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1. 了解直接证明的两种基本方法 —— 分析法和综 合法;了解分析法和综合法的思考过程、特点 . 2. 了解间接证明的一种基本方法 —— 反证法,了 解反证法的思考过程、特点. 1. 直接证明 (1) 综合法 ①定义:利用已知条件和某些数学定义、公理、定理 等,经过一系列的 ,最后推导出所要证明的 结论 ,这种证明方法叫做综合法 . ②框图表示: ( 其中 P 表示条件, Q 表示要证结论 ). 推理论证. 成立. (2) 分析法
E N D
1.了解直接证明的两种基本方法——分析法和综 合法;了解分析法和综合法的思考过程、特点. 2.了解间接证明的一种基本方法——反证法,了 解反证法的思考过程、特点.
1.直接证明 (1)综合法 ①定义:利用已知条件和某些数学定义、公理、定理 等,经过一系列的,最后推导出所要证明的 结论,这种证明方法叫做综合法. ②框图表示: (其中P表示条件,Q 表示要证结论). 推理论证 成立
(2)分析法 ①定义:从 出发,逐步寻求使它成立的直 至最后,把要证明的结论归结为判定一个明显成立的 条件(已知条件、定理、定义、公理等)为止,这种证明 方法叫做分析法. ②框图表示: 充分条件 结论
2.间接证明 反证法:假设原命题,经过正确的推理,最 后得出,因此说明假设错误,从而证明了原命 题成立,这样的证明方法叫做反证法. 不成立 矛盾
[思考探究] 综合法和分析法有什么区别和联系? 提示:分析法是执果索因,一步步寻求上一步成立的充分条件,仅是充分条件,而不需要充要条件.综合法是由因导果.因此分析法的证明过程,恰好是综合法的分析、思考的逆过程.
1.设a=lg2+lg5,b=ex(x<0),则a与b大小关系为 () A.a>bB.a<b C.a=b D.a≤b 解析:a=lg2+lg5=1, ∵x<0,∴b=ex<1, ∴a>b. 答案:A
2.用反证法证明命题:“a,b∈N,ab可被5整除,那么a、 b中至少有一个能被5整除”时,假设的内容应为 () A.a、b都能被5整除B.a、b都不能被5整除 C.a、b不都能被5整除D.a不能被5整除 解析:用反证法证明命题应先否定结论. 答案:B
3.设a,b∈R,已知p:a=b;q:( )2≤ ,则p是 q成立的 () A.必要不充分条件B.充分不必要条件 C.充分必要条件D.既不充分也不必要条件 解析:p:a=b是q:( )2≤ 等号成立的充分条件. 答案:B
4.已知a,b是不相等的正数,x= ,y= , 则x,y的大小关系是. 解析:∵y2=( )2=a+b= =x2. ∴x<y. 答案:x<y
5.若a>b>c,则 的最小值是. 解析:由a>b>c,知a-b>0,b-c>0,a-c>0, 则 =2+ ≥2+2=4. 当且仅当b-c=a-b,即a+c=2b时,等号成立. 答案:4
综合法是“由因导果”,它是从已知条件出发,顺着推证,经过一系列的中间推理,最后导出所证结论的真实性.用综合法证明题的逻辑关系是:A⇒B1⇒B2⇒…⇒Bn⇒B(A为已知条件或数学定义、定理、公理,B为要证结论),它的常见书面表达是“∵,∴”或“⇒”.
已知x+y+z=1,求证:x2+y2+z2≥ . [思路点拨]
[课堂笔记] ∵x2+y2≥2xy,y2+z2≥2yz, z2+x2≥2zx, ∴(x2+y2)+(y2+z2)+(z2+x2)≥2xy+2yz+2zx, ∴3(x2+y2+z2)≥x2+y2+z2+2xy+2yz+2zx, 即3(x2+y2+z2)≥(x+y+z)2=1, x2+y2+z2≥ 成立.
1.分析法是“执果索因”,它是从要证的结论出发,倒着分 析,逐渐地靠近已知. 2.用分析法证“若P则Q”这个命题的模式是: 为了证明命题Q为真,这只需证明命题P1为真,从而有 …… 这只需证明命题P2为真,从而有…… … 这只需证明命题P为真. 而已知P为真,故Q必为真.
