2020版高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第11章 算法復(fù)數(shù)推理與證明 第4講 直接證明與間接證明講義 理(含解析).doc
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第4講 直接證明與間接證明 [考綱解讀] 1.掌握直接證明的兩種基本方法:分析法與綜合法.(重點(diǎn)) 2.能夠用反證法證明問題,掌握反證法的步驟:①反設(shè);②歸謬;③結(jié)論.(難點(diǎn)) 3.綜合法、反證法證明問題是高考中的一個(gè)熱點(diǎn),主要在知識(shí)交匯處命題,如數(shù)列、不等式等. [考向預(yù)測(cè)] 從近三年高考情況來看,本講是高考中的一個(gè)熱點(diǎn). 預(yù)測(cè)2020年將會(huì)以不等式、立體幾何、數(shù)列等知識(shí)為載體,考查分析法、綜合法與反證法的靈活應(yīng)用,題型為解答題中的一問,試題難度中等. 1.直接證明 續(xù)表 2.間接證明 間接證明是不同于直接證明的又一類證明方法,反證法是一種常用的間接證明方法. (1)反證法的定義: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)過正確的推理,最后得出矛盾,因此說明假設(shè)錯(cuò)誤,從而證明原命題成立的證明方法. (2)用反證法證明的一般步驟:①反設(shè)——假設(shè)命題的結(jié)論不成立;②歸謬——根據(jù)假設(shè)進(jìn)行推理,直到推出矛盾為止;③結(jié)論——斷言假設(shè)不成立,從而肯定原命題的結(jié)論成立. 1.概念辨析 (1)綜合法是直接證明,分析法是間接證明.( ) (2)分析法是從要證明的結(jié)論出發(fā),逐步尋找使結(jié)論成立的充要條件.( ) (3)反證法是指將結(jié)論和條件同時(shí)否定,推出矛盾.( ) (4)在解決問題時(shí),常用分析法尋找解題的思路與方法,再用綜合法展現(xiàn)解決問題的過程.( ) 答案 (1) (2) (3) (4)√ 2.小題熱身 (1)要證明+<2,可選擇的方法有以下幾種,其中最合理的是( ) A.綜合法 B.分析法 C.類比法 D.反證法 答案 B 解析 用分析法證明如下:要證明+<2,需證(+)2<(2)2,即證10+2<20,即證<5,即證21<25,顯然成立,故原結(jié)論成立. 用綜合法證明:因?yàn)?+)2-(2)2=10+2-20=2(-5)<0,故+<2. 反證法證明:假設(shè)+≥2,通過兩端平方后導(dǎo)出矛盾,從而肯定原結(jié)論. 從以上證法中,可知最合理的是分析法.故選B. (2)命題“對(duì)于任意角θ,cos4θ-sin4θ=cos2θ”的證明:“cos4θ-sin4θ=(cos2θ-sin2θ)(cos2θ+sin2θ)=cos2θ-sin2θ=cos2θ”過程應(yīng)用了( ) A.分析法 B.綜合法 C.綜合法、分析法綜合使用 D.間接證明法 答案 B 解析 因?yàn)樽C明過程是“從左到右”,即由條件出發(fā),經(jīng)過推理得出結(jié)論,屬于綜合法.故選B. (3)用反證法證明命題“設(shè)a,b為實(shí)數(shù),則方程x3+ax+b=0至少有一個(gè)實(shí)根”時(shí),要作的假設(shè)是( ) A.方程x3+ax+b=0沒有實(shí)根 B.方程x3+ax+b=0至多有一個(gè)實(shí)根 C.方程x3+ax+b=0至多有兩個(gè)實(shí)根 D.方程x3+ax+b=0恰好有兩個(gè)實(shí)根 答案 A 解析 因?yàn)椤胺匠蘹3+ax+b=0至少有一個(gè)實(shí)根”等價(jià)于“方程x3+ax+b=0的實(shí)根的個(gè)數(shù)大于或等于1”,因此,要作的假設(shè)是方程x3+ax+b=0沒有實(shí)根.故選A. 題型 分析法的應(yīng)用 (2019長(zhǎng)沙模擬)已知函數(shù)f(x)=tanx,x∈,若x1,x2∈,且x1≠x2,求證:[f(x1)+f(x2)]>f. 證明 要證[f(x1)+f(x2)]>f, 即證明(tanx1+tanx2)>tan, 只需證明 >tan, 只需證明 >.由于x1,x2∈,故x1+x2∈(0,π).所以cosx1cosx2>0,sin(x1+x2)>0, 1+cos(x1+x2)>0, 故只需證明 1+cos(x1+x2)>2cosx1cosx2, 即證1+cosx1cosx2-sinx1sinx2>2cosx1cosx2, 即證cos(x1-x2)<1. 由x1,x2∈,x1≠x2知上式顯然成立, 因此[f(x1)+f(x2)]>f. 條件探究 舉例說明中“f(x)”變?yōu)椤癴(x)=3x-2x”,試證:對(duì)于任意的x1,x2∈R,均有≥f. 1.分析法證明問題的策略 (1)逆向思考是用分析法證題的主要思想. (2)證明較復(fù)雜的問題時(shí),可以采用兩頭湊的辦法,即通過分析法找出某個(gè)與結(jié)論等價(jià)(或充分)的中間結(jié)論,然后通過綜合法證明這個(gè)中間結(jié)論,從而使原命題得證. 