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1、(新教材)北師大版精品數(shù)學(xué)資料
反證法
一、教學(xué)目標(biāo):結(jié)合已經(jīng)學(xué)過的數(shù)學(xué)實(shí)例,了解間接證明的一種基本方法──反證法;了解反證法的思考過程與特點(diǎn)。
二、教學(xué)重點(diǎn):了解反證法的思考過程與特點(diǎn)
教學(xué)難點(diǎn):正確理解、運(yùn)用反證法
三、教學(xué)方法:探析歸納,講練結(jié)合
四、教學(xué)過程
(一)、復(fù)習(xí):反證法的思考過程與特點(diǎn)。
反證法是一種間接證法,它是先提出一個(gè)與命題的結(jié)論相反的假設(shè),然后,從這個(gè)假設(shè)出發(fā),經(jīng)過正確的推理,導(dǎo)致矛盾,從而否定相反的假設(shè),達(dá)到肯定原命題正確的一種方法。反證法可以分為歸謬反證法(結(jié)論的反面只有一種)與窮舉反證法(結(jié)論的反面不只一種)。
用反證法證明一個(gè)命題的步驟,
2、大體上分為:(1)反設(shè);(2)歸謬;(3)結(jié)論。
反設(shè)是反證法的基礎(chǔ),為了正確地作出反設(shè),掌握一些常用的互為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;至少有一個(gè)/一個(gè)也沒有;至少有n個(gè)/至多有(n一1)個(gè);至多有一個(gè)/至少有兩個(gè);唯一/至少有兩個(gè)。
歸謬是反證法的關(guān)鍵,導(dǎo)出矛盾的過程沒有固定的模式,但必須從反設(shè)出發(fā),否則推導(dǎo)將成為無源之水,無本之木。推理必須嚴(yán)謹(jǐn)。導(dǎo)出的矛盾有如下幾種類型:與已知條件矛盾;與已知的公理、定義、定理、公式矛盾;與反設(shè)矛盾;自相矛盾。
(二)、探究新課
反
3、證法是數(shù)學(xué)中非構(gòu)造性證明中的極重要的方法。對(duì)于處理存在性問題、否定性問題、唯一性問題和至多、至少性問題,反證法具有特殊的優(yōu)越性。
例1、已知,求證:中,至少有一個(gè)數(shù)大于25。
證明:假設(shè)命題的結(jié)論不成立,即均不大于25,那么
,
這與已知條件相矛盾。所以,中,至少有一個(gè)數(shù)大于25。
例2、求證:1,2,不可能是一個(gè)等差數(shù)列中的三項(xiàng)。
證明:假設(shè)1,2,是公差為d的等差數(shù)列的第p,q,r項(xiàng),則
,于是
。
因?yàn)閜,q,r均為整數(shù),所以等式右邊是有理數(shù),而等式左邊是無理數(shù),二者不可能相等,推出矛盾。
所以,1,2,不可能是一個(gè)等差數(shù)列中的三項(xiàng)。
例3、如圖所示,直線a平行于平
4、面α,β是過直線a的平面,平面α與β相交于直線b,求證:直線a平行于直線b。
證明:假設(shè)命題的結(jié)論不成立,即“直線a不平行于直線b”。
由于直線a,b在同一平面β中,且直線a,b不平行。
故直線a,b相交,
設(shè)交點(diǎn)為A,A在直線b上,故A在平面α上。
所以,直線a與平面α相交于A。這與條件“直線a平行于平面α”矛盾。
因此,假設(shè)不成立,即“直線a平行于直線b”。
(三)、小結(jié):反證法與直接證法是相對(duì)而言的,在證明過程中我們不能僵化的使用反證法。對(duì)于一個(gè)證明來說,可能要交替地使用這兩種證法。
1.哪些命題適宜用反證法加以證明?籠統(tǒng)地說,正面證明繁瑣或困難時(shí)宜用反證法;具體地講,當(dāng)
5、所證命題的結(jié)論為否定形式或含有“至多”、“至少”等不確定詞,此外,“存在性”、“唯一性”問題.
2.歸謬是“反證法”的核心步驟,歸謬得到的邏輯矛盾,常見的類型有哪些?歸謬包括推出的結(jié)果與已知定義、公理、定理、公式矛盾,或與已知條件、臨時(shí)假設(shè)矛盾,以及自相矛盾等各種情形。
(四)、練習(xí):1、課本練習(xí)2。
2、(1)用反證法證明命題:“三角形的內(nèi)角中至少有一個(gè)不大于60度”時(shí),反設(shè)正確的是( )
(A) 假設(shè)三內(nèi)角都不大于60度;
(B) 假設(shè)三內(nèi)角都大于60度;
(C) 假設(shè)三內(nèi)角至多有一個(gè)大于60度;
(D) 假設(shè)三內(nèi)角至多有兩個(gè)大于60度。
(2)已
6、知=2,關(guān)于p+q的取值范圍的說法正確的是 ( )
(A)一定不大于2 (B)一定不大于
(C)一定不小于 (D)一定不小于2
解析 用反證法可得(1)應(yīng)選(B) (2)應(yīng)選(A)
3、 用反證法證明命題“如果那么”時(shí),假設(shè)的內(nèi)容應(yīng)為_____________.
解析:用反證法可得應(yīng)填 或
4、如果為無理數(shù),求證是無理數(shù).
提示:假設(shè)為有理數(shù),則可表示為(為整數(shù)),即.
由,則也是有理數(shù),這與已知矛盾. ∴ 是無理數(shù).
(五)、作業(yè):課本習(xí)題1-3: 1、5
補(bǔ)充題:對(duì)于直線l:y=kx+1,是否存在這樣的實(shí)數(shù)k,使得l與雙曲線C:3x-y=1的交點(diǎn)A、B關(guān)于直線y=ax(a為常數(shù))對(duì)稱?若存在,求出k的值;若不存在,請(qǐng)說明理由。
證明:(反證法)假設(shè)存在實(shí)數(shù)k,使得A、B關(guān)于直線y=ax對(duì)稱,設(shè)A(x1,y1)、B(x2,y2)則
由 ④
由②、③有a(x1+x2)=k(x1+x2)+2 ⑤
由④知x1+x2= 代入⑤整理得:ak=-3與①矛盾。
故不存在實(shí)數(shù)k,使得A、B關(guān)于直線y=ax對(duì)稱。
五、教后反思: