2019-2020年蘇教版高中數(shù)學(xué)(選修2-2)2.3《數(shù)學(xué)歸納法》word教案5篇.doc
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2019-2020年蘇教版高中數(shù)學(xué)(選修2-2)2.3《數(shù)學(xué)歸納法》word教案5篇 一、教學(xué)目標(biāo) 知識與技能:(1)體會歸納推理這種基本的分析問題法,并把它們用于對問題的發(fā)現(xiàn)中去。 (2)明確歸納推理的一般步驟,并把這些方法用于實際問題的解決中去。 過程與方法: (1)通過歌德巴赫猜想引入課題,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極 (2)通過師生合作做實驗的過程,讓學(xué)生體會數(shù)學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性; (3)通過生活中的實例,讓學(xué)生體會歸納推理的思想方法。 情感態(tài)度與價值觀: 正確認(rèn)識歸納推理在數(shù)學(xué)中的重要作用,養(yǎng)成從小開始認(rèn)真觀察事物、分析問題、發(fā)現(xiàn)事物之間的質(zhì)的聯(lián)系的良好個性品質(zhì),善于發(fā)現(xiàn)問題,探求新知識。 二、教學(xué)重點:理解歸納推理的思維過程與一般形式。 三、教學(xué)難點:運用歸納推理得到一般性的結(jié)論。 四、教學(xué)方法與手段:多媒體演示,互動實驗。 五、教學(xué)過程: 情景一:歌德巴赫猜想 問題1:同學(xué)們,你們有沒有聽說過一個世紀(jì)難題,歌德巴赫猜想,簡稱“1+1”? ____________________________________________ 問題2:你們知道這個歌德巴赫猜想的具體內(nèi)容嗎 ____________________________________________ 問題3:你們想不想知道歌德巴赫是怎樣提出這個猜想的? 1742年,歌德巴赫在教學(xué)中發(fā)現(xiàn): 4=2+2, 6=3+3, 8=3+5, 10=3+7=5+5, 12=5+7, 14=3+11=7+7, 16=3+13=5+11, 18=5+13=7+11, 20=3+17=7+13, 22=3+19=5+17=11+11,…… 由此,他猜想:任何大于2的偶數(shù)都可以表示為兩個素數(shù)之和(簡稱“1+1”),可是他既證明不了這個猜想,也否定不了這個猜想。于是,歌德巴赫寫信給當(dāng)時的大數(shù)學(xué)家歐拉。歐拉在給他的回信中說,他相信這個猜想是正確的,但他不能證明。敘述如此簡單的問題,連歐拉這樣首屈一指的數(shù)學(xué)家都不能證明,這個猜想便引起了許多數(shù)學(xué)家的注意。從提出這個猜想至今,許多數(shù)學(xué)家都不斷努力想攻克它,但都沒有成功。 從此,這道著名的數(shù)學(xué)難題引起了世界上成千上萬數(shù)學(xué)家的注意。200年過去了,沒有人證明它。哥德巴赫猜想由此成為數(shù)學(xué)皇冠上一顆可望不可及的“明珠”。到了20世紀(jì)20年代,才有人開始向它靠近。目前最佳的結(jié)果是中國數(shù)學(xué)家陳景潤于1966年證明的“每一個充分大的偶數(shù)都能夠表示為一個素數(shù)及一個不超過兩個素數(shù)的乘積之和”(簡稱“1+2”),這一結(jié)論十分接近歌德巴赫猜想的解,被國際上稱為“陳氏定理”。 