }的前n 项和为S n ,则S 4,S 8-S 4,S 12-S 8,S 16-S 12成等差数列.类比以上结论有:设等比数列{b n }的前n 项积为T n ,则T 4,________,________,T 16T 12成等比数列.【当堂检测】1.下列说法正确的是 ( ) A .由合情推理得出的结论一定是正确的 B .合情推理必须有前提、有结论 C .合情推理不能猜想D .合情推理得出的结论不能判断正误2.在平面上,若两个正三角形的边长比为1∶2,则它们的面积比为1∶4.类似地,在空间中,若两个正四面体的棱长比为1∶2,则它们的体积比为________.3.若数列{c n }是等差数列,则当d n =c 1+c 2+…+c nn 时,数列{d n }也是等差数列,类比上述性质,若数列{a n }是各项均为正数的等比数列,则当b n =_________时,数列{b n }也是等比数列. 4.对命题“正三角形的内切圆切于三边中点”可类比猜想:正四面体的内切球切于四面各正三角形的________.【课堂小结】1.合情推理主要包括归纳推理和类比推理.数学研究中,在得到一个新结论前,合情推理能帮助猜测和发现结论,在证明一个数学结论之前,合情推理常常能为证明提供思路与方向. 2.合情推理的过程概括为:从具体问题出发―→观察、分析、比较、联想―→归纳、类比―→提出猜想【课后作业】一、基础过关 1.下列推理正确的是( )A .把a (b +c )与log a (x +y )类比,则有log a (x +y )=log a x +log a yB .把a (b +c )与sin (x +y )类比,则有sin(x +y )=sin x +sin yC .把a (b +c )与ax +y类比,则有ax +y=a x +a yD .把a (b +c )与a ·(b +c )类比,则有a ·(b +c )=a ·b +a ·c 2.下面几种推理是合情推理的是( )①由圆的性质类比出球的有关性质;②由直角三角形、等腰三角形、等边三角形的内角和是180°,归纳出所有三角形的内角和都是180°; ③张军某次考试成绩是100分,由此推出全班同学的成绩都是100分;④三角形内角和是180°,四边形内角和是360°,五边形内角和是540°,由此得凸多边形内角和是(n -2)·180°.A .①②B .①③C .①②④D .②④3.在等差数列{a n }中,若a n <0,公差d >0,则有a 4·a 6>a 3·a 7,类比上述性质,在等比数列{b n }中,若b n >0,q >1,则下列有关b 4,b 5,b 7,b 8的不等关系正确的是( )A .b 4+b 8>b 5+b 7B .b 5+b 7>b 4+b 8C .b 4+b 7>b 5+b 8D .b 4+b 5>b 7+b 84.已知扇形的弧长为l ,半径为的r ,类比三角形的面积公式:S =底×高2,可推知扇形面积公式S 扇=________.5.类比平面直角坐标系中△ABC 的重心G (x ,y )的坐标公式⎩⎨⎧x =x 1+x 2+x33y =y 1+y 2+y33(其中A (x 1,y 1)、B (x 2,y 2)、C (x 3,y 3)),猜想以A (x 1,y 1,z 1)、B (x 2,y 2,z 2)、C (x 3,y 3,z 3)、D (x 4,y 4,z 3)为顶点的四面体A —BCD 的重心G (x ,y ,z )的公式为________.6.公差为d (d ≠0)的等差数列{a n }中,S n 是{a n }的前n 项和,则数列S 20-S 10,S 30-S 20,S 40-S 30也成等差数列,且公差为100d ,类比上述结论,相应地在公比为q (q ≠1)的等比数列{b n }中,若T n 是数列{b n }的前n 项积,则有_____________________________________. 