人教版 高中數(shù)學(xué)【選修 21】 創(chuàng)新應(yīng)用教學(xué)案:第二章2.2直接證明與間接證明

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1、2019學(xué)年人教版高中數(shù)學(xué)選修精品資料 第1課時(shí) 綜合法和分析法 [核心必知] 1.預(yù)習(xí)教材,問(wèn)題導(dǎo)入 根據(jù)以下提綱,預(yù)習(xí)教材P36~P41的內(nèi)容,回答下列問(wèn)題. (1)閱讀教材P36“已知a,b>0,求證a(b2+c2)+b(c2+a2)≥4abc”的證明過(guò)程,思考下列問(wèn)題: ①該題的條件和結(jié)論各是什么? 提示:條件:a,b>0;結(jié)論:a(b2+c2)+b(c2+a2)≥4abc. ②本題的證明過(guò)程是從“已知條件”出發(fā),還是從“要證明的結(jié)論”出發(fā)?即證明該題的順序是什么? 提示:本題是從已知條件a,b>0出發(fā),借助基本不等式證明待證結(jié)論的. (2)閱讀教材中證明基

2、本不等式“≥(a>0,b>0)”的過(guò)程,回答下列問(wèn)題: ①該證明過(guò)程是從“條件”還是從“結(jié)論”開始證明的? 提示:從結(jié)論開始證明的. ②該證明過(guò)程是綜合法嗎? 提示:不是. ③該證明過(guò)程的實(shí)質(zhì)是尋找使結(jié)論成立的什么條件? 提示:充分條件. 2.歸納總結(jié),核心必記 (1)綜合法 ①綜合法的定義 利用已知條件和某些數(shù)學(xué)定義、定理、公理等,經(jīng)過(guò)一系列的推理論證,最后推導(dǎo)出所要證明的結(jié)論成立,這種證明方法叫做綜合法. ②綜合法的框圖表示 →→→…→ (P表示已知條件、已有的定義、定理、公理等,Q表示所要證明的結(jié)論) (2)分析法 ①分析法的定義 從要證明的結(jié)論出發(fā),逐步

3、尋求使它成立的充分條件,直至最后,把要證明的結(jié)論歸結(jié)為判定一個(gè)明顯成立的條件(已知條件、定理、定義、公理等),這種證明的方法叫做分析法. ②分析法的框圖表示 →→→…→ [問(wèn)題思考] (1)綜合法與分析法的推理過(guò)程是合情推理還是演繹推理? 提示:綜合法與分析法的推理過(guò)程是演繹推理,它們的每一步推理都是嚴(yán)密的邏輯推理,從而得到的每一個(gè)結(jié)論都是正確的,不同于合情推理中的“猜想”. (2)綜合法與分析法有什么區(qū)別? 提示:綜合法是從已知條件出發(fā),逐步尋找的是必要條件,即由因?qū)Ч?;分析法是從待求結(jié)論出發(fā),逐步尋找的是充分條件,即執(zhí)果索因. (3)已知a,b,c為正實(shí)數(shù),且a+b+c

4、=1,求證:≥8. 證明過(guò)程如下: ∵a,b,c為正實(shí)數(shù),且a+b+c=1. ∴-1=>0,-1=>0,-1=>0, ∴=≥=8, 當(dāng)且僅當(dāng)a=b=c時(shí)取等號(hào), ∴不等式成立. 這種證明方法是綜合法還是分析法? 提示:綜合法. [課前反思] (1)綜合法的定義是什么?如何用框圖表示綜合法? ?。? (2)分析法的定義是什么?如何用框圖表示分析法?    .   講一講 1.設(shè)a,b,c均為正數(shù),且a+b+c=1.證明: (1)ab+bc+ac≤; (2)++≥1. [嘗試解答] (1)由a2+b2≥2ab,b2+c2 ≥2bc,c2+a2≥2ca,

5、 得a2+b2+c2≥ab+bc+ca. 由題設(shè)得(a+b+c)2=1, 即a2+b2+c2+2ab+2bc+2ca=1. 所以3(ab+bc+ca)≤1, 即ab+bc+ca≤. (2)因?yàn)椋玝≥2a,+c≥2b,+a≥2c, 故+++(a+b+c)≥2(a+b+c), 即++≥a+b+c. 所以++≥1. 利用綜合法證明問(wèn)題的步驟 (1)分析條件選擇方向:仔細(xì)分析題目的已知條件(包括隱含條件),分析已知與結(jié)論之間的聯(lián)系與區(qū)別,選擇相關(guān)的公理、定理、公式、結(jié)論,確定恰當(dāng)?shù)慕忸}方法. (2)轉(zhuǎn)化條件組織過(guò)程:把題目的已知條件,轉(zhuǎn)化成解題所需要的語(yǔ)言,主要是

6、文字、符號(hào)、圖形三種語(yǔ)言之間的相互轉(zhuǎn)化,組織過(guò)程時(shí)要有嚴(yán)密的邏輯,簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言,清晰的思路. (3)適當(dāng)調(diào)整回顧反思:解題后回顧解題過(guò)程,可對(duì)部分步驟進(jìn)行調(diào)整,并對(duì)一些語(yǔ)言進(jìn)行適當(dāng)?shù)男揎棧此伎偨Y(jié)解題方法的選?。? 練一練 1.已知x+y+z=m.求證:x2+y2+z2≥. 證明:∵x+y+z=m, ∴(x+y+z)2=x2+y2+z2+2(xy+yz+zx)=m2. 又∵x2+y2≥2xy,y2+z2≥2yz,z2+x2≥2xz, ∴2(x2+y2+z2)≥2(xy+yz+zx), 即x2+y2+z2≥xy+yz+zx, ∴m2=x2+y2+z2+2(xy+yz+zx)≤

7、3(x2+y2+z2). ∴x2+y2+z2≥. [思考1] 分析法的證明過(guò)程是什么? 名師指津:從“未知”看“需知”,逐步靠攏“已知”,其逐步推理的過(guò)程,實(shí)際上是尋找使結(jié)論成立的充分條件. [思考2] 分析法的書寫格式是什么? 名師指津:分析法的書寫格式是: “要證……, 只需證……, 只需證……, … 由于…顯然成立(已知,已證…), 所以原結(jié)論成立.”其中的關(guān)聯(lián)詞語(yǔ)不能省略. 講一講 2.已知a>0,求證: -≥a+-2. [嘗試解答] 要證 -≥a+-2. 只需證 +2≥a++. 因?yàn)閍>0,故只需證 2≥2, 即a2++4+4≥a2+2+

8、+2+2, 從而只需證2≥, 只需證4≥2, 即a2+≥2,而上述不等式顯然成立, 故原不等式成立. (1)當(dāng)問(wèn)題的證明用綜合法不易尋找思路時(shí),可從待證的結(jié)論或需求問(wèn)題出發(fā),一步一步地探索下去,最后得到一個(gè)明顯成立的條件,從而得原問(wèn)題成立. (2)含有根號(hào)、絕對(duì)值的等式或不等式的證明,若從正面不易推導(dǎo)時(shí),可以考慮用分析法. (3)書寫形式:要證……,只需證……,即證……,然后得到一個(gè)明顯成立的條件,所以結(jié)論成立. 練一練 2.當(dāng)a≥2時(shí),求證:-<-. 證明:要證-<-, 只需證+<+, 只需證(+)2<(+)2, 只需證a+1+a-2+2

9、-1+2, 只需證<, 只需證(a+1)(a-2)

10、m2=2abm+am2+abc+bm2-cm2=2abm+abc+(a+b-c)m2. 因?yàn)椤鰽BC中任意兩邊之和大于第三邊, 所以a+b-c>0, 所以(a+b-c)m2>0, 所以2abm+abc+(a+b-c)m2>0, 所以+>. 對(duì)于比較復(fù)雜的證明題,常用分析綜合法,即先從結(jié)論進(jìn)行分析,尋求結(jié)論與條件之間的關(guān)系,找到解決問(wèn)題的思路,再運(yùn)用綜合法證明,或在證明過(guò)程中將兩種方法交叉使用. 練一練 3.已知a、b、c是不全相等的正數(shù),且0

11、logxabc. 由基本不等式得≥>0,≥>0, ≥>0, 又∵a,b,c是不全相等的正數(shù), ∴>=abc. 即>abc成立. ∴l(xiāng)ogx+logx+logx

12、合法解決問(wèn)題,見講3. 3.在利用分析法證明問(wèn)題時(shí),一定要恰當(dāng)使用好“要證”、“只需證”、“即證”等詞語(yǔ),這也是本節(jié)課的易錯(cuò)點(diǎn). 課下能力提升(五) [學(xué)業(yè)水平達(dá)標(biāo)練] 題組1 綜合法的應(yīng)用 1.在△ABC中,若sin Asin B<cos Acos B,則△ABC一定是(  )                  A.直角三角形   B.銳角三角形 C.鈍角三角形 D.等邊三角形 解析:選C 由sin Asin B<cos Acos B得cos Acos B-sin Asin B>0,即cos(A+B)>0,-cos C>0,cos C<0,從而