情景二:多面體的歐拉公式 雖然,歌德巴赫的猜想還不能證明,但他的這種猜想方法在定理發(fā)現(xiàn)中很有用。大數(shù)學(xué)家歐拉,也是通過觀察一些簡單的多面體,然后發(fā)現(xiàn)多面體的歐拉公式的。 下面請同學(xué)們數(shù)一數(shù)下列圖中的凸多面體的面數(shù)F、頂點數(shù)V和棱數(shù)E,然后一起把表格填完整。 多面體 面數(shù)(F) 頂點數(shù)(V) 棱數(shù)(E) 三棱錐 四棱錐 三棱柱 五棱錐 立方體 正八面體 五棱柱 截角正方體 尖頂塔 問題4:歐拉從中發(fā)現(xiàn)了公式,你們發(fā)現(xiàn)了嗎? ____________________________________ 情景三:生活中的猜想 人們發(fā)現(xiàn),只要有一年冬季下了大雪,那么第二年莊稼就會獲得豐收,而沒有發(fā)現(xiàn)相反情況,于是,人們作出了一個猜想:“瑞雪兆豐年”。 這樣的猜想生活中還有很多,例如每次下大雨之前,都有螞蟻搬家的現(xiàn)象,于是,我們就據(jù)此作出一個猜想:“凡螞蟻搬家,天必下雨” 問題5:在上面幾個例子中,大家有沒有發(fā)現(xiàn)它們有什么共同的特點? 它們都是從個別事實中推演出一般的結(jié)論,像這樣的推理通常稱為歸納推理,簡稱歸納法。 歸納推理的思維過程大致如下: 猜測一般性的結(jié)論 概括、推廣 實驗、觀察 歸納推理的一般模式為: S1具有P, S2具有P, …… Sn具有P(S1,S2,……,Sn是A類事實的對象) 所以,A類事物都具有P。 互動實驗: 道具:兩袋玻璃棋子(其中一袋都是黑的;一袋中除一個黑的外其余都是白的) 過程:請兩個學(xué)生上臺摸袋中的棋子,一次摸一個,摸了三次后,請他們作出一個歸納推理。 目的:說明歸納推理得到的結(jié)論不都是正確的。 問題6:為什么上面的實驗可能會得到不正確的結(jié)論? 因為沒有全部摸出來,只檢查了幾個,就得出結(jié)論了。 像這樣只從幾個個別事例就推出結(jié)論的歸納法稱為不完全歸納法; 如果把全部情況都列舉出來的歸納法稱為完全歸納法。 完全歸納法考察的是某類事物的全部對象,所以它的結(jié)論一定是正確的。但它的運用是有局限性的。如果某類事物的個別對象是無限的(如天體、原子)或者事實上是無法一一考察窮盡的,它就不能適用了。這時就只能運用不完全歸納推理了。例如檢查一個大型生產(chǎn)廠的產(chǎn)品合格率。 課堂研學(xué):“漢諾塔”問題 如圖有三根針和套在一根針上的若干金屬片,按下列規(guī)則,把金屬片從一根針上全部移到另一根針上。 ①、每次只能移動1個金屬片;②、較大的金屬片不能放在較小的金屬片上面。試推測:把n個金屬片從1號針移到3號針,最少需要移動多少次? 2 3 1 課堂練習(xí): (1)已知數(shù)列的通項公式,記,試通過計算的值,推測出的值。 (2)已知:,。觀察上述兩等式的規(guī)律,請你寫出一般性的命題,并證明之。 課堂總結(jié): 問題7:通過以上學(xué)習(xí),歸納推理具有什么特點? (1)歸納推理的前提是幾個已知的特殊現(xiàn)象,歸納所得的結(jié)論是尚屬未知的一般現(xiàn)象,該結(jié)論超越了前提所包容的范圍。 (2)由歸納得到的結(jié)論具有猜測的性質(zhì),結(jié)論是否真實,還需經(jīng)過邏輯證明和實踐檢驗。因此,它不能作為數(shù)學(xué)證明的工具。 (3)歸納推理是一種具有創(chuàng)造性的推理,通過歸納推理得到的猜想,可以作為進(jìn)一步研究的起點,幫助人們發(fā)現(xiàn)問題和提出問題。 