江苏省洪泽中学高二数学教案 上课时间
课题:合情推理
掌握归纳推理的技巧,并能运用解决实际问题。
通过“自主、合作与探究”实现“一切以学生为中心”的理念。
感受数学的人文价值,提高学生的学习兴趣,使其体会到数学学习的美感。
●教学重点:归纳推理及方法的总结。
●教学难点:归纳推理的含义及其具体应用。
●教具准备:与教材内容相关的资料。
●课时安排:1课时
●教学过程:
一.问题情境
(1)原理初探
①引入:“阿基米德曾对国王说,给我一个支点,我将撬起整个地球!”
②提问:大家认为可能吗?他为何敢夸下如此海口?理由何在?
③探究:他是怎么发现“杠杆原理”的?
从而引入两则小典故:(图片展示-阿基米德的灵感)
A:一个小孩,为何轻轻松松就能提起一大桶水?
B:修筑河堤时,奴隶们是怎样搬运巨石的?
正是基于这两个发现,阿基米德大胆地猜想,然后小心求证,终于发现了伟大的“杠杆原理”。
④思考:整个过程对你有什么启发?
⑤启发:在教师的引导下归纳出:“科学离不开生活,离不开观察,也离不开猜想和证明”。
(2)皇冠明珠
追逐先辈的足迹,接触数学皇冠上最璀璨的明珠 — “歌德巴赫猜想”。
链接:
思考:其他偶数是否也有类似的规律?
③讨论:组织学生进行交流、探讨。
④检验:2和4可以吗?为什么不行?
⑤归纳:通过刚才的探究,由学生归纳“归纳推理”的定义及特点。
3.数学建构
●把从个别事实中推演出一般性结论的推理,称为归纳推理(简称归纳).
注:归纳推理的特点;
简言之,归纳推理是由部分到整体、由特殊到一般的推理。
●归纳推理的一般步骤:
4.师生活动
例1 前提:蛇是用肺呼吸的,鳄鱼是用肺呼吸的,海龟是用肺呼吸的,蜥蜴是用肺呼吸的。蛇、鳄鱼、海龟、蜥蜴都是爬行动物.
结论:所有的爬行动物都是用肺呼吸的。
例2 前提:三角形的内角和是1800,凸四边形的内角和是3600,凸五边形的内角和是5400,……
结论:凸n 边形的内角和是(n—2)×1800。
例3
探究:上述结论都成立吗?
强调:归纳推理的结果不一定成立! —— “ 一切皆有可能!”
5.提高巩固
①探索:先让学生独立进行思考。
②活动:“千里走单骑” — 鼓励学生说出自己的解题思路。
③活动:“圆桌会议” — 鼓励其他同学给予评价,对在哪里?错在哪里?还有没有更好的方法?
【设计意图】:提供一个舞台, 让学生展示自己的才华,这将极大地调动学生的积极性,增强学生的荣誉感,培养学生独立分析问题和解决问题的能力,体现了“自主探究”,同时,也锻炼了学生敢想、敢说、敢做的能力。
【一点心得】:在“千里走单骑”和“圆桌会议”的探究活动中,教师一定要以“鼓励和表扬”为主,面带微笑,消除学生的恐惧感,提高学生的自信心.
⑵能力培养(例2拓展)
①思考:怎么求?组织学生进行探究,寻找规律。
②归纳:由学生讨论,归纳技巧,得到技巧②和③。
技巧②:有整数和分数时,往往将整数化为分数.
技巧③:当分子分母都在变化时,往往统一分子 (或分母),再寻找另一部分的变化规律.
6.课堂小结
(1)归纳推理是由部分到整体,从特殊到一般的推理。通常归纳的个体数目越多,越具有代表性,那么推广的一般性命题也会越可靠,它是一种发现一般性规律的重要方法。
(2)归纳推理的一般步骤:
通过观察个别情况发现某些相同的性质 从已知的相同性质中推出一个明确表述的一般命题(猜想)
证明
课题:类比推理
●教学目标:
通过对已学知识的回顾,认识类比推理这一种合情推理的基本方法,并把它用于对问
题的发现中去。
类比推理是从特殊到特殊的推理,是寻找事物之间的共同或相似性质,类比的性质相似性越多,相似的性质与推测的性质之间的关系就越相关,从而类比得出的结论就越可靠。
正确认识合情推理在数学中的重要作用,养成从小开始认真观察事物、分析问题、发现事物之间的质的联系的良好个性品质,善于发现问题,探求新知识。
认识数学在日常生产生活中的重要作用,培养学生学数学,用数学,完善数学的正确数学意识。
●教学重点:了解合情推理的含义,能利用类比进行简单的推理。
●教学难点:用类比进行推理,做出猜想。
●教具准备:与教材内容相关的资料。
●课时安排:1课时
●教学过程:
一.问题情境
从一个传说说起:春秋时代鲁国的公输班(后人称鲁班,被认为是木匠业的祖师)一次去林中砍树时被一株齿形的茅草割破了手,这桩倒霉事却使他发明了锯子.
