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4.4 数学归纳法
第四章 数列
课程标准
了解数学归纳法的原理,能用数学归纳法证明数列中的一些简单命题
新课导入
问题1 回忆下,我们在高中的学习中认识了哪些数学证明方法?
1.比较法
2.综合法(逆推法)
3.分析法(正推)
4.反证法
5.不完全归纳法
新课导入
如果你从袋子里拿出5个小球,发现全部都是绿色的,那么能否判断袋子里面的小球都是绿色的?
不能.通过考察部分对象,得到一般的结论的方法,叫不完全归纳法.
不完全归纳法得到的结论不一定正确.
本节我们就来介绍一种重要的证明方法-----数学归纳法
一
二
三
教学目标
了解数学归纳法的原理
掌握数学归纳法的步骤
能用数学归纳法证明一些简单的数学命题
(逻辑推理)
教学目标
难点
重点
易错点
新知探究
探究一 了解数学归纳法的原理、掌握数学归纳法的步骤
新知讲解
已知数列{}满足,=
计算,,,猜想其通项公式,并证明你的猜想.
计算可得,,再结合
由此猜想:
如何证明这个猜想呢?
新知讲解
我们可以从开始一个个往下验证。
一般来说,与正整数有关的命题,当比较小时可以逐个验证,但当较大时,验证起来会很麻烦。
特别当取所有正整数都成立的命题时,逐一验证是不可能的。
因此,我们需要另辟蹊径,寻求一种方法。
通过有限个步骤的推理,证明n所取所有正整数时都成立
新知讲解
我们先从多米诺骨牌游戏说起,码放骨牌时,要保证任意相邻的两块骨牌,若前一块骨牌倒下,则一定导致后一块骨牌倒下。这样,只要推到第1块骨牌,就可导致第2块骨牌倒下;而第2块骨牌倒下,就可导致第3块骨牌倒下;……,总之,不论有多少块骨牌,都能全部倒下。
大家一起来看下视频,并了解它的原理与步骤。
新知讲解
新知讲解
问题2:多米诺骨牌都倒下的关键点是什么?
(1)第一块骨牌倒下;
(2)任意相邻的两块骨牌,前一块倒下一定导致后一块倒下.
(1)第一块骨牌倒下;
(2)若第K块骨牌倒下时,则使相邻的第K+1块骨牌也倒下
根据(1)和 (2),可知不论有多少块骨牌,都能全部倒下。
概念生成
数学归纳法的定义
一般地,证明一个与正整数有关的命题,可按下列步骤进行:
归纳奠基→证明当n取第一个值时命题成立
归纳递推→以当时命题成立”为条件,
推出“当时命题也成立”
只要完成这两个步骤,就可以断定命题对从n0开始的所有正整数n都成立.这种证明方法叫做数学归纳法.
新知讲解
已知数列{}满足,=
计算,,,猜想其通项公式,并证明你的猜想.
(1)当n=1时猜想成立;
(2)若n=k时猜想成立, 即,
则当n=k+1时, = =1,猜想也成立,
根据(1)和(2),可知对任意的正整数n,猜想都成立.
所以,对于任意,猜想都成立,即数列{}的通项公式是.
新知探究
探究二 数学归纳法的运用
例题讲解
例1. 用数学归纳法证明:如果{}是一个公差为的等差数列,那么,= ①
对任何都成立.
新知讲解
证明:(1)当时,左边,右边=,①式成立.
(2)假设当()时, ①式成立,即=
根据等差数列的定义,有
于是
即当时, ①式也成立
由(1)(2)可知, ①式对任何都成立
方法小结
用数学归纳法证明恒等式时,
一是弄清取第一个值时等式两端项的情况;
二是弄清从到等式两端增加了哪些项,减少了哪些项;
三是证明时结论也成立,要设法将待证式与归纳假设建立联系,并朝证明目标的表达式变形.
例题讲解
例2 用数学归纳法证明:
证:(1)时,左边等于右边
(2)假设时,上式成立
即
(3)当时,
所以,成立
证明成立
小结
归纳奠基:证明当时命题成立;
归纳:以“当时命题成立”为条件,
递推:当时命题也成立.
只要完成这三个步骤,就可以断定命题对从开始的所有正整数都成立,这种证明方法称为数学归纳法.