數(shù)學(xué)歸納法(1) 一、教學(xué)目標(biāo): 1.了解數(shù)學(xué)歸納法的原理,理解數(shù)學(xué)歸納法的一般步驟。 2.掌握數(shù)學(xué)歸納法證明問題的方法 3.能用數(shù)學(xué)歸納法證明一些簡單的數(shù)學(xué)命題。 二、教學(xué)重點:掌握數(shù)學(xué)歸納法的原理及證明問題的方法。 難點:能用數(shù)學(xué)歸納法證明一些簡單的數(shù)學(xué)命題。 三、教學(xué)過程: 【創(chuàng)設(shè)情境】 1.華羅庚的“摸球?qū)嶒灐薄? 2.“多米諾骨牌實驗”。 問題:如何保證所摸的球都是紅球?多米諾骨牌全部倒下?處了利用完全歸納法全部枚舉之外,是否還有其它方法? 數(shù)學(xué)歸納法:數(shù)學(xué)歸納法實際上是一種以數(shù)學(xué)歸納法原理為依據(jù)的演繹推理,它將一個無窮的歸納過程轉(zhuǎn)化為一個有限步驟的演繹過程,是處理自然數(shù)問題的有力工具。 【探索研究】 1.?dāng)?shù)學(xué)歸納法的本質(zhì): 無窮的歸納→有限的演繹(遞推關(guān)系) 2.?dāng)?shù)學(xué)歸納法公理: (1)(遞推奠基):當(dāng)n取第一個值n0結(jié)論正確; (2)(遞推歸納):假設(shè)當(dāng)n=k(k∈N*,且k≥n0)時結(jié)論正確;(歸納假設(shè)) 證明當(dāng)n=k+1時結(jié)論也正確。(歸納證明) 由(1),(2)可知,命題對于從n0開始的所有正整數(shù)n都正確。 【例題評析】 例1:以知數(shù)列{an}的公差為d,求證: 說明:①歸納證明時,利用歸納假設(shè)創(chuàng)造遞推條件,尋求f(k+1)與f(k)的遞推關(guān)系,是解題的關(guān)鍵。 ②數(shù)學(xué)歸納法證明的基本形式; (1)(遞推奠基):當(dāng)n取第一個值n0結(jié)論正確; (2)(遞推歸納):假設(shè)當(dāng)n=k(k∈N*,且k≥n0)時結(jié)論正確;(歸納假設(shè)) 證明當(dāng)n=k+1時結(jié)論也正確。(歸納證明) 由(1),(2)可知,命題對于從n0開始的所有正整數(shù)n都正確。 EX: 1.判斷下列推證是否正確。 P88 2,3 2. 用數(shù)學(xué)歸納法證明 例2:用數(shù)學(xué)歸納法證明(n∈N,n≥2) 說明:注意從n=k到n=k+1時,添加項的變化。 EX:1.用數(shù)學(xué)歸納法證明: (1)當(dāng)n=1時,左邊有_____項,右邊有_____項; (2)當(dāng)n=k時,左邊有_____項,右邊有_____項; (3)當(dāng)n=k+1時,左邊有_____項,右邊有_____項; (4)等式的左右兩邊,由n=k到n=k+1時有什么不同? 變題: 用數(shù)學(xué)歸納法證明 (n∈N+) 例3:設(shè)f(n)=1+,求證n+f(1)+f(2)+…f(n-1)=nf(n) (n∈N,n≥2) 說明:注意分析f(k)和f(k+1)的關(guān)系。 【課堂小結(jié) 1.?dāng)?shù)學(xué)歸納法公理: (1)(遞推奠基):當(dāng)n取第一個值n0結(jié)論正確; (2)(遞推歸納):假設(shè)當(dāng)n=k(k∈N*,且k≥n0)時結(jié)論正確;(歸納假設(shè)) 證明當(dāng)n=k+1時結(jié)論也正確。