高考數(shù)學(xué) 6.6 直接證明與間接證明課件.ppt

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第六節(jié) 直接證明與間接證明,【知識(shí)梳理】 1.必會(huì)知識(shí) 教材回扣 填一填 (1)直接證明:,推理論證,成立,證明的結(jié)論,充分條件,(2)間接證明: 反證法:假設(shè)原命題_______(即在原命題的條件下,結(jié)論不成立), 經(jīng)過(guò)正確的推理,最后得出______因此說(shuō)明假設(shè)錯(cuò)誤,從而證明了 原命題成立的證明方法.,不成立,矛盾.,2.必備結(jié)論 教材提煉 記一記 (1)綜合法證明問(wèn)題是由因?qū)Ч?分析法證明問(wèn)題是執(zhí)果索因. (2)分析法與綜合法相輔相成,對(duì)較復(fù)雜的問(wèn)題,常常先從結(jié)論進(jìn)行分析,尋求結(jié)論與條件、基礎(chǔ)知識(shí)之間的關(guān)系,找到解決問(wèn)題的思路,再運(yùn)用綜合法證明,或者在證明時(shí)將兩種方法交叉使用. 3.必用技法 核心總結(jié) 看一看 (1)常用方法:求差法,分析法、綜合法、反證法、放縮法. (2)數(shù)學(xué)思想:正難則反的思想.,(3)記憶口訣: 證不等式的方法, 實(shí)數(shù)性質(zhì)威力大. 求差與0比大小, 作商和1爭(zhēng)高下. 直接困難分析好, 思路清晰綜合法. 非負(fù)常用基本式, 正面難則反證法.,【小題快練】 1.思考辨析 靜心思考 判一判 (1)綜合法的思維過(guò)程是由因?qū)Ч?逐步尋找已知的必要條件.( ) (2)分析法是從要證明的結(jié)論出發(fā),逐步尋找使結(jié)論成立的充要條件.( ) (3)用反證法證明時(shí),推出的矛盾不能與假設(shè)矛盾.( ) (4)在解決問(wèn)題時(shí),常常用分析法尋找解題的思路與方法,再用綜合法展現(xiàn)解決問(wèn)題的過(guò)程.( ),【解析】(1)正確;因?yàn)榫C合法的思維過(guò)程是由因?qū)Ч?就是尋找已知的必要條件,因此(1)正確. (2)錯(cuò)誤,分析法是從要證明的結(jié)論出發(fā),逐步尋找使結(jié)論成立的充分條件,不是充要條件. (3)錯(cuò)誤,用反證法證明時(shí),推出的矛盾可以與已知、公理、定理、事實(shí)或者假設(shè)等相矛盾. (4)正確,在解決問(wèn)題時(shí),常常用分析法尋找解題的思路與方法,再用綜合法展現(xiàn)解決問(wèn)題的過(guò)程. 答案:(1)√ (2)× (3)× (4)√,2.教材改編 鏈接教材 練一練 (1)(選修2-2P91練習(xí)T1改編)用反證法證明命題“三角形三個(gè)內(nèi)角至少有一個(gè)不大于60°”時(shí),應(yīng)假設(shè)( ) A.三個(gè)內(nèi)角都不大于60° B.三個(gè)內(nèi)角都大于60° C.三個(gè)內(nèi)角至多有一個(gè)大于60° D.三個(gè)內(nèi)角至多有兩個(gè)大于60° 【解析】選B.因?yàn)椤爸辽儆幸粋€(gè)不大于”的反面是“都大于”,因此選B.,(2)(選修2-2P91習(xí)題2.2A組T2改編)已知A,B都是銳角,且A+B≠ , (1+tanA)(1+tanB)=2,則A+B= . 【解析】由已知得tanA+tanB=1-tanAtanB,所以tan(A+B)= 因?yàn)锳+B≠ ,且A,B都是銳角,所以A+B= . 答案:,3.真題小試 感悟考題 試一試 (1)(2014·山東高考)用反證法證明命題:“已知a,b為實(shí)數(shù),則方程x2+ax+b=0至少有一個(gè)實(shí)根”時(shí),要做的假設(shè)是( ) A.方程x2+ax+b=0沒(méi)有實(shí)根 B.方程x2+ax+b=0至多有一個(gè)實(shí)根 C.方程x2+ax+b=0至多有兩個(gè)實(shí)根 D.方程x2+ax+b=0恰好有兩個(gè)實(shí)根 【解析】選A.“方程x2+ax+b=0至少有一個(gè)實(shí)根”的反面是“方程x2+ax+b=0沒(méi)有實(shí)根”.故選A.,(2)(2015·長(zhǎng)春模擬)設(shè)a，b，c都是正數(shù)，則 三個(gè)數(shù)( ) A．