2019-2020年蘇教版高中數(shù)學(xué)（選修2-2）2.2《直接證明與間接證明》word教案2篇.doc

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2019-2020年蘇教版高中數(shù)學(xué)（選修2-2）2.2《直接證明與間接證明》word教案2篇 　　分析法和綜合法是兩種常用的解題方法，但有時(shí)候我們常常把這兩種方法結(jié)合起來(lái)使用效果更好． 　　一、用分析法尋找思路，用綜合法表述過(guò)程 　　例１　已知，求證：． 　　分析：本題用綜合法不容易找到證題思路，因此用分析法探路． 　　要證原不等式成立， 　　由，得，，， 　　因此移項(xiàng)，只需證． 　　通分，得， 　　即證． 　　只需證成立．思路找到． 　　證明：∵， 　　∴，， 　　∴． 　　∴， 　　即， 　　∴． 　　點(diǎn)評(píng)：分析法解題方向較為明確，有利于尋找解題思路；綜合法條理清晰，宜于表述．因此，在實(shí)際解題時(shí)，通常以分析法為主尋求解題思路，再用綜合法有條理地表述過(guò)程． 　　二、分析法與綜合法聯(lián)合使用 　　對(duì)于那些較為復(fù)雜的數(shù)學(xué)命題，不論是從“已知”推向“未知”，或者是由“未知”靠攏“已知”，都有一個(gè)比較長(zhǎng)的思考過(guò)程，單靠分析法或綜合法顯得較為困難．為保證探索方向準(zhǔn)確及過(guò)程快捷，人們常常把分析法與綜合法兩者并列起來(lái)使用，即常采取同時(shí)從已知和結(jié)論出發(fā)，尋找問(wèn)題的一個(gè)中間目標(biāo)．從已知到中間目標(biāo)運(yùn)用綜合法思索，而由結(jié)論到中間目標(biāo)運(yùn)用分析法思索，以中間目標(biāo)為橋梁溝通已知與結(jié)論，構(gòu)建出證明的有效路徑．上面所言的思維模式可概括為如下圖所示 　　綜合法與分析法是邏輯推理的思維方法，它對(duì)于培養(yǎng)思維的嚴(yán)謹(jǐn)性極為有用．把分析法與綜合法并列起來(lái)進(jìn)行思考，尋求問(wèn)題的解答途徑，就是人們通常所說(shuō)的分析、綜合法． 例2 若a，b，c是不全相等的正數(shù)，求證： ． 　　證明：要證， 　　只需證， 　　只需證． 　　又，，． 　　且上述三式中的等號(hào)不全成立，所以 　　c． 　　因此． 　　注：這個(gè)證明中的前半部分用的是分析法，后半部分用的是綜合法． 點(diǎn)撥反證法 　　反證法是一種重要的間接證明方法，下面加以系統(tǒng)歸納，供參考 　　1．宜用反證法證明的題型 ①易導(dǎo)出與已知矛盾的命題；②否定性命題；③惟一性命題；④至少至多型命題；⑤一些基本定理；⑥必然性命題等 　　2．步驟 　　①假設(shè)命題結(jié)論不成立，即假設(shè)結(jié)論的反面成立（反設(shè)）；②從這個(gè)假設(shè)出發(fā)，經(jīng)過(guò)推理論證，得出矛盾（歸謬）；③由矛盾判斷假設(shè)不成立，從而肯定命題的結(jié)論成立（結(jié)論）． 3．典例分析 　　例　求證：a、b、c為正實(shí)數(shù)的充要條件是，且和． 　　分析：由a、b、c為正實(shí)數(shù)，顯然易得，，．即“必要性”的證明用直接證法易于完成，并不需要用反證法．證明“充分性”時(shí)，要綜合三個(gè)不等式推出a、b、c是正實(shí)數(shù)，有些難度，于是，試試反證法． 　　