(歸納證明) 由(1),(2)可知,命題對于從n0開始的所有正整數(shù)n都正確。 2. 注意從n=k到n=k+1時,添加項的變化。利用歸納假設(shè)創(chuàng)造遞推條件,尋求f(k+1)與f(k)的遞推關(guān)系. 【反饋練習(xí)】 1.用數(shù)學(xué)歸納法證明3k≥n3(n≥3,n∈N)第一步應(yīng)驗證( ) A n=1 B n=2 C n=3 D n=4 2.用數(shù)學(xué)歸納法證明第二步證明從“k到k+1”,左端增加的項數(shù)是( ) A. B C D 3.若n為大于1的自然數(shù),求證 證明 (1)當(dāng)n=2時, (2)假設(shè)當(dāng)n=k時成立,即 4.用數(shù)學(xué)歸納法證明 【課外作業(yè)】 《課標(biāo)檢測》 數(shù)學(xué)歸納法(2) 一、教學(xué)目標(biāo): 1.了解數(shù)學(xué)歸納法的原理,理解數(shù)學(xué)歸納法的一般步驟。 2.掌握數(shù)學(xué)歸納法證明問題的方法,能用數(shù)學(xué)歸納法證明一些簡單的數(shù)學(xué)命題 3.能通過“歸納-猜想-證明”處理問題 二、教學(xué)重點:能用數(shù)學(xué)歸納法證明一些簡單的數(shù)學(xué)命題。 難點:歸納→猜想→證明。 三、教學(xué)過程: 【創(chuàng)設(shè)情境】 問題1:數(shù)學(xué)歸納法的基本思想? 以數(shù)學(xué)歸納法原理為依據(jù)的演繹推理,它將一個無窮歸納(完全歸納)的過程,轉(zhuǎn)化為一個有限步驟的演繹過程。(遞推關(guān)系) 問題2:數(shù)學(xué)歸納法證明命題的步驟? (1)遞推奠基:當(dāng)n取第一個值n0結(jié)論正確; (2)遞推歸納:假設(shè)當(dāng)n=k(k∈N*,且k≥n0)時結(jié)論正確;(歸納假設(shè)) 證明當(dāng)n=k+1時結(jié)論也正確。(歸納證明) 由(1),(2)可知,命題對于從n0開始的所有正整數(shù)n都正確。 數(shù)學(xué)歸納法是直接證明的一種重要方法,應(yīng)用十分廣泛,主要體現(xiàn)在與正整數(shù)有關(guān)的恒等式、不等式;數(shù)的整除性、幾何問題;探求數(shù)列的通項及前n項和等問題。 【探索研究】 問題:用數(shù)學(xué)歸納法證明:能被9整除。 法一:配湊遞推假設(shè): 法二:計算f(k+1)-f(k),避免配湊。 說明:①歸納證明時,利用歸納假設(shè)創(chuàng)造條件,是解題的關(guān)鍵。 ②注意從“n=k到n=k+1”時項的變化。 【例題評析】 例1:求證: 能被整除(n∈N+)。 例2:數(shù)列{an}中,,a1=1且 (1)求的值; (2)猜想{an}的通項公式,并證明你的猜想。 說明:用數(shù)學(xué)歸納法證明問題的常用方法:歸納→猜想→證明 變題:(2002全國理科)設(shè)數(shù)列{an}滿足,n∈N+, (1)當(dāng)a1=2時,求,并猜想{an}的一個通項公式; (2)當(dāng)a1≥3時,證明對所有的n≥1,有 ①an≥n+2 ② 例3:平面內(nèi)有n條直線,其中任何兩條不平行,任何三條直線不共點,問:這n條直線將平面分成多少部分? 變題:平面內(nèi)有n個圓,其中每兩個圓都相交與兩點,且每三個圓都不相交于同一點,求證:這n個圓把平面分成n2+n+2個部分。 