二、能力提升7.把下面在平面内成立的结论类比地推广到空间,结论仍然正确的是________.(填序号) ①如果一条直线与两条平行线中的一条相交,则也与另一条相交; ②如果一条直线与两条平行线中的一条垂直,则也与另一条垂直; ③如果两条直线同时与第三条直线相交,则这两条直线相交或平行; ④如果两条直线同时与第三条直线垂直,则这两条直线平行.8.类比平面内正三角形的“三边相等,三内角相等”的性质,可推知正四面体的下列性质中,你认为比较恰当的是________.(填序号)①各棱长相等,同一顶点上的两条棱的夹角都相等;②各个面都是全等的正三角形,相邻两个面所成的二面角都相等; ③各个面都是全等的正三角形,同一顶点上的任两条棱的夹角都相等.9.已知抛物线y 2=2px (p >0),过定点(p,0)作两条互相垂直的直线l 1、l 2,若l 1与抛物线交于P 、Q 两点,l 2与抛物线交于M 、N 两点,l 1的斜率为k ,某同学已正确求得弦PQ 的中点坐标为(p k 2+p ,pk),请你写出弦MN 的中点坐标:________.10.现有一个关于平面图形的命题:如图,同一个平面内有两个边长都是a 的正方形,其中一个的某顶点在另一个的中心,则这两个正方形重叠部分的面积恒为a 24.类比到空间,有两个棱长均为a 的正方体,其中一个的某顶点在另一个的中心,则这两个正方体重叠部分的体积恒为________.11.如图(1),在平面内有面积关系S △P A ′B ′S △P AB=P A ′P A ·PB ′PB ,写出图(2)中类似的体积关系,并证明你的结论.12.如图所示,在△ABC 中,射影定理可表示为a =b ·cos C +c ·cos B ,其中a ,b ,c 分别为角A ,B ,C 的对边,类比上述定理,写出对空间四面体性质的猜想.三、探究与拓展13.已知在Rt △ABC 中,AB ⊥AC ,AD ⊥BC 于D ,有1AD 2=1AB 2+1AC 2成立.那么在四面体A -BCD 中,类比上述结论,你能得到怎样的猜想,并说明猜想是否正确及给出理由.2.1.2 演绎推理【学习要求】1.理解演绎推理的意义.2.掌握演绎推理的基本模式,并能运用它们进行一些简单推理. 3.了解合情推理和演绎推理之间的区别和联系.【学法指导】演绎推理是数学证明的主要工具,其一般模式是三段论.学习中要挖掘证明过程包含的推理思路,明确演绎推理的基本过程.【知识要点】1.演绎推理:由概念的定义或一些真命题,依照_____________得到 的过程,通常叫做演绎推理. 2.演绎推理的特征是:当前提为真时,结论 . 3.演绎推理经常使用三段论推理,三段论一般可表示: ________________;所以,S 是P .【问题探究】探究点一 演绎推理与三段论问题1 分析下面几个推理,找出它们的共同点.(1)所有的金属都能导电,铀是金属,所以铀能够导电;(2)一切奇数都不能被2整除,(2100+1)是奇数,所以(2100+1)不能被2整除; (3)三角函数都是周期函数,正切函数是三角函数,因此正切函数是周期函数;(4)两条直线平行,同旁内角互补.如果∠A 与∠B 是两条平行直线的同旁内角,那么∠A +∠B =180°. 问题2 演绎推理有什么特点?问题3 演绎推理的结论一定正确吗? 问题4 演绎推理一般是怎样的模式? 例1 将下列演绎推理写成三段论的形式.(1)平行四边形的对角线互相平分,菱形是平行四边形,所以菱形的对角线互相平分; (2)等腰三角形的两底角相等,∠A ,∠B 是等腰三角形的底角,则∠A =∠B ; (3)通项公式为a n =2n +3的数列{a n }为等差数列. 跟踪训练1 把下列推断写成三段论的形式:(1)因为△ABC 三边的长依次为3,4,5,所以△ABC 是直角三角形; (2)函数y =2x +5的图象是一条直线; (3)y =sin x (x ∈R)是周期函数. 探究点二 三段论的错误探究例2 指出下列推理中的错误,并分析产生错误的原因: (1)整数是自然数, 大前提 -3是整数, 小前提 -3是自然数. 结论 (2)常函数的导函数为0, 大前提 函数f (x )的导函数为0, 小前提 f (x )为常函数. 结论 (3)无限不循环小数是无理数, 大前提 13(0.333 33…)是无限不循环小数, 小前提 13是无理数.结论跟踪训练2 指出下列推理中的错误,并分析产生错误的原因: (1)因为中国的大学分布在中国各地, 大前提 北京大学是中国的大学, 小前提 所以北京大学分布在中国各地. 结论 (2)因为所有边长都相等的凸多边形是正多边形, 大前提而菱形是所有边长都相等的凸多边形, 小前提 所以菱形是正多边形. 结论 探究点三 三段论的应用例3 如图,在锐角三角形ABC 中,AD ⊥BC ,BE ⊥AC ,D ,E 是垂足,求证:AB 的中点M 到点D ,E 的距离相等.跟踪训练3 已知:在空间四边形ABCD 中,点E ,F 分别是AB ,AD 的中点,如图所示, 求证:EF ∥平面BCD .【当堂检测】1.下面几种推理过程是演绎推理的是 ( )A .两条直线平行,同旁内角互补,如果∠A 与∠B 是两条平行直线的同旁内角,则∠A +∠B =180° B .某校高三1班有55人,2班有54人,3班有52人,由此得高三所有班人数超过50人C .由平面三角形的性质,推测空间四边形的性质D .在数列{a n }中,a 1=1,a n =12⎝⎛⎭⎫a n -1+1a n -1(n ≥2),由此归纳出{a n }的通项公式2.“因为对数函数y =log a x 是增函数(大前提),又x y 31log =是对数函数(小前提),所以y =x y 31log =是增函数(结论).”下列说法正确的是 ( )A .大前提错误导致结论错误B .小前提错误导致结论错误C .推理形式错误导致结论错误D .大前提和小前提都错误导致结论错误3.推理:“①矩形是平行四边形,②三角形不是平行四边形,③所以三角形不是矩形.”中 的小前提是 ( ) A .① B .② C .③ D .①②4.把“函数y =x 2+x +1的图象是一条抛物线”恢复成三段论,则大前提:____________; 小前提:____________; 结论:____________.【课堂小结】1.演绎推理是从一般性原理出发,推出某个特殊情况的推理方法;只要前提和推理形式正确,通过演绎推理得到的结论一定正确.2.在数学中,证明命题的正确性都要使用演绎推理,推理的一般模式是三段论,证题过程中常省略三段论的大前提.【课后作业】一、基础过关 1. 下列表述正确的是( )①归纳推理是由部分到整体的推理;②归纳推理是由一般到一般的推理; ③演绎推理是由一般到特殊的推理;④类比推理是由特殊到一般的推理; ⑤类比推理是由特殊到特殊的推理.A .①②③B .②③④C .②④⑤D .①③⑤ 2. 下列说法不正确的是( )A .演绎推理是由一般到特殊的推理B .赋值法是演绎推理C .三段论推理的一个前提是肯定判断,结论为否定判断,则另一前提是否定判断D .归纳推理的结论都不可靠3. 正弦函数是奇函数,f (x )=sin(x 2+1)是正弦函数,因此f (x )=sin (x 2+1)是奇函数.以上推理 ( )A .结论正确B .大前提不正确C .小前提不正确D .全不正确4.“∵四边形ABCD 是矩形,∴四边形ABCD 的对角线相等.”以上推理的大前提是( )A .正方形都是对角线相等的四边形B .矩形都是对角线相等的四边形C .等腰梯形都是对角线相等的四边形D .矩形都是对边平行且相等的四边形 5. 给出演绎推理的“三段论”:直线平行于平面,则平行于平面内所有的直线;(大前提) 已知直线b ∥平面α,直线a ⊂平面α;(小前提) 则直线b ∥直线a .(结论) 那么这个推理是( )A .大前提错误B .小前提错误C .推理形式错误D .非以上错误 6. 下列几种推理过程是演绎推理的是( )A .5和22可以比较大小B .由平面三角形的性质,推测空间四面体的性质C .东升高中高二年级有15个班,1班有51人,2班有53人,3班有52人,由此推测各班都超过50人D .预测股票走势图 二、能力提升7.三段论:“①小宏在2013年的高考中考入了重点本科院校;②小宏在2013年的高考中只要正常发挥就能考入重点本科院校;③小宏在2013年的高考中正常发挥”中,“小前提”是__________(填序号). 8.在求函数y =log 2x -2的定义域时,第一步推理中大前提是当a 有意义时,a ≥0;小前提是log 2x -2有意义;结论是__________________.9.由“(a 2+a +1)x >3,得x >3a 2+a +1”的推理过程中,其大前提是______________.10.对于平面上的点集Ω,如果连接Ω中任意两点的线段必定包含于Ω,则称Ω为平面上的凸集,给出平面上4个点集的图形如图(阴影区域及其边界):其中为凸集的是________(写出所有凸集相应图形的序号). 11.用演绎推理证明函数f (x )=|sin x |是周期函数.12.设a >0,f (x )=e x a +ae x 是R 上的偶函数,求a 的值.三、探究与拓展13.S 为△ABC 所在平面外一点,SA ⊥平面ABC ,平面SAB ⊥平面SBC .求证:AB ⊥BC .2.2.1 综合法与分析法(一)【学习要求】1.了解直接证明的两种基本方法——综合法和分析法.2.理解综合法和分析法的思考过程、特点,会用综合法和分析法证明数学问题.【学法指导】综合法和分析法是直接证明中最基本的两种证明方法,要结合实例了解两种证法的思考过程、特点.【知识要点】1. 和 是直接证明中最基本的两种证明方法,也是解决数学问题时常用的思维方式. 2.综合法是从 出发,经过 ,最后达到待证结论.3.分析法是从 出发,一步一步寻求结论成立的______,最后达到题设的已知条件,或已被证明的事实.【问题探究】 探究点一 综合法问题1 证明下面的问题,总结证明方法有什么特点? 已知a ,b >0,求证:a (b 2+c 2)+b (c 2+a 2)≥4abc .问题2 综合法又叫由因导果法,其推理过程是合情推理还是演绎推理?例1 在△ABC 中,三个内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,且A ,B ,C 成等差数列,a ,b ,c 成等比数列,求证:△ABC 为等边三角形. 跟踪训练1 在△ABC 中,AC AB =cos B cos C,证明:B =C . 探究点二 分析法问题1 回顾一下:均值不等式a +b2≥ab (a >0,b >0)是怎样证明的?问题2 证明过程有何特点?问题3 综合法和分析法的区别是什么? 例2 求证:3+7<2 5.跟踪训练2 求证:a -a -1<a -2-a -3(a ≥3). 探究点三 综合法和分析法的综合应用问题 在实际证题中,怎样选用综合法和分析法?例3 已知α,β≠k π+π2(k ∈Z),且sin θ+cos θ=2sin α, ①sin θ·cos θ=sin 2β.②求证:1-tan 2α1+tan 2α=1-tan 2β+tan 2β.跟踪训练3 若tan(α+β)=2tan α,求证:3sin β=sin(2α+β).【当堂检测】1.下列表述:①综合法是由因导果法; ②综合法是顺推法; ③分析法是执果索因法; ④分析法是间接证明法; ⑤分析法是逆推法. 其中正确的语句有 ( )A .2个B .3个C .4个D .5个2.欲证2-3<6-7成立,只需证( )A .(2-3)2<(6-7)2B .(2-6)2<(3-7)2C .(2+7)2<(3+6)2D .(2-3-6)2<(-7)2 3.求证:1log 519+2log 319+3log 219<2.4.已知1-tan α2+tan α=1,求证:cos α-sin α=3(cos α+sin α).【课堂小结】1.综合法证题是从条件出发,由因导果;分析法是从结论出发,执果索因. 2.分析法证题时,一定要恰当地运用“要证”、“只需证”、“即证”等词语. 3.在解题时,往往把综合法和分析法结合起来使用.【课后作业】一、基础过关1. 已知a ,b ,c ∈R ,那么下列命题中正确的是( )A .若a >b ,则ac 2>bc 2B .若a c >bc ,则a >bC .若a 3>b 3且ab <0,则1a >1bD .若a 2>b 2且ab >0,则1a <1b2. A 、B 为△ABC 的内角,A >B 是sin A >sin B 的( )A .充分不必要条件B .必要不充分条件C .充要条件D .既不充分也不必要条件3. 已知直线l ,m ,平面α,β,且l ⊥α,m ⊂β,给出下列四个命题:①若α∥β,则l ⊥m ;②若l ⊥m ,则α∥β;③若α⊥β,则l ⊥m ;④若l ∥m ,则α⊥β. 其中正确命题的个数是( )A .1B .2C .3D .44. 设a ,b 都是正实数,且a ≠b ,a +b =2,则必有( )A .1≤ab ≤a 2+b 22B .ab <1<a 2+b 22C .ab <a 2+b 22<1D .a 2+b 22<ab <15. 已知a ,b 为非零实数,则使不等式:a b +ba≤-2成立的一个充分不必要条件是( )A .ab >0B .ab <0C .a >0,b <0D .a >0,b >0二、能力提升6. 设0<x <1,则a =2x ,b =1+x ,c =11-x中最大的一个是( )A .aB .bC .cD .不能确定7. 已知a 、b 、c ∈R ,且a +b +c =0,abc >0,则1a +1b +1c的值( )A .一定是正数B .一定是负数C .可能是0D .正、负不能确定8.设a =2,b =7-3,c =6-2,则a ,b ,c 的大小关系为________. 9.已知p =a +1a -2(a >2),q =2-a 2+4a -2(a >2),则p 、q 的大小关系为________.10.如果a a +b b >a b +b a ,求实数a ,b 的取值范围.11.设a ≥b >0,求证:3a 3+2b 3≥3a 2b +2ab 212.已知a >0,1b -1a >1,求证:1+a >11-b.三、探究与拓展13.已知a 、b 、c 是不全相等的正数,且0<x <1.求证:log x a +b 2+log x b +c 2+log x a +c2<log x a +log x b +log x c .2.2.1 综合法与分析法(二)【学习要求】加深对综合法、分析法的理解,应用两种方法证明数学问题.【学法指导】通过本节课的学习,比较两种证明方法的优点,进而灵活选择证明方法,规范证明步骤,养成言之有理、论之有据的好习惯,提高思维能力.【双基检测】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2.用P 表示已知,Q 表示要证的结论,则综合法的推理形式为 ( ) A .P ⇒Q 1→Q 1⇒Q 2→Q 2⇒Q 3→…→Q n ⇒Q B .P ⇐Q 1→Q 1⇐Q 2→Q 2⇐Q 3→…→Q n ⇐Q C .Q ⇒Q 1→Q 1⇒Q 2→Q 2⇒Q 3→…→Q n ⇒P D .Q ⇐Q 1→Q 1⇐Q 2→Q 2⇐Q 3→…→Q n ⇐P 3.已知p :ab >0;q :b a +ab≥2,则( )A .p 是q 的充分而不必要条件B .p 是q 的必要而不充分条件C .p 是q 的充要条件D .p 是q 的既不充分也不必要条件 4.要证:a 2+b 2-1-a 2b 2≤0,只要证明( ) A .2ab -1-a 2b 2≤0 B .a 2+b 2-1-a 4+b 42≤0C .a +b 22-1-a 2b 2≤0 D .(a 2-1)(b 2-1)≥05.给出下列命题:①a <b <0⇒b a <1;②a <b <0⇒a -2<b -2;③a >b ,c >d ,abcd ≠0⇒a c >b d ;④a ·b ≠0⇒|a +b ||a |+|b |<1;⑤a >b >0,c >d >0⇒a d >bc.其中,真命题的序号是________. 【问题探究】题型一 选择恰当的方法证明不等式例1 设a ,b ,c 为任意三角形三边长,I =a +b +c ,S =ab +bc +ca ,试证:3S ≤I 2<4S . 跟踪训练1 (1)已知:a ,b ,c 都是正实数,且ab +bc +ca =1.求证:a +b +c ≥ 3. (2)已知a 、b 、c 为互不相等的正数且abc =1,求证:a +b +c <1a +1b +1c .题型二 选择恰当的方法证明等式例2 已知△ABC 的三个内角A ,B ,C 成等差数列,对应的三边为a ,b ,c ,求证:1a +b +1b +c =3a +b +c .跟踪训练2 设实数a ,b ,c 成等比数列,非零实数x ,y 分别为a 与b ,b 与c 的等差中项,试证:a x +cy =2.题型三 选择恰当的方法证明空间图形的位置关系例3 如图,在四棱锥P -ABCD 中,P A ⊥底面ABCD ,AB ⊥AD ,AC ⊥CD ,∠ABC =60°,P A =AB =BC ,E是PC 的中点.求证:(1)CD ⊥AE ;(2)PD ⊥平面ABE .跟踪训练3 如图,正方形ABCD 和四边形ACEF 所在的平面互相垂直,EF ∥AC ,AB =2,CE =EF =1.求证:(1)AF ∥平面BDE ; (2)CF ⊥平面BDE .【课堂小结】1.综合法的特点是:从已知看可知,逐步推出未知.2.分析法的特点是:从未知看需知,逐步靠拢已知. 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.【课后作业】一、基础过关1. 已知a ≥0,b ≥0,且a +b =2,则( )A .a ≤12B .ab ≥12C .a 2+b 2≥2D .a 2+b 2≤3 2. 已知a 、b 、c 、d ∈{正实数},且a b <cd,则( )A .a b <a +c b +d <c dB .a +c b +d <a b <c dC .a b <c d <a +c b +dD .以上均可能3. 下面四个不等式:①a 2+b 2+c 2≥ab +bc +ac ; ②a (1-a )≤14; ③b a +ab ≥2; ④(a 2+b 2)(c 2+d 2)≥(ac +bd )2.其中恒成立的有( )A .1个B .2个C .3个D .4个4. 若实数a ,b 满足0<a <b ,且a +b =1,则下列四个数中最大的是( )A .12B .2abC .a 2+b 2D .a5.设a =3-2,b =6-5,c =7-6,则a 、b 、c 的大小顺序是________.6. 如图所示,SA ⊥平面ABC ,AB ⊥BC ,过A 作SB 的垂线,垂足为E ,过E 作SC 的垂线,垂足为F . 求证:AF ⊥SC .证明:要证AF ⊥SC ,只需证SC ⊥平面AEF ,只需证AE ⊥SC (因为______),只需证______,只需证AE ⊥BC (因为________),只需证BC ⊥平面SAB ,只需 证BC ⊥SA (因为________).由SA ⊥平面ABC 可知,上式成立. 二、能力提升7. 命题甲:(14)x 、2-x 、2x -4成等比数列;命题乙:lg x 、lg(x +2)、lg(2x +1)成等差数列,则甲是乙的 ( )A .充分不必要条件B .必要不充分条件C .充要条件D .既不充分也不必要条件8. 若a >b >1,P =lg a ·lg b ,Q =12(lg a +lg b ),R =lg(a +b 2),则( )A .R <P <QB .P <Q <RC .Q <P <RD .P <R <Q9. 已知α、β为实数,给出下列三个论断:①αβ>0;②|α+β|>5;③|α|>22,|β|>2 2.以其中的两个论断为条件,另一个论断为结论,你认为正确的命题是________. 10.如果a ,b 都是正数,且a ≠b ,求证:a b +ba>a+b .11.已知a >0,求证: a 2+1a 2-2≥a +1a-2.12.已知a 、b 、c ∈R ,且a +b +c =1,求证:(1a -1)(1b -1)·(1c -1)≥8.13.已知函数f (x )=x 2+2x +a ln x (x >0),对任意两个不相等的正数x 1、x 2,证明:当a ≤0时,f (x 1)+f (x 2)2>f (x 1+x 22).三、探究与拓展14.已知a ,b ,c ,d ∈R ,求证:ac +bd ≤(a 2+b 2)(c 2+d 2).(你能用几种方法证明?)2.2.2 反证法【学习要求】1.了解反证法是间接证明的一种基本方法.2.理解反证法的思考过程,会用反证法证明数学问题.【学法指导】反证法需要逆向思维,难点是由假设推出矛盾,在学习中可通过动手证明体会反证法的内涵,归纳反证法的证题过程.【知识要点】1.定义一般地,由证明p ⇒q 转向证明:綈q ⇒r ⇒…⇒t ,t 与 矛盾,或与 矛盾.从而判定 为假,推出 为真的方法,叫做反证法. 2.反证法常见的矛盾类型反证法的关键是在正确的推理下得出矛盾.这个矛盾可以是与 矛盾或与___________________________矛盾,或与 矛盾等. 【问题探究】探究点一 反证法的概念问题1 王戎小时候,爱和小朋友在路上玩耍.一天,他们发现路边的一棵树上结满了李子,小朋友一哄而上,去摘李子,独有王戎没动,等到小朋友们摘了李子一尝,原来是苦的!他们都问王戎:“你怎么知道李子是苦的呢?”王戎说:“假如李子不苦的话,早被路人摘光了,而这树上却结满了李子,所以李子一定是苦的.” 这就是著名的“道旁苦李”的故事.王戎的论述,运用了什么方法? 问题2 上述方法的含义是什么?问题3 反证法证明的关键是经过推理论证,得出矛盾.反证法引出的矛盾有几种情况?问题4 反证法主要适用于什么情形?探究点二 用反证法证明定理、性质等一些事实结论例1 已知直线a ,b 和平面α,如果a ⊄α,b ⊂α,且a ∥b ,求证:a ∥α.跟踪训练1 已知:a ∥b ,a ∩平面α=A,如图.求证:直线b 与平面α必相交.探究点三 用反证法证明否定性命题例2 求证:2不是有理数.跟踪训练2 已知三个正数a ,b ,c 成等比数列,但不成等差数列,求证:a ,b ,c 不成等差数列. 探究点四 用反证法证明“至多”、“至少”“唯一”型命题例3 若函数f (x )在区间[a ,b ]上是增函数,那么方程f (x )=0在区间[a ,b ]上至多有一个实根.跟踪训练3 若a ,b ,c 均为实数,且a =x 2-2y +π2,b =y 2-2z +π3,c =z 2-2x +π6.求证:a 、b 、c 中至少有一个大于0.【当堂检测】1.证明“在△ABC 中至多有一个直角或钝角”,第一步应假设 ( ) A .三角形中至少有一个直角或钝角 B .三角形中至少有两个直角或钝角 C .三角形中没有直角或钝角D .三角形中三个角都是直角或钝角2.用反证法证明“三角形中至少有一个内角不小于60°”,应先假设这个三角形中 ( ) A .有一个内角小于60° B .每一个内角都小于60° C .有一个内角大于60° D .每一个内角都大于60° 3.“a <b ”的反面应是 ( ) A .a ≠b B .a >b C .a =b D .a =b 或a >b4.用反证法证明“在同一平面内,若a ⊥c ,b ⊥c ,则a ∥b ”时,应假设 ( ) A .a 不垂直于c。
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高中数学推理与证明
高中数学推理知识点
1、归纳推理:顾名思义,一个归纳的过程。
比如,一个篮子里有苹果梨葡萄草莓等等,那么你发现苹果是水果、梨是水果、葡萄是水果、草莓是水果,然后你猜想:篮子里装的是水果。
这个推理是由特殊推到一般的过程,可能正确也可能不正确,如果篮子里确实都是水果,那么你就猜对了;如果篮子里有一根胡萝卜,那你就猜错了。
所以才会有证明。
2、类比推理:同样顾名思义,一个类比的过程。
例如,你知道苹果水分多又甜、梨水分多又甜、葡萄水分多又甜,所以你推理出同样作为水果,香蕉水分多又甜,那这个结论显然是不对的,香蕉并没有什么水分。
但如果你推导出荔枝水分多又甜,这就是正确的。
(这个例子中指的都是正常水果)显然,这个推理方式是一个由特殊推特殊的过程,也不一定正确。
3、演绎推理:一般推特殊,一定对。
例如,f(x)=1,那么f(1)=1
高中数学证明知识点
1、综合法:即我们正常的证明过程,由条件一直往下推。
例如,1菠萝的重量=4苹果重量,1苹果重量=20葡萄重量,证明:2菠萝重量=160葡萄重量。
证明:因为1菠萝的重量=4苹果重量,1苹果重量=20葡萄重量
____________所以1菠萝的重量=4*20葡萄重量=80葡萄重量
____________所以2菠萝重量=160葡萄重量。
2、分析法:由结论推出等价结论,去证明这个等价结论成立。
同样上面的例子的证明:要证明2菠萝重量=160葡萄重量,即证明2*1菠萝重量=2*80葡萄重量,即证明1菠萝重量=80葡萄重量。
因为1菠萝的重量=4苹果重量,1苹果重量=20葡萄重量
所以1菠萝的重量=4*20葡萄重量=80葡萄重量,原式即证。
3、反证法:先假设结论相反,然后根据已知推导,最后发现和已知不符,收!这是一个战胜自己的过程!
4、数学归纳法:
解题过程:
A.命题在n=1(或n0)时成立,这是递推的基础;
B.假设在n=k时命题成立;
C.证明n=k+1时命题也成立
高中数学推理与证明
一、公理、定理、推论、逆定理:
1.公认的真命题叫做公理。
2.其他真命题的正确性都通过推理的方法证实,经过证明的真命题称为定理。
3.由一个公理或定理直接推出的定理,叫做这个公理或定理的推论。
4.如果一个定理的逆命题是真命题,那么这个逆命题就叫原定理的逆定理。
二、类比推理:
一道数学题是由已知条件、解决办法、欲证结论三个要素组成,这此要求可以看作是数学试题的属性。
如果两道数学题是在一系列属性上相似,或一道是由另一道题来的,这时,就可以运用类比推理的方法,推测其中一道题的属性在另一道题中也存在相同或相似的属性。
三、证明:
1.对某个命题进行推理的过程称为证明,证明的过程包括已知、求证、证明
2.证明的一般步骤:
(1)审清题意,明确条件和结论;
(2)根据题意,画出图形;
(3)根据条件、结论,结合图形,写出已知求证;
(4)对条件与结论进行分析;
(5)根据分析,写出证明过程
3.证明常用的方法:综合法、分析法和反证法。
四、辅助线在证明中的应用:
在几何题的证明中,有时了为证明需要,在原题的图形上添加一些线度,这些线段叫做辅助线,常用虚线表示。
并在证明的开始,写出添加过程,在证明中添加的辅助线可作为已知条件参与证明。
常见考法
(1)灵活运用基础知识进行推理,运用综合法、分析法,从条件和结论两方面出发进行证明;
(2)在中考中,考查类比推理,先设计一个条件、结论明确的问题,以此作为类比对象,然后再对其改造。
比如,图形的变式,添加某些新的属性或改变某些属性,通过与原有问题的比较,推测新问题的结论与解决方法。