13、角C必為鈍角,△ABC一定為鈍角三角形. 2.使不等式+>1+成立的正整數(shù)a的最大值是(  ) A.13 B.12 C.11 D.10 解析:選B 由<+-1得a<(+-1)2. 而(+-1)2=3+8+1+2-2-2=12+4-2-4≈12.68. 因此使不等式成立的正整數(shù)a的最大值為12. 3.在銳角△ABC中,已知3b=2asin B,且cos B=cos C,求證:△ABC是等邊三角形. 證明:∵△ABC為銳角三角形, ∴A,B,C∈, 由正弦定理及條件,可得3sin B=2sin Asin B. ∵B∈, ∴sin B≠0.∴3=2sin A.∴si

14、n A=. ∵A∈,∴A=. 又cos B=cos C,且B,C∈. ∴B=C. 又B+C=,∴A=B=C=. 從而△ABC是等邊三角形. 題組2 分析法的應(yīng)用 4. -<成立的充要條件是(  ) A.a(chǎn)b(b-a)>0 B.a(chǎn)b>0且a>b C.a(chǎn)b<0且a

15、_______顯然成立,因此原不等式成立. 解析:用分析法證明≥ab的步驟為:要證≥ab成立,只需證a2+b2≥2ab,也就是證a2+b2-2ab≥0,即證(a-b)2≥0. 由于(a-b)2≥0顯然成立,所以原不等式成立. 答案:a2+b2-2ab≥0 (a-b)2≥0 (a-b)2≥0 6.已知a≥-,b≥-,a+b=1,求證:+≤2. 證明:要證+≤2,只需證2(a+b)+2+2≤8. 因?yàn)閍+b=1, 即證≤2. 因?yàn)閍≥-,b≥-, 所以2a+1≥0,2b+1≥0, 所以≤ ==2. 即≤2成立,因此原不等式成立. 題組3 綜合法與分析法的綜合應(yīng)用 7.

16、設(shè)a,b∈(0,+∞),且a≠b,求證:a3+b3>a2b+ab2. 證明:法一:要證a3+b3>a2b+ab2成立, 只需證(a+b)(a2-ab+b2)>ab(a+b)成立. 又因?yàn)閍+b>0, 所以只需證a2-ab+b2>ab成立. 即需證a2-2ab+b2>0成立, 即需證(a-b)2>0成立. 而依題設(shè)a≠b,則(a-b)2>0顯然成立. 由此命題得證. 法二:a≠b?a-b≠0?(a-b)2>0?a2-2ab+b2>0?a2-ab+b2>ab. 因?yàn)閍>0,b>0, 所以a+b>0, (a+b)(a2-ab+b2)>ab(a+b). 所以a3+b3>a2b

17、+ab2. 8.已知△ABC的三個(gè)內(nèi)角A,B,C為等差數(shù)列,且a,b,c分別為角A,B,C的對(duì)邊,求證:(a+b)-1+(b+c)-1=3(a+b+c)-1. 證明:法一:(分析法) 要證(a+b)-1+(b+c)-1=3(a+b+c)-1, 即證+=, 只需證+=3, 化簡(jiǎn),得+=1, 即c(b+c)+(a+b)a=(a+b)(b+c), 所以只需證c2+a2=b2+ac. 因?yàn)椤鰽BC的三個(gè)內(nèi)角A,B,C成等差數(shù)列, 所以B=60, 所以cos B==, 即a2+c2-b2=ac成立. 所以(a+b)-1+(b+c)-1=3(a+b+c)-1成立. 法二:(綜合

18、法) 因?yàn)椤鰽BC的三內(nèi)角A,B,C成等差數(shù)列, 所以B=60. 由余弦定理,有b2=c2+a2-2accos 60. 所以c2+a2=ac+b2, 兩邊加ab+bc,得 c(b+c)+a(a+b)=(a+b)(b+c), 兩邊同時(shí)除以(a+b)(b+c),得 +=1, 所以+=3, 即+=, 所以(a+b)-1+(b+c)-1=3(a+b+c)-1. [能力提升綜合練] 1.下列函數(shù)f(x)中,滿足“對(duì)任意x1,x2∈(0,+∞),當(dāng)x1<x2時(shí),都有f(x1)>f(x2)”的是(  ) A.f(x)= B.f(x)=(x-1)2 C.f(x)=