例4:設(shè)函數(shù)f(x)是滿足不等式,(k∈N+)的自然數(shù)x的個數(shù); (1)求f(x)的解析式; (2)記Sn=f(1)+f(2)+…+f(n),求Sn的解析式; (3)令Pn=n2+n-1 (n∈N+),試比較Sn與Pn的大小。 【課堂小結(jié)】 1.猜歸法是發(fā)現(xiàn)與論證的完美結(jié)合 數(shù)學(xué)歸納法證明正整數(shù)問題的一般方法: 歸納→猜想→證明。 2.兩個注意: (1)是否用了歸納假設(shè)? (2)從n=k到n=k+1時關(guān)注項的變化? 【反饋練習(xí)】 1 觀察下列式子 …則可歸納出____ (n∈N*) 1.用數(shù)學(xué)歸納法證明 2.已知數(shù)列計算根據(jù)計算結(jié)果,猜想的表達(dá)式,并用數(shù)學(xué)歸納法證明。 3.是否存在常數(shù)a、b、c,使等式 對一切都成立?并證明你的結(jié)論. 【課外作業(yè)】 《課標(biāo)檢測》 數(shù)學(xué)歸納法的應(yīng)用 數(shù)學(xué)歸納法是高中數(shù)學(xué)中一種重要的數(shù)學(xué)方法,常常以觀察、試驗、類比、聯(lián)想、歸納提出合理的科學(xué)猜想,通過數(shù)學(xué)歸納法的證明可以保證猜想的合理性與正確性.廣泛的用來證明等式、不等式、整除性問題等與自然數(shù)有關(guān)的命題.下面舉例說明數(shù)學(xué)歸納法的幾種應(yīng)用. 一、等式問題 例1 已知,求證:. 證明:(1)當(dāng)時,等式左邊,右邊,等式成立. ?。?)假設(shè)當(dāng)時,命題成立.即 ?。? 則當(dāng)時, 。 ∴當(dāng)時,等式成立. 綜上,由(1)和(2)可知,對于任何,等式成立. 評注:本題在證明過程中突出了一個湊字,即“湊”結(jié)論,關(guān)鍵是明確時證明的目標(biāo),充分考慮由到時,命題形式之間的區(qū)別和聯(lián)系. 二、不等式問題 例2 求證:. 證明:(1)當(dāng)n=2時,左邊,不等式成立. ?。?)假設(shè)當(dāng)時命題成立,即. 則當(dāng)時, , 所以當(dāng)時不等式也成立. 由(1)和(2)可知,原不等式對一切,均成立. 評注:本題在由到時的推證過程中應(yīng)用了“放縮”的技巧,使問題簡單化,這是利用數(shù)學(xué)歸納法證明不等式時常用的方法之一. 三、整除性問題 例3 利用數(shù)學(xué)歸納法證明能被9整除. 證明:(1)當(dāng)n=1時,(31+1)71-1=27,能被9整除,所以命題成立. ?。?)假設(shè)當(dāng)時命題成立,即能被9整除. 那么當(dāng)時, . 由歸納假設(shè)知,能被9整除,而也能被9整除,故能被9整除. 這就是說,當(dāng)時,命題也成立 由(1)和(2)可知,對一切,都能被9整除. 評注:涉及整除問題,常利用提取公因式湊成假設(shè)、湊出整除式等方法,其中等價變換的技巧性較強. 歸納 猜想 證明 “歸納——猜想——證明”是一種重要的思維模式,也是數(shù)學(xué)歸納法應(yīng)用的重點題型.解這類問題,需從特殊情況入手,通過觀察、分析、歸納、概括、猜想出一般規(guī)律,然后用數(shù)學(xué)歸納法證明.其中解題的關(guān)鍵在于正確的歸納猜想,下面舉例說明. 例1 是否存在常數(shù)a、b、c,使得等式對一切成立?并證明你的結(jié)論 分析:可先進(jìn)行計算,找到a、b、c的值,再歸納猜想,最后證明. 