證明：（1）證必要性．（略） 　?。?）證充分性．假設(shè)a、b、c不全為正實(shí)數(shù)（原結(jié)論是a、b、c都是正實(shí)數(shù)），由于，則它們只能是二負(fù)一正． 　　不妨設(shè)且且， 　　又由于， 　　∵，∴．① 　　又∵，∴．② 　　而， 　　∴，與的假設(shè)矛盾． 　　∴假設(shè)不成立，原結(jié)論成立，即a、b、c均為正實(shí)數(shù)． 　　說(shuō)明：如果從①處開(kāi)始，如下進(jìn)行推理： 　　∵，即，又，∴． 　　則，與①式矛盾． 　　這樣，矛盾的焦點(diǎn)就發(fā)生在兩部分推理的結(jié)論上了，即自相矛盾；還可以讓矛盾的焦點(diǎn)發(fā)生在已知條件上，從②處開(kāi)始，于是，與已知矛盾，這個(gè)途徑最簡(jiǎn)捷． 　　評(píng)注：反證法矛盾的焦點(diǎn)，可以是和“已知條件”或“定義”、“公理”、“定理”、“反面假設(shè)”矛盾，也可以自相矛盾（即兩部分推理的結(jié)果矛盾）．其本質(zhì)是，先利用的和剩余者之間的矛盾．究竟先利用哪些好，應(yīng)根據(jù)題目的具體情況決定．順其自然，因勢(shì)利導(dǎo)，不必拘泥于一格． 直接證明與間接證明精析 　　在數(shù)學(xué)中，證明是引用一些真實(shí)的命題來(lái)確定某命題真實(shí)性的思維形式．?dāng)?shù)學(xué)常用的證明方法有直接證明與間接證明． 　　1．直接證明 　　直接從原命題的條件逐步推得命題成立的，這種證明通常稱為直接證明．常用的直接證明方法有綜合法與分析法． 　?。?）綜合法與分析法要點(diǎn)解析表 　　（2）對(duì)分析法證題的說(shuō)明 　　“若Ａ成立，則Ｂ成立”，此命題用分析法證明的步驟如下：要證明（或?yàn)榱俗C明）Ｂ成立，只需證明成立（是Ｂ成立的充分條件），要證成立，只需證明成立（是成立的充分條件），…，要證明成立，只需證明A成立（A是成立的充分條件），∵A成立，∴B成立． 注：①每一步都是尋求充分不必要條件或充要條件，但絕不能是必要不充分條件； ②在尋求充分條件時(shí)，起調(diào)控方向作用的是本題條件．即在一系列可以證明結(jié)論的條件中，與本題條件較為接近的條件，才是我們所需要的； 　　③“只需證明”、“為了證明”、“∵A成立，∴B成立”類似這些語(yǔ)言必須有，而且要用它們把每一步連結(jié)起來(lái)． 　?。?）綜合法和分析法的優(yōu)缺點(diǎn) 　　分析法容易探路，且探路與表述合一，缺點(diǎn)是表述繁瑣，且容易出錯(cuò)． 綜合法條理清晰，宜于表述，缺點(diǎn)是探路艱難，易生枝節(jié)． 　　因此，在實(shí)際解題時(shí)，常把二者交互使用，互補(bǔ)優(yōu)缺，形成了分析綜合法．先以分析法為主尋求解題思路，再用綜合法有條理地表述過(guò)程．對(duì)于較復(fù)雜的問(wèn)題，可以采用兩頭湊的辦法，即通過(guò)分析法找出某個(gè)與結(jié)論等價(jià)（或充分）的中間結(jié)論，然后通過(guò)綜合法由條件證明這個(gè)中間結(jié)論，則原命題得證． 　　2．間接證明 　　不是從正面論證命題的真實(shí)性，而是考慮證明它的等價(jià)命題，間接地達(dá)到目的．常見(jiàn)的間接證明方法是反證法． 　　反證法是一種常用的間接證明方法．