他的思路是这样的:
茅草是齿形的;
茅草能割破手.
我需要一种能割断木头的工具;
它也可以是齿形的.
这个推理过程是归纳推理吗?
二.数学活动
我们再看几个类似的推理实例。
例1、试根据等式的性质猜想不等式的性质。
等式的性质: 猜想不等式的性质:
(1) a=ba+c=b+c; (1) a>ba+c>b+c;
(2) a=b ac=bc; (2) a>b ac>bc;
(3) a=ba2=b2;等等。 (3) a>ba2>b2;等等。
问:这样猜想出的结论是否一定正确?
例2、试将平面上的圆与空间的球进行类比.
圆的定义:平面内到一个定点的距离等于定长的点的集合.
球的定义:到一个定点的距离等于定长的点的集合.
圆 球
弦←→截面圆
直径←→大圆
周长←→表面积
面积←→体积
圆的性质 球的性质
圆心与弦(不是直径)的中点的连线垂直于弦 球心与截面圆(不是大圆)的圆点的连线垂直于截面圆
与圆心距离相等的两弦相等;与圆心距离不等的两弦不等,距圆心较近的弦较长 与球心距离相等的两截面圆相等;与球心距离不等的两截面圆不等,距球心较近的截面圆较大
圆的切线垂直于过切点的半径;经过圆心且垂直于切线的直线必经过切点 球的切面垂直于过切点的半径;经过球心且垂直于切面的直线必经过切点
经过切点且垂直于切线的直线必经过圆心 经过切点且垂直于切面的直线必经过球心
☆上述两个例子均是这种由两个(两类)对象之间在某些方面的相似或相同,推演出他们在其他方面也相似或相同;或其中一类对象的某些已知特征,推出另一类对象也具有这些特征的推理称为类比推理(简称类比).
简言之,类比推理是由特殊到特殊的推理.
类比推理的一般步骤:
⑴ 找出两类对象之间可以确切表述的相似特征;
⑵ 用一类对象的已知特征去推测另一类对象的特征,从而得出一个猜想;
⑶ 检验猜想。即
例3.在平面上,设ha,hb,hc是三角形ABC三条边上的高.P为三角形内任一点,P到相应三边的距离分别为pa,pb,pc,我们可以得到结论:
试通过类比,写出在空间中的类似结论.
巩固提高
1.(2001年上海)已知两个圆①x2+y2=1:与②x2+(y-3)2=1,则由①式减去②式可得上述两圆的对称轴方程.将上述命题在曲线仍然为圆的情况下加以推广,即要求得到一个更一般的命题,而已知命题应成为所推广命题的一个特例,推广的命题为-----------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2.类比平面内直角三角形的勾股定理,试给出空间中四面体性质的猜想.
直角三角形 3个面两两垂直的四面体
∠C=90°3个边的长度a,b,c 2条直角边a,b和1条斜边c ∠PDF=∠PDE=∠EDF=90° 4个面的面积S1,S2,S3和S 3个“直角面” S1,S2,S3和1个“斜面” S
3.(2004,北京)定义“等和数列”:在一个数列中,如果每一项与它的后一项的和都为同一个常数,那么这个数列叫做等和数列,这个常数叫做该数列的公和。
已知数列是等和数列,且,公和为5,那么的值为______________,这个数列的前n项和的计算公式为________________
课堂小结
1.类比推理是从特殊到特殊的推理,是寻找事物之间的共同或相似性质。类比的性质相似性越多,相似的性质与推测的性质之间的关系就越相关,从而类比得出的结论就越可靠。
2. 类比推理的一般步骤:
①找出两类事物之间的相似性或者一致性。
②用一类事物的性质去推测另一类事物的性质,得出一个明确的命题(猜想)
课 题:演绎推理
教学目标:1. 了解演绎推理 的含义。
2. 能正确地运用演绎推理 进行简单的推理。
3. 了解合情推理与演绎推理之间的联系与差别。
教学重点:正确地运用演绎推理 进行简单的推理
教学难点:了解合情推理与演绎推理之间的联系与差别。
教学过程:
1. 复习:合情推理
归纳推理 从特殊到一般
类比推理 从特殊到特殊
从具体问题出发――观察、分析比较、联想――归纳。类比――提出猜想
2. 问题情境。
观察与思考
1所有的金属都能导电
铜是金属,
所以,铜能够导电
2.一切奇数都不能被2整除,
(2100+1)是奇数,
所以, (2100+1)不能被2整除.
3.三角函数都是周期函数,
tan 是三角函数,
所以,tan 是 周期函数。
提出问题 :像这样的推理是合情推理吗?
二.学生活动 :
1.所有的金属都能导电 ←————大前提
铜是金属, ←-----小前提
所以,铜能够导电 ←――结论
2.一切奇数都不能被2整除 ←————大前提
(2100+1)是奇数,←――小前提
所以, (2100+1)不能被2整除. ←―――结论
3.三角函数都是周期函数, ←——大前提
tan 是三角函数, ←――小前提
所以,tan 是 周期函数。←――结论
3, 建构数学
演绎推理的定义:从一般性的原理出发,推出某个特殊情况下的结论,这种推理称为演绎推理.
1.演绎推理是由一般到特殊的推理;
2.“三段论”是演绎推理的一般模式;包括
⑴大前提---已知的一般原理;
⑵小前提---所研究的特殊情况;
⑶结论-----据一般原理,对特殊情况做出的判断.
三段论的基本格式
M—P(M是P) (大前提)
S—M(S是M) (小前提)
S—P(S是P) (结论)
3.三段论推理的依据,用集合的观点来理解:
若集合M的所有元素都具有性质P,S是M的一个子集,那么S中所有元素也都具有性质P.
四,数学运用
解:二次函数的图象是一条抛物线 (大前提)
例2.已知lg2=m,计算lg0.8
解 (1) lgan=nlga(a>0)---------大前提
lg8=lg23————小前提
lg8=3lg2————结论
lg(a/b)=lga-lgb(a>0,b>0)——大前提
lg0.8=lg(8/10)——-小前提
lg0.8=lg(8/10)——结论
例3.如图;在锐角三角形ABC中,AD⊥BC, BE⊥AC,
D,E是垂足,求证AB的中点M到D,E的距离相等
解: (1)因为有一个内角是只直角的三角形是直角三角形,——大前提
在△ABC中,AD⊥BC,即∠ADB=90°——-小前提
所以△ABD是直角三角形——结论
(2)因为直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半,——大前提
因为 DM是直角三角形斜边上的中线,——小前提
所以 DM= AB——结论
同理 EM= AB
所以 DM=EM.
练习:第35页 练习第 1,2,3,4,题
五 回顾小结:
演绎推理具有如下特点:课本第33页 。
演绎推理错误的主要原因是
1.大前提不成立;2, 小前提不符合大前提的条件。
作业:第35页 练习 第5题 。习题2。1 第4题。
课题:推理案例赏识
课型:新授课
教学目标:
1. 了解合情推理和演绎推理 的含义。
2. 能正确地运用合情推理和演绎推理 进行简单的推理。
3. 了解合情推理与演绎推理之间的联系与差别。
教学重点:了解合情推理与演绎推理之间的联系与差别
教学难点:了解合情推理和演绎推理是怎样推进数学发现活动的。
教学过程:
2 复习 合情推理和演绎推理的过程
3 案例:
例一 正整数平方和公式的推导。
提出问题
我们知道,前n个正整数的和为
(n)=1+2+3+…….+n= n(n+i) ①
那么,前n 个正整数的平方和
(n)==? ②
三,数学活动
思路1 (归纳的方案) 参照课本 第36页 -37页 三表 猜想
(n)=
思考 :上面的数学活动是由哪些环节构成的?
在这个过程中提出了哪些猜想?
提出猜想时使用了哪些推理方法?
合情推理和演绎推理分别发挥了什么作用?
思路2 (演绎的方案)
尝试用直接相加的方法求出正整数的平方和。
2 把正整数的平方和表示出来,参照课本棣37页
左右两边分别相加,等号两边的(n)被消去了,所以无法从中求出 (n)的值,尝试失败了。
(2)从失败中吸取有用信息,进行新的尝试
(3)尝试把两项和的平方公式改为两项和的立方公式。左右两边相加,
终于导出了公式。
思考: 上面的数学活动是由哪些环节构成的?
在这个过程中提出了哪些猜想?
提出猜想时使用了哪些推理方法?
合情推理和演绎推理分别发挥了什么作用。
四,数学理论:
上面的案例说明:
(1)数学发现过程是一个探索创造的过程.是一个不断地提出猜想验证猜想的过程,合情推理和论证推理相辅相成,相互为用,共同推动着发现活动的进程。
(2)合情推理是富于创造性的或然推理,在数学发现活动中,它为演绎推理确定了目标和方向,具有提出猜想、发现结论,提供思路的作用。
(3)演绎推理是形式化程度较高的必然推理,在数学发现活动中,它具有类似于“实验”的功能,它不仅为合情推理提供了前提,而且可以对猜想作出“判决”和证明,从而为调控探索活动提供依据。
五,巩固练习:
阅读课本第39页
棱台体积公式的探求
通过阅读或查资料,寻找合情推理和演绎推理在数学推理在数学活动中的作用的案例,并回答问题:
1 。案例中的数学活动是由哪些环节构成的?
