2019年高一高二数学同步学案人教A版选修2-2 第二章 2.2 第1课时 综合法和分析法(课件+讲义)

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名称 2019年高一高二数学同步学案人教A版选修2-2 第二章 2.2 第1课时 综合法和分析法(课件+讲义)
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资源类型 教案
版本资源 人教新课标A版
科目 数学
更新时间 2019-05-06 08:33:55

文档简介



第1课时 综合法和分析法
数学选修2-2
2.2 直接证明与间接证明
[核心必知]
1.预习教材,问题导入
根据以下提纲,预习教材P85~P89的内容,回答下列问题.
(1)阅读教材P85“已知a,b>0,求证a(b2+c2)+b(c2+a2)≥4abc.”的证明过程.思考下列问题:
①该题的条件和结论各是什么?
提示:条件:a,b>0;结论:a(b2+c2)+b(c2+a2)≥4abc.
②本题的证明过程是从“已知条件”出发,还是从“要证明的结论”出发?即证明该题的顺序是什么?
提示:本题是从已知条件a,b>0出发,借助基本不等式证明待证结论的.
(2)阅读教材P87上方证明基本不等式“≥(a>0,b>0)”的过程,回答下列问题:
①该证明过程是从“条件”还是从“结论”开始证明的?
提示:从结论开始证明.
②该证明过程是综合法吗?
提示:不是.
③该证明过程的实质是寻找使结论成立的什么条件?
提示:充分条件.
2.归纳总结,核心必记
(1)综合法
①综合法的定义
利用已知条件和某些数学定义、公理、定理等,经过一系列的推理论证,最后推导出所要证明的结论成立,这种证明方法叫做综合法.
②综合法的框图表示
―→―→―→…―→
(P表示已知条件、已有的定义、公理、定理等,Q表示所要证明的结论)
(2)分析法
①分析法的定义
从要证明的结论出发,逐步寻求使它成立的充分条件,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分析法的框图表示
―→―→―→…―→
[问题思考]
(1)综合法与分析法的推理过程是合情推理还是演绎推理?
提示:综合法与分析法的推理过程是演绎推理,它们的每一步推理都是严密的逻辑推理,从而得到的每一个结论都是正确的,不同于合情推理中的“猜想”.
(2)综合法与分析法有什么区别?
提示:综合法是从已知条件出发,逐步寻找的是必要条件,即由因导果;分析法是从待求结论出发,逐步寻找的是充分条件,即执果索因.
(3)已知a,b,c为正实数,且a+b+c=1,求证:≥8.
证明过程如下:
∵a,b,c为正实数,且a+b+c=1.
∴-1=>0,-1=>0,-1=>0,
∴
=··
≥=8,
当且仅当a=b=c时取等号,∴不等式成立.
这种证明方法是综合法还是分析法?
提示:综合法.
[课前反思]
(1)综合法的定义是什么?如何用框图表示综合法?
 ;
(2)分析法的定义是什么?如何用框图表示分析法?
 .
知识点1
综合法的应用
 
?讲一讲
1.设a,b,c均为正数,且a+b+c=1.证明:
(1)ab+bc+ac≤;
(2)++≥1.
[尝试解答] (1)由a2+b2≥2ab,b2+c2 ≥2bc,c2+a2≥2ca,得a2+b2+c2≥ab+bc+ca.
由题设得(a+b+c)2=1,
即a2+b2+c2+2ab+2bc+2ca=1.
所以3(ab+bc+ca)≤1,即ab+bc+ca≤.
(2)因为+b≥2a,+c≥2b,+a≥2c,
故+++(a+b+c)≥2(a+b+c),
即++≥a+b+c.所以++≥1.