19、ex D.f(x)=ln(x+1) 解析:選A 本題就是找哪一個(gè)函數(shù)在(0,+∞)上是減函數(shù),A項(xiàng)中,f′(x)=′=-<0,∴f(x)=在(0,+∞)上為減函數(shù). 2.已知a>0,b>0,m=lg,n=lg,則m與n的大小關(guān)系為(  ) A.m>n B.m=n C.m<n D.不能確定 解析:選A 由a>0,b>0,得>0, 所以a+b+2>a+b, 所以(+)2>()2, 所以>, 所以lg>lg, 即m>n,故選A. 3.設(shè)函數(shù)f(x)是定義在R上的以3為周期的奇函數(shù),若f(1)>1,f(2)=,則a的取值范圍是(  ) A.a(chǎn)<

20、 B.a(chǎn)<,且a≠-1 C.a(chǎn)>或a<-1 D.-1<a< 解析:選D ∵f(x)以3為周期, ∴f(2)=f(-1). 又f(x)是R上的奇函數(shù), ∴f(-1)=-f(1), 則f(2)=f(-1)=-f(1). 再由f(1)>1,可得f(2)<-1, 即<-1,解得-1<a<. 4.已知a,b,c,d為正實(shí)數(shù),且<,則(  ) A.<< B.<< C.<< D.以上均可能 解析:選A 先取特殊值檢驗(yàn),∵<, 可取a=1,b=3,c=1,d=2, 則=,滿足<<. 要證<, ∵a,b,c,d為正實(shí)數(shù), ∴只需證a(b+d

21、)<b(a+c),即證ad<bc. 只需證<.而<成立, ∴<.同理可證<. 故A正確. 5.若lg x+lg y=2lg(x-2y),則log=________. 解析:由條件知lg xy=lg(x-2y)2, 所以xy=(x-2y)2,即x2-5xy+4y2=0, 即2-5+4=0,所以=4或=1. 又x>2y,故=4,所以log=log4=4. 答案:4 6.已知sin θ+cos θ=且≤θ≤,則cos 2θ=________. 解析:因?yàn)閟in θ+cos θ=,所以1+sin 2θ=,所以sin 2θ=-.因?yàn)椤堞取?,所以π?θ≤.所以cos 2θ=-=-.

22、 答案:- 7.設(shè)數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,已知a1=1,=an+1-n2-n-,n∈N*. (1)求a2的值; (2)證明數(shù)列是等差數(shù)列; (3)若Tn是數(shù)列的前n項(xiàng)和,求證:Tn<. 解:(1)當(dāng)n=1時(shí),=2a1=a2--1-=2, 解得a2=4. (2)證明:2Sn=nan+1-n3-n2-n.① 當(dāng)n≥2時(shí),2Sn-1=(n-1)an-(n-1)3-(n-1)2-(n-1).② ①-②,得2an=nan+1-(n-1)an-n2-n. 整理得nan+1=(n+1)an+n(n+1), 即=+1,-=1, 當(dāng)n=1時(shí),-=2-1=1. 所以數(shù)列是以1為首

23、項(xiàng),1為公差的等差數(shù)列. (3)由(2)可知=n,即an=n2. ∵=<=-(n≥2), ∴Tn=++…+=+++…+<1++++…+=1++-=-<. 8.設(shè)f(x)=ax2+bx+c(a≠0),若函數(shù)f(x+1)與f(x)的圖象關(guān)于y軸對(duì)稱,求證:f為偶函數(shù). 證明:要證f為偶函數(shù),只需證明其對(duì)稱軸為直線x=0,即只需證--=0, 只需證a=-b(中間結(jié)果), 由已知,拋物線f(x+1)的對(duì)稱軸x=--1與拋物線f(x)的對(duì)稱軸x=-關(guān)于y軸對(duì)稱. 所以--1=-. 于是得a=-b(中間結(jié)果). 所以f為偶函數(shù). 第2課時(shí) 反 證 法 [核心必知]

