第六章第5講直接證明與間接證明

2021-03-04 09:41:56 字數 3916 閱讀 9894

(2)分析法證題的一般思路

分析法的思路是逆向思維,用分析法證題必須從結論出發,倒著分析,尋找結論成立的充分條件.應用分析法證明問題時要嚴格按分析法的語言表達,下一步是上一步的充分條件.

(3)反證法證題的一般思路

反證法證題的實質是證明它的逆否命題成立.反證法的主要依據是邏輯中的排中律,排中律的一般形式是:或者是a,或者是非a,即在同一討論過程中,a和非a有且僅有乙個是正確的,不能有第三種情況出現.

1.下列表述:①綜合法是由因導果法;②綜合法是順推法;③分析法是執果索因法;④分析法是逆推法;⑤反證法是間接證法.其中正確的有(  )

a.2個b.3個

c.4個 d.5個

解析:選d.由分析法、綜合法、反證法的定義知①②③④⑤都正確.

2.(選修22 p91練習t1改編)用反證法證明命題「三角形三個內角至少有乙個不大於60°」時,應假設(  )

a.三角形三個內角都不大於60°

b.三角形三個內角都大於60°

c.三角形三個內角至多有乙個大於60°

d.三角形三個內角至多有兩個大於60°

答案:b

3.在不等邊三角形中,a為最大邊,要想得到∠a為鈍角的結論,三邊a,b,c應滿足________.

解析:由餘弦定理cos a=<0,所以b2+c2-a2<0,即a2>b2+c2.

答案:a2>b2+c2

考點一綜合法的應用[學生用書p120]

已知數列滿足a1=且an+1=an-a (n∈n*).

(1)證明:1<≤2(n∈n*);

(2)設數列的前n項和為sn,證明: <≤(n∈n*).

[證明] (1)由題意得an+1-an=-a<0,即an+1故an≤.

由an=(1-an-1)an-1得

an=(1-an-1)(1-an-2)…(1-a1)a1>0.

由0即1<≤2(n∈n*).

(2)由題意得a=an-an+1,所以sn=a1-an+1.①

由-=和1<≤2得1<-≤2,

所以n<-≤2n,

因此≤an+1< (n∈n*).②

由①②得<≤(n∈n*).

綜合法的證題思路

(1)綜合法是「由因導果」的證明方法,它是一種從已知到未知(從題設到結論)的邏輯推理方法,即從題設中的已知條件或已證的真實判斷(命題)出發,經過一系列中間推理,最後匯出所要求證結論的真實性.

(2)綜合法的邏輯依據是三段論式的演繹推理.

1.在△abc中,設a,b,c分別是內角a,b,c所對的邊,且直線bx+ycos a+cos b=0與ax+ycos b+cos a=0平行,求證:△abc是直角三角形.

證明:法一:由兩直線平行可知bcos b-acos a=0,由正弦定理可知sin bcos b-sin acos a=0,即sin 2b-sin 2a=0,故2a=2b或2a+2b=π,即a=b或a+b=.

若a=b,則a=b,cos a=cos b,兩直線重合,不符合題意,故a+b=,即△abc是直角三角形.

法二:由兩直線平行可知bcos b-acos a=0,

由餘弦定理,得a·=b·,

所以a2(b2+c2-a2)=b2(a2+c2-b2),

所以c2(a2-b2)=(a2+b2)(a2-b2),

所以(a2-b2)(a2+b2-c2)=0,所以a=b或a2+b2=c2.

若a=b,則兩直線重合,不符合題意,

故a2+b2=c2,即△abc是直角三角形.

考點二分析法[學生用書p120]

已知a≥b>0,求證:2a3-b3≥2ab2-a2b.

[證明] 要證明2a3-b3≥2ab2-a2b成立,

只需證2a3-b3-2ab2+a2b≥0,

即2a(a2-b2)+b(a2-b2)≥0,

即(a+b)(a-b)(2a+b)≥0.

因為a≥b>0,所以a-b≥0,a+b>0,2a+b>0,

從而(a+b)(a-b)(2a+b)≥0成立,

所以2a3-b3≥2ab2-a2b.

