(新课程)高中数学《2.2.2反证法》教案 新人教A版选修22
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1.教学目标:
知识与技能: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、特点。 过程与方法: 多让学生举命题的例子,培养他们的辨析能力;以及培养他们的分析问题和解决问题的能力;
情感、态度与价值观:通过学生的参与,激发学生学习数学的兴趣。
2.教学重点:了解反证法的思考过程、特点
3. 教学难点:反证法的思考过程、特点
4.教具准备:与教材内容相关的资料。
5.教学设想:利用反证法证明不等式的第三步所称的矛盾结果,通常是指所推出的结果与已知公理、定义、定理或已知条件、已证不等式,以及与临时假定矛盾等各种情况。
6.教学过程:
学生探究过程:综合法与分析法
(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)、例子
例1、求证:2不是有理数
例2、已知0>>b a ,求证:n n b a >(N n ∈且1>n )
例3、设233=+b a ,求证.2≤+b a
证明:假设2>+b a ,则有b a ->2,从而
.2)1(68126,
61282233323+-=+->+-+->b b b b a b b b a
因为22)1(62≥+-b ,所以233>+b a ,这与题设条件233=+b a 矛盾,所以,原不
等式2≤+b a 成立。
例4、设二次函数q px x x f ++=2)(,求证:)3(,)2(,)1(f f f 中至少有一个不小于21
. 证明:假设)3(,)2(,)1(f f f 都小于21
,则 .2)3()2(2)1(<++f f f
(1)
另一方面,由绝对值不等式的性质,有
2)39()24(2)1()
3()2(2)1()3()2(2)1(=+++++-++=+-≥++q p q p q p f f f f f f
(2)
(1)、(2)两式的结果矛盾,所以假设不成立,原来的结论正确。
注意:诸如本例中的问题,当要证明几个代数式中,至少有一个满足某个不等式时,通常采用反证法进行。
议一议:一般来说,利用反证法证明不等式的第三步所称的矛盾结果,通常是指所推出的结果与已知公理、定义、定理或已知条件、已证不等式,以及与临时假定矛盾等各种情况。试根据上述两例,讨论寻找矛盾的手段、方法有什么特点?
例5、设0 < a, b, c < 1,求证:(1 - a)b, (1 - b)c, (1 -
c)a,不可能同时大于41
证:设(1 - a)b >41, (1 - b)c >41, (1 - c)a >41
,
则三式相乘:ab < (1 - a)b •(1 - b)c •(1 - c)a <641
①
又∵0 < a, b, c < 1 ∴
41
2)1()1(02