24、 1.預(yù)習(xí)教材,問(wèn)題導(dǎo)入 根據(jù)以下提綱,預(yù)習(xí)教材P42~P43的內(nèi)容,回答下列問(wèn)題. 著名的“道旁苦李”的故事:王戎小時(shí)候愛和小朋友在路上玩耍.一天,他們發(fā)現(xiàn)路邊的一棵樹上結(jié)滿了李子,小朋友一哄而上,去摘李子,獨(dú)有王戎沒(méi)動(dòng).等到小朋友摘了李子一嘗,原來(lái)是苦的.他們都問(wèn)王戎:“你怎么知道李子是苦的呢?”王戎說(shuō):“假如李子不苦的話,早被路人摘光了,而這棵樹上卻結(jié)滿了李子,所以李子一定是苦的.” 王戎的論述運(yùn)用了什么推理思想? 提示:反證法思想. 2.歸納總結(jié),核心必記 (1)反證法 假設(shè)原命題不成立(即在原命題的條件下,結(jié)論不成立),經(jīng)過(guò)正確的推理,最后得出矛盾,因此說(shuō)明假設(shè)錯(cuò)誤,

25、從而證明了原命題成立,這樣的證明方法叫做反證法. (2)反證法常見矛盾類型 反證法的關(guān)鍵是在正確的推理下得出矛盾,這個(gè)矛盾可以是與已知條件矛盾,或與假設(shè)矛盾,或與定義、公理、定理、事實(shí)矛盾等. [問(wèn)題思考] (1)反證法解題的實(shí)質(zhì)是什么? 提示:反證法解題的實(shí)質(zhì)就是否定結(jié)論,導(dǎo)出矛盾,從而證明原命題結(jié)論正確. (2)用反證法證明命題時(shí),“a、b、c都是偶數(shù)”的否定是什么? 提示:a、b、c不都是偶數(shù). [課前反思] 通過(guò)以上預(yù)習(xí),必須掌握的幾個(gè)知識(shí)點(diǎn). (1)反證法的定義是什么? ??; (2)反證法常見的矛盾類型有哪些?  . 講一講 1.已知f(x)=ax

26、+(a>1),證明方程f(x)=0沒(méi)有負(fù)實(shí)根. [嘗試解答] 假設(shè)方程f(x)=0有負(fù)實(shí)根x0, 則x0<0且x0≠-1且ax0=-, 由0

27、數(shù)根. 證明:假設(shè)f(x)=0有整數(shù)根n, 則an2+bn+c=0(n∈Z), 而f(0),f(1)均為奇數(shù), 即c為奇數(shù),a+b為偶數(shù), 則an2+bn=-c為奇數(shù), 即n(an+b)為奇數(shù). ∴n,an+b均為奇數(shù), 又∵a+b為偶數(shù), ∴an-a為奇數(shù), 即a(n-1)為奇數(shù), ∴n-1為奇數(shù),這與n為奇數(shù)矛盾. ∴f(x)=0無(wú)整數(shù)根. 講一講 2.已知a,b,c∈(0,1),求證:(1-a)b,(1-b)c,(1-c)a不能都大于. [嘗試解答] 假設(shè)(1-a)b,(1-b)c,(1-c)a都大于. 因?yàn)閍,b,c∈(0,1), 所以1-a

28、>0,1-b>0,1-c>0. 所以>>=. 同理>,>. 三式相加得 ++>, 即>,矛盾. 所以(1-a)b,(1-b)c,(1-c) a不能都大于. 證明時(shí)常見的“結(jié)論詞”與“反設(shè)詞” 練一練 2.已知函數(shù)y=f(x)在區(qū)間(a,b)上是增函數(shù).求證:函數(shù)y=f(x)在區(qū)間(a,b)上至多有一個(gè)零點(diǎn). 證明:假設(shè)函數(shù)y=f(x)在區(qū)間(a,b)上至少有兩個(gè)零點(diǎn),設(shè)x1,x2(x1≠x2)為函數(shù)y=f(x)在區(qū)間(a,b)上的兩個(gè)零點(diǎn),且x1<x2,則f(x1)=f(x2)=0. 因?yàn)楹瘮?shù)y=f(x)在區(qū)間(a,b)上為增函數(shù), x1,x2∈(a,b)且x

29、1<x2, ∴f(x1)<f(x2),與f(x1)=f(x2)=0矛盾,假設(shè)不成立,故原命題正確.   講一講 3.已知:一點(diǎn)A和平面α.求證:經(jīng)過(guò)點(diǎn)A只能有一條直線和平面α垂直. [嘗試解答] 根據(jù)點(diǎn)A和平面α的位置關(guān)系,分兩種情況證明. (1)如圖,點(diǎn)A在平面α內(nèi),假設(shè)經(jīng)過(guò)點(diǎn)A至少有平面α的兩條垂線AB,AC,那么AB,AC是兩條相交直線,它們確定一個(gè)平面β,平面β和平面α相交于經(jīng)過(guò)點(diǎn)A的一條直線a.因?yàn)锳B⊥平面α,AC⊥平面α,a?α,所以AB⊥a,AC⊥a,在平面β內(nèi)經(jīng)過(guò)點(diǎn)A有兩條直線都和直線a垂直,這與平面幾何中經(jīng)過(guò)直線上一點(diǎn)只能有已知直線的一條垂線相矛盾.