解:假設(shè)存在常數(shù)a、b、c使上式對均成立, 則當(dāng)時上式顯然也成立,此時可得 , 解此方程組,可得. 下面用數(shù)學(xué)歸納法證明等式對一切均成立. 當(dāng)時,命題顯然成立. 假設(shè)時,命題成立. 即, 那么當(dāng)時, . 即當(dāng)時,命題成立. 綜上所述,存在常數(shù), 使得等式對一切均成立. 例2 數(shù)列滿足,前n項和,求數(shù)列的通項公式. 分析:該題未給出猜想信息,可先創(chuàng)造條件得出結(jié)論,再證明. 解:∵,∴. 由變形整理,得, 取正根,得, 由及,得 ,變形整理,得, 取正根,得. 同理,求得. 由此猜想. 下面用數(shù)學(xué)歸納法證明: ?。?)當(dāng)時,上面已求出,結(jié)論成立. (2)假設(shè)當(dāng),時,結(jié)論成立,即. 那么當(dāng)時, , 整理,得,取正根,得, 故時,結(jié)論成立. 由(1)和(2),可知對任何,成立. 例3 已知是定義在上的不恒為零的函數(shù),且對任意的都滿足:,若,,求證:. 分析:用歸納的思想方法,通過賦值、計算、猜想、證明四步完成. 證明:∵對任意都成立, ∴對于 當(dāng)時,; 當(dāng)時,; 當(dāng)時,; …, 猜想.(※) 下面用數(shù)學(xué)歸納法證明: (1)當(dāng)時,,(※)式成立. ?。?)假設(shè)時,(※)式成立,即, 當(dāng)時, , ∴時,(※)式成立. 由(1)和(2),可知對任何,成立. 所以. 要證明結(jié)論成立,只需證明. ∵, ∴成立. 斐波那契級數(shù) 1,1,2,3,5,8,13,21,34,…,在這些數(shù)中,從第3項開始,每一個數(shù)都是它前面的兩個數(shù)的和,例如,,等等,這就是著名的斐波那契級數(shù). 斐波那契級數(shù)出現(xiàn)在意大利數(shù)學(xué)家斐波那契(Fibonacci,1174~1250)在1202年所著的《算盤書》中.書中是這樣提出問題的: 如果每對兔子每月能繁殖一對子兔,而子兔在出生后第二個月就有生殖能力,第三個月就生產(chǎn)一對兔子,以后每個月生產(chǎn)一對,假定每對兔子都是一雌一雄.試問一對兔子一年能繁殖多少對兔子? 由這個問題得出的序列就是上面列出的序列.出人意料的是,這個序列在許多場合都出現(xiàn).因此,我們需要對它作些探討.序列中的每一個數(shù)叫做斐波那契數(shù).若第n個斐波那契數(shù)記為,則我們有,,,,,… 這個序列有下面的遞推關(guān)系 . 斐波那契數(shù)的通項公式是 ?。? 這個公式是法國數(shù)學(xué)家比內(nèi)(Binet)求出的.我們用數(shù)學(xué)歸納法證明它. 斐波那契級數(shù)的構(gòu)造法告訴我們,從第3項開始,它的每一項都是前兩項之和,并且只有在給定了開頭的兩項之后,整個級數(shù)才能確定.所以在使用數(shù)學(xué)歸納法證明公式①時,需要對數(shù)學(xué)歸納法的基本程序作變動: (1)公式①對,這兩種情況都正確; ?。?)假定公式①對一切都成立,證明它對也正確. 證明:(1)為了下面的證明,我們需要算出 ?。? 類似地,,③ 從而,. ?。?)當(dāng)時, . ?。?)當(dāng)時, . 這就證明了當(dāng)和時公式①是正確的. ?。?)設(shè)n是任意自然數(shù),并假定公式①對一切都成立,證明它對正確.根據(jù)斐波那契數(shù)的定義,我們有 由②③,得 , 原命題得證. 斐波那契數(shù)是大自然的一個基本模式,它出現(xiàn)在許多場合.