都大于2 B．都小于2 C．至少有一個(gè)不大于2 D．至少有一個(gè)不小于2,【解析】選D.因?yàn)?當(dāng)且僅當(dāng)a＝b＝c時(shí)取等號(hào)， 所以三個(gè)數(shù)中至少有一個(gè)不小于2.,考點(diǎn)1 分析法 【典例1】△ABC的三個(gè)內(nèi)角A,B,C成等差數(shù)列,A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c. 求證: 【解題提示】本題從條件不易尋求證題思路,考慮使用分析法.,【規(guī)范解答】要證 即證 只需證c(b+c)+a(a+b)=(a+b)(b+c), 需證c2+a2=ac+b2, 又△ABC三內(nèi)角A,B,C成等差數(shù)列,故B=60°, 由余弦定理,得b2=c2+a2-2accos 60°,即b2=c2+a2-ac, 故c2+a2=ac+b2成立. 于是原等式成立.,【規(guī)律方法】 1.分析法的思路 “執(zhí)果索因”,逐步尋找結(jié)論成立的充分條件,即從“未知”看“需知”,逐步靠攏“已知”或本身已經(jīng)成立的定理、性質(zhì)或已經(jīng)證明成立的結(jié)論等,通常采用“欲證—只需證—已知”的格式,在表達(dá)中要注意敘述形式的規(guī)范性.,2.分析法證明問(wèn)題的適用范圍 當(dāng)已知條件與結(jié)論之間的聯(lián)系不夠明顯、直接,或證明過(guò)程中所需用的知識(shí)不太明確、具體時(shí),往往采用分析法,特別是含有根號(hào)、絕對(duì)值的等式或不等式,?？紤]用分析法.,【變式訓(xùn)練】已知c＞0，用分析法證明: 【證明】要證原不等式成立,只需證明 即證:2c+ ＜4c, 即證: ＜c, 而c＞0，故只需證明c2-1＜c2, 而此式一定成立, 故原不等式得證.,【加固訓(xùn)練】已知非零向量a⊥b,求證: 【證明】因?yàn)閍⊥b,所以a·b=0. 要證 只需證|a|+|b|≤ |a-b|, 平方得|a|2+|b|2+2|a||b|≤2(|a|2+|b|2-2a·b), 只需證|a|2+|b|2-2|a||b|≥0成立, 即(|a|-|b|)2≥0,顯然成立. 故原不等式得證.,考點(diǎn)2 綜合法 知·考情 綜合法證明問(wèn)題是歷年高考的熱點(diǎn)問(wèn)題,也是必考問(wèn)題之一,通常在解答題中出現(xiàn),考查立體幾何、數(shù)列、函數(shù)、不等式及一些新型定義問(wèn)題,因而掌握好綜合法是突破此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵.,明·角度 命題角度1:與立體幾何有關(guān)的證明題 【典例2】(2014·湖北高考)如圖,在正方體ABCD-A1B1C1D1中, E,F,P,Q,M,N分別是棱AB,AD,DD1,BB1,A1B1,A1D1的中點(diǎn).求證: (1)直線BC1∥平面EFPQ. (2)直線AC1⊥平面PQMN.,【解題提示】(1)通過(guò)證明FP∥AD1,得到BC1∥FP,根據(jù)線面平行的判定定理即可得證. (2)證明BD⊥平面ACC1,得出BD⊥AC1,進(jìn)而得MN⊥AC1,同理可證PN⊥AC1,根據(jù)線面垂直的判定定理即可得出直線AC1⊥平面PQMN.,【規(guī)范解答】(1)連接AD1,由ABCD-A1B1C1D1是正方體,知AD1∥BC1, 因?yàn)镕,P分別是AD,DD1的中點(diǎn),所以FP∥AD1. 從而B(niǎo)C1∥FP. 而FP?平面EFPQ,且BC1?平面EFPQ, 故直線BC1∥平面EFPQ.,(2)連接AC,BD,則AC⊥BD.,由CC1⊥平面ABCD,BD?平面ABCD,可得CC1⊥BD. 又AC∩CC1=C, 所以BD⊥平面ACC1. 而AC1?平面ACC1, 所以BD⊥AC1. 因?yàn)镸,N分別是A1B1,A1D1的中點(diǎn), 所以MN∥BD,從而MN⊥AC1. 同理可證PN⊥AC1. 又PN∩MN=N,所以直線AC1⊥平面PQMN.,命題角度2:與數(shù)列有關(guān)的證明題 【典例3】(2013·北京高考)給定數(shù)列a1,a2,…,an.對(duì)i=1,2,…,n-1,該數(shù)列前i項(xiàng)的最大值記為Ai,后n-i項(xiàng)ai+1,ai+2,…,an的最小值記為Bi,di=Ai-Bi. (1)設(shè)數(shù)列{an}為3,4,7,1,寫(xiě)出d1,d2,d3的值. (2)設(shè)a1,a2,…,an(n≥4)是公比大于1的等比數(shù)列,且a10,證明:d1,d2,…,dn-1是等比數(shù)列. 【解題提示】先根據(jù)已知條件寫(xiě)出d1,d2,d3的值,再利用等比數(shù)列的定義證明d1,d2,…,dn-1是等比數(shù)列.,【規(guī)范解答】(1)d1=A1-B1=3-1=2,d2=A2-B2=4-1=3,d3=A3-B3=7-1=6. (2)由a1,a2,…,an(n≥4)是公比大于1的等比數(shù)列,且a10,可得{an}的通項(xiàng)為an=a1·qn-1且為單調(diào)遞增數(shù)列. 于是當(dāng)k=2,3,…,n-1時(shí), 因此d1,d2,…,dn-1構(gòu)成首項(xiàng)d1=a1-a2,公比為q的等比數(shù)列.,悟·技法 綜合法證明問(wèn)題的常見(jiàn)類(lèi)型及方法: (1)數(shù)列證明題:充分利用等差、等比數(shù)列的通項(xiàng)及前n項(xiàng)和公式轉(zhuǎn)化證明. (2)幾何證明題:首先利用點(diǎn)線面位置關(guān)系的判定或性質(zhì),也可利用向量法證明,其次要進(jìn)行必要的轉(zhuǎn)化.,通·一類(lèi) 1.(2015·濰坊模擬)設(shè)f(x)是定義在R上的奇函數(shù),且當(dāng)x≥0時(shí),f(x)單調(diào)遞減,若x1+x20,則f(x1)+f(x2)的值( ) A.恒為負(fù)值 B.恒等于零 C.恒為正值 D.無(wú)法確定正負(fù) 【解析】選A.由f(x)是定義在R上的奇函數(shù),且當(dāng)x≥0時(shí),f(x)單調(diào) 遞減,可知f(x)是R上的單調(diào)遞減函數(shù),由x1+x20,可知x1-x2, f(x1)f(-x2)=-f(x2),則f(x1)+f(x2)0,故選A.,2.(2015·福州模擬)在數(shù)列{an}中,已知 (1)求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式. (2)求證:數(shù)列{bn}是等差數(shù)列.,【解析】(1)因?yàn)? 所以數(shù)列{an}是首項(xiàng)為 ,公比為 的等比數(shù)列, 所以an= (n∈N*). (2)因?yàn)閎n= 所以bn= 所以b1=1,公差d=3, 所以數(shù)列{bn}是首項(xiàng)b1=1,公差d=3的等差數(shù)列.,3.(2015·中山模擬)定義在x∈[0,1]上的函數(shù)f(x).若x1≥0,x2≥0且x1+x2≤1,都有f(x1+x2)≥f(x1)+f(x2)成立,則稱函數(shù)f(x)為理想函數(shù).g(x)=2x-1(x∈[0,1])是否為理想函數(shù),如果是,請(qǐng)予以證明;如果不是,請(qǐng)說(shuō)明理由. 【解題提示】根據(jù)理想函數(shù)的定義加以判定證明.,【解析】g(x)＝2x－1(x∈［0,1］)是理想函數(shù)． 當(dāng)x1≥0，x2≥0，且x1＋x2≤1時(shí)， f(x1＋x2)＝ f(x1)＋f(x2)＝ 所以f(x1＋x2)－［f(x1)＋f(x2)］,因?yàn)閤1≥0，x2≥0， 所以 －1≥0, －1≥0， 所以f(x1＋x2)－［f(x1)＋f(x2)］≥0， 則f(x1＋x2)≥f(x1)＋f(x2)． 故函數(shù)g(x)＝2x－1(x∈［0,1］)是理想函數(shù)．,考點(diǎn)3 反證法 【典例4】(2013·陜西高考)設(shè){an}是公比為q的等比數(shù)列. (1)推導(dǎo){an}的前n項(xiàng)和公式. (2)設(shè)q≠1,證明數(shù)列{an+1}不是等比數(shù)列. 【解題提示】推導(dǎo)數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和公式要注意分情況討論;證明數(shù)列{an+1}不是等比數(shù)列,一般要用反證法.,【規(guī)范解答】(1)分兩種情況討論. ①當(dāng)q=1時(shí),數(shù)列{an}是首項(xiàng)為a1的常數(shù)數(shù)列,所以Sn=a1+a1+…+a1=na1. ②當(dāng)q≠1時(shí),Sn=a1+a2+…+an-1+an?qSn=qa1+qa2+…+qan-1+qan. 上面兩式錯(cuò)位相減: (1-q)Sn=a1+(a2-qa1)+(a3-qa2)+…+(an-qan-1)-qan=a1-qan ?Sn=,(2)使用反證法. 設(shè){an}是公比q≠1的等比數(shù)列,假設(shè)數(shù)列{an+1}是等比數(shù)列,則 (a2+1)2=(a1+1)(a3+1),即(a1q+1)2 =(a1+1)(a1q2+1), 整理得a1(q-1)2=0得a1=0或q=1均與題設(shè)矛盾,故數(shù)列{an+1}不是等比數(shù)列.,【規(guī)律方法】反證法的適用范圍及證題的關(guān)鍵 (1)適用范圍:當(dāng)一個(gè)命題的結(jié)論是以“至多”、“至少”、“唯一”或以否定形式出現(xiàn)時(shí),宜用反證法來(lái)證. (2)關(guān)鍵:在正確的推理下得出矛盾,矛盾可以是與已知條件矛盾,與假設(shè)矛盾,與定義、公理、定理矛盾,與事實(shí)矛盾等.推導(dǎo)出的矛盾必須是明顯的.,【變式訓(xùn)練】已知a,b,c是互不相等的實(shí)數(shù).求證:由y=ax2+2bx+c, y=bx2+2cx+a和y=cx2+2ax+b確定的三條拋物線至少有一條與x軸有兩個(gè)不同的交點(diǎn).,【證明】假設(shè)題設(shè)中的函數(shù)確定的三條拋物線都不與x軸有兩個(gè)不同的交點(diǎn)(即任何一條拋物線與x軸沒(méi)有兩個(gè)不同的交點(diǎn)), 由y=ax2+2bx+c,y=bx2+2cx+a,y=cx2+2ax+b, 得Δ1=(2b)2-4ac≤0, Δ2=(2c)2-4ab≤0, Δ3=(2a)2-4bc≤0.,上述三個(gè)同向不等式相加得, 4b2+4c2+4a2-4ac-4ab-4bc≤0, 所以2a2+2b2+2c2-2ab-2bc-2ca≤0, 所以(a-b)2+(b-c)2+(c-a)2≤0, 所以a=b=c,這與題設(shè)a,b,c互不相等矛盾, 因此假設(shè)不成立,從而原命題得證.,規(guī)范解答9 綜合法與分析法的綜合應(yīng)用 【典例】(12分)(2015·黃山模擬)(1)設(shè)x≥1,y≥1,證明 (2)設(shè)1a≤b≤c,證明logab+logbc+logca≤logba+logcb+logac.,解題導(dǎo)思 研讀信息 快速破題,規(guī)范解答 閱卷標(biāo)準(zhǔn) 體會(huì)規(guī)范 (1)由于x≥1,y≥1,所以x+y+ +xy?xy(x+y)+1≤y+x+ (xy)2,……………………………………………………………2分 將上式中的右式減左式,得[y+x+(xy)2]-[xy(x+y) +1]=[(xy)2-1]-[xy·(x+y)-(x+y)]=(xy+1)(xy-1) -(x+y)(xy-1)=(xy-1)(xy-x-y+1) =(xy-1)(x-1)(y-1) ………………5分 既然x≥1,y≥1,所以(xy-1)(x-1)(y-1)≥0,從而所要證明的不等式成立. ………………………………………………………………6分,,(2)設(shè)logab=x,logbc=y,由對(duì)數(shù)的換底公式得 ………………………………………………………………………8分 于是,所要證明的不等式即為x+y+ ≤ ………………………………………………………………………10分 其中x=logab≥1,y=logbc≥1. 故由(1)可知所要證明的不等式成立. ………………………………………………………………………12分,,,高考狀元 滿分心得 把握規(guī)則 爭(zhēng)取滿分 1.證明問(wèn)題的常用思路: 在解題時(shí),常常把分析法和綜合法結(jié)合起來(lái)運(yùn)用,先以分析法尋求解題思路,再用綜合法表述解答或證明過(guò)程. 2.關(guān)鍵步驟要全面: 證明數(shù)學(xué)問(wèn)題時(shí),一些關(guān)鍵的步驟必不可少,如果寫(xiě)不全,會(huì)扣掉相應(yīng)的步驟分,如本例(1)中作差化簡(jiǎn)后的變形要徹底,(2)中要注明x≥1,y≥1.,