2 。在上这个过程中提出了哪些猜想?
3 , 提出猜想时使用了哪些推理方法?
4, 合情推理和演绎推理分别发挥了什么作用?
六,教学小结:
(1)数学发现过程是一个探索创造的过程.是一个不断地提出猜想验证猜想的过程,合情推理和论证推理相辅相成,相互为用,共同推动着发现活动的进程。
(2)合情推理是富于创造性的或然推理,在数学发现活动中,它为演绎推理确定了目标和方向,具有提出猜想、发现结论,提供思路的作用。
(3)演绎推理是形式化程度较高的必然推理,在数学发现活动中,它具有类似于“实验”的功能,它不仅为合情推理提供了前提,而且可以对猜想作出“判决”和证明,从而为调控探索活动提供依据。
七,作业:
八,教后感:
课题:直接证明--综合法与分析法
1.教学目标:
知识与技能:结合已经学过的数学实例,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。
过程与方法: 多让学生举命题的例子,培养他们的辨析能力;以及培养他们的分析问题和解决问题的能力;
情感、态度与价值观:通过学生的参与,激发学生学习数学的兴趣。
2.教学重点:了解分析法和综合法的思考过程、特点
3.教学难点:分析法和综合法的思考过程、特点
4.教具准备:与教材内容相关的资料。
5.教学设想:分析法和综合法的思考过程、特点. “变形”是解题的关键,是最重一步。因式分解、配方、凑成若干个平方和等是“变形”的常用方法。
6.教学过程:
学生探究过程:证明的方法
(1)、分析法和综合法是思维方向相反的两种思考方法。在数学解题中,分析法是从数学题的待证结论或需求问题出发,一步一步地探索下去,最后达到题设的已知条件。综合法则是从数学题的已知条件出发,经过逐步的逻辑推理,最后达到待证结论或需求问题。对于解答证明来说,分析法表现为执果索因,综合法表现为由果导因,它们是寻求解题思路的两种基本思考方法,应用十分广泛。
(2)、例1.设a、b是两个正实数,且a≠b,求证:a3+b3>a2b+ab2.
证明:(用分析法思路书写)
要证 a3+b3>a2b+ab2成立,
只需证(a+b)(a2-ab+b2)>ab(a+b)成立,
即需证a2-ab+b2>ab成立。(∵a+b>0)
只需证a2-2ab+b2>0成立,
即需证(a-b)2>0成立。
而由已知条件可知,a≠b,有a-b≠0,所以(a-b)2>0显然成立,由此命题得证。
(以下用综合法思路书写)
∵a≠b,∴a-b≠0,∴(a-b)2>0,即a2-2ab+b2>0
亦即a2-ab+b2>ab
由题设条件知,a+b>0,∴(a+b)(a2-ab+b2)>(a+b)ab
即a3+b3>a2b+ab2,由此命题得证
例2、若实数,求证:
证明:采用差值比较法:
=
= =
=
∴ ∴
例3、已知求证
本题可以尝试使用差值比较和商值比较两种方法进行。
证明:1) 差值比较法:注意到要证的不等式关于对称,不妨设
,从而原不等式得证。
2)商值比较法:设
故原不等式得证。
注:比较法是证明不等式的一种最基本、最重要的方法。用比较法证明不等式的步骤是:作差(或作商)、变形、判断符号。
讨论:若题设中去掉这一限制条件,要求证的结论如何变换?