利用综合法证明问题的步骤
(1)分析条件选择方向:仔细分析题目的已知条件(包括隐含条件),分析已知与结论之间的联系与区别,选择相关的公理、定理、公式、结论,确定恰当的解题方法.
(2)转化条件组织过程:把题目的已知条件,转化成解题所需要的语言,主要是文字、符号、图形三种语言之间的相互转化,组织过程时要有严密的逻辑,简洁的语言,清晰的思路.
(3)适当调整回顾反思:解题后回顾解题过程,可对部分步骤进行调整,并对一些语言进行适当的修饰,反思总结解题方法的选取.
?练一练
1.已知a,b,c是不全相等的正实数,求证:++>3.
证明:左边=++-3,
因为a,b,c为不全相等的正实数,
所以+≥2,+≥2,+≥2,
且上述三式的等号不能同时成立,
所以++-3>6-3=3,
即++>3.
知识点2
分析法的应用
 
[思考1] 分析法的证明过程是什么?
名师指津:从“未知”看“需知”,逐步靠拢“已知”,其逐步推理的过程,实际上是寻找使结论成立的充分条件.
[思考2] 分析法的书写格式是什么?
名师指津:分析法的书写格式是:
“要证……,
只需证……,
只需证……,

由于…显然成立(已知,已证…),
所以原结论成立.”其中的关联词语不能省略.
?讲一讲
2.(链接教材P87-例2)已知a>0,求证: -≥a+-2.
[尝试解答] 要证 -≥a+-2.
只需证 +2≥a++.
因为a>0,故只需证2≥2,
即a2++4+4≥a2+2++2+2,
从而只需证2≥,
只需证4≥2,
即a2+≥2,而上述不等式显然成立,故原不等式成立.

(1)当问题的证明用综合法不易寻找思路时,可从待证的结论或需求问题出发,一步一步地探索下去,最后得到一个明显成立的条件,从而得原问题成立.
(2)含有根号、绝对值的等式或不等式的证明,若从正面不易推导时,可以考虑用分析法.
(3)书写形式:要证……,只需证……,即证……,然后得到一个明显成立的条件,所以结论成立.
?练一练
2.已知cos 2θ+sin2α=0,求证:tan2θ=2tan2α+1.
证明:要证tan2θ=2tan2α+1,只需证=+1,
只需证+1=+2,
即=,即=,
只需证cos2α-2cos2θ=0,只需证1-sin2α-(1+cos 2θ)=0,即cos 2θ+sin2α=0.
因为cos 2θ+sin2α=0,所以tan2θ=2tan2α+1.
知识点3
综合法与分析法的综合应用
 
?讲一讲
3.已知△ABC的三个内角A,B,C成等差数列,a,b,c为三个内角对应的边长,求证:+=.
[尝试解答] 要证+=,
即证+=3,
即证+=1.
即证c(b+c)+a(a+b)=(a+b)(b+c),
即证c2+a2=ac+b2.
因为△ABC三个内角A,B,C成等差数列.
所以B=60°.
由余弦定理,有b2=c2+a2-2cacos 60°,
即b2=c2+a2-ac,
所以c2+a2=ac+b2成立,命题得证.

对于比较复杂的证明题,常用分析综合法,即先从结论进行分析,寻求结论与条件之间的关系,找到解决问题的思路,再运用综合法证明,或在证明过程中将两种方法交叉使用.
?练一练
3.已知a、b、c是不全相等的正数,且0求证:logx+logx+logx证明:要证logx+logx+logx只需要证明logx由0abc.
由基本不等式得≥>0,≥>0,
≥>0,又∵a,b,c是不全相等的正数,
∴··>=abc.
即··>abc成立.
∴logx+logx+logx———————————————[课堂归纳——感悟提升]————————————————
1.本节课的重点是综合法和分析法的应用,难点是分析综合法的应用.
2.本节课要重点掌握的规律方法
(1)利用综合法解决问题,见讲1;
(2)利用分析法解决问题,见讲2;
(3)利用分析综合法解决问题,见讲3.
3.在利用分析法证明问题时,一定要恰当使用好“要证”、“只需证”、“即证”等词语,这也是本节课的易错点.
课下能力提升(十四)
[学业水平达标练]
题组1 综合法的应用
1.在△ABC中,若sin Asin B<cos Acos B,则△ABC一定是(  )
                