30、 (2)如圖,點(diǎn)A在平面α外,假設(shè)經(jīng)過(guò)點(diǎn)A至少有平面α的兩條垂線AB,AC(B,C為垂足),那么AB,AC是兩條相交直線,它們確定一個(gè)平面β,平面β和平面α相交于直線BC,因?yàn)锳B⊥平面α,AC⊥平面α,BC?α,所以AB⊥BC,AC⊥BC.在平面β內(nèi)經(jīng)過(guò)點(diǎn)A有兩條直線都和BC垂直,這與平面幾 何中經(jīng)過(guò)直線外一點(diǎn)只能有已知直線的一條垂線相矛盾. 綜上,經(jīng)過(guò)一點(diǎn)A只能有平面α的一條垂線. 證明“唯一性”問(wèn)題的方法 “唯一性”包含“有一個(gè)”和“除了這個(gè)沒(méi)有另外一個(gè)”兩層意思.證明后一層意思時(shí),采用直接證明往往會(huì)相當(dāng)困難,因此一般情況下都采用間接證明,即用反證法(假設(shè)“有另

31、外一個(gè)”,推出矛盾)或同一法(假設(shè)“有另外一個(gè)”,推出它就是“已知那一個(gè)”)證明,而用反證法有時(shí)比用同一法更方便. 提醒:證明“有且只有”的問(wèn)題,需要證明兩個(gè)命題,即存在性和唯一性. 練一練 3.用反證法證明:過(guò)已知直線a外一點(diǎn)A有且只有一條直線b與已知直線a平行. 證明:由兩條直線平行的定義可知,過(guò)點(diǎn)A至少有一條直線與直線a平行.假設(shè)過(guò)點(diǎn)A還有一條直線b′與已知直線a平行,即b∩b′=A,b′∥a. 因?yàn)閎∥a,由平行公理知b′∥b.這與假設(shè)b∩b′=A矛盾,所以假設(shè)錯(cuò)誤,原命題成立. —————————————[課堂歸納——感悟提升]—————————————

32、1.本節(jié)課的重點(diǎn)是反證法及其應(yīng)用,難點(diǎn)是用反證法證明相關(guān)問(wèn)題. 2.本節(jié)課要重點(diǎn)掌握的規(guī)律方法 (1)用反證法證明“否定性”命題,見講1; (2)用反證法證明“至多”、“至少”型命題,見講2; (3)用反證法證明“唯一性”命題,見講3. 3.要正確掌握常見“結(jié)論詞”的“反設(shè)詞”,這是本節(jié)課的易錯(cuò)點(diǎn). 課下能力提升(六) [學(xué)業(yè)水平達(dá)標(biāo)練]                    題組1 用反證法證明“否定性”命題 1.應(yīng)用反證法推出矛盾的推理過(guò)程中,可作為條件使用的是(  ) ①結(jié)論的否定;②已知條件;③公理、定理、定義等;④原結(jié)論. A.①②

33、B.②③ C.①②③ D.①②④ 解析:選C 根據(jù)反證法的基本思想,應(yīng)用反證法推出矛盾的推導(dǎo)過(guò)程中可把“結(jié)論的否定”、“已知條件”、“公理、定理、定義”等作為條件使用. 2.用反證法證明“一個(gè)三角形不能有兩個(gè)直角”有三個(gè)步驟: ①∠A+∠B+∠C=90+90+∠C>180,這與三角形內(nèi)角和為180矛盾,故假設(shè)錯(cuò)誤. ②所以一個(gè)三角形不能有兩個(gè)直角. ③假設(shè)△ABC中有兩個(gè)直角,不妨設(shè)∠A=90,∠B=90. 上述步驟的正確順序?yàn)開_______. 答案:③①② 3.等差數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,a1=1+,S3=9+3. (1)求數(shù)列{an}的通項(xiàng)an與前n項(xiàng)

34、和Sn; (2)設(shè)bn=(n∈N*),求證:數(shù)列{bn}中任意不同的三項(xiàng)都不可能成為等比數(shù)列. 解:(1)設(shè)公差為d,由已知得 解得d=2,故an=2n-1+, Sn=n(n+). (2)證明:由(1)得bn==n+. 假設(shè)數(shù)列{bn}中存在三項(xiàng)bp,bq,br(p,q,r互不相等)成等比數(shù)列,則b=bpbr, 即(q+)2=(p+)(r+), 所以(q2-pr)+(2q-p-r)=0. 又p,q,r∈N*, 所以 所以2=pr. (p-r)2=0, 所以p=r,這與p≠r矛盾. 所以數(shù)列{bn}中任意不同的三項(xiàng)都不可能成為等比數(shù)列. 題組2 用反證法證明“至多”、

35、“至少”型命題 4.用反證法證明命題:“三角形的內(nèi)角中至少有一個(gè)不大于60”時(shí),假設(shè)正確的是(  ) A.假設(shè)三內(nèi)角都不大于60 B.假設(shè)三內(nèi)角都大于60 C.假設(shè)三內(nèi)角至少有一個(gè)大于60 D.假設(shè)三內(nèi)角至多有兩個(gè)大于60 解析:選B “至少有一個(gè)”即“全部中最少有一個(gè)”. 5.設(shè)實(shí)數(shù)a、b、c滿足a+b+c=1,則a、b、c中至少有一個(gè)數(shù)不小于________. 解析:假設(shè)a、b、c都小于, 則a+b+c<1與a+b+c=1矛盾. 故a、b、c中至少有一個(gè)不小于. 答案: 6.若x>0,y>0,且x+y>2,求證:與中至少有一個(gè)小于2. 解:假設(shè)與都不小于2, 即

36、≥2,≥2. 又∵x>0,y>0, ∴1+x≥2y,1+y≥2x. 兩式相加得2+x+y≥2(x+y), 即x+y≤2. 這與已知x+y>2矛盾. 所以假設(shè)不成立, 所以與中至少有一個(gè)小于2. 題組3 用反證法證明“唯一性”命題 7.用反證法證明命題“關(guān)于x的方程ax=b(a≠0)有且只有一個(gè)解”時(shí),反設(shè)是關(guān)于x的方程ax=b(a≠0)(  ) A.無(wú)解 B.有兩解 C.至少有兩解 D.無(wú)解或至少有兩解 解析:選D “唯一”的否定上“至少兩解或無(wú)解”. 8.“自然數(shù)a,b,c中恰有一個(gè)偶數(shù)”的否定正確的為(  ) A.a(chǎn),b,c都是奇數(shù) B.a(chǎn),b

37、,c都是偶數(shù) C.a(chǎn),b,c中至少有兩個(gè)偶數(shù) D.a(chǎn),b,c中都是奇數(shù)或至少有兩個(gè)偶數(shù) 解析:選D 自然數(shù)a,b,c的奇偶性共有四種情形:(1)3個(gè)都是奇數(shù);(2)2個(gè)奇數(shù),1個(gè)偶數(shù);(3)1個(gè)奇數(shù),2個(gè)偶數(shù);(4)3個(gè)都是偶數(shù).所以否定正確的是a,b,c中都是奇數(shù)或至少有兩個(gè)偶數(shù). 9.求證:兩條相交直線有且只有一個(gè)交點(diǎn). 證明:因?yàn)閮芍本€為相交直線,故至少有一個(gè)交點(diǎn),假設(shè)兩條直線a,b不只有一個(gè)交點(diǎn),則至少有兩個(gè)交點(diǎn)A和B,這樣同時(shí)經(jīng)過(guò)點(diǎn)A,B的直線就有兩條,這與“經(jīng)過(guò)兩點(diǎn)有且只有一條直線”相矛盾. 綜上所述,兩條相交直線有且只有一個(gè)交點(diǎn). [能力提升綜合練] 1.

38、用反證法證明命題“a,b∈N,如果ab可被5整除,那么a,b至少有1個(gè)能被5整除”,則假設(shè)的內(nèi)容是(  ) A.a(chǎn),b都能被5整除 B.a(chǎn),b都不能被5整除 C.a(chǎn)不能被5整除 D.a(chǎn),b有1個(gè)不能被5整除 解析:選B 用反證法只否定結(jié)論即可,而“至少有一個(gè)”的反面是“一個(gè)也沒(méi)有”,故B正確. 2.有以下結(jié)論: ①已知p3+q3=2,求證p+q≤2,用反證法證明時(shí),可假設(shè)p+q≥2;②已知a,b∈R,|a|+|b|<1,求證方程x2+ax+b=0的兩根的絕對(duì)值都小于1,用反證法證明時(shí)可假設(shè)方程有一根x1的絕對(duì)值大于或等于1,即假設(shè)|x1|≥1.下列說(shuō)法中正確的是(  )