巩固练习:第81页练习1 , 2 , 3 , 4
课后作业:第84页 1,2, 3
教学反思:本节课学习了分析法和综合法的思考过程、特点. “变形”是解题的关键,是最重一步。因式分解、配方、凑成若干个平方和等是“变形”的常用方法。
课题:间接证明--反证法
1.教学目标:
知识与技能:结合已经学过的数学实例,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。
过程与方法: 多让学生举命题的例子,培养他们的辨析能力;以及培养他们的分析问题和解决问题的能力;
情感、态度与价值观:通过学生的参与,激发学生学习数学的兴趣。
2.教学重点:了解反证法的思考过程、特点
3. 教学难点:反证法的思考过程、特点
4.教具准备:与教材内容相关的资料。
5.教学设想:利用反证法证明不等式的第三步所称的矛盾结果,通常是指所推出的结果与已知公理、定义、定理或已知条件、已证不等式,以及与临时假定矛盾等各种情况。
6.教学过程:
学生探究过程:综合法与分析法
(1)、反证法
反证法是一种间接证法,它是先提出一个与命题的结论相反的假设,然后,从这个假设出发,经过正确的推理,导致矛盾,从而否定相反的假设,达到肯定原命题正确的一种方法。反证法可以分为归谬反证法(结论的反面只有一种)与穷举反证法(结论的反面不只一种)。用反证法证明一个命题的步骤,大体上分为:(1)反设;(2)归谬;(3)结论。
反设是反证法的基础,为了正确地作出反设,掌握一些常用的互为否定的表述形式是有必要的,例如:是/不是;存在/不存在;平行于/不平行于;垂直于/不垂直于;等于/不等于;大(小)于/不大(小)于;都是/不都是;至少有一个/一个也没有;至少有n个/至多有(n一1)个;至多有一个/至少有两个;唯一/至少有两个。
归谬是反证法的关键,导出矛盾的过程没有固定的模式,但必须从反设出发,否则推导将成为无源之水,无本之木。推理必须严谨。导出的矛盾有如下几种类型:与已知条件矛盾;与已知的公理、定义、定理、公式矛盾;与反设矛盾;自相矛盾。
(2)、例子
例1、求证:不是有理数
例2、已知,求证:(且)
例3、设,求证
证明:假设,则有,从而
因为,所以,这与题设条件矛盾,所以,原不
等式成立。
例4、设二次函数,求证:中至少有一个不小于.
证明:假设都小于,则
(1)
另一方面,由绝对值不等式的性质,有
(2)
(1)、(2)两式的结果矛盾,所以假设不成立,原来的结论正确。
注意:诸如本例中的问题,当要证明几个代数式中,至少有一个满足某个不等式时,通常采用反证法进行。
议一议:一般来说,利用反证法证明不等式的第三步所称的矛盾结果,通常是指所推出的结果与已知公理、定义、定理或已知条件、已证不等式,以及与临时假定矛盾等各种情况。试根据上述两例,讨论寻找矛盾的手段、方法有什么特点?
例5、设0 < a, b, c < 1,求证:(1 a)b, (1 b)c, (1 c)a,不可能同时大于
证:设(1 a)b >, (1 b)c >, (1 c)a >,
则三式相乘:ab < (1 a)b (1 b)c (1 c)a < ①
又∵0 < a, b, c < 1 ∴
同理:,
以上三式相乘: (1 a)a (1 b)b (1 c)c≤ 与①矛盾
∴原式成立
例6、已知a + b + c > 0,ab + bc + ca > 0,abc > 0,求证:a, b, c > 0
证:设a < 0, ∵abc > 0, ∴bc < 0
又由a + b + c > 0, 则b + c = a > 0
∴ab + bc + ca = a(b + c) + bc < 0 与题设矛盾
又:若a = 0,则与abc > 0矛盾, ∴必有a > 0
同理可证:b > 0, c > 0
巩固练习:第83页练习3、4、5、6
课后作业:第84页 4、5、6
教学反思:
反证法是一种间接证法,它是先提出一个与命题的结论相反的假设,然后,从这个假设出发,经过正确的推理,导致矛盾,从而否定相反的假设,达到肯定原命题正确的一种方法。反证法可以分为归谬反证法(结论的反面只有一种)与穷举反证法(结论的反面不只一种)。用反证法证明一个命题的步骤,大体上分为:(1)反设;(2)归谬;(3)结论。
反设是反证法的基础,为了正确地作出反设,掌握一些常用的互为否定的表述形式是有必要的,例如:是/不是;存在/不存在;平行于/不平行于;垂直于/不垂直于;等于/不等于;大(小)于/不大(小)于;都是/不都是;至少有一个/一个也没有;至少有n个/至多有(n一1)个;至多有一个/至少有两个;唯一/至少有两个。
归谬是反证法的关键,导出矛盾的过程没有固定的模式,但必须从反设出发,否则推导将成为无源之水,无本之木。推理必须严谨。导出的矛盾有如下几种类型:与已知条件矛盾;与已知的公理、定义、定理、公式矛盾;与反设矛盾;自相矛盾。
课题:数学归纳法
一、教学目标:
1.了解数学归纳法的原理,理解数学归纳法的一般步骤。
2.掌握数学归纳法证明问题的方法。
3.能用数学归纳法证明一些简单的数学命题。
二、教学重点:掌握数学归纳法的原理及证明问题的方法。
难点:能用数学归纳法证明一些简单的数学命题。
三、教学过程:
【创设情境】
1.华罗庚的“摸球实验”。
2.“多米诺骨牌实验”。
问题:如何保证所摸的球都是红球?多米诺骨牌全部倒下?处了利用完全归纳法全部枚举之外,是否还有其它方法?