A.直角三角形       B.锐角三角形
C.钝角三角形 D.等边三角形
解析:选C 由sin Asin B<cos Acos B得cos Acos B-sin Asin B>0,即cos(A+B)>0,-cos C>0,cos C<0,从而角C必为钝角,△ABC一定为钝角三角形.
2.设a>0,b>0且ab-(a+b)≥1,则(  )
A.a+b≥2(+1) B.a+b≤+1
C.a+b≤(+1)2 D.a+b>2(+1)
解析:选A 由条件知a+b≤ab-1≤2-1,
令a+b=t,则t>0,且t ≤-1,解得t≥2+2.
3.已知{an}是由正数组成的数列,a1=1,且点(n∈N*)在函数y=x2+1的图象上.
(1)求数列{an}的通项公式.
(2)若数列{bn}满足b1=1,bn+1=bn+2an,求证:bn·bn+2解:(1)由已知得an+1=an+1,
则an+1-an=1,又a1=1,
所以数列{an}是以1为首项,1为公差的等差数列.
故an=1+(n-1)×1=n.
(2)证明:由(1)知,an=n,从而bn+1-bn=2n.
bn=(bn-bn-1)+(bn-1-bn-2)+…+(b2-b1)+b1=2n-1+2n-2+…+2+1==2n-1.
因为bn·bn+2-b=(2n-1)(2n+2-1)-(2n+1-1)2
=(22n+2-2n+2-2n+1)-(22n+2-2·2n+1+1)=-2n<0,
所以bn·bn+2题组2 分析法的应用
4. -<成立的充要条件是(  )
A.ab(b-a)>0 B.ab>0且a>b
C.ab<0且a解析:选D  -<,
?(-)3<()3,
?a-b-3+3? < ,
?ab2?ab(b-a)<0.
5.将下面用分析法证明≥ab的步骤补充完整:要证≥ab,只需证a2+b2≥2ab,也就是证________,即证________,由于________显然成立,因此原不等式成立.
解析:用分析法证明≥ab的步骤为:要证≥ab成立,只需证a2+b2≥2ab,也就是证a2+b2-2ab≥0,即证(a-b)2≥0.
由于(a-b)2≥0显然成立,所以原不等式成立.
答案:a2+b2-2ab≥0 (a-b)2≥0 (a-b)2≥0
6.已知a≥-,b≥-,a+b=1,求证:+≤2.
证明:要证+≤2,只需证2(a+b)+2+2·≤8.
因为a+b=1,即证·≤2.
因为a≥-,b≥-,所以2a+1≥0,2b+1≥0,
所以·≤
==2.
即·≤2成立,因此原不等式成立.
题组3 综合法与分析法的综合应用
7.设a,b∈(0,+∞),且a≠b,求证:a3+b3>a2b+ab2.
证明:法一:要证a3+b3>a2b+ab2成立,
只需证(a+b)(a2-ab+b2)>ab(a+b)成立.
又因为a+b>0,所以只需证a2-ab+b2>ab成立.
即需证a2-2ab+b2>0成立,
即需证(a-b)2>0成立.
而依题设a≠b,则(a-b)2>0显然成立.
由此命题得证.
法二:a≠b?a-b≠0?(a-b)2>0?a2-2ab+b2>0?a2-ab+b2>ab.
因为a>0,b>0,所以a+b>0,
(a+b)(a2-ab+b2)>ab(a+b).
所以a3+b3>a2b+ab2.
8.在某两个正数x,y之间,若插入一个数a,则能使x,a,y成等差数列,若插入两个数b,c,则能使x,b,c,y成等比数列,求证:(a+1)2≥(b+1)(c+1).
证明:由已知条件得
消去x,y得2a=+,且a>0,b>0,c>0.
要证(a+1)2≥(b+1)(c+1),
只需证a+1≥
只需证a+1≥,即证2a≥b+c.
由于2a=+,只需证+≥b+c,
只需证b3+c3=(b+c)(b2+c2-bc)≥(b+c)bc,
即证b2+c2-bc≥bc,即证(b-c)2≥0.
因为上式显然成立,所以(a+1)2≥(b+1)(c+1).
[能力提升综合练]
1.在集合{a,b,c,d}上定义两种运算⊕和?如下:

a
b
c
d
a
a
b
c
d
b
b
b
b
b
c
c
b
c
b
d
d
b
b
d
?
a
b
c
a
a
a
a
b
a
b
c
c
a
c
c
d
a
d
a
那么,d?(a⊕c)等于(  )
A.a B.b
C.c D.d
解析:选A 由所给定义知a⊕c=c,d?c=a,
所以d?(a⊕c)=d?c=a.
2.设a,b,c,d∈R+,若a+d=b+c且|a-d|<|b-c|,则有(  )
A.ad=bc B.adC.ad>bc D.ad≤bc
解析:选C |a-d|<|b-c|?(a-d)2<(b-c)2?a2+d2-2ad2bc?ad>bc.
3.设函数f(x)是定义在R上的以3为周期的奇函数,若f(1)>1,f(2)=,则a的取值范围是(  )
A.a< B.a<,且a≠-1
C.a>或a<-1 D.-1<a<
解析:选D ∵f(x)以3为周期,
∴f(2)=f(-1).
又f(x)是R上的奇函数,
∴f(-1)=-f(1),
则f(2)=f(-1)=-f(1).
再由f(1)>1,可得f(2)<-1,
即<-1,解得-1<a<.
4.在△ABC中,tan A·tan B>1,则△ABC是(  )
A.锐角三角形 B.直角三角形
C.钝角三角形 D.不确定
解析:选A 因为tan A·tan B>1,所以角A,角B只能都是锐角,所以tan A>0,tan B>0,1-tan A·tan B<0,所以tan(A+B)=<0.所以A+B是钝角,即角C为锐角.
5.若lg x+lg y=2lg(x-2y),则log=________.
解析:由条件知lg xy=lg(x-2y)2,
所以xy=(x-2y)2,即x2-5xy+4y2=0,
即2-5+4=0,所以=4或=1.
又x>2y,故=4,所以log=log4=4.
答案:4
6.a>b>c,n∈N*,且+≥恒成立,则n的最大值为________.
解析:由a>b>c,得a-b>0,b-c>0,a-c>0,
要使+≥恒成立.
只需+≥n恒成立.
只需+≥n恒成立.
显然2++≥4(当且仅当b-c=a-b时等号成立).
所以只需n≤4成立,即n能取的最大值为4.
答案:4
7.设数列{an}的前n项和为Sn,已知a1=1,=an+1-n2-n-,n∈N*.
(1)求a2的值;
(2)证明数列是等差数列;
(3)若Tn是数列的前n项和,求证:Tn<.
解:(1)当n=1时,=2a1=a2--1-=2,
解得a2=4.
证明:(2)2Sn=nan+1-n3-n2-n.①
当n≥2时,2Sn-1=(n-1)an-(n-1)3-(n-1)2-(n-1).②
①-②,得2an=nan+1-(n-1)an-n2-n.
整理得nan+1=(n+1)an+n(n+1),
即=+1,-=1,
当n=1时,-=2-1=1.
所以数列是以1为首项,1为公差的等差数列.
(3)由(2)可知=n,即an=n2.
∵=<=-(n≥2),
∴Tn=++…+=+++…+<1++++…+=1++-=-<.
8.设g(x)=x3+ax2+bx(a,b∈R),其图象上任一点P(x,y)处切线的斜率为f(x),且方程f(x)=0的两根为α,β.
(1)若α=β+1,且β∈Z,求证f(-a)=(a2-1);
(2)若α,β∈(2,3),求证存在整数k,使得|f(k)|≤.
证明:(1)由题意得f(x)=g′(x)=x2+ax+b,
所以
满足Δ>0,所以b=(a2-1).
所以f(-a)=(-a)2+a(-a)+b=b=(a2-1).
(2)因为α,β∈(2,3),f(x)=x2+ax+b=(x-α)(x-β),
所以|f(2)|·|f(3)|=|(2-α)(2-β)|·|(3-α)(3-β)|
=|(α-2)(3-α)|·|(β-2)(3-β)|
≤·2
=2,
故必有|f(2)|≤或|f(3)|≤.
所以存在整数k=2或k=3,使|f(k)|≤.