2.分析法的適用范圍及證題關(guān)鍵 (1)適用范圍 ①已知條件與結(jié)論之間的聯(lián)系不夠明顯、直接. ②證明過程中所需要用的知識(shí)不太明確、具體. ③含有根號(hào)、絕對(duì)值的等式或不等式,從正面不易推導(dǎo). (2)證題關(guān)鍵:保證分析過程的每一步都是可逆的. 已知△ABC的三個(gè)內(nèi)角A,B,C成等差數(shù)列,A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c.求證:+=. 證明 要證+=, 即證+=3,也就是+=1, 只需證c(b+c)+a(a+b)=(a+b)(b+c), 需證c2+a2=ac+b2, 又△ABC三內(nèi)角A,B,C成等差數(shù)列,故B=60, 由余弦定理,得 b2=c2+a2-2accos60, 即b2=c2+a2-ac,故c2+a2=ac+b2成立. 于是原等式成立. 題型 綜合法的應(yīng)用 (2018黃岡模擬)設(shè)數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,且(3-m)Sn+2man=m+3(n∈N).其中m為常數(shù),且m≠-3. (1)求證:{an}是等比數(shù)列; (2)若數(shù)列{an}的公比q=f(m),數(shù)列{bn}滿足b1=a1,bn=f(bn-1)(n∈N,n≥2),求證:為等差數(shù)列. 證明 (1)由(3-m)Sn+2man=m+3,得 (3-m)Sn+1+2man+1=m+3. 兩式相減,得(3+m)an+1=2man,m≠-3, ∴=,∴{an}是等比數(shù)列. (2)∵(3-m)Sn+2man=m+3, ∴(3-m)a1+2ma1=m+3,∴a1=1. b1=a1=1,q=f(m)=,∴當(dāng)n∈N且n≥2時(shí), bn=f(bn-1)=?bnbn-1+3bn=3bn-1 ?-=. ∴是首項(xiàng)為1,公差為的等差數(shù)列. 1.利用綜合法證題的策略 用綜合法證題是從已知條件出發(fā),逐步推向結(jié)論,綜合法的適用范圍:(1)定義明確的問題;(2)已知條件明確,并且容易通過分析和應(yīng)用條件逐步逼近結(jié)論的題型. 2.綜合法證明問題的常見類型及方法 (1)與不等式有關(guān)的證明:充分利用函數(shù)、方程、不等式間的關(guān)系,同時(shí)注意函數(shù)單調(diào)性、最值的應(yīng)用,尤其注意導(dǎo)數(shù)思想的應(yīng)用. (2)與數(shù)列有關(guān)的證明:充分利用等差、等比數(shù)列的定義通項(xiàng)及前n項(xiàng)和公式證明.見舉例說明. 設(shè)a,b,c都是正數(shù),求證:++≥a+b+c. 證明 因?yàn)閍,b,c都是正數(shù), 所以,,都是正數(shù). 所以+≥2c,當(dāng)且僅當(dāng)a=b時(shí)等號(hào)成立, +≥2a,當(dāng)且僅當(dāng)b=c時(shí)等號(hào)成立, +≥2b,當(dāng)且僅當(dāng)a=c時(shí)等號(hào)成立. 三式相加,得2≥2(a+b+c), 即++≥a+b+c,當(dāng)且僅當(dāng)a=b=c時(shí)等號(hào)成立. 題型 反證法的應(yīng)用 角度1 證明否定性命題 1.(2018株州月考)設(shè){an}是公比為q的等比數(shù)列. (1)推導(dǎo){an}的前n項(xiàng)和公式; (2)設(shè)q≠1,證明:數(shù)列{an+1}不是等比數(shù)列. 解 (1)設(shè){an}的前n項(xiàng)和為Sn,則 當(dāng)q=1時(shí),Sn=a1+a1+…+a1=na1; 當(dāng)q≠1時(shí),Sn=a1+a1q+a1q2+…+a1qn-1,① qSn=a1q+a1q2+…+a1qn,② ①-②得,(1-q)Sn=a1-a1qn, ∴Sn=, ∴Sn= (2)證明:假設(shè){an+1}是等比數(shù)列,則對(duì)任意的k∈N*, (ak+1+1)2=(ak+1)(ak+2+1), a+2ak+1+1=akak+2+ak+ak+2+1, aq2k+2a1qk=a1qk-1a1qk+1+a1qk-1+a1qk+1, ∵a1≠0,∴2qk=qk-1+qk+1. ∵q≠0,∴q2-2q+1=0, ∴q=1,這與已知矛盾. ∴假設(shè)不成立,故{an+1}不是等比數(shù)列. 角度2 證明“至多”“至少”“唯一”命題 2.已知M是由滿足下述條件的函數(shù)構(gòu)成的集合:對(duì)任意f(x)∈M, (ⅰ)方程f(x)-x=0有實(shí)數(shù)根; (ⅱ)函數(shù)f(x)的導(dǎo)數(shù)f′(x)滿足0- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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