分析法的證題思路

先從結論入手,由此逐步推出保證此結論成立的充分條件,而當這些判斷恰恰都是已證的命題(定義、公理、定理、法則、公式等)或要證命題的已知條件時命題得證.

[注意] 要注意書寫格式的規範性.

2.△abc的三個內角a,b,c成等差數列,a,b,c的對邊分別為a,b,c.

求證:+=.

證明:要證+=,

即證+=3,也就是證+=1,

只需證c(b+c)+a(a+b)=(a+b)(b+c),

需證c2+a2=ac+b2.

又△abc三內角a,b,c成等差數列,故b=60°,

由餘弦定理,得

b2=c2+a2-2accos 60°,即b2=c2+a2-ac,

故c2+a2=ac+b2成立.

於是原等式成立.

考點三反證法[學生用書p121]

設是公比為q的等比數列.

(1)推導的前n項和公式;

(2)設q≠1,證明數列不是等比數列.

[解] (1)設的前n項和為sn,

當q=1時,sn=a1+a1+…+a1=na1;

當q≠1時,sn=a1+a1q+a1q2+…+a1qn-1,①

qsn=a1q+a1q2+…+a1qn,②

①-②得,(1-q)sn=a1-a1qn,

所以sn=,

所以sn=

(2)證明:假設是等比數列,則對任意的k∈n*,

(ak+1+1)2=(ak+1)(ak+2+1),

a+2ak+1+1=akak+2+ak+ak+2+1,

aq2k+2a1qk=a1qk-1·a1qk+1+a1qk-1+a1qk+1.

因為a1≠0,所以2qk=qk-1+qk+1.

因為q≠0,所以q2-2q+1=0,

所以q=1,這與已知矛盾.

所以假設不成立,故不是等比數列.

用反證法證明數學命題需把握的三點

(1)必須先否定結論,即肯定結論的反面;

(2)必須從否定結論進行推理,即應把結論的反面作為條件,且必須依據這一條件進行推證;

(3)推導出的矛盾可能多種多樣,有的與已知矛盾,有的與假設矛盾,有的與已知事實矛盾等,但是推導出的矛盾必須是明顯的.

3.已知a1+a2+a3+a4>100,求證:a1,a2,a3,a4中至少有乙個數大於25.

證明:假設a1,a2,a3,a4均不大於25,

即a1≤25,a2≤25,a3≤25,a4≤25,則a1+a2+a3+a4≤25+25+25+25=100,

這與已知a1+a2+a3+a4>100矛盾,故假設錯誤.

所以a1,a2,a3,a4中至少有乙個數大於25.

,[學生用書p121])

方法思想——轉化與化歸思想求證函式的綜合問題

設函式f(x)=x3+3bx2+3cx有兩個極值點x1,x2,且x1∈[-1,0],x2∈[1,2].

(1)求b,c滿足的約束條件,並在下面的座標平面內畫出滿足這些條件的點(b,c)的區域;

(2)證明:-10≤f(x2)≤-.

[解] (1)f′(x)=3x2+6bx+3c.依題意知,方程f′(x)=0有兩個根x1,x2,且x1∈[-1,0],x2∈[1,2]等價於f′(-1)≥0,f′(0)≤0,f′(1)≤0,f′(2)≥0.

由此得b,c滿足的約束條件為

滿足這些條件的點(b,c)的區域為圖中陰影部分.

(2)證明:由題設知f′(x2)=3x+6bx2+3c=0,

故bx2=-x-c.

於是f(x2)=x+3bx+3cx2=-x+x2.

由於x2∈[1,2],而由(1)知c≤0,

故-4+3c≤f(x2)≤-+c.

又由(1)知-2≤c≤0,

所以-10≤f(x2)≤-.

(1)本題在求證第(2)問時,利用了轉化與化歸思想,利用f′(x2)=0得出bx2=-x-c,進而轉化為f(x2)=-x+x2,借助於(1)中c的範圍證明出結論.

第六章第六節直接證明與間接證明

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