课件27张PPT。已知条件 定义 公理 定理 推理论证 结论 已知条件 定义 公理 定理 证明的结论 要证明的结论 充分条件 已知条件定理 定义 公理 综合法的应用 分析法的应用 综合法与分析法的综合应用 谢谢!课下能力提升(十四)
[学业水平达标练]
题组1 综合法的应用
1.在△ABC中,若sin Asin B<cos Acos B,则△ABC一定是(  )
A.直角三角形       B.锐角三角形
C.钝角三角形 D.等边三角形
解析:选C 由sin Asin B<cos Acos B得cos Acos B-sin Asin B>0,即cos(A+B)>0,-cos C>0,cos C<0,从而角C必为钝角,△ABC一定为钝角三角形.
2.设a>0,b>0且ab-(a+b)≥1,则(  )
A.a+b≥2(+1) B.a+b≤+1
C.a+b≤(+1)2 D.a+b>2(+1)
解析:选A 由条件知a+b≤ab-1≤2-1,
令a+b=t,则t>0,且t ≤-1,解得t≥2+2.
3.已知{an}是由正数组成的数列,a1=1,且点(n∈N*)在函数y=x2+1的图象上.
(1)求数列{an}的通项公式.
(2)若数列{bn}满足b1=1,bn+1=bn+2an,求证:bn·bn+2解:(1)由已知得an+1=an+1,
则an+1-an=1,又a1=1,
所以数列{an}是以1为首项,1为公差的等差数列.
故an=1+(n-1)×1=n.
(2)证明:由(1)知,an=n,从而bn+1-bn=2n.
bn=(bn-bn-1)+(bn-1-bn-2)+…+(b2-b1)+b1=2n-1+2n-2+…+2+1==2n-1.
因为bn·bn+2-b=(2n-1)(2n+2-1)-(2n+1-1)2
=(22n+2-2n+2-2n+1)-(22n+2-2·2n+1+1)=-2n<0,
所以bn·bn+2题组2 分析法的应用
4. -<成立的充要条件是(  )
A.ab(b-a)>0 B.ab>0且a>b
C.ab<0且a解析:选D  -<,
?(-)3<()3,
?a-b-3+3? < ,
?ab2?ab(b-a)<0.
5.将下面用分析法证明≥ab的步骤补充完整:要证≥ab,只需证a2+b2≥2ab,也就是证________,即证________,由于________显然成立,因此原不等式成立.
解析:用分析法证明≥ab的步骤为:要证≥ab成立,只需证a2+b2≥2ab,也就是证a2+b2-2ab≥0,即证(a-b)2≥0.
由于(a-b)2≥0显然成立,所以原不等式成立.
答案:a2+b2-2ab≥0 (a-b)2≥0 (a-b)2≥0
6.已知a≥-,b≥-,a+b=1,求证:+≤2.
证明:要证+≤2,只需证2(a+b)+2+2·≤8.
因为a+b=1,即证·≤2.
因为a≥-,b≥-,所以2a+1≥0,2b+1≥0,
所以·≤
==2.
即·≤2成立,因此原不等式成立.
题组3 综合法与分析法的综合应用
7.设a,b∈(0,+∞),且a≠b,求证:a3+b3>a2b+ab2.
证明:法一:要证a3+b3>a2b+ab2成立,
只需证(a+b)(a2-ab+b2)>ab(a+b)成立.
又因为a+b>0,所以只需证a2-ab+b2>ab成立.
即需证a2-2ab+b2>0成立,
即需证(a-b)2>0成立.
而依题设a≠b,则(a-b)2>0显然成立.
由此命题得证.
法二:a≠b?a-b≠0?(a-b)2>0?a2-2ab+b2>0?a2-ab+b2>ab.
因为a>0,b>0,所以a+b>0,
(a+b)(a2-ab+b2)>ab(a+b).
所以a3+b3>a2b+ab2.
8.在某两个正数x,y之间,若插入一个数a,则能使x,a,y成等差数列,若插入两个数b,c,则能使x,b,c,y成等比数列,求证:(a+1)2≥(b+1)(c+1).
证明:由已知条件得
消去x,y得2a=+,且a>0,b>0,c>0.
要证(a+1)2≥(b+1)(c+1),
只需证a+1≥
只需证a+1≥,即证2a≥b+c.
由于2a=+,只需证+≥b+c,
