资源简介 直接证明与间接证明知能阐释 一、要点透析 1.综合法 一般地,从已知条件出发,以已知的定义、公理、定理为依据,逐步下推,直到推出要证明的结论为止.这种证明方法常称为综合法. 综合法的推证过程如下: 注意:应用综合法时,应从命题的前提出发,在选定了出发点以后(它基于题设或已知的真命题),再依次由它得出一系列的命题(或判断),其中每一个都是真实的(但它们并不一定都是所需求的).当最后一个包含我们要证明的命题的结论时,命题得证. 2.分析法 一般地,从问题的结论出发,追溯导致结论成立的条件,逐步上溯,直到使结论成立的条件与已知条件吻合为止.这种证明方法常称为分析法. 分析法的推证过程如下: 注意:这种推理方法仅仅是建立与需要证明的命题的等效关系,因而需要从这些关系中逐个考查,逐个思索,逐个分析,逐个判断,在得到了所需的确定结论时(它们是已证的命题或已知的条件),才知道前面各步推理的适当与否,从而找出证明的路子. 3.综合法和分析法的区别与联系 综合法的特点:是从“已知”看“可知”,逐步推向“未知”,其逐步推理,实际上是要寻找它的必要条件;分析法的特点是:从“未知”看“需知”,逐步靠拢“已知”,其逐步推理,实际上是要寻找它的充分条件.分析法与综合法各有其特点,有些具体的特征命题,用分析法和综合法都可以证明出来,人们往往选择比较简单的一种. 分析法解题方向较为明确,利于寻找解题思路;综合法条理清晰,宜于表述.因此,在实际解题时,通常以分析法为主寻求解题思路,再用综合法有条理地表述解题过程. 4.反证法 反证法是一种常用的间接证明方法.用反证法证明命题“若p则q”的过程可以用以下框图表示: 应用反证法证明数学命题,一般有下面三个步骤: (1)反设———假设命题的结论不成立,即假定原结论的反面为真; (2)归谬———从反设和已知条件出发,经过一系列正确的逻辑推理,得出矛盾结果; (3)存真———由矛盾结果,断定反设不真,从而肯定原结论成立. 注意:所说的矛盾结果,通常是指推出的结果与公理、定义、定理、条件矛盾或与临时假定矛盾,以及自相矛盾等各种情况. 二、范例点悟 例1 已知,求证:. 证明:∵, , ∴, ∴,∴. 同理:,, 将三式相加得.. ∴. 评注:在运用综合法证明不等式时,常利用不等式的基本性质,如同向不等式相加,同向不等式相乘等,但在运用这些性质时,一定要注意这些性质成立的前提条件. 例2 当一个圆与一个正方形的周长相等时,这个圆的面积比正方形的面积大. 证明:设圆和正方形的周长为,依题意,圆的面积为,正方形的面积为,因此本题只需证明. 为了证明成立,只需证明,21世纪教育网 两边同乘以正数,得显然成立, 所以. 这就证明了,如果一个圆和一个正方形的周长相等,那么这个圆的面积比这个正方形的面积大. 评注:在分析法证明中,从结论出发的每一个步骤所得到的判断都是结论成立的充分条件,最后一步归结到已被证明了的事实.因此,从最后一步可以倒推回去,直到结论,但这个倒推过程可以省略. 例3 已知三个关于x的方程,;中至少有一个方程有实根,求实数m的取值范围. 解析:三个方程都没有实根的充要条件是 即解得. ∴使三个方程至少有一个方程有实根的实数m的取值范围为.评注:反证法的逻辑根据为:要证明命题“若p则q”为真,应证“若p则”为假,因此,反证法的核心是从出发导出矛盾.综合法及其应用 综合法就是从命题提供的条件,或是已证明过的结论,或是已知的定义、公理、定理等条件及事实出发,经正确的推理得到结论的方法,是一种直接的演绎推理方法,也就是“由因导果”的方法. 一、综合法适用范围 1.定义明确的题型,如证明函数的单调性、奇偶性,求证无条件的等式或不等式问题等; 2.已知条件明确,且容易通过找已知条件的必要条件逼近欲得结论的题型. 二、应用举例 例1 设函数在区间上有定义,,且对任意的,均有,求证:. 分析:直接运用综合法给予证明,不妨设,运用分类讨论即可. 证明:不妨设,则 (1)如果,则. (2)如果,由,得 。 综合(1)(2),得. 例2 已知:x,y,z都是小于1的正数,且它们的和为2.求证:. 分析:直接运用综合法进行证明,但证明过程中要应用不等式证明的放缩法. 证明:∵, ∴. ∵,,, ∴. 即. ∵,,, ∴,,, ∴. ∴. ∴.∴得证. 瞄准反证法 反证法是间接证明的一种基本方法,常常是解决某些“疑难”问题的有力工具.对于一些用直接证明的方法难以证明的结论,常采用反证法.熟练掌握并运用反证法,对提高同学们的解题能力大有裨益.下面就反证法的要点进行归纳整理. 1.反证法的基本思想是:否定结论就会导致矛盾.它可以用下面的程序来表示:“否定——推理——肯定.” “否定”——假设所要证明的结论不成立,而结论的反面成立. “推理”——从已知条件和假设出发,应用一系列的论据进行推理,导致逻辑矛盾. “肯定”——由于推理过程正确,故矛盾是由假设所引起的.因此,假设是错误的,从而肯定结论是正确的. 2.应用反证法的原则:正难则反,即如果一个命题的结论难以用直接法证明时可考虑用反证法.21世纪教育网 3.宜用反证法证明的题型:①易导出与已知矛盾的命题;②“否定性”命题;③“惟一性”命题;④“必然性”命题;⑤“至少”、“至多”命题等. 4.注意事项:(1)应用反证法证明命题时,反设必须恰当.如“都是”的否定是“不都是”、“至少一个”的否定是“不存在”等. (2)用反证法证明时最好在开篇注明“下面用反证法证明”,以告知读者按反证法的思路阅读或评卷. 下面举例说明“反证法”在证题中的应用. 例1 设、是公比不相等的两个等比数列,,证明数列不是等比数列. 分析:命题的结论呈否定形式,故可用反证法.21世纪教育网 证明:设、的公比分别为,,. 假设是等比数列,则只需证. 由于,21世纪教育网 而. 从而有,而, 故有,即,这与已知相矛盾,因此假设不成立,故不是等比数列. 点评:当遇到结论为否定形式的命题时,常常采用反证法. 例2 求证:两条平行线中一条与一个平面相交,那么另一条也与这个平面相交. 已知:,平面,如图1所示. 求证:直线b和平面相交. 证明:假设b和平面不相交,即或. (1)若,因为,, 所以,这与相矛盾. (2)如果,因为,所以a和b确定一个平面,显然平面与平面相交. 设,因为,所以. 又,从而且,. 故,这与矛盾. 由(1)(2)可知,假设不成立. 故直线b与平面相交.例3 求证:正弦函数没有比小的正周期. 证明:假设是正弦函数的周期,且,则对任意实数x都有成立. 令,得,即,. 又,故,从而对任意实数x都有,这与矛盾. 所以正弦函数没有比2?仔小的正周期. 例4 今有50位同学,男女各一半,围坐一圈,是否存在一种座位的安排方法,使得每一位同学左右两侧的两位同学为一男一女?证明结论. 解:不存在这样的座位安排. 证明:假设存在这样的安排,则每一位同学必与一同性别的同学相邻,若以M表示男同学,W表示女同学,则每一对相邻而坐的男性(女性)同学的左右两侧必为两对相邻而坐的女性(或男性)同学,如图2所示,因此男性或女性同学数应是偶数,这和男性或女性同学数各占25矛盾,所以这种安排方法不存在.21世纪教育网 展开更多...... 收起↑ 资源预览