数学归纳法:数学归纳法实际上是一种以数学归纳法原理为依据的演绎推理,它将一个无穷的归纳过程转化为一个有限步骤的演绎过程,是处理自然数问题的有力工具。
【探索研究】
1.数学归纳法的本质:
无穷的归纳→有限的演绎(递推关系)
2.数学归纳法公理:
(1)(递推奠基):当n取第一个值n0结论正确;
(2)(递推归纳):假设当n=k(k∈N*,且k≥n0)时结论正确;(归纳假设)
证明当n=k+1时结论也正确。(归纳证明)
由(1),(2)可知,命题对于从n0开始的所有正整数n都正确。
【例题评析】
例1:以知数列{an}的公差为d,求证:
说明:①归纳证明时,利用归纳假设创造递推条件,寻求f(k+1)与f(k)的递推关系,是解题的关键。
②数学归纳法证明的基本形式;
(1)(递推奠基):当n取第一个值n0结论正确;
(2)(递推归纳):假设当n=k(k∈N*,且k≥n0)时结论正确;(归纳假设)
证明当n=k+1时结论也正确。(归纳证明)
由(1),(2)可知,命题对于从n0开始的所有正整数n都正确。
EX: 1.判断下列推证是否正确。
P88 2,3
2. 用数学归纳法证明
例2:用数学归纳法证明(n∈N,n≥2)
说明:注意从n=k到n=k+1时,添加项的变化。
EX:1.用数学归纳法证明:
(1)当n=1时,左边有_____项,右边有_____项;
(2)当n=k时,左边有_____项,右边有_____项;
(3)当n=k+1时,左边有_____项,右边有_____项;
(4)等式的左右两边,由n=k到n=k+1时有什么不同
变题: 用数学归纳法证明 (n∈N+)
例3:设f(n)=1+,求证n+f(1)+f(2)+…f(n-1)=nf(n) (n∈N,n≥2)
说明:注意分析f(k)和f(k+1)的关系。
【课堂小结】
1.数学归纳法公理:
(1)(递推奠基):当n取第一个值n0结论正确;
(2)(递推归纳):假设当n=k(k∈N*,且k≥n0)时结论正确;(归纳假设)
证明当n=k+1时结论也正确。(归纳证明)
由(1),(2)可知,命题对于从n0开始的所有正整数n都正确。
2. 注意从n=k到n=k+1时,添加项的变化。利用归纳假设创造递推条件,寻求f(k+1)与f(k)的递推关系.
【反馈练习】
1.用数学归纳法证明3k≥n3(n≥3,n∈N)第一步应验证( )
A ( http: / / www. / wxc / ) n=1 B ( http: / / www. / wxc / ) n=2 C ( http: / / www. / wxc / ) n=3 D ( http: / / www. / wxc / ) n=4
2.用数学归纳法证明第二步证明从“k到k+1”,左端增加的项数是( )
A. B C D
3.若n为大于1的自然数,求证 ( http: / / www. / wxc / ) ( http: / / www. / wxc / )
证明 ( http: / / www. / wxc / ) (1)当n=2时,
(2)假设当n=k时成立,即
4.用数学归纳法证明
【课外作业】
《课标检测》
课题:数学归纳法
一、教学目标:
1.了解数学归纳法的原理,理解数学归纳法的一般步骤。
2.掌握数学归纳法证明问题的方法,能用数学归纳法证明一些简单的数学命题
3.能通过“归纳-猜想-证明”处理问题。
二、教学重点:能用数学归纳法证明一些简单的数学命题。
难点:归纳→猜想→证明。
三、教学过程:
【创设情境】
问题1:数学归纳法的基本思想?
以数学归纳法原理为依据的演绎推理,它将一个无穷归纳(完全归纳)的过程,转化为一个有限步骤的演绎过程。(递推关系)
问题2:数学归纳法证明命题的步骤?
(1)递推奠基:当n取第一个值n0结论正确;
(2)递推归纳:假设当n=k(k∈N*,且k≥n0)时结论正确;(归纳假设)
证明当n=k+1时结论也正确。(归纳证明)
由(1),(2)可知,命题对于从n0开始的所有正整数n都正确。
数学归纳法是直接证明的一种重要方法,应用十分广泛,主要体现在与正整数有关的恒等式、不等式;数的整除性、几何问题;探求数列的通项及前n项和等问题。
【探索研究】
问题:用数学归纳法证明:能被9整除。
法一:配凑递推假设:
法二:计算f(k+1)-f(k),避免配凑。
说明:①归纳证明时,利用归纳假设创造条件,是解题的关键。
②注意从“n=k到n=k+1”时项的变化。
【例题评析】
例1:求证: 能被整除(n∈N+)。
例2:数列{an}中,,a1=1且
(1)求的值;
(2)猜想{an}的通项公式,并证明你的猜想。
说明:用数学归纳法证明问题的常用方法:归纳→猜想→证明
变题:(2002全国理科)设数列{an}满足,n∈N+,
(1)当a1=2时,求,并猜想{an}的一个通项公式;
(2)当a1≥3时,证明对所有的n≥1,有
①an≥n+2 ②
例3:平面内有n条直线,其中任何两条不平行,任何三条直线不共点,问:这n条直线将平面分成多少部分?
变题:平面内有n个圆,其中每两个圆都相交与两点,且每三个圆都不相交于同一点,求证:这n个圆把平面分成n2+n+2个部分。
例4:设函数f(x)是满足不等式,(k∈N+)的自然数x的个数;
(1)求f(x)的解析式;
(2)记Sn=f(1)+f(2)+…+f(n),求Sn的解析式;
(3)令Pn=n2+n-1 (n∈N+),试比较Sn与Pn的大小。
【课堂小结】
1.猜归法是发现与论证的完美结合
数学归纳法证明正整数问题的一般方法:
归纳→猜想→证明。
2.两个注意:
(1)是否用了归纳假设?
(2)从n=k到n=k+1时关注项的变化?
【反馈练习】
1 ( http: / / www. / wxc / ) 观察下列式子 ( http: / / www. / wxc / ) …则可归纳出____ ( http: / / www. / wxc / )
(n∈N*)
1.用数学归纳法证明
2.已知数列计算根据计算结果,猜想的表达式,并用数学归纳法证明。
3.是否存在常数a、b、c,使等式
对一切都成立?并证明你的结论.
【课外作业】
《课标检测》
课题:复习课
一、教学目标:
1.了解本章知识结构。
2.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。课题:数学归纳法
3.认识数学本质,把握数学本质,增强创新意识,提高创新能力。
二、教学重点: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。
难点:认识数学本质,把握数学本质,增强创新意识,提高创新能力
三、教学过程:
【创设情境】
一、知识结构:
【探索研究】
我们从逻辑上分析归纳、类比、演绎的推理形式及特点;揭示了分析法、综合法、数学归纳法和反证法的思维过程及特点。通过学习,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。
【例题评析】
例1:如图第n个图形是由正n+2边形“扩展”而来,(n=1,2,3,…)。则第n-2个图形中共有________个顶点。
变题:黑白两种颜色的正六边形地面砖按如图的规律拼成若干个图案:
则第n个图案中有白色地面砖 块。
例2:长方形的对角线与过同一个顶点的两边所成的角为,则
=1,将长方形与长方体进行类比,可猜测的结论为:_______________________;
变题1:已知,m是非零常数,x∈R,且有= ,问f(x)是否是周期函数?若是,求出它的一个周期,若不是,说明理由。
变题2:数列的前n项和记为Sn,已知证明:
(Ⅰ)数列是等比数列;
(Ⅱ)
例3:设f(x)=ax2+bx+c(a≠0),若函数f(x+1)与函数f(x)的图象关于y轴对称,求证:
为偶函数。
例4:设Sn=1+ (n>1,n∈N),求证: ()
评析:数学归纳法证明不等式时,经常用到“放缩”的技巧。
变题:是否存在a、b、c使得等式1·22+2·32+…+n(n+1)2=(an2+bn+c) 对于一切正整数n都成立?证明你的结论。
解 ( http: / / www. / wxc / ) 假设存在a、b、c使题设的等式成立,
这时令n=1,2,3,有
于是,对n=1,2,3下面等式成立
1·22+2·32+…+n(n+1)2=
记Sn=1·22+2·32+…+n(n+1)2
(1)n=1时,等式以证,成立。
(2)设n=k时上式成立,即Sk= (3k2+11k+10)
那么Sk+1=Sk+(k+1)(k+2)2=(k+2)(3k+5)+(k+1)(k+2)2
= (3k2+5k+12k+24)=[3(k+1)2+11(k+1)+10]
也就是说,等式对n=k+1也成立 ( http: / / www. / wxc / )
综上所述,当a=3,b=11,c=10时,题设对一切自然数n均成立 ( http: / / www. / wxc / )
【课堂小结】
体会常用的思维模式和证明方法。
【反馈练习】
1.(2005辽宁)在R上定义运算若不等式对任意实数成立, 则
A. B. C. D.
2.定义A*B,B*C,C*D,D*B分别对应下列图形
那么下列图形中
可以表示A*D,A*C的分别是 ( )
A.(1)、(2) B.(2)、(3) C.(2)、(4) D.(1)、(4)
3 ( http: / / www. / wxc / ) 已知f(n)=(2n+7)·3n+9,存在自然数m,使得对任意n∈N,都能使m整除f(n),则最大的m的值为( )
A ( http: / / www. / wxc / ) 30 B ( http: / / www. / wxc / ) 26 C ( http: / / www. / wxc / ) 36 D ( http: / / www. / wxc / ) 6
解析 ( http: / / www. / wxc / ) ∵f(1)=36,f(2)=108=3×36,f(3)=360=10×36
∴f(1),f(2),f(3)能被36整除,猜想f(n)能被36整除 ( http: / / www. / wxc / )
证明 ( http: / / www. / wxc / ) n=1,2时,由上得证,设n=k(k≥2)时,
f(k)=(2k+7)·3k+9能被36整除,则n=k+1时,
f(k+1)-f(k)=(2k+9)·3k+1?-(2k+7)·3k=(6k+27)·3k-(2k+7)·3k
=(4k+20)·3k=36(k+5)·3k-2?(k≥2) f(k+1)能被36整除
∵f(1)不能被大于36的数整除,∴所求最大的m值等于36 ( http: / / www. / wxc / )
4 ( http: / / www. / wxc / ) 已知数列{bn}是等差数列,b1=1,b1+b2+…+b10=145 ( http: / / www. / wxc / )
(1)求数列{bn}的通项公式bn;
(2)设数列{an}的通项an=loga(1+)(其中a>0且a≠1)记Sn是数列{an}的前n项和,试比较Sn与logabn+1的大小,并证明你的结论 ( http: / / www. / wxc / )
解 ( http: / / www. / wxc / ) (1) 设数列{bn}的公差为d,
由题意得,∴bn=3n-2
(2)证明 ( http: / / www. / wxc / ) 由bn=3n-2知Sn=loga(1+1)+loga(1+)+…+loga(1+)
=loga[(1+1)(1+)…(1+ )]
而logabn+1=loga,于是,比较Sn与logabn+1?的大小
比较(1+1)(1+)…(1+)与的大小 ( http: / / www. / wxc / )
取n=1,有(1+1)=
取n=2,有(1+1)(1+
推测 ( http: / / www. / wxc / ) (1+1)(1+)…(1+)> (*)
①当n=1时,已验证(*)式成立 ( http: / / www. / wxc / )
②假设n=k(k≥1)时(*)式成立,即(1+1)(1+)…(1+)>
则当n=k+1时,
,
即当n=k+1时,(*)式成立
由①②知,(*)式对任意正整数n都成立 ( http: / / www. / wxc / )
于是,当a>1时,Sn>logabn+1?,当 0<a<1时,Sn<logabn+1?
【课外作业】
《课标检测》
观察
猜想
证明
归纳推理的发展过程
世界近代三大数学难题之一。哥德巴赫是德国一位中学教师,也是一位著名的数学家,生于1690年,1725年当选为俄国彼得堡科学院院士。1742年,哥德巴赫在教学中发现,每个不小于6的偶数都是两个素数(只能被和它本身整除的数)之和。如6=3+3,12=5+7等等。公元1742年6月7日哥德巴赫(Goldbach)写信给当时的大数学家欧拉(Euler),提出了以下的猜想: (a) 任何一个≥6之偶数,都可以表示成两个奇质数之和。 (b) 任何一个≥9之奇数,都可以表示成三个奇质数之和。
这就是着名的哥德巴赫猜想。欧拉在6月30日给他的回信中说,他相信这个猜想是正确的,但他不能证明。叙述如此简单的问题,连欧拉这样首屈一指的数学家都不能证明,这个猜想便引起了许多数学家的注意。从提出这个猜想至今,许多数学家都不断努力想攻克它,但都没有成功。当然曾经有人作了些具体的验证工作,例如: 6 = 3 + 3, 8 = 3 + 5, 10 = 5 + 5 = 3 + 7, 12 = 5 + 7, 14 = 7 + 7 = 3 + 11,16 = 5 + 11, 18 =
5 + 13, . . . . 等等。有人对33×108以内且大过6之偶数一一进行验算,哥德巴赫猜想(a)都成立。但验格的数学证明尚待数学家的努力。从此,这道著名的数学难题引起了世界上成千上万数学家的注意。200年过去了,没有人证明它。哥德巴赫猜想由此成为数学皇冠上一颗可望不可及的“明珠”。到了20世纪20年代,才有人开始向它靠近。1920年、挪威数学家布爵用一种古老的筛选法证明,得出了一个结论:每一个比大的偶数都可以表示为(99)。这种缩小包围圈的办法很管用,科学家们于是从(9十9)开始,逐步减少每个数里所含质数因子的个数,直到最后使每个数里都是一个质数为止,这样就证明了“哥德巴赫”。
观察、比较
联想、类推
猜想新结论
推理与证明
推理
证明
合情推理
演绎推理
直接证明
间接证明
类比推理
归纳推理
分析法
综合法
反证法
数学归纳法
第1个
第2个
第3个
(1)
(2)
(3)
(4)
(1)
(2)
(3)
(4)
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