39、 A.①與②的假設(shè)都錯(cuò)誤 B.①與②的假設(shè)都正確 C.①的假設(shè)正確;②的假設(shè)錯(cuò)誤 D.①的假設(shè)錯(cuò)誤;②的假設(shè)正確 解析:選D 用反證法證題時(shí)一定要將對(duì)立面找準(zhǔn).在①中應(yīng)假設(shè)p+q>2. 故①的假設(shè)是錯(cuò)誤的,而②的假設(shè)是正確的. 3.設(shè)a、b、c都是正數(shù),則三個(gè)數(shù)a+,b+,c+(  ) A.都大于2 B.至少有一個(gè)大于2 C.至少有一個(gè)不大于2 D.至少有一個(gè)不小于2 解析:選D 因?yàn)閍、b、c都是正數(shù),則有++=++≥6.故三個(gè)數(shù)中至少有一個(gè)不小于2. 4.已知數(shù)列{an},{bn}的通項(xiàng)公式分別為an=an+2,bn=bn+1(a,b是常數(shù)),

40、且a>b,那么兩個(gè)數(shù)列中序號(hào)與數(shù)值均相同的項(xiàng)的個(gè)數(shù)有(  ) A.0個(gè) B.1個(gè) C.2個(gè) D.無(wú)窮多個(gè) 解析:選A 假設(shè)存在序號(hào)和數(shù)值均相等的項(xiàng), 即存在n使得an=bn, 由題意a>b,n∈N*, 則恒有an>bn,從而an+2>bn+1恒成立, ∴不存在n使得an=bn. 5.已知平面α∩平面β=直線a,直線b?α,直線c?β,b∩a=A,c∥a,求證:b與c是異面直線,若利用反證法證明,則應(yīng)假設(shè)________. 解析:∵空間中兩直線的位置關(guān)系有3種:異面、平行、相交,∴應(yīng)假設(shè)b與c平行或相交. 答案:b與c平行或相交 6.完成反證法證題的全過(guò)程. 題目:設(shè)

41、a1,a2,…,a7是1,2,…,7的一個(gè)排列,求證:乘積p=(a1-1)(a2-2)…(a7-7)為偶數(shù). 證明:假設(shè)p為奇數(shù),則________均為奇數(shù).① 因奇數(shù)個(gè)奇數(shù)之和為奇數(shù),故有 奇數(shù)=________② =________③ =0. 這與0為偶數(shù)矛盾,說(shuō)明p為偶數(shù). 解析:證明過(guò)程應(yīng)為:假設(shè)p為奇數(shù),則有a1-1,a2-2,…,a7-7均為奇數(shù),因?yàn)槠鏀?shù)個(gè)奇數(shù)之和為奇數(shù),故有奇數(shù)=(a1-1)+(a2-2)+…+(a7-7)=(a1+a2+…+a7)-(1+2+…+7)=0. 這與0為偶數(shù)矛盾,說(shuō)明p為偶數(shù). 答案:a1-1,a2-2,…,a7-7 (a1-1

42、)+(a2-2)+…+(a7-7) (a1+a2+…+a7)-(1+2+…+7) 7.設(shè)a,b是異面直線,在a上任取兩點(diǎn)A1,A2,在b上任取兩點(diǎn)B1,B2,試證:A1B1與A2B2也是異面直線. 證明:假設(shè)A1B1與A2B2不是異面直線,則A1B1與A2B2可以確定一個(gè)平面α,點(diǎn)A1,A2,B1,B2都在平面α內(nèi),于是A1A2?α,B1B2?α,即a?α,b?α,這與已知a,b是異面直線矛盾,所以假設(shè)錯(cuò)誤.所以A1B1與A2B2也是異面直線. 8.用反證法證明:對(duì)于直線l:y=x+k,不存在這樣的非零實(shí)數(shù)k,使得l與雙曲線C:3x2-y2=1的交點(diǎn)A、B關(guān)于直線y=-x對(duì)稱. 證明:假設(shè)存在非零實(shí)數(shù)k,使得A、B關(guān)于直線y=-x對(duì)稱,設(shè)A(x1,y1)、B(x2,y2), 則線段AB的中點(diǎn)M在直線y=-x上, 由得2x2-2kx-1-k2=0. ∴x1+x2=k,可得M. 這與M在直線y=-x上矛盾. 所以假設(shè)不成立,故不存在非零實(shí)數(shù)k,使得A、B關(guān)于直線y=-x對(duì)稱.

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