[特别警示]用分析法证题时,一定要严格按格式书写,否则极易出错.[特别警示]用分析法证题时,一定要严格按格式书写,否则极易出错.
已知a>0,求证: - ≥a+ -2. [思路点拨]
[课堂笔记]要证 - ≥a+ -2,只要证 +2≥a+ + . ∵a>0,故只要证 , 即a2+ +4 +4≥a2+2+ +2 (a+ )+2,
从而只要证 2 ≥ (a+ ), 只要证4(a2+ )≥2(a2+2+ ), 即a2+ ≥2,而上述不等式显然成立,故原不等式成立.
1.适宜用反证法证明的数学命题有: (1)结论本身以否定形式出现的一类命题; (2)关于唯一性、存在性的命题; (3)结论以“至多”、“至少”等形式出现的命题; (4)结论的反面比原始结论更具体、更容易研究的命题; (5)要证的结论与条件之间的联系不明显,直接由条件推 出结论的线索不够清晰.
2.用反证法证明问题的一般步骤为: (1)反设:假定所要证的结论不成立,而设结论的反面(否 定命题)成立;(否定结论) (2)归谬:将“反设”作为条件,由此出发经过正确的推理, 导出矛盾——与已知条件、已知的公理、定义、定理 及明显的事实矛盾或自相矛盾;(推导矛盾) (3)结论:因为推理正确,所以产生矛盾的原因在于“反设” 的谬误.既然结论的反面不成立,从而肯定了结论成立. (结论成立)
[特别警示] 用反证法证明问题时要注意以下二点:[特别警示] 用反证法证明问题时要注意以下二点: (1)必须先否定结论,即肯定结论的反面,当结论的反面呈现多样性时,必须罗列出各种可能结论,缺少任何一种可能,反证都是不完全的; (2)反证法必须从否定结论进行推理,即应把结论的反面作为条件,且必须根据这一条件进行推证,否则,仅否定结论,不从结论的反面出发进行推理,就不是反证法.
已知a>0,b>0,且a+b>2,求证: 中至少有一个小于2. [思路点拨]
[课堂笔记] 假设 都不小于2, 则 ≥2, ≥2, ∵a>0,b>0, ∴1+b≥2a,1+a≥2b, ∴1+1+a+b≥2(a+b),即2≥a+b. 这与已知a+b>2矛盾,故假设不成立. 即 中至少有一个小于2.
以不等式、立体几何、解析几何、函数与方程等为载体,考查综合法、分析法、反证法的应用是高考对本节内容的常规考法.09年辽宁高考以立体几何为载体,以解答题的形式考查了反证法的应用,是一个新的考查方向.
[考题印证] (2009·辽宁高考)(12分)如图, 已知两个正方形ABCD和DCEF不 在同一平面内,M,N分别为AB, DF的中点. (1)若CD=2,平面ABCD⊥平面DCEF,求MN的长; (2)用反证法证明:直线ME与BN是两条异面直线.
【解】(1)取CD的中点G,连结MG,NG. 因为ABCD,DCEF为正方形,且边长为2, 所以MG⊥CD,MG=2,NG= .┄┄┄┄┄┄┄(4分) 因为平面ABCD⊥平面DCEF, 所以MG⊥平面DCEF.
可得MG⊥NG. 所以MN= .┄┄┄┄┄┄┄┄(6分) (2)证明:假设直线ME与BN共面, 则AB⊂平面MBEN,且平面MBEN与平面DCEF交于EN. 由已知,两正方形不共面,故AB⊄平面DCEF.┄(8分)
又AB∥CD,所以AB∥平面DCEF.而EN为平面MBEN与平面DCEF的交线,所以AB∥EN.┄┄┄(10分)又AB∥CD,所以AB∥平面DCEF.而EN为平面MBEN与平面DCEF的交线,所以AB∥EN.┄┄┄(10分) 又AB∥CD∥EF,所以EN∥EF,这与EN∩EF=E矛盾,故假设不成立. 所以ME与BN不共面,它们是异面直线.┄┄┄(12分)
[自主体验] 已知数列{an}和{bn}满足:a1=λ,an+1= an+n-4,bn=(-1)n(an-3n+21),其中λ为实数,n为正整数. (1)证明:对任意实数λ,数列{an}不是等比数列; (2)证明:当λ≠-18时,数列{bn}是等比数列; (3)设Sn为数列{bn}的前n项和.是否存在实数λ,使得对任意正整数n,都是Sn>-12?若存在,求λ的取值范围;若不存在,说明理由.