用反證法證明命題“若p則q”的過(guò)程可以用以下框圖表示： 　　應(yīng)用反證法證明數(shù)學(xué)命題，一般有下面三個(gè)步驟： 　?。?）反設(shè)———假設(shè)命題的結(jié)論不成立，即假定原結(jié)論的反面為真； 　　（2）歸謬———從反設(shè)和已知條件出發(fā)，經(jīng)過(guò)一系列正確的邏輯推理，得出矛盾結(jié)果； 　　（3）存真———由矛盾結(jié)果，斷定反設(shè)不真，從而肯定原結(jié)論成立． 　　注：①反設(shè)要準(zhǔn)確，即取結(jié)論的否定形式時(shí)要準(zhǔn)確，有些否定形式需注意全稱量詞與特稱量詞的相互轉(zhuǎn)換． 　?、谒f(shuō)的矛盾結(jié)果，通常是指推出的結(jié)果與公理、定義、定理、條件矛盾或與臨時(shí)假定矛盾，以及自相矛盾等各種情況． 反證法往往用于解決正面解決較為困難的問(wèn)題（正難則反）或需分多種情況討論的問(wèn)題（如至多、至少等問(wèn)題）等． 反證法中的“特殊化” 　　反證法是一種重要的證明方法．反證法的難點(diǎn)在于提出與結(jié)論相反的假設(shè)后，如何合理地展開(kāi)思路，以便盡快凸現(xiàn)矛盾．筆者認(rèn)為，“特殊化”有時(shí)是反證法得以成功的一個(gè)重要突破口． 　　一、特殊值 　　巧合的數(shù)目，特殊的數(shù)字，個(gè)性化的特征，看似純屬偶然，但往往蘊(yùn)含著正確解法的必然． 　　例1　設(shè)、是定義上的函數(shù)．證明：存在、，使得． 　　分析：要找出具體的、，難以下手，不妨考慮用反證法 　　證明：假設(shè)這樣的、不存在．取特殊值，，得． 　　同理，，， 　　故， 　　這是不可能的． 　　因此，原命題成立． 　　注：本題反復(fù)利用與這兩個(gè)特殊值，并進(jìn)行湊配，從而推得矛盾“”． 　　二、特殊運(yùn)算 　　某些相對(duì)獨(dú)立的對(duì)象各有各的特點(diǎn)，不足以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的本質(zhì)，而當(dāng)通過(guò)特殊運(yùn)算使之形成一個(gè)整體時(shí)，矛盾便暴露無(wú)遺了． 　　1．求和 　　例2　今有有限個(gè)砝碼，它們的總重量是，將它們分別編號(hào)為．證明：從這有限個(gè)砝碼中必可找出一個(gè)編號(hào)為的砝碼，它的重量大于． 　　證明：假設(shè)不存在這樣一個(gè)編號(hào)，使得相應(yīng)的砝碼重量． 　　設(shè)共有個(gè)砝碼，． 　　從而，有，，， 　　累加求和，得，矛盾 ． 　　因此，原命題成立 　　2．求積 　　例3　證明：任何三個(gè)實(shí)數(shù)都不可能同時(shí)滿足下列三個(gè)不等式：，，． 　　分析：本題要證明所有的對(duì)象都具有同一性質(zhì)，無(wú)法從正面考慮，宜用反證法． 　　證明：假設(shè)存在三個(gè)實(shí)數(shù)同時(shí)滿足題設(shè)的三個(gè)不等式．將它們的兩端都同時(shí)平方，然后分別移項(xiàng)、分解因式得 ，　?、? 　　，　?、? 　?。?　 ③ 　?、佗冖鄣?，這顯然是不可能的． 　　因此，原命題成立． 　　注：本題所得到的三個(gè)不等式，單獨(dú)看哪一個(gè)都看不出有什么毛病，而一旦把它們求積，矛盾便凸現(xiàn)在眼前了