2012-2013高二北师大数学选修2-2:第五课时 1.3反证法导学案教案
展开第五课时 1.3反证法
一、学习目标:
结合已经学过的数学实例,了解间接证明的一种基本方法──反证法;
了解反证法的思考过程与特点。
二、学习重点:了解反证法的思考过程与特点。
学习难点:正确理解、运用反证法。
三.学习方法:探析归纳,讲练结合
四、学习过程
(一)、复习:综合法与分析法
综合法与分析法各有其特点.从需求解题思路来看,分析法执果索因,常常根底渐近,有希望成功;综合法由因导果,往往枝节横生,不容易奏效。
就表达过程而论,分析法叙述烦琐,文辞冗长;综合法形式简洁,条理清晰.也就是说,分析法利于思考,综合法宜于表述。
因此,在实际解题时,常常把分析法和综合法结合起来运用,先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。
(二)、探究新课
1、反证法
反证法是一种间接证法,它是先提出一个与命题的结论相反的假设,然后,从这个假设出发,经过正确的推理,导致矛盾,从而否定相反的假设,达到肯定原命题正确的一种方法。反证法可以分为归谬反证法(结论的反面只有一种)与穷举反证法(结论的反面不只一种)。用反证法证明一个命题的步骤,大体上分为:(1)反设;(2)归谬;(3)结论。
反设是反证法的基础,为了正确地作出反设,掌握一些常用的互为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;至少有一个/一个也没有;至少有n个/至多有(n一1)个;至多有一个/至少有两个;唯一/至少有两个。
归谬是反证法的关键,导出矛盾的过程没有固定的模式,但必须从反设出发,否则推导将成为无源之水,无本之木。推理必须严谨。导出的矛盾有如下几种类型:与已知条件矛盾;与已知的公理、定义、定理、公式矛盾;与反设矛盾;自相矛盾。
2、例题探析
例1、已知a是整数,2能整除,求证:2能整除a.
例2、在同一平面内,两条直线a,b都和直线c垂直。求证:a与b平行。
例3、求证:是无理数。
例4、已知,求证:中,至少有一个数大于25。
例5、求证:1,2,不可能是一个等差数列中的三项。
例6、如图所示,直线a平行于平面α,β是过直线a的平面,平面α与β相交于直线b,求证:直线a平行于直线b。
(三)、课堂小结:反证法与直接证法是相对而言的,在证明过程中我们不能僵化的使用反证法。对于一个证明来说,可能要交替地使用这两种证法。
1.哪些命题适宜用反证法加以证明?笼统地说,正面证明繁琐或困难时宜用反证法;具体地讲,当所证命题的结论为否定形式或含有“至多”、“至少”等不确定词,此外,“存在性”、“唯一性”问题.
2.归谬是“反证法”的核心步骤,归谬得到的逻辑矛盾,常见的类型有哪些?归谬包括推出的结果与已知定义、公理、定理、公式矛盾,或与已知条件、临时假设矛盾,以及自相矛盾等各种情形。
(四)、课堂练习
1、(1)用反证法证明命题:“三角形的内角中至少有一个不大于60度”时,反设正确的是( )
( A ) 假设三内角都不大于60度; (B) 假设三内角都大于60度;
(C) 假设三内角至多有一个大于60度; (D) 假设三内角至多有两个大于60度。
(2)已知=2,关于p+q的取值范围的说法正确的是 ( )
(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
2、 用反证法证明命题“如果那么”时,假设的内容应为_____________.
3、如果为无理数,求证是无理数.
4.“过在同一直线上的三点A、B、C不能作圆”. 讨论如何证明这个命题?
第五课时 1.3反证法答案
例1证明:假设命题的结论不成立,即“2不能整除a”。
因为a是整数,故a是奇数,a可表示为2m+1(m为整数),则
,即是奇数。
所以,2不能整除。这与已知“2能整除”相矛盾。于是,“2不能整除a”这个假设错误,故2能整除a.
例2证明:假设命题的结论不成立,即“直线a与b相交”。
设直线a,b的交点为M,a,c的交点为P,b,c的交点为Q,
如图所示,则。
这样的内角和
。
这与定理“三角形的内角和等于”相矛盾,这说明假设是错误的。
所以直线a与b不相交,即a与b平行。
例3证明: 不是无理数,即是有理数,那么它就可以表示成两个整数之比,
设,且p,q互素,则。所以 。 ①
故是偶数,q也必然为偶数。设q=2k,代入①式,则有,即,
所以p也为偶数。P和q都是偶数,它们有公约数2,这与p,q互素相矛盾。
因此,假设不成立,即“是无理数”。
例4证明:假设命题的结论不成立,即均不大于25,那么
,
这与已知条件相矛盾。所以,中,至少有一个数大于25。
例5证明:假设1,2,是公差为d的等差数列的第p,q,r项,则
,于是
。
因为p,q,r均为整数,所以等式右边是有理数,而等式左边是无理数,二者不可能相等,推出矛盾。
所以,1,2,不可能是一个等差数列中的三项。
例6证明:假设命题的结论不成立,即“直线a不平行于直线b”。
由于直线a,b在同一平面β中,且直线a,b不平行。
故直线a,b相交,
设交点为A,A在直线b上,故A在平面α上。
所以,直线a与平面α相交于A。这与条件“直线a平行于平面α”矛盾。
因此,假设不成立,即“直线a平行于直线b”。
(四)、课堂练习
1.解析 用反证法可得(1)应选(B) (2)应选(A)
2.解析:用反证法可得应填 或3.提示:假设为有理数,则可表示为(为整数),即. 由,则也是有理数,这与已知矛盾. ∴ 是无理数.
4.证法:先假设可以作一个⊙O过A、B、C三点,
则O在AB的中垂线l上,O又在BC的中垂线m上,
即O是l与m的交点。
但 ∵A、B、C共线,∴l∥m(矛盾)
∴ 过在同一直线上的三点A、B、C不能作圆。