推理与证明经典练习题讲解学习

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第53讲 推理与证明(解析版)

第53讲 推理与证明(解析版)

简单已测:1994次正确率:87.2 %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.①②③ B.②③④C.①③⑤ D.②④⑤考点:归纳推理的常⽤⽅法、类⽐推理的常⽤⽅法知识点:归纳推理、类⽐推理答案:C解析:所谓归纳推理,就是从个别性知识推出⼀般性结论的推理.故①对②错;⼜所谓演绎推理是由⼀般到特殊的推理.故③对;类⽐推理是根据两个或两类对象有部分属性相同,从⽽推出它们的其他属性也相同的推理.故④错⑤对.故选:.⼀般已测:2488次正确率:82.5 %2.图是“推理与证明”的知识结构图,如果要加⼊“归纳”,则应该放在( )A.“合情推理”的下位B.“演绎推理”的下位C.“直接证明”的下位D.“间接证明”的下位考点:归纳推理的常⽤⽅法、类⽐推理的常⽤⽅法知识点:归纳推理、类⽐推理答案:A解析:合情推理包括归纳推理与类⽐推理,因此答案为.C A简单已测:1990次正确率:95.2 %3.给出下列表述:①综合法是由因导果法;②综合法是顺推证法;③分析法是执果索因法;④分析法是间接证明法;⑤分析法是逆推证法.其中正确的表述有( )A.个B.个C.个D.个考点:分析法的思考过程、特点及应⽤、综合法的思考过程、特点及应⽤知识点:综合法、分析法答案:C解析:结合综合法和分析法的定义可知①②③⑤均正确,分析法和综合法均为直接证明法,故④不正确.⼀般已测:3748次正确率:87.4 %4.观察下列各式:,则的末四位数字为( )A.B.C.D.考点:有理数指数幂的运算性质、归纳推理的常⽤⽅法知识点:有理数指数幂的运算法则、归纳推理答案:D 解析:,可以看出这些幂的最后位是以为周期变化的,,的末四位数字与的后四位数相同,是,故选D⼀般已测:1886次正确率:81.9 %5.观察下列各式:,, ,,,,则=( )A.B.C.23455=3125,5=15625,5=78125,⋯567520113125562506258125∵5=3125,5=15625,5=781255675=390625,5=1953125,5=9765625,5=48828125⋯89101144∵2011÷4=502⋯3∴52011578125a +b=1a +b =322a +b =433a +b =744a +b =1155…a +b 10102876123D.考点:根据数列的前⼏项写出数列的⼀个通项公式、归纳推理知识点:数列的概念、周期数列答案:C解析:观察可得各式的值构成数列,,,,,,其规律为从第三项起,每项等于其前相邻两项的和,所求值为数列中的第⼗项.继续写出此数列为,,,,,,,,,,,第⼗项为,即故选.简单已测:4633次正确率:88.2 %6.下⾯⼏个推理过程是演绎推理的是( ).A.某同学第⼀次数学考试分,第⼆次考试分,由此预测其第三次考试分.B.根据圆的⾯积为,推测球的体积为.C.在数列中,根据,,计算出,,的值,然后猜想的通项公式.D.因为平⾏四边形的对⻆线互相平分,⽽菱形是平⾏四边形,所以菱形的对⻆线互相平分考点:类⽐推理的常⽤⽅法、演绎推理的基本⽅法知识点:归纳推理、类⽐推理答案:D解析::由平⾯图的⾯积,推测空间体的体积,是由特殊特殊的推理,为类⽐推理;与都是从特殊⼀般的推理,均属于归纳推理;为三段论,是从⼀般特殊的推理,是演绎推理.故选.简单已测:1408次正确率:86.2 %7.因为指数函数(且)是增函数,⽽是指数函数,所以是增函数,以上推理错误的是( )A.⼤前提B.⼩前提C.推理形式D.以上都错考点:类⽐推理的常⽤⽅法、三段论的推理应⽤知识点:类⽐推理、“三段论”推理答案:A解析:当时,函数是⼀个增函数,当时,指数函数是⼀个减函数,是增函数这个⼤前提是错误的,从⽽导致结论错.故选:.199134711⋯13471118294776123⋯123a +b =123.1010C 656871S=πr 2V =πr 3{a }n a =11a =n +1a +1n an n∈N ∗a 2a 3a 4{a }n ∵B →A C →D →D y=a x a >0a ≠1y =( )21x y =( )21x ∵a >10<a <1∴y =a x A简单已测:120次正确率:86.4 %8.设的三边⻓分别为的⾯积为,内切圆半径为,则.类⽐这个结论可知:四⾯体的四个⾯的⾯积分别为内切球的半径为,四⾯体的体积为,则( )A.B.C.D.考点:类⽐推理的常⽤⽅法、类⽐推理知识点:类⽐推理、数学归纳法答案:C解析:由题意,的三边⻓分别为的⾯积为,内切圆半径为,则,利⽤等⾯积法得到此结论,类⽐推理到空间中,四⾯体的四个⾯的⾯积分别为内切球的半径为,四⾯体的体积为,利⽤等体积法可知,故.故选.⼀般已测:2772次正确率:78.5 %9.甲、⼄、丙、丁四位同学⼀起去问⽼师询问成语竞赛的成绩.⽼师说:你们四⼈中有位优秀,位良好,我现在给甲看⼄、丙的成绩,给⼄看丙的成绩,给丁看甲的成绩.看后甲对⼤家说:我还是不知道我的成绩.根据以上信息,则( )A.⼄可以知道四⼈的成绩B.丁可以知道四⼈的成绩C.⼄、丁可以知道对⽅的成绩D.⼄、丁可以知道⾃⼰的成绩考点:进⾏简单的合情推理、进⾏简单的演绎推理知识点:合情推理、演绎推理答案:D解析:四⼈所知只有⾃⼰看到,⽼师所说及最后甲说话,甲不知⾃⼰的成绩⼄丙必有⼀优⼀良,(若为两优,甲会知道⾃⼰的成绩;若是两良,甲也会知道⾃⼰的成绩)⼄看到了丙的成绩,知⾃⼰的成绩丁看到甲、丁也为⼀优⼀良,丁知⾃⼰的成绩,故选:中等已测:1896次正确率:65.4 %10.已知正整数的次幂有如下分解规律:若的分解中最⼩的数为,则的值为.考点:等差数列五个基本量的计算、归纳推理的常⽤⽅法知识点:等差数列的前n 项和公式、归纳推理答案:解析:由题意,从到,正好⽤去从开始的连续奇数共△ABC a ,b ,c ,△ABC S r r =a +b +c 2S P−ABC S ,S ,S ,S 1234r P −ABC V r = S +S +S +S 1234V S +S +S +S 12342V S +S +S +S 12343V S +S+S +S 12344V △ABC a ,b ,c ,△ABC S r r= a +b +c 2S P −ABC S ,S ,S ,S 1234r P −ABC V V = (S +S +S +S )r 311234r = S +S +S +S 12343V C 22→→→Dm 31=1;2=3+5;3=7+9+11;4=13+15+17+19;3333...m (m ∈N )3+91m 1023m 33个,是从开始的第个奇数当时,从到,⽤去从3开始的连续奇数共个当时,从到,⽤去从开始的连续奇数共个.故.故答案为:⼀般已测:4025次正确率:73.6 %11.甲、⼄、丙三位同学获得某项竞赛活动的前三名,但具体名次未知.⼈作出如下预测:甲说:我不是第三名;⼄说:我是第三名;丙说:我不是第⼀名.若甲、⼄、丙⼈的预测结果有且只有⼀个正确,由此判断获得第⼀名的是.考点:进⾏简单的演绎推理知识点:演绎推理答案:⼄解析:若甲正确,则⼄、丙均错误,故丙是第⼀名,⼄是第⼆名,甲是第三名,与“甲说:我不是第三名“正确相⽭盾,故甲错误,因此,甲为第三名;①于是⼄、丙中必有⼀⼈正确,⼀⼈错误.若丙错误(则⼄正确),即丙是第⼀名,⽽甲是第三名,故⼄是第⼆名,与⼄正确”我是第三名“⽭盾,故丙正确,即丙不是第⼀名,为第⼆名;②由①②得:获得第⼀名的是:⼄.故答案为:⼄.⼀般已测:779次正确率:87.9 %12.中国古代数学名草《周髀算经》曾记载有“勾股各⾃乘,并⽽开⽅除之”,⽤符号表⽰为(),我们把,,叫做勾股数.下列给出⼏组勾股数:,,;,,;,,;,,,以此类推,可猜测第组股数的三个数依次是.考点:归纳推理的常⽤⽅法、类⽐推理的常⽤⽅法知识点:归纳推理、类⽐推理答案:,,解析:先找出勾股数的规律:①以上各组数均满⾜;②最⼩的数()是奇数,其余的两个数是连续的正整数;③最⼩奇数的平⽅等于另两个连续整数的和,如,,,,由以上特点我们可第⑤组勾股数:,故答案为,,.⼀般已测:154次正确率:93.7 %13.由①正⽅形的对⻆线相等;②矩形的对⻆线相等;③正⽅形是矩形.写⼀个“三段论”形式的推理,则作为⼤前提、⼩前提和结论的依次为(写序号).考点:三段论的推理应⽤知识点:“三段论”推理答案:②③①解析:⽤三段论的形式写出的演绎推理是:2+3+4+...+m =2m +2m −1()()91345m =92393=4429+29−1()()m =10231033 =542(10+2)(10−1)m=101033a +b =c 222a ,b ,c ∈N ∗a b c 3455121372425940415116061a +b =c 222a 3=9=4+525=25=12+1327=49=24+2529=81=40+41…211=121=60+612116061(1)(2)⼤前提②矩形的对⻆线相等⼩前提③正⽅形是矩形结论①正⽅形的对⻆线相等故答案为:②③①简单已测:896次正确率:96.4 %14.已知,,,,若(,均为正实数),则类⽐以上等式,可推测,的值,.考点:综合法与分析法、类⽐推理的常⽤⽅法知识点:类⽐推理、综合法答案:解析:由,,,可知:,则,所以,,则较难已测:249次正确率:55.7 %15.证明下列不等式:⽤综合法证明:若,,求证;⽤分析法证明:.考点:分析法的思考过程、特点及应⽤、综合法的思考过程、特点及应⽤知识点:综合法、分析法(1)答案:⻅解析解析:证明,,,.(2)答案:⻅解析解析:证明:要证成⽴,只需证,即证只需证,即证显然为真,故原式成⽴.⼀般已测:2063次正确率:77.4 %16.试⽐较下列各式的⼤⼩(不写过程)(1)与(2)与通过上式请你推测出与且的⼤⼩,并⽤分析法加以证明.考点:分析法的思考过程、特点及应⽤知识点:分析法=22+3232=33+8383=44+ 154154…=66+tata a t a t a +t=41=22+ 32 32=33+ 83 83=44+ 154154… =n(n ≥2)n + n −12nn −12n =66+ 356356a=6t =35a +t =41a >0b >0(a +b )( + )≥4a1b1 + >2 + 6725∵a >0b >0∴a +b ≥2ab ∴ + ≥2a 1b1 ab 1∴(a +b )( +)≥4a 1b 1 + >2 + 6725 +>2 +(67)2(25)213+2 >13+44210 >2 421042>401− 2 − 23 −23 −34 −n −1n −n n +1(n ≥2n ∈N )答案:(1)(2)证明⻅解析解析:猜想:且证明:要证:且 即证:整理得:平⽅整理得:平⽅并整理得:⽽此不等式⼀定成⽴,故猜想正确⼀般已测:2249次正确率:84.8 %17.已知,,是互不相等的实数,求证:由,,确定的三条抛物线⾄少有⼀条与轴有两个不同的交点考点:⽤反证法证明“⾄多”“⾄少”存在性问题知识点:反证法答案:⻅解析解析:假设题设中的函数确定的三条抛物线都不与有两个不同的交点(即任何⼀条抛物线与轴没有两个不同的交点),由,,得,,.同向不等式求和得,,,,,这与题设,,互不相等⽭盾,因此假设不成⽴,从⽽命题得证1−< − 223 −< −2334 − < −n −1n n n +1(n ≥2n ∈N )− < −n −1n n n +1(n ≥2n ∈N )( −)<( −)n −1n 2n n +12> +1n +n 2n −n 22n −1>2n −n 21>0a b c y=ax +2bx +c 2y =bx +2cx +a 2y =cx +2ax +b 2x x x y=ax +2bx +c 2y =bx +2cx +a 2y =cx +2ax +b 2Δ =(2b )−4ac ≤012Δ =(2c )−4ab ≤022Δ =(2a )−4bc ≤0324b +4c +4a −4ac −4ab −4bc ≤0222∴2a +2b +2c −2ac −2ab −2bc ≤0222∴(a −b )+(b −c )+(c −a )≤0222∴a =b =c a b c。

最新深圳中学《推理与证明》精选习题及答案上课讲义

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深圳中学《推理与证明》精选习题及答案
一、选择题(题型注释) 1.(2014?陕西一模)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
,类比这个结论可知:四面体 S﹣ABC的四个面的面积分别为 S1、
S2、 S3、 S4,内切球半径为 r ,四面体 S﹣ ABC的体积为 V,则 r= ( ) A.
b
0) ,△ ABC的顶
点 B 在椭圆上,顶点 A, C 分别为椭圆的左、右焦点,椭圆的离心率为
e ,则
sin A sin C 1
,现将该命题类比到双曲线中, △ ABC的顶点 B 在双曲线上, 顶点 A、
sin B
e
x2 y2 C 分别为双曲线的左、 右焦点, 设双曲线的方程为 a 2 b 2 1( a 0, b 0) .双曲线的
值(大于 ||F 1F2|| )的点的轨迹可以是(

4 .设 a , b R ,定义: M (a, b)
式子错误的是( )
a b |a b| , m(a,b)
2
a b |a b|
,下列
2
A. M (a,b) m (a,b) a b
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B. m(| a b |,| a b |) | a | | b | C. M (| a b |,| a b |) | a | | b | D. m(M ( a, b), m( a, b)) m(a,b)
P 到 第 i 条 边 的 距 离 记 为 hi (i
1,2,3,4) , 若 a1 1
a2 a3 23
a4 k , 则 4
h1 2 h2 3 h3 4 h4 2S .类比以上性质,体积为 k

高中数学第二章推理与证明2.1.2演绎推理练习含解析新人教A版选修121104

高中数学第二章推理与证明2.1.2演绎推理练习含解析新人教A版选修121104

高中数学第二章推理与证明2.1.2演绎推理练习含解析新人教A版选修121104[A 基础达标]1.在证明f(x)=2x+1为增函数的过程中,有下列四个命题:①增函数的定义是大前提;②增函数的定义是小前提;③函数f(x)=2x+1满足增函数的定义是大前提;④函数f(x)=2x+1满足增函数的定义是小前提.其中正确的命题是( )A.①④B.②④C.①③D.②③解析:选A.根据三段论特点,过程应为:大前提是增函数的定义;小前提是f(x)=2x+1满足增函数的定义;结论是f(x)=2x+1为增函数,故①④正确.2.对于推理:若a>b,则a2>b2,因为2>-2,则22>(-2)2,即4>4,下列说法正确的是( ) A.大前提错误B.小前提错误C.推理正确D.不是演绎推理解析:选A.当a,b同正时,a>b⇒a2>b2.即若a>b,则a2>b2不一定成立.因此推理过程中大前提错误.故选A.3.(2018·绵阳模拟)某单位安排甲、乙、丙三人在某月1日至12日值班,每人4天.甲说:我在1日和3日都有值班;乙说:我在8日和9日都有值班;丙说:我们三人各自值班的日期之和相等.据此可判断丙必定值班的日期是( )A.2日和5日B.5日和6日C.6日和11日D.2日和11日解析:选C.1~12日期之和为78,三人各自值班的日期之和相等,故每人值班4天的日期之和是26,甲在1日和3日都有值班,故甲余下的两天只能是10日和12日;而乙在8日和9日都有值班,8+9=17,所以11日只能是丙去值班了.余下还有2日、4日、5日、6日、7日5天,显然,6日只可能是丙值班了.4.f(x)是定义在(0,+∞)上的非负可导函数,且满足xf′(x)+f(x)<0.对任意正数a,b,若a<b,则必有( )A.bf(a)<af(b) B.af(b)<bf(a)C.af(a)<f(b) D.bf(b)<f(a)解析:选B.构造函数F(x)=xf(x),则F′(x)=xf′(x)+f(x).由题设条件知F(x)=xf(x)在(0,+∞)上单调递减.若a<b,则F(a)>F(b),即af(a)>bf(b).又f(x)是定义在(0,+∞)上的非负可导函数,所以bf (a )>af (a )>bf (b )>af (b ).故选B.5.(2018·昆明模拟)“五一”期间,某公园举行免费游园活动,免费开放一天,早晨6时30分有2人进入公园,接下来的第一个30分钟内有4人进去1人出来,第二个30分钟内有8人进去2人出来,第三个30分钟内有16人进去3人出来,第四个30分钟内有32人进去4人出来,…,按照这种规律进行下去,到上午11时公园内的人数是( )A .212-57 B .211-47 C .210-38D .29-30解析:选B.6时30分进去的人数为2,设从6时30分起第i 个30分钟进去的人数为a i (i =1,2,…,n ,n ∈N *),则a 1=4-1,a 2=8-2,a 3=16-3,…,a n =2n +1-n ,则到上午11时公园内的人数为2+a 1+a 2+…+a 9=(2+22+23+…+210)-(1+2+…+9)=211-47,故选B.6.由“(a 2+1)x >3,得x >3a 2+1”的推理过程中,其大前提是____________. 解析:因为a 2+1≥1>0, 所以由(a 2+1)x >3,得x >3a 2+1. 其前提依据为不等式的同向可乘性:不等式两边同乘以一个正数,不等号方向不改变. 答案:不等式两边同乘以一个正数,不等号方向不改变 7.有一段演绎推理: 大前提:整数是自然数; 小前提:-3是整数; 结论:-3是自然数.这个推理显然错误,则错误的原因是____________错误.(从“大前提”“小前提”“结论”中择一个填写)解析:自然数是非负整数,因此整数不一定是自然数,即大前提是错误的. 答案:大前提8.关于函数f (x )=lg x 2+1|x |(x ≠0),有下列命题:①其图象关于y 轴对称;②当x >0时,f (x )是增函数;当x <0时,f (x )为减函数; ③f (x )的最小值是lg 2;④当-1<x <0或x >1时,f (x )是增函数; ⑤f (x )无最大值,也无最小值. 其中所有正确结论的序号是________.解析:显然f (-x )=f (x ),所以f (x )为偶函数时,其图象关于y 轴对称.当x >0时,f (x )=lg x 2+1x =lg ⎝ ⎛⎭⎪⎫x +1x . 设g (x )=x +1x,可知其在(0,1)上是减函数,在(1,+∞)上是增函数,所以f (x )在(0,1)上是减函数,在(1,+∞)上是增函数.f (x )min =f (1)=lg 2.因为f (x )为偶函数,所以f (x )在(-1,0)上是增函数. 答案:①③④9.已知A ,B ,C ,D 是空间中不共面的四点,M ,N 分别是△ABD 和△BCD 的重心,求证:MN ∥平面ACD (写出每一个三段论的大前提、小前提、结论).证明:如图,连接BM ,BN 并延长,分别交AD ,DC 于P ,Q 两点,连接PQ .因为三角形的重心是中线的交点,大前提 M ,N 分别是△ABD 和△BCD 的重心,小前提 所以P ,Q 分别是AD ,DC 的中点.结论因为三角形的重心将中线分成长为2∶1的两部分,大前提M ,N 分别是△ABD 和△BCD 的重心,BP ,BQ 分别是△ABD 和△BCD 的中线,小前提所以BM MP =BNNQ=2.结论 平行线分线段成比例定理推论的逆定理,大前提 BM MP =BNNQ=2, 小前提 所以MN ∥PQ .结论 直线与平面平行的判定定理,大前提 MN ⊄平面ACD ,PQ ⊂平面ACD ,MN ∥PQ ,小前提 所以MN ∥平面ACD .结论10.求证:在锐角三角形ABC 中,sin A +sin B +sin C >cos A +cos B +cos C . 证明:因为在锐角三角形中,A +B >π2,所以A >π2-B ,所以0<π2-B <A <π2.又因为在⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2内,正弦函数是单调递增函数,所以sin A >sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2-B =cos B , 即sin A >cos B .同理可证sin B >cos C ,sin C >cos A .把以上三式两端分别相加得sin A +sin B +sin C >cos A +cos B +cos C .[B 能力提升]12.(2018·漳州模拟)我国南宋著名数学家秦九韶发现了从三角形三边求三角形面积的“三斜求积公式”.设△ABC 的三个内角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,面积为S ,则“三斜求积公式”为S =14⎣⎢⎡⎦⎥⎤a 2c 2-⎝ ⎛⎭⎪⎫a 2+c 2-b 222.若a 2sin C =4sin A ,(a +c )2=12+b 2,则用“三斜求积公式”求得△ABC 的面积为( )A. 3 B .2 C .3D. 6解析:选A.因为a 2sin C =4sin A , 所以ac =4, 又(a +c )2=12+b 2, 所以a 2+c 2-b 2=4,则S △ABC =14×(16-4)= 3. 13.已知y =f (x )在(0,+∞)上有意义,单调递增且满足f (2)=1,f (xy )=f (x )+f (y ). (1)求证:f (x 2)=2f (x ); (2)求f (1)的值;(3)若f (x )+f (x +3)≤2,求x 的取值范围. 解:(1)证明:因为f (xy )=f (x )+f (y ), 所以f (x 2)=f (x ·x ) =f (x )+f (x )=2f (x ). (2)因为f (1)=f (12)=2f (1), 所以f (1)=0.(3)因为f (x )+f (x +3)=f (x (x +3)) ≤2=2f (2)=f (4),且函数f (x )在(0,+∞)上单调递增,所以⎩⎪⎨⎪⎧x >0,x +3>0,x (x +3)≤4,解得0<x ≤1.所以x 的取值范围为(0,1].14.(选做题)已知平面α∥平面β,l ⊥α,l ∩α=A (如图),求证:l ⊥β.证明:如图,在平面β内任取一条直线b ,设平面γ是经过点A 与直线b 的平面,且γ∩α=a .如果两个平行平面同时和第三个平面相交,那么它们的交线平行,大前提 α∥β,且α∩γ=a ,β∩γ=b ,小前提 所以a ∥b .结论如果一条直线与一个平面垂直,那么这条直线和这个平面内的任意一条直线都垂直,大前提 a ⊂α,且l ⊥α,小前提 所以l ⊥a .结论如果一条直线和两条平行线中的一条垂直,那么它也与另一条直线垂直,大前提a∥b,且l⊥a,小前提所以l⊥b. 结论如果一条直线和一个平面内的任意一条直线都垂直,那么这条直线和这个平面垂直,大前提l⊥b,且直线b是平面β内的任意一条直线,小前提所以l⊥β. 结论。

推理与证明习题讲练 ppt课件

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高考数学压轴专题人教版备战高考《推理与证明》技巧及练习题含答案

高考数学压轴专题人教版备战高考《推理与证明》技巧及练习题含答案

新高中数学《推理与证明》专题解析一、选择题1.甲乙丙丁四人中,甲说:我年纪最大,乙说:我年纪最大,丙说:乙年纪最大,丁说:我不是年纪最大的,若这四人中只有一个人说的是真话,则年纪最大的是()A.甲B.乙C.丙D.丁【答案】C【解析】【分析】分别假设甲乙丙丁说的是真话,结合其他人的说法,看是否只有一个说的是真话,即可求得年纪最大者,即可求得答案.【详解】①假设甲说的是真话,则年纪最大的是甲,那么乙说谎,丙也说谎,而丁说的是真话,而已知只有一个人说的是真话,故甲说的不是真话,年纪最大的不是甲;②假设乙说的是真话,则年纪最大的是乙,那么甲说谎,丙说真话,丁也说真话,而已知只有一个人说的是真话,故乙说谎,年纪最大的也不是乙;③假设丙说的是真话,则年纪最大的是乙,所以乙说真话,甲说谎,丁说的是真话,而已知只有一个人说的是真话,故丙在说谎,年纪最大的也不是乙;④假设丁说的是真话,则年纪最大的不是丁,而已知只有一个人说的是真话,那么甲也说谎,说明甲也不是年纪最大的,同时乙也说谎,说明乙也不是年纪最大的,年纪最大的只有一人,所以只有丙才是年纪最大的,故假设成立,年纪最大的是丙.综上所述,年纪最大的是丙故选:C.【点睛】本题考查合情推理,解题时可从一种情形出发,推理出矛盾的结论,说明这种情形不会发生,考查了分析能力和推理能力,属于中档题.2.设十人各拿一只水桶,同到水龙头前打水,设水龙头注满第i(i=1,2,…,10)个人的水桶需T i分钟,假设T i各不相同,当水龙头只有一个可用时,应如何安排他(她)们的接水次序,使他(她)们的总的花费时间(包括等待时间和自己接水所花费的时间)最少()A.从T i中最大的开始,按由大到小的顺序排队B.从T i中最小的开始,按由小到大的顺序排队C.从靠近T i平均数的一个开始,依次按取一个小的取一个大的的摆动顺序排队D.任意顺序排队接水的总时间都不变【答案】B【解析】【分析】表示出拎小桶者先接水时等候的时间,然后加上拎大桶者一共等候者用的时间,用(2m+2T+t)减去二者的和就是节省的时间;由此可推广到一般结论【详解】事实上,只要不按从小到大的顺序排队,就至少有紧挨着的两个人拎着大桶者排在拎小桶者之前,仍设大桶接满水需要T 分钟,小桶接满水需要t 分钟,并设拎大桶者开始接水时已等候了m 分钟,这样拎大桶者接满水一共等候了(m+T )分钟,拎小桶者一共等候了(m+T+t )分钟,两人一共等候了(2m+2T+t )分钟,在其他人位置不变的前提下,让这两个人交还位置,即局部调整这两个人的位置,同样介意计算两个人接满水共等候了22m t T ++ 2m+2t+T 分钟,共节省了T t - T-t分钟,而其他人等候的时间未变,这说明只要存在有紧挨着的两个人是拎大桶者在拎小桶者之前都可以这样调整,从而使得总等候时间减少.这样经过一系列调整后,整个队伍都是从小打到排列,就打到最优状态,总的排队时间就最短. 故选B. 【点睛】一般的,对某些设计多个可变对象的数学问题,先对其少数对象进行调整,其他对象暂时保持不变,从而化难为易,取得问题的局部解决.经过若干次这种局部的调整,不断缩小范围,逐步逼近目标,最终使问题得到解决,这种数学思想就叫做局部调整法.3.平面上有n 个圆,其中每两个都相交于两点,每三个都无公共点,它们将平面分成()f n 块区域,有(1)2f =,(2)4f =,(3)8f =,则() f n =( ).A .2nB .22n n -+C .2(1)(2)(3)n n n n ----D .325104n n n -+-【答案】B 【解析】 【分析】分析可得平面内有n 个圆时, 它们将平面分成()f n 块,再添加第1n +个圆时,因为每两个都相交于两点,每三个都无公共点,故会增加2n 个圆.再求和即可. 【详解】由题, 添加第1n +个圆时,因为每两个都相交于两点,每三个都无公共点,故会增加2n 个圆. 又(1)2f =,故()()12f n f n n +-=.即()()()()()()212,32 4...122f f f f f n f n n -=-=--=-. 累加可得()()()21222224 (2222)2n n n n f n n -+-=++++-=-++=.故选:B 【点睛】本题主要考查了根据数列的递推关系求解通项公式的方法,需要画图分析进行理解.或直接计算(4),(5) f f 等利用排除法判断.属于中档题.4.已知0x >,不等式12x x +≥,243x x +≥,3274x x+≥,…,可推广为1n ax n x+≥+ ,则a 的值为( ) A .2n B .n nC .2nD .222n -【答案】B 【解析】 【分析】由题意归纳推理得到a 的值即可. 【详解】由题意,当分母的指数为1时,分子为111=; 当分母的指数为2时,分子为224=; 当分母的指数为3时,分子为3327=; 据此归纳可得:1n ax n x+≥+中,a 的值为n n . 本题选择B 选项. 【点睛】归纳推理是由部分到整体、由特殊到一般的推理,由归纳推理所得的结论不一定正确,通常归纳的个体数目越多,越具有代表性,那么推广的一般性命题也会越可靠,它是一种发现一般性规律的重要方法.5.《九章算术》“少广”算法中有这样一个数的序列:列出“全步”(整数部分)及诸分子分母,以最下面的分母遍乘各分子和“全步”,各自以分母去约其分子,将所得能通分之分数进行通分约简,又用最下面的分母去遍乘诸(未通者)分子和以通之数,逐个照此同样方法,直至全部为整数,例如:2n =及3n =时,如图:记n S 为每个序列中最后一列数之和,则6S 为( ) A .147 B .294C .882D .1764【答案】A 【解析】 【分析】根据题目所给的步骤进行计算,由此求得6S 的值. 【详解】 依题意列表如下:上列乘6 上列乘5 上列乘2 16 30 60 123153013 2 10 2014 32 1521515 6561216 15 10所以6603020151210147S =+++++=.故选:A 【点睛】本小题主要考查合情推理,考查中国古代数学文化,属于基础题.6.将从1开始的连续奇数排成如图所示的塔形数表,表中位于第i 行,第j 列的数记为ij a ,例如329a =,4215a =,5423a =,若2019ij a =,则i j -=( )A .71B .72C .20D .19【答案】D 【解析】 【分析】先确定奇数2019为第1010个奇数,根据规律可得从第1行到第i 行末共有()11+2+3++=2i i i +⋅⋅⋅个奇数,可确定2019位于第45行,进而确定2019所在的列,【详解】奇数2019为第1010个奇数,由题意按照蛇形排列,从第1行到第i 行末共有()11+2+3++=2i i i +⋅⋅⋅个奇数,则从第1行到第44行末共有990个奇数,从第1行到第45行末共有1035个奇数, 则2019位于第45行,而第45行时从右往左递增,且共有45个奇数, 故2019位于第45行,从右往左第20列, 则45i =,26j =,故19i j -=. 故选:D. 【点睛】本题考查了归纳推理的应用,考查了逻辑思维能力和推理能力,属于中档题.7.用数学归纳法证明 11151236n n n ++⋅⋅⋅+≥++时,从n k =到1n k =+,不等式左边需添加的项是( ) A .111313233k k k +++++ B .112313233k k k +-+++ C .11331k k -++ D .133k + 【答案】B 【解析】分析:分析n k =,1n k =+时,左边起始项与终止项,比较差距,得结果. 详解:n k =时,左边为111123k k k++⋅⋅⋅+++, 1n k =+时,左边为111111233313233k k k k k k ++⋅⋅⋅++++++++++, 所以左边需添加的项是11111123132331313233k k k k k k k ++-=+-+++++++,选B. 点睛:研究n k =到1n k =+项的变化,实质是研究式子变化的规律,起始项与终止项是什么,中间项是如何变化的.8.山城发生一起入室盗窃案,经警方初步调查,锁定为甲、乙、丙、丁四人中的一人所盗,经审讯,四人笔录如下,甲说:“是丁盗的”;乙说:“是甲、丁两人中的一人盗的”;丙说:“甲说的正确”;丁说:“与我无关,是他们三人中的一人盗的”,后经进一步调查发现四人中只有两人说了真话,由此可判断盗窃者是( ) A .甲 B .乙C .丙D .丁【答案】A 【解析】分别假设甲、乙、丙、丁是罪犯,依次分析四人的供词,由两人说的是真话,两人说的是假话,能判断出结果. 【详解】①假设盗窃者是甲,则甲说了假话,乙说了真话,丙说了假话,丁说了真话,合乎题意; ②假设盗窃者是乙,则甲说了假话,乙说了假话,丙说了假话,丁说了真话,不合乎题意;③假设盗窃者是丙,则甲说了假话,乙说了假话,丙说了假话,丁说了真话,不合乎题意;④假设盗窃者是丁,则甲说了真话,乙说了真话,丙说了真话,丁说了假话,不合乎题意. 综上所述,盗窃者是甲. 故选:A. 【点睛】本题考查罪犯的判断,考查合情推理等基础知识,考查分类讨论思想的应用,是中等题.9.二维空间中圆的一维测度(周长)2lr π=,二维测度(面积)2S r π=;三维空间中球的二维测度(表面积)24S r π=,三维测度(体积)343V r π=.若四维空间中“超球”的三维测度38V r π=,猜想其四维测度W =( )A .42r πB .43r πC .44r πD .46r π【答案】A 【解析】分析:由题意结合所给的性质进行类比推理即可确定四维测度W .详解:结合所给的测度定义可得:在同维空间中,1n +维测度关于r 求导可得n 维测度, 结合“超球”的三维测度38V r π=,可得其四维测度42W r π=. 本题选择A 选项.点睛:本题主要考查类比推理,导数的简单应用等知识,意在考查学生的转化能力和计算求解能力.10.《聊斋志异》中有这样一首诗:“挑水砍柴不堪苦,请归但求穿墙术.得诀自诩无所阻,额上坟起终不悟.”在这里,我们称形如以下形式的等式具有“穿墙术”:=====“穿墙术”,则n =( ) A .35 B .48C .63D .80【答案】C 【解析】n=⨯+=即可.通过观察四个等式,发现存在相同性质,从而得出78763【详解】因为======,==n=.所以===63故选:C.【点睛】归纳推理的一般步骤是:(1)通过观察个别情况发现某些相同性质;(2)从已知的相同性质中推出一个明确表达的一般性命题(猜想).11.泰山有“五岳之首”“天下第一山”之称,登泰山的路线有四条:红门盘道徒步线路,桃花峪登山线路,天外村汽车登山线路,天烛峰登山线路.甲、乙、丙三人在聊起自己登泰山的线路时,发现三人走的线路均不同,且均没有走天外村汽车登山线路,三人向其他旅友进行如下陈述:甲:我走红门盘道徒步线路,乙走桃花峪登山线路;乙:甲走桃花峪登山线路,丙走红门盘道徒步线路;丙:甲走天烛峰登山线路,乙走红门盘道徒步线路;事实上,甲、乙、丙三人的陈述都只对一半,根据以上信息,可判断下面说法正确的是()A.甲走桃花峪登山线路B.乙走红门盘道徒步线路C.丙走桃花峪登山线路D.甲走天烛峰登山线路【答案】D【解析】【分析】甲乙丙三人陈述中都提到了甲的路线,由题意知这三句中一定有一个是正确另外两个错误的,再分情况讨论即可.【详解】若甲走的红门盘道徒步线路,则乙,丙描述中的甲的去向均错误,又三人的陈述都只对一半,则乙丙的另外两句话“丙走红门盘道徒步线路”,“乙走红门盘道徒步线路”正确,与“三人走的线路均不同”矛盾.故甲的另一句“乙走桃花峪登山线路”正确,故丙的“乙走红门盘道徒步线路”错误,“甲走天烛峰登山线路”正确.乙的话中“甲走桃花峪登山线路”错误,“丙走红门盘道徒步线路”正确.综上所述,甲走天烛峰登山线路,乙走桃花峪登山线路, 丙走红门盘道徒步线路故选:D本题主要考查了判断与推理的问题,重点是找到三人中都提到的内容进行分类讨论,属于基础题型.12.对大于1的自然数 m 的三次幂可用奇数进行以下形式的“分裂”:3331373152{3{94{5171119L ,,,仿此,若3m 的“分裂数”中有一个是73,则m 的值为( ) A .8 B .9C .10D .11【答案】B 【解析】由题意可得3m 的“分裂数”为m 个连续奇数,设3m 的“分裂数”中第一个数为m a ,则由题意可得:3273422a a -=-==⨯,43137623a a -=-==⨯,…,12(1)m m a a m --=-,将以上2m -个式子叠加可得2(422)(2)(1)(2)2m m m a a m m +---==+-∴22(1)(2)1m a m m a m m =+-+=-+∴当9m =时,73m a =,即73是39的“分裂数”中第一个数 故选B13.用数学归纳法证明不等式11112321n n +++⋅⋅⋅+<-(2n ≥且*n N ∈)时,在证明从n k =到1n k =+时,左边增加的项数是( )A .2kB .21k -C .12k -D .k【答案】A 【解析】 【分析】根据题意由n k =递推到1n k =+时,由1n k =+时的不等式左边11111111232122121k k k k +=+++⋯++++⋯+-+-与n k =时不等式的左边比较即可求解.【详解】用数学归纳法证明不等式11112321n n +++⋅⋅⋅+<-的过程中, 假设n k =时不等式成立,则左边11112321k =+++⋅⋅⋅+-,那么当1n k =+时,左边11111111232122121k k k k +=+++⋯++++⋯+-+-, ∴由n k =递推到1n k =+时,不等式左边增加了:111122121k k k +++⋯++-, 共()121212k k k +--+=项.故选:A 【点睛】本题考查数学归纳法,考查观察、推理与运算能力,属于中档题.14.为了调节高三学生学习压力,某校高三年级举行了拔河比赛,在赛前三位老师对前三名进行了预测,于是有了以下对话:老师甲:“7班男生比较壮,7班肯定得第一名”.老师乙:“我觉得14班比15班强,14班名次会比15班靠前”.老师丙:“我觉得7班能赢15班”.最后老师丁去观看完了比赛,回来后说:“确实是这三个班得了前三名,且无并列,但是你们三人中只有一人预测准确”.那么,获得一、二、三名的班级依次为( ) A .7班、14班、15班 B .14班、7班、15班 C .14班、15班、7班 D .15班、14班、7班【答案】C 【解析】 【分析】分别假设甲、乙、丙预测准确,分析三个人的预测结果,由此能求出一、二、三名的班级. 【详解】假设甲预测准确,则乙和丙都预测错误,14∴班名次比15班靠后,7班没能赢15班,故甲预测错误;假设乙预测准确,则甲和乙都预测错误,7∴班不是第一名,14班名次比15班靠前,7班没能赢15班, 则获得一、二、三名的班级依次为14班,15班,7班; 假设丙预测准确,则甲和乙都预测错误,7∴班不是第一名,14班名次比15班靠后,7班能赢15班,不合题意. 综上,得一、二、三名的班级依次为14班,15班,7班. 故选:C . 【点睛】本题考查获得一、二、三名的班级的判断,考查合情推理等基础知识,考查运算求解能力,是基础题.15.一场考试之后,甲、乙、丙三位同学被问及语文、数学、英语三个科目是否达到优秀时,甲说:有一个科目我们三个人都达到了优秀;乙说:我的英语没有达到优秀;丙说:乙达到优秀的科目比我多.则可以完全确定的是( ) A .甲同学三个科目都达到优秀B .乙同学只有一个科目达到优秀C .丙同学只有一个科目达到优秀D .三位同学都达到优秀的科目是数学【答案】C 【解析】 【分析】根据题意推断出乙有两科达到优秀,丙有一科达到优秀,甲至少有一科优秀,从而得出答案. 【详解】甲说有一个科目每个人都达到优秀,说明甲乙丙三个人每个人优秀的科目至少是一科,乙说英语没有达到优秀,说明他至多有两科达到优秀,而丙优秀的科目不如乙多,说明只能是乙有两科达到优秀,丙有一科达到优秀,故B 错误,C 正确;至于甲有几个科目优秀,以及三人都优秀的科目到底是语文还是数学,都无法确定 故选:C 【点睛】本题主要考查了学生的推理能力,属于中档题.16.三角形的面积为1()2S a b c r =++⋅,其中,,a b c 为三角形的边长,r 为三角形内切圆的半径,则利用类比推理,可得出四面体的体积为( )A .13V abc = B .13V Sh = C .1()3V ab bc ca h =++,(h 为四面体的高) D .()123413V S S S S r =+++,(1234,,,S S S S 分别为四面体的四个面的面积,r 为四面体内切球的半径) 【答案】D 【解析】 【分析】设四面体的内切球的球心为O ,则球心O 到四个面的距离都是r ,根据体积公式得到答案. 【详解】设四面体的内切球的球心为O ,则球心O 到四个面的距离都是r ,将O 与四顶点连起来, 可得四面体的体积等于以O 为顶点,分别以四个面为底面的4个三棱锥体积的和,∴V 13=(S 1+S 2+S 3+S 4)r . 故选:D . 【点睛】本题考查了类比推理,意在考查学生的空间想象能力和推断能力.17.下列表述正确的是( )①归纳推理是由特殊到一般的推理;②演绎推理是由一般到特殊的推理;③类比推理是由特殊到一般的推理;④分析法是一种间接证明法;A .②④B .①③C .①④D .①②【答案】D【解析】分析:根据题意,结合合情推理、演绎推理的定义,依次分析4个命题,综合即可得答案.详解:根据题意,依次分析4个命题:对于①,归纳推理是由特殊到一般的推理,符合归纳推理的定义,所以正确; 对于②,演绎推理是由一般到特殊的推理,符合演绎推理的定义,所以正确; 对于③,类比推理是由特殊到特殊的推理,所以错误;对于④,分析法、综合法是常见的直接证明法,所以错误;则正确的是①②,故选D.点睛:该题考查的是有关推理的问题,对归纳推理、演绎推理和类比推理的定义要明确,以及清楚哪些方法是直接证明方法,哪些方法是间接证明方法,就可以得结果.18.用数学归纳法证明“1112n n ++++…111()24n N n n +≥∈+”时,由n k =到1n k =+时,不等试左边应添加的项是( ) A .12(1)k + B .112122k k +++ C .11121221k k k +-+++ D .1111212212k k k k +--++++ 【答案】C【解析】【分析】分别代入,1n k n k ==+,两式作差可得左边应添加项。

高中数学第二章推理与证明2.3数学归纳法精讲精练(含答案解析)

高中数学第二章推理与证明2.3数学归纳法精讲精练(含答案解析)

2.3数学归纳法考点学习目标核心素养数学归纳法的原理了解数学归纳法的原理数学抽象数学归纳法的应用能用数学归纳法证明一些简单的数学命题逻辑推理问题导学预习教材P92~P95,并思考下列问题:1.数学归纳法的概念是什么?2.数学归纳法的证题有几步?数学归纳法一般地,证明一个与正整数n有关的命题,可按下列步骤进行:①(归纳奠基)证明当n取第一个值n0(n0∈N*)时命题成立;②(归纳递推)假设n=k(k≥n0,k∈N*)时命题成立,证明当n=k+1时命题也成立.只要完成这两个步骤,就可以断定命题对从n0开始的所有正整数n都成立.上述证明方法叫做数学归纳法.■名师点拨(1)数学归纳法的两个步骤分别是数学归纳法的两个必要条件,二者缺一不可.步骤①是命题论证的基础,步骤②是判断命题的正确性能否递推下去的保证,这两个步骤缺一不可.如果缺少步骤②,无法对当n取n0以后的数时的结论是否正确作出判断;如果缺少步骤①这个基础,假设就失去了成立的前提,步骤②就没有意义了.(2)步骤②中,证明“当n=k+1时命题成立”的过程中,必须利用归纳假设,即必须用上“假设当n=k时命题成立”这一条件.判断正误(对的打“√”,错的打“×”)(1)与正整数n 有关的数学命题的证明只能用数学归纳法.( ) (2)数学归纳法的第一步n 0的初始值一定为1.( ) (3)数学归纳法的两个步骤缺一不可.( ) 答案:(1)× (2)× (3)√用数学归纳法证明“凸n 边形的内角和等于(n -2)π”时,归纳奠基中n 0的取值应为( )A .1B .2C .3D .4解析:选C.根据凸n 边形至少有3条边,知n ≥3,故n 0的取值应为3.用数学归纳法证明1+12+13+…+12n -1<n (n ∈N *且n >1)第一步要证明的不等式是____________,从n =k 到n =k +1时,左端增加了____________项.解析:当n =2时,1+12+13<2.当n =k 时到第2k -1项, 而当n =k +1时到第2k +1-1项,所以2k +1-1-(2k -1)=2k +1-2k =2·2k -2k =2k . 答案:1+12+13<2 2k用数学归纳法证明等式用数学归纳法证明:对任何正整数n ,13+115+135+163+…+14n 2-1=n2n +1成立.【证明】 ①当n =1时,左边=13,右边=12×1+1=13,故左边=右边,等式成立; ②假设当n =k (k ∈N *)时等式成立, 即13+115+135+163+…+14k 2-1=k2k +1. 那么当n =k +1时,利用归纳假设有: 13+115+135+163+…+14k 2-1+14(k +1)2-1=k2k+1+14(k+1)2-1=k2k+1+1(2k+2)2-1=k2k+1+1(2k+1)(2k+3)=k(2k+3)+1(2k+1)(2k+3)=2k2+3k+1(2k+1)(2k+3)=(2k+1)(k+1)(2k+1)(2k+3)=k+12(k+1)+1.故当n=k+1时,等式也成立.由①和②知,等式对任何正整数n都成立.用数学归纳法证明等式的方法用数学归纳法证明:1×4+2×7+3×10+…+n(3n+1)=n(n+1)2,其中n∈N*.证明:(1)当n=1时,左边=1×4=4,右边=1×22=4,左边=右边,等式成立.(2)假设当n=k(k∈N*)时等式成立,即1×4+2×7+3×10+…+k(3k+1)=k(k+1)2,那么当n=k+1时,1×4+2×7+3×10+…+k(3k+1)+(k+1)[3(k+1)+1]=k(k+1)2+(k+1)[3(k+1)+1]=(k+1)(k2+4k+4)=(k+1)[(k+1)+1]2,即当n=k+1时等式也成立.根据(1)和(2)可知等式对任何n∈N*都成立.用数学归纳法证明不等式求证:2+12·4+14·…·2n +12n >n +1,n ∈N *.【证明】 (1)当n =1时,左边=32,右边=2,左边>右边,所以不等式成立. (2)假设当n =k (k ∈N *)时,不等式成立, 即2+12·4+14·…·2k +12k>k +1. 则当n =k +1时,2+12·4+14·…·2k +12k ·2k +32(k +1)>k +1·2k +32(k +1)=2k +32k +1.要证当n =k +1时,不等式成立,只需证2k +32k +1≥k +2,即证2k +32≥(k +1)(k +2).由基本不等式,得2k +32=(k +1)+(k +2)2≥(k +1)(k +2),所以2k +32k +1≥k +2,所以当n =k +1时,不等式成立.由(1)(2)可知,对一切n ∈N *,原不等式均成立.用数学归纳法证明不等式问题的四个关键点用数学归纳法证明:122+132+142+…+1n 2<1-1n (n ≥2,n ∈N *). 证明:(1)当n =2时, 左式=122=14,右式=1-12=12.因为14<12,所以不等式成立.(2)假设n =k (k ≥2,k ∈N *)时, 不等式成立,即122+132+142+…+1k 2<1-1k , 则当n =k +1时,122+132+142+…+1k 2+1(k +1)2<1-1k +1(k +1)2=1-(k +1)2-k k (k +1)2=1-k 2+k +1k (k +1)2<1-k (k +1)k (k +1)2=1-1k +1, 所以当n =k +1时,不等式也成立.综上所述,对任意n ≥2的正整数,不等式都成立.归纳——猜想——证明已知点P n (a n ,b n )满足a n +1=a n ·b n +1,b n +1=b n1-4a 2n(n ∈N *)且点P 1的坐标为(1,-1).(1)求过点P 1,P 2的直线l 的方程;(2)试用数学归纳法证明:对n ∈N *,点P n 都在(1)中的直线l 上. 【解】 (1)由点P 1的坐标为(1,-1)知a 1=1,b 1=-1, 所以b 2=b 11-4a 21=13,a 2=a 1·b 2=13, 所以点P 2的坐标为⎝⎛⎭⎫13,13, 故直线l 的方程为2x +y =1.(2)①当n =1时,2a 1+b 1=2×1+(-1)=1,命题成立.②假设当n =k (k ∈N *)时,2a k +b k =1成立,则当n =k +1时,2a k +1+b k +1=2a k ·b k +1+b k +1=b k 1-4a 2k(2a k+1)=b k1-2a k =1-2a k 1-2a k =1, 故当n =k +1时,命题也成立.由①和②知,对任何n ∈N *,都有2a n +b n =1成立,即点P n 在直线l 上.“归纳—猜想—证明”的一般步骤已知数列{a n }满足S n +a n =2n +1.(1)写出a 1,a 2,a 3,推测a n 的表达式; (2)用数学归纳法证明所得结论.解:(1)由S n +a n =2n +1,得a 1=32,a 2=74,a 3=158,推测a n =2n +1-12n =2-12n (n ∈N *).(2)证明:a n =2-12n (n ∈N *).①当n =1时,a 1=2-121=32,结论成立.②假设当n =k (k ≥1,k ∈N *)时结论成立,即a k =2-12k ,那么当n =k +1时,a 1+a 2+…+a k +a k +1+a k +1=2(k +1)+1,因为a 1+a 2+…+a k =2k +1-a k ,所以2a k +1=a k +2,所以2a k +1=4-12k ,所以a k +1=2-12k +1,所以当n =k +1时结论成立.由①②知对于任意正整数n ,结论都成立.规范解答数学归纳法的应用(本题满分12分)给出四个等式: 1=1,1-4=-(1+2), 1-4+9=1+2+3,1-4+9-16=-(1+2+3+4), …(1)写出第5,6个等式,并猜测第n (n ∈N *)个等式; (2)用数学归纳法证明你猜测的等式.【解】 (1)第5个等式:1-4+9-16+25=1+2+3+4+5,(1分) 第6个等式:1-4+9-16+25-36=-(1+2+3+4+5+6),(2分) 第n 个等式为:12-22+32-42+…+(-1)n -1n 2 =(-1)n -1(1+2+3+…+n ). (4分)正确猜测此结论,是本题的基础.)(2)证明:①当n =1时,左边=12=1, 右边=(-1)0×1=1,左边=右边,等式成立.(6分)②假设n =k (k ≥1,k ∈N *)时,等式成立,即12-22+32-42+…+(-1)k -1k 2 =(-1)k -1(1+2+3+…+k ) =(-1)k -1·k (k +1)2.(7分)则当n =k +1时,12-22+32-42+…+(-1)k -1k 2+(-1)k (k +1)2 =(-1)k -1·k (k +1)2+(-1)k (k +1)2=(-1)k (k +1)⎣⎡⎦⎤(k +1)-k2 =(-1)k (k +1)[(k +1)+1]2=(-1)k (1+2+3+…+k +1). (10分)由n =k 到n =k +,1是本题的难点.)所以当n =k +1时,等式也成立,(11分) 根据①②可知,对∀n ∈N *等式均成立.(12分)(1)应用数学归纳法时,可按口诀“递推基础不可少,归纳假设要用到,突出形式明依据,总结定论莫忘掉”来检查要点.(2)在数学归纳法应用中,要明确当n =k +1时,等式两边的式子与n =k 时等式两边的式子的联系,增加的项为(-1)k (k +1)2.这样才可以正确求解.1.用数学归纳法证明:⎝⎛⎭⎫1-14⎝⎛⎭⎫1-19⎝⎛⎭⎫1-116·…·⎝⎛⎭⎫1-1n 2=n +12n (n ≥2,n ∈N *). 证明:①当n =2时, 左边=1-14=34,右边=2+12×2=34,所以左边=右边.所以当n =2时,等式成立.②假设当n =k (k ≥2,k ∈N *)时,等式成立, 即⎝⎛⎭⎫1-14⎝⎛⎭⎫1-19·…·⎝⎛⎭⎫1-1k 2=k +12k , 当n =k +1时,那么⎝⎛⎭⎫1-14⎝⎛⎭⎫1-19·…·⎝⎛⎭⎫1-1k 2⎣⎡⎦⎤1-1(k +1)2 =k +12k ⎣⎡⎦⎤1-1(k +1)2 =k +12k ·k (k +2)(k +1)2=k +22(k +1) =(k +1)+12(k +1),即当n =k +1时,等式也成立.根据①②可知,等式对任意n ≥2,n ∈N *都成立. 2.已知数列{a n }满足a 1=16,前n 项和S n =n (n +1)2a n .(1)求a 2,a 3,a 4的值;(2)猜想a n 的表达式,并用数学归纳法证明. 解:(1)因为a 1=16,前n 项和S n =n (n +1)2a n ,所以令n =2,得a 1+a 2=3a 2,所以a 2=12a 1=112.令n =3,得a 1+a 2+a 3=6a 3,所以a 3=120.令n =4,得a 1+a 2+a 3+a 4=10a 4,所以a 4=130.(2)猜想a n =1(n +1)(n +2),下面用数学归纳法给出证明.①当n =1时,左边:a 1=16=1(1+1)(1+2)=右边,结论成立;②假设当n =k (k ∈N *,k ≥1)时,结论成立, 即a k =1(k +1)(k +2),则当n =k +1时,S k =k (k +1)2·a k =k2(k +2),S k +1=(k +1)(k +2)2·a k +1,即S k +a k +1=(k +1)(k +2)2·a k +1,所以k2(k +2)+a k +1=(k +1)(k +2)2·a k +1,所以k (k +3)2·a k +1=k2(k +2),所以a k +1=1(k +2)(k +3),所以当n =k +1时结论成立.由①②可知,对一切n ∈N *都有a n =1(n +1)(n +2)成立.[A 基础达标]1.下面四个判断中,正确的是( )A .式子1+k +k 2+…+k n (n ∈N *),当n =1时,原式=1B .式子1+k +k 2+…+k n -1(n ∈N *),当n =1时,原式=1+k C .式子1+12+13+…+12n +1(n ∈N *),当n =1时,原式=11+12+13D .设f (n )=1n +1+1n +2+…+13n +1(n ∈N *),则f (k +1)=f (k )+13k +2+13k +3+13k +4解析:选C.A.当n =1时,原式=1+k ,错误;B.当n =1时,原式=1,错误;C.当n =1时,原式=11+12+13,正确;D.f (k +1)=f (k )+13k +2+13k +3+13k +4-1k +1,错误.故选C.2.用数学归纳法证明n +(n +1)+(n +2)+…+(3n -2)=(2n -1)2(n ∈N *)时,若记f (n )=n +(n +1)+(n +2)+…+(3n -2),则f (k +1)-f (k )等于( )A .3k -1B .3k +1C .8kD .9k解析:选C.因为f (k )=k +(k +1)+(k +2)+…+(3k -2),f (k +1)=(k +1)+(k +2)+…+(3k -2)+(3k -1)+3k +(3k +1),则f (k +1)-f (k )=3k -1+3k +3k +1-k =8k .3.用数学归纳法证明“当n 为正奇数时,x n +y n 能被x +y 整除”的第二步是( ) A .假设n =2k +1时正确,再推n =2k +3时正确(k ∈N *) B .假设n =2k -1时正确,再推n =2k +1时正确(k ∈N *) C .假设n =k 时正确,再推n =k +1时正确(k ∈N *) D .假设n ≤k (k ≥1)时正确,再推n =k +2时正确(k ∈N *)解析:选B.n ∈N *且为奇数,由假设n =2k -1(k ∈N *)时成立推证出n =2k +1(k ∈N *)时也成立,就完成了归纳递推.4.用数学归纳法证明不等式12+13+…+12n ≤n 时,从n =k 到n =k +1不等式左边增添的项数是( )A .kB .2k -1C .2kD .2k +1解析:选C.当n =k 时,不等式左边为12+13+14+…+12k ,共有2k -1项;当n =k +1时,不等式左边为12+13+14+…+12k +1,共有2k +1-1项,所以增添的项数为2k +1-2k =2k .5.对于不等式 n 2+n <n +1(n ∈N *),某同学应用数学归纳法的证明过程如下: (1)当n =1时,12+1<1+1,不等式成立.(2)假设当n =k (k ∈N *)时,不等式成立,即k 2+k <k +1.那么当n =k +1时,(k +1)2+(k +1)=k 2+3k +2<(k 2+3k +2)+(k +2)=(k +2)2=(k +1)+1,所以当n =k +1时,不等式也成立.根据(1)和(2),可知对于任何n ∈N *,不等式均成立. 则上述证法( ) A .过程全部正确 B .n =1验得不正确 C .归纳假设不正确D .从n =k 到n =k +1的证明过程不正确解析:选D.此同学从n =k 到n =k +1的证明过程中没有应用归纳假设.6.用数学归纳法证明“2n >n 2+1对于n ≥n 0的正整数n 都成立”时,第一步证明中的起始值n 0应取________.解析:验证法,当n =1时,2=2;当n =2时,22=4<22+1=5;当n =3时,23=8<32+1=10;当n =4时,24=16<42+1=17;当n =5时,25=32>52+1=26;当n =6时,26=64>62+1=37.答案:57.用数学归纳法证明122+132+…+1(n +1)2>12-1n +2.假设n =k 时,不等式成立,则当n =k +1时,应推证的目标不等式是________.解析:观察不等式左边的分母可知,由n =k 到n =k +1左边多出了1(k +2)2这一项.答案:122+132+…+1(k +1)2+1(k +2)2>12-1k +38.若f (n )=12+22+32+…+(2n )2,则f (k +1)与f (k )的递推关系式是________. 解析:因为f (k )=12+22+…+(2k )2,f (k +1)=12+22+…+(2k )2+(2k +1)2+(2k +2)2,所以f (k +1)-f (k )=(2k +1)2+(2k +2)2,即f (k +1)=f (k )+(2k +1)2+(2k +2)2.答案:f (k +1)=f (k )+(2k +1)2+(2k +2)29.已知数列{a n }中,a 1=5,S n -1=a n (n ≥2且n ∈N *).(1)求a 2,a 3,a 4并由此猜想a n 的表达式;(2)用数学归纳法证明{a n }的通项公式.解:(1)a 2=S 1=a 1=5,a 3=S 2=a 1+a 2=10,a 4=S 3=a 1+a 2+a 3=20.猜想a n =5×2n -2(n ≥2,n ∈N *).(2)证明:①当n =2时,a 2=5×22-2=5成立.②假设当n =k (k ≥2且k ∈N *)时猜想成立,即a k =5×2k -2,则n =k +1时,a k +1=S k =a 1+a 2+…+a k =5+5+10+…+5×2k -2=5+5(1-2k -1)1-2=5×2k -1. 故当n =k +1时,猜想也成立.由①②可知,对n ≥2且n ∈N *,都有a n =5×2n -2.于是数列{a n }的通项公式为a n =⎩⎪⎨⎪⎧5,n =1,5×2n -2,n ≥2且n ∈N *. [B 能力提升]10.凸n 边形有f (n )条对角线,则凸n +1边形对角线的条数f (n +1)为( )A .f (n )+n +1B .f (n )+nC .f (n )+n -1D .f (n )+n -2解析:选C.增加一个顶点,就增加n +1-3条对角线,另外原来的一边也变成了对角线,故f (n +1)=f (n )+1+n +1-3=f (n )+n -1.故应选C.11.用数学归纳法证明“5n -2n 能被3整除(n ∈N *)”的第二步中,n =k +1时,为了使用归纳假设,应将5k +1-2k+1变形为( )A .5(5k -2k )+3×2kB .(5k -2k )+4×5k -2kC .3(5k -2k )D .2(5k -2k )-3×5k解析:选A.假设当n =k (k ∈N *)时命题成立,即5k -2k 能被3整除.当n =k +1时,5k +1-2k +1=5×5k -2×2k =5(5k -2k )+5×2k -2×2k =5(5k -2k )+3×2k ,故选A. 12.求证:当n ≥1(n ∈N *)时,(1+2+…+n )·⎝⎛⎭⎫1+12+…+1n ≥n 2. 证明:(1)当n =1时,左边=右边,命题成立;当n =2时,左边=(1+2)⎝⎛⎭⎫1+12=92>22=右边,命题成立. (2)假设当n =k (k ≥2,k ∈N *)时,命题成立,即(1+2+…+k )⎝⎛⎭⎫1+12+…+1k ≥k 2, 则当n =k +1时,有左边=[(1+2+…+k )+(k +1)]·[(1+12+…+1k )+1k +1]=(1+2+…+k )·⎝⎛⎭⎫1+12+…+1k +(1+2+…+k )·1k +1+(k +1)·⎝⎛⎭⎫1+12+…+1k +1≥k 2+k (k +1)2·1k +1+1+(k +1)·⎝⎛⎭⎫1+12+…+1k =k 2+k 2+1+(k +1)·⎝⎛⎭⎫1+12+…+1k . 因为当k ≥2时,1+12+…+1k ≥1+12=32, 所以左边≥k 2+k 2+1+(k +1)×32=k 2+2k +1+32>(k +1)2=右边. 所以当n =k +1时,命题也成立.由(1)(2)知,当n ≥1时,原命题成立.13.(选做题)已知函数f (x )=ax -32x 2的最大值不大于16,且当x ∈⎣⎡⎦⎤14,12时,f (x )≥18. (1)求a 的值;(2)设0<a 1<12,a n +1=f (a n ),n ∈N *,证明:a n <1n +1. 解:(1)由题意,知f (x )=ax -32x 2=-32⎝⎛⎭⎫x -a 32+a 26. 因为f (x )max ≤16,所以f (x )max =f ⎝⎛⎭⎫a 3=a 26≤16,所以a 2≤1. 又当x ∈⎣⎡⎦⎤14,12时,f (x )≥18, 所以⎩⎨⎧f ⎝⎛⎭⎫12≥18f ⎝⎛⎭⎫14≥18,即⎩⎨⎧a 2-38≥18a 4-332≥18,解得a ≥1. 又因为a 2≤1,所以a =1.(2)证明:由(1)知,f (x )=x -32x 2. 下面用数学归纳法证明:①当n =1时,0<a 1<12,显然结论成立. 因为当x ∈⎝⎛⎭⎫0,12时,0<f (x )≤16, 所以0<a 2=f (a 1)≤16<13. 故当n =2时,原不等式也成立.②假设当n =k (k ≥2,k ∈N *)时,不等式0<a k <1k +1成立. 因为f (x )=x -32x 2的对称轴为直线x =13, 所以当x ∈⎝⎛⎦⎤0,13时,f (x )为增函数. 由0<a k <1k +1≤13,得0<f (a k )<f ⎝⎛⎭⎫1k +1. 于是0<a k +1=f (a k )<1k +1-32·1(k +1)2+1k +2-1k +2=1k +2-k +42(k +1)2(k +2)<1k +2. 所以当n =k +1时,原不等式也成立.综合①②,知对任意n ∈N *,不等式a n <1n +1都成立.。

高一 推理证明复数算法知识点+例题+练习 含答案

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1.合情推理(1)归纳推理①定义:从个别事实中推演出一般性的结论,称为归纳推理(简称归纳法).②特点:归纳推理是由部分到整体、由个别到一般的推理.(2)类比推理①定义:根据两个(或两类)对象之间在某些方面的相似或相同,推演出它们在其他方面也相似或相同,像这样的推理通常称为类比推理(简称类比法).②特点:类比推理是由特殊到特殊的推理.(3)合情推理合情推理是根据已有的事实、正确的结论、实验和实践的结果,以及个人的经验和直觉等推测某些结果的推理过程.归纳推理和类比推理都是数学活动中常用的合情推理.2.演绎推理(1)演绎推理一种由一般性的命题推演出特殊性命题的推理方法称为演绎推理.简言之,演绎推理是由一般到特殊的推理.(2)“三段论”是演绎推理的一般模式①大前提——已知的一般原理;②小前提——所研究的特殊情况;③结论——根据一般原理,对特殊情况做出的判断.【思考辨析】判断下面结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)归纳推理得到的结论不一定正确,类比推理得到的结论一定正确.(×)(2)由平面三角形的性质推测空间四面体的性质,这是一种合情推理.(√)(3)在类比时,平面中的三角形与空间中的平行六面体作为类比对象较为合适.( × ) (4)“所有3的倍数都是9的倍数,某数m 是3的倍数,则m 一定是9的倍数”,这是三段论推理,但其结论是错误的.( √ )(5)一个数列的前三项是1,2,3,那么这个数列的通项公式是a n =n (n ∈N *).( × ) (6)在演绎推理中,只要符合演绎推理的形式,结论就一定正确.( × )1.观察下列各式:a +b =1,a 2+b 2=3,a 3+b 3=4,a 4+b 4=7,a 5+b 5=11,…,则a 10+b 10=________. 答案 123解析 从给出的式子特点观察可推知,等式右端的值,从第三项开始,后一个式子的右端值等于它前面两个式子右端值的和,依据此规律,a 10+b 10=123.2.命题“有些有理数是无限循环小数,整数是有理数,所以整数是无限循环小数”是假命题,推理错误的原因是________. ①使用了归纳推理; ②使用了类比推理;③使用了“三段论”,但推理形式错误; ④使用了“三段论”,但小前提错误. 答案 ③解析 由“三段论”的推理方式可知,该推理的错误原因是推理形式错误.3.(2014·福建)已知集合{a ,b ,c }={0,1,2},且下列三个关系:①a ≠2,②b =2,③c ≠0有且只有一个正确,则100a +10b +c =________. 答案 201解析 因为三个关系中只有一个正确,分三种情况讨论:若①正确,则②③不正确,得到⎩⎪⎨⎪⎧a ≠2,b ≠2,c =0,由于集合{a ,b ,c }={0,1,2},所以解得a =b =1,c =0,或a =1,b =c =0,或b =1,a =c =0,与互异性矛盾;若②正确,则①③不正确,得到⎩⎪⎨⎪⎧ b =2,a =2,c =0,与互异性矛盾;若③正确,则①②不正确,得到⎩⎪⎨⎪⎧ c ≠0,a =2,b ≠2,则⎩⎪⎨⎪⎧a =2,b =0,c =1,符合题意,所以100a +10b +c =201.4.在平面上,若两个正三角形的边长的比为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__________. 答案 1∶8解析 ∵两个正三角形是相似的三角形,∴它们的面积之比是相似比的平方.同理,两个正四面体是两个相似几何体,体积之比为相似比的立方,∴它们的体积比为1∶8.5.(教材改编)在等差数列{a n }中,若a 10=0,则有a 1+a 2+…+a n =a 1+a 2+…+a 19-n (n <19,n ∈N *)成立,类比上述性质,在等比数列{b n }中,若b 9=1,则b 1b 2b 3b 4…b n =________________. 答案 b 1b 2b 3b 4…b 17-n (n <17,n ∈N *)题型一 归纳推理命题点1 与数字有关的等式的推理 例1 (2015·陕西)观察下列等式: 1-12=12, 1-12+13-14=13+14, 1-12+13-14+15-16=14+15+16, …,据此规律,第n 个等式可为____________________________________________. 答案 1-12+13-14+…+12n -1-12n =1n +1+1n +2+…+12n解析 等式左边的特征:第1个等式有2项,第2个有4项,第3个有6项,且正负交错,故第n 个等式左边有2n 项且正负交错,应为1-12+13-14+…+12n -1-12n ;等式右边的特征:第1个有1项,第2个有2项,第3个有3项,故第n 个有n 项,且由前几个的规律不难发现第n 个等式右边应为1n +1+1n +2+…+12n .命题点2 与不等式有关的推理例2 已知x ∈(0,+∞),观察下列各式:x +1x ≥2,x +4x 2=x 2+x 2+4x 2≥3,x +27x 3=x 3+x 3+x3+27x 3≥4,…,类比得x +ax n ≥n +1(n ∈N *),则a =________. 答案 n n解析 第一个式子是n =1的情况,此时a =11=1;第二个式子是n =2的情况,此时a =22=4;第三个式子是n =3的情况,此时a =33=27,归纳可知a =n n . 命题点3 与数列有关的推理例3 古希腊毕达哥拉斯学派的数学家研究过各种多边形数,如三角形数1,3,6,10,…,第n 个三角形数为n (n +1)2=12n 2+12n ,记第n 个k 边形数为N (n ,k )(k ≥3),以下列出了部分k 边形数中第n 个数的表达式: 三角形数 N (n,3)=12n 2+12n ,正方形数 N (n,4)=n 2, 五边形数 N (n,5)=32n 2-12n ,六边形数N (n,6)=2n 2-n………………………………………可以推测N (n ,k )的表达式,由此计算N (10,24)=____________. 答案 1 000 解析 由N (n,4)=n 2,N (n,6)=2n 2-n ,可以推测:当k 为偶数时,N (n ,k )=k -22n 2+4-k2n ,∴N (10,24)=24-22×100+4-242×10=1 100-100=1 000.命题点4 与图形变化有关的推理例4 某种平面分形图如下图所示,一级分形图是由一点出发的三条线段,长度均为1,两两夹角为120°;二级分形图是在一级分形图的每条线段的末端出发再生成两条长度为原来13的线段,且这两条线段与原线段两夹角为120°,…,依此规律得到n 级分形图.(1)n 级分形图中共有________条线段; (2)n 级分形图中所有线段长度之和为________. 答案 (1)3×2n -3 (2)9-9×⎝⎛⎭⎫23n解析 (1)分形图的每条线段的末端出发再生成两条线段,由题图知,一级分形图中有3=(3×2-3)条线段,二级分形图中有9=(3×22-3)条线段,三级分形图中有21=(3×23-3)条线段,按此规律n 级分形图中的线段条数a n =(3×2n -3) (n ∈N *).(2)∵分形图的每条线段的末端出发再生成两条长度为原来13的线段,∴n 级分形图中第n 级的所有线段的长度和为b n =3×⎝⎛⎭⎫23n -1(n ∈N *),∴n 级分形图中所有线段长度之和为S n =3×⎝⎛⎭⎫230+3×⎝⎛⎭⎫231+…+3×⎝⎛⎭⎫23n -1=3×1-⎝⎛⎭⎫23n1-23=9-9×⎝⎛⎭⎫23n . 思维升华 归纳推理问题的常见类型及解题策略(1)与数字有关的等式的推理.观察数字特点,找出等式左右两侧的规律及符号可解. (2)与不等式有关的推理.观察每个不等式的特点,注意是纵向看,找到规律后可解. (3)与数列有关的推理.通常是先求出几个特殊现象,采用不完全归纳法,找出数列的项与项数的关系,列出即可.(4)与图形变化有关的推理.合理利用特殊图形归纳推理得出结论,并用赋值检验法验证其真伪性.(1)观察下图,可推断出“x ”处应该填的数字是________.(2)如图,有一个六边形的点阵,它的中心是1个点(算第1层),第2层每边有2个点,第3层每边有3个点,…,依此类推,如果一个六边形点阵共有169个点,那么它的层数为________. 答案 (1)183 (2)8解析 (1)由前两个图形发现:中间数等于四周四个数的平方和,∴“x ”处应填的数字是32+52+72+102=183.(2)由题意知,第1层的点数为1,第2层的点数为6,第3层的点数为2×6,第4层的点数为3×6,第5层的点数为4×6,…,第n (n ≥2,n ∈N *)层的点数为6(n -1).设一个点阵有n (n ≥2,n ∈N *)层,则共有的点数为1+6+6×2+…+6(n -1)=1+6+6(n -1)2×(n -1)=3n 2-3n +1,由题意得3n 2-3n +1=169,即(n +7)·(n -8)=0,所以n =8,故共有8层.题型二 类比推理例5 已知数列{a n }为等差数列,若a m =a ,a n =b (n -m ≥1,m ,n ∈N *),则a m +n =nb -ma n -m .类比等差数列{a n }的上述结论,对于等比数列{b n }(b n >0,n ∈N *),若b m =c ,b n =d (n -m ≥2,m ,n ∈N *),则可以得到b m +n =________. 答案 n -m d nc m解析 设数列{a n }的公差为d ,数列{b n }的公比为q . 因为a n =a 1+(n -1)d ,b n =b 1q n -1,am +n =nb -man -m, 所以类比得b m +n =n -m d nc m.思维升华 (1)进行类比推理,应从具体问题出发,通过观察、分析、联想进行类比,提出猜想.其中找到合适的类比对象是解题的关键.(2)类比推理常见的情形有平面与空间类比;低维的与高维的类比;等差数列与等比数列类比;数的运算与向量的运算类比;圆锥曲线间的类比等.在平面上,设h a ,h b ,h c 是三角形ABC 三条边上的高,P 为三角形内任一点,P到相应三边的距离分别为P a ,P b ,P c ,我们可以得到结论:P a h a +P b h b +P ch c=1.把它类比到空间,则三棱锥中的类似结论为______________________. 答案P a h a +P b h b +P c h c +P dh d=1 解析 设h a ,h b ,h c ,h d 分别是三棱锥A -BCD 四个面上的高,P 为三棱锥A -BCD 内任一点,P 到相应四个面的距离分别为P a ,P b ,P c ,P d ,于是可以得出结论:P a h a +P b h b +P c h c +P dh d =1.题型三 演绎推理例6 数列{a n }的前n 项和记为S n ,已知a 1=1,a n +1=n +2n S n(n ∈N *).证明:(1)数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫S n n 是等比数列;(2)S n +1=4a n .证明 (1)∵a n +1=S n +1-S n ,a n +1=n +2n S n ,∴(n +2)S n =n (S n +1-S n ),即nS n +1=2(n +1)S n . ∴S n +1n +1=2·S n n ,又S 11=1≠0,(小前提)故⎩⎨⎧⎭⎬⎫S n n 是以1为首项,2为公比的等比数列.(结论) (大前提是等比数列的定义,这里省略了) (2)由(1)可知S n +1n +1=4·S n -1n -1(n ≥2),∴S n +1=4(n +1)·S n -1n -1=4·n -1+2n -1·S n -1=4a n (n ≥2),(小前提)又a 2=3S 1=3,S 2=a 1+a 2=1+3=4=4a 1,(小前提) ∴对于任意正整数n ,都有S n +1=4a n .(结论)(第(2)问的大前提是第(1)问的结论以及题中的已知条件)思维升华 演绎推理是由一般到特殊的推理,常用的一般模式为三段论,演绎推理的前提和结论之间有着某种蕴含关系,解题时要找准正确的大前提,一般地,若大前提不明确时,可找一个使结论成立的充分条件作为大前提.某国家流传这样的一个政治笑话:“鹅吃白菜,参议员先生也吃白菜,所以参议员先生是鹅.”结论显然是错误的,是因为________. ①大前提错误; ②小前提错误; ③推理形式错误; ④非以上错误.答案 ③解析 因为大前提的形式“鹅吃白菜”,不是全称命题,大前提本身正确,小前提“参议员先生也吃白菜”本身也正确,但不是大前提下的特殊情况,鹅与人不能类比,所以不符合三段论推理形式,所以推理形式错误.10.高考中的合情推理问题典例 (1)传说古希腊毕达哥拉斯学派的数学家经常在沙滩上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:①b 2 014是数列{a n }的第________项; ②b 2k -1=________.(用k 表示)(2)设S ,T 是R 的两个非空子集,如果存在一个从S 到T 的函数y =f (x )满足:(1)T ={f (x )|x ∈S };(2)对任意x 1,x 2∈S ,当x 1<x 2时,恒有f (x 1)<f (x 2).那么称这两个集合“保序同构”.以下集合对不是“保序同构”的是________. ①A =N *,B =N ;②A ={x |-1≤x ≤3},B ={x |x =-8或0<x ≤10}; ③A ={x |0<x <1},B =R ; ④A =Z ,B =Q .解析 (1)①a n =1+2+…+n =n (n +1)2,b 1=4×52=a 4,b 2=5×62=a 5,b 3=9×(2×5)2=a 9,b 4=(2×5)×112=a 10,b 5=14×(3×5)2=a 14,b 6=(3×5)×162=a 15,…b 2 014=⎝⎛⎭⎫2 0142×5⎝⎛⎭⎫2 0142×5+12=a 5 035.②由①知b 2k -1=⎝ ⎛⎭⎪⎫2k -1+12×5-1⎝ ⎛⎭⎪⎫2k -1+12×52=5k (5k -1)2.(2)对于①,取f (x )=x -1,x ∈N *,所以A =N *,B =N 是“保序同构”的,故①是;对于②,取f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-8,x =-1,x +1,-1<x ≤0,x 2+1,0<x ≤3,所以A ={x |-1≤x ≤3},B ={x |x =-8或0<x ≤10}是“保序同构”的,故②是;对于③,取f (x )=tan(πx -π2)(0<x <1),所以A ={x |0<x <1},B =R 是“保序同构”的,故③是.④不符合,不是保序同构. 答案 (1)①5 035 ②5k (5k -1)2(2)④温馨提醒 (1)解决归纳推理问题,常因条件不足,了解不全面而致误.应由条件多列举一些特殊情况再进行归纳.(2)解决类比问题,应先弄清所给问题的实质及已知结论成立的缘由,再去类比另一类问题.[方法与技巧]1.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2.演绎推理是从一般的原理出发,推出某个特殊情况的结论的推理方法,是由一般到特殊的推理,常用的一般模式是三段论.数学问题的证明主要通过演绎推理来进行. [失误与防范]1.合情推理是从已知的结论推测未知的结论,发现与猜想的结论都要经过进一步严格证明. 2.演绎推理是由一般到特殊的证明,它常用来证明和推理数学问题,注意推理过程的严密性,书写格式的规范性.3.合情推理中运用猜想时不能凭空想象,要有猜想或拓展依据.A 组 专项基础训练 (时间:40分钟)1.下列推理是归纳推理的是________.①A ,B 为定点,动点P 满足P A +PB =2a >AB ,则P 点的轨迹为椭圆; ②由a 1=1,a n =3n -1,求出S 1,S 2,S 3,猜想出数列的前n 项和S n 的表达式; ③由圆x 2+y 2=r 2的面积πr 2,猜想出椭圆x 2a 2+y 2b 2=1的面积S =πab ; ④科学家利用鱼的沉浮原理制造潜艇. 答案 ②解析 从S 1,S 2,S 3猜想出数列的前n 项和S n ,是从特殊到一般的推理,所以②是归纳推理. 2.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________. ①结论正确; ②大前提不正确; ③小前提不正确; ④全不正确.答案 ③解析 f (x )=sin(x 2+1)不是正弦函数,所以小前提错误.3.平面内有n 条直线,最多可将平面分成f (n )个区域,则f (n )的表达式为f (n )=__________. 答案 n 2+n +22解析 1条直线将平面分成1+1个区域;2条直线最多可将平面分成1+(1+2)=4个区域;3条直线最多可将平面分成1+(1+2+3)=7个区域;……;n 条直线最多可将平面分成1+(1+2+3+…+n )=1+n (n +1)2=n 2+n +22个区域.4.给出下列三个类比结论:①(ab )n =a n b n 与(a +b )n 类比,则有(a +b )n =a n +b n ;②log a (xy )=log a x +log a y 与sin(α+β)类比,则有sin(α+β)=sin αsin β;③(a +b )2=a 2+2ab +b 2与(a +b )2类比,则有(a +b )2=a 2+2a ·b +b 2.其中正确结论的个数是________.答案 1解析 (a +b )n ≠a n +b n (n ≠1,a ·b ≠0),故①错误.sin(α+β)=sin αsin β不恒成立.如α=30°,β=60°,sin 90°=1,sin 30°·sin 60°=34, 故②错误.由向量的运算公式知③正确.5.若数列{a n }是等差数列,则数列{b n }(b n =a 1+a 2+…+a n n)也为等差数列.类比这一性质可知,若正项数列{c n }是等比数列,且{d n }也是等比数列,则d n 的表达式应为__________.①d n =c 1+c 2+…+c n n②d n =c 1·c 2·…·c n n ③d n = n c n 1+c n 2+…+c n n n ④d n =n c 1·c 2·…·c n答案 ④解析 若{a n }是等差数列,则a 1+a 2+…+a n =na 1+n (n -1)2d , ∴b n =a 1+(n -1)2d =d 2n +a 1-d 2,即{b n }为等差数列; 若{c n }是等比数列,则c 1·c 2·…·c n =c n 1·q 1+2+…+(n -1)=c n 1·(1)2n n q -, ∴d n =n c 1·c 2·…·c n =c 1·q12n -,即{d n }为等比数列.6.观察下列不等式:1+122<32, 1+122+132<53,1+122+132+142<74, ……照此规律,第五个不等式为________________________.答案 1+122+132+142+152+162<116解析 观察每行不等式的特点,每行不等式左端最后一个分数的分母的开方与右端值的分母相等,且每行右端分数的分子构成等差数列.故第五个不等式为1+122+132+142+152+162<116. 7.若P 0(x 0,y 0)在椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)外,过P 0作椭圆的两条切线的切点为P 1,P 2,则切点弦P 1P 2所在的直线方程是x 0x a 2+y 0y b 2=1,那么对于双曲线则有如下命题:若P 0(x 0,y 0)在双曲线x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)外,过P 0作双曲线的两条切线,切点为P 1,P 2,则切点弦P 1P 2所在直线的方程是________________.答案 x 0x a 2-y 0y b 2=1 解析 设P 1(x 1,y 1),P 2(x 2,y 2),则P 1,P 2的切线方程分别是x 1x a 2-y 1y b 2=1,x 2x a 2-y 2y b 2=1. 因为P 0(x 0,y 0)在这两条切线上,故有x 1x 0a 2-y 1y 0b 2=1,x 2x 0a 2-y 2y 0b 2=1, 这说明P 1(x 1,y 1),P 2(x 2,y 2)在直线x 0x a 2-y 0y b 2=1上, 故切点弦P 1P 2所在的直线方程是x 0x a 2-y 0y b 2=1. 8.已知等差数列{a n }中,有a 11+a 12+…+a 2010=a 1+a 2+…+a 3030,则在等比数列{b n }中,会有类似的结论:______________________.答案 10b 11b 12…b 20=30b 1b 2…b 30解析 由等比数列的性质可知b 1b 30=b 2b 29=…=b 11b 20,∴10b 11b 12…b 20=30b 1b 2…b 30. 9.设f (x )=13x +3,先分别求f (0)+f (1),f (-1)+f (2),f (-2)+f (3),然后归纳猜想一般性结论,并给出证明.解 f (0)+f (1)=130+3+131+3=11+3+13+3=3-12+3-36=33, 同理可得:f (-1)+f (2)=33, f (-2)+f (3)=33,并注意到在这三个特殊式子中,自变量之和均等于1. 归纳猜想得:当x 1+x 2=1时,均有f (x 1)+f (x 2)=33. 证明:设x 1+x 2=1,121211()()3333x x f x f x +=+++ 1212121212(33)(33)3323(33)(33)33(33)3x x x x x x x x x x ++++++==+++++ 12121212332333233.33(33)233(3323)x x x x x x x x ++++===++⨯++ 10.在Rt △ABC 中,AB ⊥AC ,AD ⊥BC 于D ,求证:1AD 2=1AB 2+1AC2,那么在四面体A —BCD 中,类比上述结论,你能得到怎样的猜想,并说明理由.解 如图所示,由射影定理得AD 2=BD ·DC ,AB 2=BD ·BC ,AC 2=BC ·DC ,∴1AD 2=1BD ·DC=BC 2BD ·BC ·DC ·BC =BC 2AB 2·AC 2. 又BC 2=AB 2+AC 2,∴1AD 2=AB 2+AC 2AB 2·AC 2=1AB 2+1AC 2. 猜想,四面体A —BCD 中,AB 、AC 、AD 两两垂直,AE ⊥平面BCD ,则1AE 2=1AB 2+1AC 2+1AD2. 证明:如图,连结BE 并延长交CD 于F ,连结AF .∵AB ⊥AC ,AB ⊥AD ,AC ∩AD =D ,AC ⊂平面ACD ,AD ⊂平面ACD ,∴AB ⊥平面ACD .∵AF ⊂平面ACD ,∴AB ⊥AF .在Rt △ABF 中,AE ⊥BF ,∴1AE 2=1AB 2+1AF2. 在Rt △ACD 中,AF ⊥CD ,∴1AF 2=1AC 2+1AD2, ∴1AE 2=1AB 2+1AC 2+1AD 2. B 组 专项能力提升(时间:30分钟)11.在平面几何中有如下结论:正三角形ABC 的内切圆面积为S 1,外接圆面积为S 2,则S 1S 2=14,推广到空间可以得到类似结论:已知正四面体P —ABC 的内切球体积为V 1,外接球体积为V 2,则V 1V 2=________. 答案 127解析 正四面体的内切球与外接球的半径之比为1∶3,故V 1V 2=127. 12.已知①正方形的对角线相等;②矩形的对角线相等;③正方形是矩形.根据“三段论”推理出一个结论.则这个结论是________.(填序号)答案 ①解析 根据演绎推理的特点,正方形与矩形是特殊与一般的关系,所以结论是正方形的对角线相等.13.如图(1)若从点O 所作的两条射线OM 、ON 上分别有点M 1、M 2与点N 1、N 2,则三角形面积之比1122OM N OM N S S ∆∆=OM 1OM 2·ON 1ON 2.如图(2),若从点O 所作的不在同一平面内的三条射线OP 、OQ 和OR 上分别有点P 1、P 2,点Q 1、Q 2和点R 1、R 2,则类似的结论为__________________.答案 111222111222O PQ R O P Q R V OP OQ OR V OP OQ OR --=⋅⋅ 解析 考查类比推理问题,由图看出三棱锥P 1-OR 1Q 1及三棱锥P 2-OR 2Q 2的底面面积之比为OQ 1OQ 2·OR 1OR 2,又过顶点分别向底面作垂线,得到高的比为OP 1OP 2,故体积之比为 111222111222.O PQ R O P Q R V OP OQ OR V OP OQ OR --=⋅⋅ 14.已知等差数列{a n }的公差d =2,首项a 1=5.(1)求数列{a n }的前n 项和S n ;(2)设T n =n (2a n -5),求S 1,S 2,S 3,S 4,S 5;T 1,T 2,T 3,T 4,T 5,并归纳出S n 与T n 的大小规律.解 (1)由于a 1=5,d =2,所以S n =5n +n (n -1)2×2=n (n +4). (2)因为T n =n (2a n -5)=n [2(2n +3)-5]=4n 2+n ,所以T 1=5,T 2=4×22+2=18,T 3=4×32+3=39,T 4=4×42+4=68,T 5=4×52+5=105.S 1=5,S 2=2×(2+4)=12,S 3=3×(3+4)=21,S 4=4×(4+4)=32,S 5=5×(5+4)=45.由此可知S 1=T 1,当n ≥2且n ∈N *时,S n <T n .归纳猜想:当n =1时,S n =T n ;当n ≥2,n ∈N *时,S n <T n .15.已知函数f (x )=-a a x +a(a >0,且a ≠1). (1)证明:函数y =f (x )的图象关于点(12,-12)对称; (2)求f (-2)+f (-1)+f (0)+f (1)+f (2)+f (3)的值.(1)证明 函数f (x )的定义域为全体实数,任取一点(x ,y ),它关于点(12,-12)对称的点的坐标为(1-x ,-1-y ).由已知y =-a a x +a, 则-1-y =-1+a a x +a =-a x a x +a, f (1-x )=-a a 1-x +a =-a a a x+a =-a ·a xa +a ·a x =-a x a x +a, ∴-1-y =f (1-x ),即函数y =f (x )的图象关于点(12,-12)对称. (2)解 由(1)知-1-f (x )=f (1-x ),即f (x )+f (1-x )=-1.∴f (-2)+f (3)=-1,f (-1)+f (2)=-1,f (0)+f (1)=-1.则f (-2)+f (-1)+f (0)+f (1)+f (2)+f (3)=-3.。

数学逻辑练习题进行数学逻辑的推理与证明

数学逻辑练习题进行数学逻辑的推理与证明

数学逻辑练习题进行数学逻辑的推理与证明数学逻辑是数学的一个重要分支,它研究的是数学命题的合理性、推理的方法和结论的正确性。

通过数学逻辑的推理和证明,我们可以深入理解和应用数学知识,提高自己的思维能力和解决问题的能力。

在学习数学逻辑时,经常会遇到各种练习题,这些题目旨在让我们锻炼逻辑思维和分析问题的能力。

下面我将通过几个数学逻辑练习题,进行推理和证明的演示,帮助大家更好地理解数学逻辑推理的过程。

1. 题目一:证明直角三角形的斜边最长。

解析:假设有一个直角三角形ABC,其中∠ABC=90°。

我们需要证明斜边AC最长。

首先,根据勾股定理得知直角三角形中的两个直角边的平方和等于斜边的平方,即AC² = AB² + BC²。

我们知道,平方值大于零,所以AB²和BC²都大于等于零。

假设AB² > 0 且 BC² > 0,则有 AC² > 0。

由于AC²> 0,那么AC也大于零,即AC > 0。

再次根据勾股定理,如果一个直角三角形的两个直角边都大于零,则斜边最长。

因此,我们可以得出结论:直角三角形的斜边最长。

2. 题目二:证明若a、b为正整数,且a² + b²为偶数,则a和b必须同时为偶数或者同时为奇数。

解析:根据题目的条件,a² + b²为偶数。

我们要证明当a、b为正整数时,a和b必须同时为偶数或者同时为奇数。

首先,我们观察到一个规律:任意正整数 n 的平方模4的余数只可能是0或1。

证明如下:当 n 为偶数时,n=2k (k为正整数),则 n² = (2k)² = 4k²,余数为0。

当 n 为奇数时,n=2k+1 (k为正整数),则 n² = (2k+1)² = 4k² + 4k + 1 = 4(k² + k) + 1,余数为1。

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推理与证明经典练习题收集于网络,如有侵权请联系管理员删除高二数学《推理与证明》练习题一、选择题1.在等差数列{}n a 中,有4857a a a a +=+,类比上述性质,在等比数列{}n b 中,有( )A .4857b b b b +=+B .4857b b b b ⋅=⋅C .4578b b b b ⋅=⋅D .4758b b b b ⋅=⋅2.已知数列{}n a 的前n 项和为n S ,且n n a n S a 21,1== *N n ∈,试归纳猜想出n S 的表达式为( )A 、12+n nB 、112+-n nC 、112++n nD 、22+n n3.设)()(,sin )('010x f x f x x f ==,'21()(),,f x f x =⋅⋅⋅'1()()n n f x f x +=,n ∈N ,则2015()f x =( ) A.sin x B.-sin x C.cos x D.-cos x4.平面内有n 个点(没有任何三点共线),连接两点所成的线段的条数为 ( )A.()112n n +B.()112n n - C.()1n n + D.()1n n - 5.已知2()(1),(1)1()2f x f x f f x +==+,*x N ∈(),猜想(f x )的表达式为 ( ) A .4()22x f x =+ B.2()1f x x =+ C.1()1f x x =+ D.2()21f x x =+6.观察数列的特点1,2,2,3,3,3,4,4,4,4,…的特点中, 其中第100项是( )A .10B .13C .14D .1007.有一段演绎推理是这样的:“直线平行于平面,则平行于平面内所有直线;已知直线b ⊆/平面α,直线a Ø平面α,直线b ∥平面α,则直线b ∥直线a ”的结论显然是错误的,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 8. 分析法证明不等式的推理过程是寻求使不等式成立的( )A .必要条件B .充分条件C .充要条件D .必要条件或充分条件9. 2+7与3+6的大小关系是( )A.2+7≥3+6B.2+7≤3+6C.2+7>3+6D.2+7<3+ 6 10.[2014·山东卷] 用反证法证明命题“设a ,b 为实数,则方程x 2+ax +b =0至少有一个实根”时,要做的假设是( )收集于网络,如有侵权请联系管理员删除A. 方程x 2+ax +b =0没有实根B. 方程x 2+ax +b =0至多有一个实根C. 方程x 2+ax +b =0至多有两个实根D. 方程x 2+ax +b =0恰好有两个实根11.若f (n )=1+1213121++⋅⋅⋅++n (n ∈N*),则当n =1时,f (n )为 (A )1(B )31 (C )1+3121+ (D )非以上答案12.用数学归纳法证明111111111()234212122n N n n n n n-+-+⋅⋅⋅+-=++⋅⋅⋅+∈-++,则从k 到k +1时,左边应添加的项为 ( )(A)121+k (B) 421221+-+k k (C) -221+k (D) 121+k -221+k13 用数学归纳法证明*1111(,1)2321n n n N n +++⋅⋅⋅+<∈>-时,第一步应验证不等式( )A. 2211<+B. 231211<++C. 331211<++D. 34131211<+++14. 用数学归纳法证明))(12(312)()3)(2)(1(*N n n n n n n n n ∈-⋅⋅⋅=++++Λ时,从n=k 到n=k+1,左端需要增加的代数式为( )A. 12+kB. )12(2+kC. 112++k kD. 132++k k15. 若命题)(n p 对n=k 成立,则它对2+=k n 也成立,又已知命题)2(p 成立,则下列结论正确的是( )A. )(n p 对所有自然数n 都成立B. )(n p 对所有正偶数n 成立C. )(n p 对所有正奇数n 都成立D. )(n p 对所有大于1的自然数n 成立收集于网络,如有侵权请联系管理员删除16.某个命题与自然数n 有关,如果当n =k (k ∈N *)时,该命题成立,那么可推得当n =k +1时命题也成立.现在已知当n =5时,该命题不成立,那么可推得(A )当n =6时该命题不成立; (B )当n =6时该命题成立 (C )当n =4时该命题不成立 (D )当n =4时该命题成立17.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 ∠和B ∠是两条平行直线的同旁内角,则180A B ∠+∠=°B.由平面三角形的性质,推测空间四面体的性质C.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(2)180n -· D.在数列{}n a 中,11a =,1111(2)2n n n a a n a --⎛⎫=+⎪⎝⎭≥,由此归纳出{}n a 的通项公式18. 使不等式221n n >+对任意n k ≥的自然数都成立的最小k 值为( ) (A )2(B )3 (C )4(D )519.设+111,,,,,x y z R a x b y c z y z x∈=+=+=+,则,,a b c 三数( ) A .至少有一个不大于2 B .都小于2 C .至少有一个不小于2 D .都小于220.若把正整数按下图所示的规律排序,则从2002到2004年的箭头方向依次为( )A .B .D .C .123456789101112…二、填空题21.已知x>0,由不等式1x x+,24x x +=2422x x x++≥收集于网络,如有侵权请联系管理员删除…,启发我们可以得出推广结论:n ax x+≥n+1 (n ∈N *),则a=_________ ______.22.如果>,a b 满足的条件是 .23. 已知ABC ∆的三边长为c b a ,,,内切圆半径为r (用的面积表示ABC S ABC ∆∆),则ABC S ∆)(21c b a r ++=;类比这一结论有:若三棱锥BCD A -的内切球半径 为R ,则三棱锥体积=-BCD A V 24.用反证法证明命题:“若整系数一元二次方程20(0)ax bx c a ++=≠有有理数根,那么,,a b c 中至少有一个是偶数” 时,则做假设是 ;25.若数列{a n },(n ∈N *)是等差数列,则有数列b n =na a a n+⋯++21(n ∈N *)也是等差数列,类比上述性质,相应地:若数列{C n }是等比数列,且C n >0(n ∈N *),则有d n =______________ (n ∈N *)也是等比数列.26.在平面几何里,有勾股定理:“设ABC ∆的两边AB 、AC 互相垂直,则222BC AC AB =+。

”拓展到空间,类比平面几何的勾股定理,研究三棱锥的侧面积与底面积间的关系,可以得到的正确结论是:“设三棱锥A-BCD 的三个侧面ABC 、ACD 、ADB 两两互相垂直,则 ” 27.观察下列等式1=1 2+3+4=9 3+4+5+6+7=25 4+5+6+7+8+9+10=49……照此规律,第n 个等式为 。

28.设*111()()122f n n N n n n=++⋅⋅⋅+∈++,那么)()1(n f n f -+等于29.用数学归纳法证明:*1111(,1)2321n n n N n +++⋅⋅⋅+<∈>-时, ,第一步验证不等式 成立;在证明过程的第二步从n=k 到n=k+1成立时,左边增加的项数是 .30. 观察分析下表中的数据:收集于网络,如有侵权请联系管理员删除猜想一般凸多面体中F ,V ,E 所满足的等式是________. 三、解答题31、设,(0,)a b ∈+∞,且a b ≠,求证:3322a b a b ab +>+.32、证明:2161n -+能被7整除。

33.设1212(1)2,()0(),()()()f f n n N f n n f n f n +=>∈+=⋅且,试猜出()f n 的解析式,并证明你的猜想。

34.已知数列1111,,,,,,122334(1)n n ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⨯⨯⨯⨯+先计算前几项之和123,,,S S S 在推测前n 项之和n S 的表达式,并给出证明。

35.已知,,a b c 是互不相等的实数,求证:由22y ax bx c =++,22y bx cx a =++和22y cx ax b =++确定的三条抛物线至少有一条与x 轴有两个不同的交点。

推理与证明练习题答题纸一、选择题二、填空题21、 22、23、 24、25、 26、27、 28、29、 30、三、解答题31、32、收集于网络,如有侵权请联系管理员删除33、34、35、收集于网络,如有侵权请联系管理员删除。

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