教学目标:
1.了解合情推理的含义,能利用归纳和类比等进行简单的推理,了解合情推理在数学发现中的作用.
2.了解演绎推理的重要性,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.了解直接证明的基本方法:分析法、综合法和数学归纳法;了解分析法、综合法和数学归纳法的思考过程、特点.
4.了解本章知识结构,进一步感受和体会常用的思维模式和证明方法,形成对数学的完整认识.
教学重点:
了解本章知识结构,进一步感受和体会常用的思维模式和证明方法,形成对数学的完整认识.
教学难点:
认识数学本质,把握数学本质,灵活选择并运用所学知识解决问题.
教学过程:
1、知识回顾
本章知识结构:
基础知识过关:
(1)合情推理包括 推理、 推理.
(2) 称为归纳推理;它是一种由 到 ,由 到 的推理.
(3) 称为类比推理;它是一种由 到 的推理.
(4)归纳推理的一般步骤是:① ,② .
(5)类比推理的一般步骤是:① ,② .
(6)从一般性的原理出发,推出某个特殊情况下的结论,我们称这种推理为 ,它是一种 到 的推理.
(7) 和 是直接证明的两种基本方法.
(8)反证法证明问题的一般步骤:① ,② ,
③ ;④ .
(9)数学归纳法的基本思想 ;
数学归纳法证明命题的步骤:① ,② ,
③ .
二、数学运用
例1 (1)考察下列一组不等式:23+53>22·5+2·52,24+54>23·5+2·53,25+55>23·52+22·53,….将上述不等式在左右两端仍为两项和的情况下加以推广,使以上的不等式成为推广不等式的特例,则推广的不等式可以是 .
(2)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,在空间内,若两个正四面体的棱长的比为1∶2,则它们的体积比为 .
(3)若数列{an}是等差数列,对于bn=(a1+a2 +…+an),则数列{bn}也是等差数列.类比上述性质,若数列{cn}是各项都为正数的等比数列,对于dn>0,则dn= 时,数列{dn}也是等比数列.
解 (1);
(2)体积比为1∶8;
(3).
说明 (1)是从个别情况到一般情况的合情推理;
(2)是从平面到空间的类比推理;
(3)是从等差数列到等比数列的类比推理.
例2 若△ABC的三个内角A,B,C成等差数列,分别用综合法和分析法证明:.
证明 (分析法)要证,
只需证,
即证,
∵△ABC的三个内角A,B,C成等差数列,∴C=60°,
由余弦定理得,即,
故原命题成立.
(综合法)∵△ABC的三个内角A,B,C成等差数列,∴C=60°,
由余弦定理得,即,
或,
两边同除以得.
说明 分析法和综合法是两种常用的直接证明方法.分析法的特点是执果索因,综合法的特点是由因导果,分析法常用来探寻解题思路,综合法常用来书写解题过程.
例3 已知a,b,c∈(0,1),求证:(1-a)b,(1-b)c,(1-c)a不能同时大于.
分析 “不能同时大于”包含多种情形,不易直接证明,可考虑反证法.
证明:假设(1-a)b,(1-b)c,(1-c)a同时大于,
即 (1-a)b>,(1-b)c>,(1-c)a>,
∵a,b,c∈(0,1),
∴三式同向相乘得(1-a)b(1-b)c(1-c)a>,
又,
同理,,
∴(1-a)b(1-b)c(1-c)a>,这与假设矛盾,故原命题得证.
说明 反证法属于“间接证明法”,是从反面的角度思考问题的证明方法.用反证法证明命题“若p则q”时,可能会出现以下三种情况:
(1)导出非p为真,即与原命题的条件矛盾;
(2)导出q为真,即与假设“非q为真”矛盾;
(3)导出一个恒假命题.
使用反证法证明问题时,准确地作出反设(即否定结论),是正确运用反证法的前提.当遇到否定性、惟一性、无限性、至多、至少等类型问题时,常用反证法.
例4 已知数列{an},an ≥0,a1=0,an+12+an+1-1= an 2(n∈N*)
记Sn=a1+a2+…+an.Tn
.
求证:当n∈N*时,(1)an<an+1 ;(2)Sn>n-2 ;(3)Tn<3.
解 (1)证明:用数学归纳法证明.
1n=1时,因为a2是方程x2+x-1=0的正根,所以a1<a2.
2设当n=k(k∈N*)时,ak<ak+1,
因为ak+12-ak2=(ak+22+ak+2-1)-(ak+12+ak+1-1)
=(ak+1-ak+1) (ak+1+ak+1+1),
所以ak+1<ak+2.
即当n=k+1时,an<an+1也成立.
根据①和②,可知an<an+1对任何n∈N*都成立.
(2)证明:由ak+12+ak+1-1=ak2,k=1,2,…,n-1(n≥2),
得an2+(a2+a3+…+an)-(n-1)=a12.
因为a1=0,所以Sn=n-1-an2.
由an<an+1及an+1=1+an2-2an+12<1,得an<1,
所以Sn>n-2.
(3)证明:由ak+12+ak+1=1+ak2≥2 ak,得
( k=2,3,…,n-1,n≥3)
所以( a≥3),
于是=<( n≥3),
故当n≥3时,,
又因为T1<T2<T3,
所以Tn<3.
三、学生总结
引导学生从知识、方法、收获三个方面进行小结,明确推理、归纳推理的概念及彼此间的关系.认识数学本质,把握数学本质,增强创新意识,提高创新能力.
四、课后作业
教材第102—103页复习题第3题,第4题,第5题,第9题,第12题,第13题.