解:(1)证明:假设存在一个实数λ,使{an}是等比数列,则有 =a1a3,即( λ-3)2=λ( λ-4)⇔ λ2-4λ+9= λ2-4λ⇔9=0,矛盾,∴{an}不是等比数列. (2)证明:∵bn+1=(-1)n+1[an+1-3(n+1)+21]=(-1)n+1 ( an-2n+14)=- (-1)n·(an-3n+21)= - bn.又λ≠-18∴b1=-(λ+18)≠0.由上式知bn≠0,∴ =- (n∈N*).故当λ≠-18时,数列{bn}是以-(λ+18)为首项,- 为公比的等比数列.
(3)当λ≠-18时,由(2)得bn=-(λ+18)·(- )n-1,于是Sn=- (λ+18)·[1-(- )n]. 当λ=-18时,bn=0,从而Sn=0,Sn>-12恒成立. 当λ≠-18时,要使对任意正整数n,都有Sn>-12, 即- (λ+18)·[1-(- )n]>-12
⇔λ< -18. 令f(n)=1-(- )n,则 当n为正奇数时,1<f(n)≤ ; 当n为正偶数时, ≤f(n)<1. ∴f(n)的最大值为f(1)= . 于是可得λ<20× -18=-6. 综上所述,存在实数λ,使得对任意正整数n,都有Sn>-12,λ的取值范围为(-∞,-6).
1.a,b,c为互不相等的正数,且a2+c2=2bc,则下列关 系中可能成立的是 () A.a>b>cB.b>c>a C.b>a>c D.a>c>b
解析:由a2+c2>2ac⇒2bc>2ac⇒b>a,可排除A、D,令a=2,c=1,可得b= ,可知C可能成立. 答案:C
2.用反证法证明“如果a>b,那么 ”假设内容应是 () A. B. C. 且 D. 或< 解析: 的否定形式为 . 答案:D
3.要使 成立,则a,b应满足 () A.ab<0且a>b B.ab>0且a>b C.ab<0且a<b D.ab>0且a>b或ab<0且a<b
解析:要使 成立, 只要 成立, 即a-b-3 +3 <a-b成立, 只要 成立, 只要ab2<a2b成立, 即要ab(b-a)<0成立, 只要ab>0且a>b或ab<0且a<b成立. 答案:D
4.设x,y,z是空间的不同直线或不同平面,且直线不在 平面内,下列条件中能保证“若x⊥z,且y⊥z,则x∥y” 为真命题的是(填所有正确条件的代号). ①x为直线,y,z为平面;②x,y,z为平面;③x,y为 直线,z为平面;④x,y为平面,z为直线;⑤x,y,z 为直线. 解析:由空间位置关系的判定及性质可知①③④正确. 答案:①③④
5.方程f(x)=x的根称为f(x)的不动点,若函数f(x)= 有唯一 不动点,且x1=1000,xn+1= (n∈N*), 则x2010 =.
解析:由 =x得ax2+(2a-1)x=0.因为f(x)有唯一不动点, 所以2a-1=0,即a= . 所以f(x)= ,所以xn+1= =xn+ . 所以x2010=x1+ ×2009=1000+ = . 答案:
6.若a、b、c是不全相等的正数, 求证:lg +lg +lg >lga+lgb+lgc.
证明:要证lg +lg +lg >lga+lgb+lgc成立, 即证lg( )>lg(abc)成立, 只需证 >abc成立,
∴ ≥abc>0(*)成立. 又∵a、b、c是不全相等的正数, ∴(*)式等号不成立, ∴原不等式成立.