只需证b3+c3=(b+c)(b2+c2-bc)≥(b+c)bc,
即证b2+c2-bc≥bc,即证(b-c)2≥0.
因为上式显然成立,所以(a+1)2≥(b+1)(c+1).
[能力提升综合练]
1.在集合{a,b,c,d}上定义两种运算⊕和?如下:
那么,d?(a⊕c)等于(  )
A.a B.b
C.c D.d
解析:选A 由所给定义知a⊕c=c,d?c=a,
所以d?(a⊕c)=d?c=a.
2.设a,b,c,d∈R+,若a+d=b+c且|a-d|<|b-c|,则有(  )
A.ad=bc B.adC.ad>bc D.ad≤bc
解析:选C |a-d|<|b-c|?(a-d)2<(b-c)2?a2+d2-2ad2bc?ad>bc.
3.设函数f(x)是定义在R上的以3为周期的奇函数,若f(1)>1,f(2)=,则a的取值范围是(  )
A.a< B.a<,且a≠-1
C.a>或a<-1 D.-1<a<
解析:选D ∵f(x)以3为周期,
∴f(2)=f(-1).
又f(x)是R上的奇函数,
∴f(-1)=-f(1),
则f(2)=f(-1)=-f(1).
再由f(1)>1,可得f(2)<-1,
即<-1,解得-1<a<.
4.在△ABC中,tan A·tan B>1,则△ABC是(  )
A.锐角三角形 B.直角三角形
C.钝角三角形 D.不确定
解析:选A 因为tan A·tan B>1,所以角A,角B只能都是锐角,所以tan A>0,tan B>0,1-tan A·tan B<0,所以tan(A+B)=<0.所以A+B是钝角,即角C为锐角.
5.若lg x+lg y=2lg(x-2y),则log=________.
解析:由条件知lg xy=lg(x-2y)2,
所以xy=(x-2y)2,即x2-5xy+4y2=0,
即2-5+4=0,所以=4或=1.
又x>2y,故=4,所以log=log4=4.
答案:4
6.a>b>c,n∈N*,且+≥恒成立,则n的最大值为________.
解析:由a>b>c,得a-b>0,b-c>0,a-c>0,
要使+≥恒成立.
只需+≥n恒成立.
只需+≥n恒成立.
显然2++≥4(当且仅当b-c=a-b时等号成立).
所以只需n≤4成立,即n能取的最大值为4.
答案:4
7.设数列{an}的前n项和为Sn,已知a1=1,=an+1-n2-n-,n∈N*.
(1)求a2的值;
(2)证明数列是等差数列;
(3)若Tn是数列的前n项和,求证:Tn<.
解:(1)当n=1时,=2a1=a2--1-=2,
解得a2=4.
证明:(2)2Sn=nan+1-n3-n2-n.①
当n≥2时,2Sn-1=(n-1)an-(n-1)3-(n-1)2-(n-1).②
①-②,得2an=nan+1-(n-1)an-n2-n.
整理得nan+1=(n+1)an+n(n+1),
即=+1,-=1,
当n=1时,-=2-1=1.
所以数列是以1为首项,1为公差的等差数列.
(3)由(2)可知=n,即an=n2.
∵=<=-(n≥2),
∴Tn=++…+=+++…+<1++++…+=1++-=-<.
8.设g(x)=x3+ax2+bx(a,b∈R),其图象上任一点P(x,y)处切线的斜率为f(x),且方程f(x)=0的两根为α,β.
(1)若α=β+1,且β∈Z,求证f(-a)=(a2-1);
(2)若α,β∈(2,3),求证存在整数k,使得|f(k)|≤.
证明:(1)由题意得f(x)=g′(x)=x2+ax+b,
所以
满足Δ>0,所以b=(a2-1).
所以f(-a)=(-a)2+a(-a)+b=b=(a2-1).
(2)因为α,β∈(2,3),f(x)=x2+ax+b=(x-α)(x-β),
所以|f(2)|·|f(3)|=|(2-α)(2-β)|·|(3-α)(3-β)|
=|(α-2)(3-α)|·|(β-2)(3-β)|
≤·2
=2,
故必有|f(2)|≤或|f(3)|≤.
所以存在整数k=2或k=3,使|f(k)|≤.