在花的花瓣中存在斐波那契模式.幾乎所有的花,其花瓣都是斐波那契數(shù).例如百合花的花瓣有3瓣;梅花有5瓣;許多翠雀屬植物有8瓣;萬壽菊的花有13瓣;紫菀屬的植物有21瓣;大多數(shù)雛菊有34、55、89瓣.在向日葵的花盤內(nèi)葵花子的螺旋模式中也可以發(fā)現(xiàn)斐波那契級數(shù). 數(shù)學(xué)歸納法證明的幾種常用方法 用數(shù)學(xué)歸納法證明一個與自然數(shù)n有關(guān)的命題時,第二步是十分關(guān)鍵的步驟.怎樣才能從順利地過渡到呢?下面介紹幾種常用方法. 一、恰當(dāng)放縮 例1 已知n是大于1的自然數(shù),,求證:. 分析:由已知可看到的形式很繁鎖,并且要證結(jié)論為不等式,則可聯(lián)想不等式的性質(zhì)對其適當(dāng)放縮,從而證得原命題. 證明:(1)當(dāng)時,,所以不等式成立. ?。?)假設(shè)當(dāng)(,且)時,成立,則當(dāng)時,有 。 所以當(dāng)時原不等式也成立. 由(1)和(2),可知原不等式對任何大于1的自然數(shù)n都成立. 二、起點后移 例2 已知,求證:. 分析:可結(jié)合不等式關(guān)系:來證明,但注意要將奠基的起點后移,即在第一步證明中,不僅要證明時原不等式成立,還要證明當(dāng)時,原不等式也成立. 證明:(1)當(dāng)時,原不等式顯然成立 當(dāng)時,不等式左邊, 右邊,則左邊>右邊, ∴當(dāng)時,原不等式成立. ?。?)假設(shè)當(dāng)時,成立, 則時, . 所以當(dāng)時原不等式也成立. 由(1)和(2),可知原不等式對任何都成立. 三、增加跨度 例3 試證:任何一個正方形都可以分割成5個以上的任意多個正方形 分析:一個正方形分割成4個正方形是很容易的.由此猜想:若能把一個正方形分割成k個正方形,則必能分割成個正方形.故第一步應(yīng)對的情形加以驗證.第二步,則只需從k遞推到k+3. 證明:(1)當(dāng)時,由以下各圖所示的分割方法知,命題成立. (2)假設(shè)當(dāng)時命題成立,即一個正方形必能分割成k個正方形.那么,只要把其中任意一個正方形兩組對邊的中點分別連結(jié)起來,即把該正方形再分割成4個小正方形,則正方形的個數(shù)就增加了3個.因而原正方形就分割成了個正方形,即當(dāng)時命題也成立. 因為任何一個大于5的自然數(shù)n都可以表示成中的一種形式,所以根據(jù)(1)和(2),可知命題對任何大于5的自然數(shù)n都成立. 四、強化命題 例4 已知,定義,且.試證明:對一切,都有. 分析:顯然有,但若假設(shè),則很難由遞推公式推得.為此,必須知道小于什么數(shù)值才行. 其實,要使,即,只須.所以本題可轉(zhuǎn)化為證明如下更強的不等式 ?。? 證明:(1)當(dāng)時,顯然有. 又因為, 所以. ?。?)假設(shè)當(dāng)時,成立,則有 , 所以,即當(dāng)時不等式①也成立. 由(1)和(2),可知對任何,不等式①都成立,從而原命題獲證. 注意:除了上述四種常用方法外,還有拆項添項、作差(作商)等方法.同學(xué)們在證明過程中,要結(jié)合題目特點,靈活運用. 蘇教選修(2-2)2.3數(shù)學(xué)歸納法導(dǎo)學(xué) 一、數(shù)學(xué)歸納法的原理及其概念 如果(1)當(dāng)n取第一個值(例如等)時結(jié)論正確; (2)假設(shè)當(dāng)(,且)時結(jié)論正確,證明當(dāng)時結(jié)論也正確; 那么,命題對于從開始的所有正整數(shù)n都成立. 這就是數(shù)學(xué)歸納法公理,它是證明與自然數(shù)有關(guān)的命題的依據(jù). 補充說明:(1)數(shù)學(xué)歸納法適用于與正整數(shù)有關(guān)的問題,常用來證明用不完全歸納得到的結(jié)論.要有強烈的數(shù)學(xué)歸納法與正整數(shù)之間的對應(yīng)意識,做到看到有關(guān)正整數(shù)的證明問題,馬上想到是否可以用數(shù)學(xué)歸納法來證明. ?。?)“數(shù)學(xué)歸納法”與“歸納法”不同,“歸納法”是由一系列有限的特殊事例得出一般結(jié)論的推理方法,而“數(shù)學(xué)歸納法”是一種有關(guān)正整數(shù)問題的證明方法.“歸納法”通常可分為完全歸納法和不完全歸納法,其中完全歸納法的結(jié)論是正確的,而不完全歸納法得出的結(jié)論則不一定正確.而用“數(shù)學(xué)歸納法”證明的結(jié)論必是正確的. 二、用數(shù)學(xué)歸納法證題的兩個步驟及其作用 數(shù)學(xué)歸納法的定義即是證題的步驟,在證明過程中必須按步驟進(jìn)行.其中,第一步是奠基步驟,是論證命題成立的基礎(chǔ)保證,也稱為歸納基礎(chǔ)(又稱特殊性);第二步是遞推步驟,是解決命題具有后繼傳遞性的保證(又稱延續(xù)性),即只要命題對于某個正整數(shù)成立,就能保證該命題對于后續(xù)正整數(shù)都成立.這兩個步驟相輔相成,缺一不可. 三、證明中應(yīng)注意的幾個問題 1.?dāng)?shù)學(xué)歸納法第一步中的“第一個數(shù)”不一定就是“1”,也可能是“2”或其它數(shù),要根據(jù)題意準(zhǔn)確選擇. 2.注意n與k的不同,理解和書寫時不要弄混. 3.第二步中要準(zhǔn)確把握由到時,要證明的結(jié)論中到底需要添加(或舍去)哪些項,如用數(shù)學(xué)歸納法證明某數(shù)列問題時,當(dāng)時有,則n=k+1時有Sk+1=+++…++++…+,不要弄錯. 4.在證明第二步命題成立時,必須使用歸納假設(shè),否則就不是數(shù)學(xué)歸納法.在初學(xué)數(shù)學(xué)歸納法時常易犯不用歸納假設(shè),而直接運用相關(guān)公式(如數(shù)列的有關(guān)公式)的錯誤,需特別注意.應(yīng)通過例題和習(xí)題體會和練習(xí)怎樣使用歸納假設(shè),通過錯例分析體會怎樣避免不用歸納假設(shè)的情況. 5.?dāng)?shù)學(xué)歸納法的關(guān)鍵在第二步,要能真正地證明結(jié)論正確才行,切忌證不出而直接說結(jié)論成立.證明過程可以用綜合法,也可以用分析法或其它方法.為證n=k+1時結(jié)論成立,對條件和結(jié)論進(jìn)行各種各樣的恒等變形是必要的和必須的,常見變形技巧有提公因式、配方(可參閱課本)、恰當(dāng)放縮、起點后移、增加跨度、強化命題、添項拆項等(可參閱第四版文章《幫你順利“過渡”》).另外,不妨先把時的結(jié)論寫出來,為證明提供方向. 6.?dāng)?shù)學(xué)歸納法中的兩步缺一不可,否則結(jié)論不能成立.只有第一步,只能證明特殊情況,無法延續(xù);只有第二步,沒有奠基,可能會推出錯誤的結(jié)論.- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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