归纳、猜想、证明
归纳—猜想—证明
归纳—猜想—证明归纳法是由一系列有限的特殊事例得出一般结论的推理方法。
归纳法分为不完全归纳法与完全归纳法，数学归纳法是“完全归纳”的一种科学方法，对于无穷尽的事例，常用不完全归纳法去发现规律，得出结论，并设法予以证明，这就是“归纳—猜想—证明”的思想方法，1．什么是归纳法在初中学习平面几何时，常会遇到如下推理：三角形内角和为180°，直角三角形是三角形，所以直角三角形内角和为180°。
这种由一般命题推出特殊命题的推理方法，我们称为演绎法。
但很多时候，往往需要从特殊的事例推出一般的原理，例如，一个人通过若干天的观察，看到“太阳从东方升起”， 就推出一般结论：“今后的每一天太阳都从东方升起”，这种推理方法叫做归纳法。
归纳法在科学发展和社会生活中起着重要作用，如气象工作者、水文工作者根据积累的历史资料作气象预测、水文预测，用的就是归纳法归纳法有什么特点？来看两个问题。
问题1：这里有一袋球共10个，要判断这袋球的颜色是白色，还是其他颜色，请问怎么办？学生：一个个拿出来看一看。
教师：这一袋球都是白色的。
问题2：数列的通项公式()2255n a n n =-+，计算1234,,,a a a a 的值，可以得到什么结论？学生：该数列的前四项都是1，猜测该数列的所有项都是1教师：这是错误的结论，该数列第五项是25。
解决以上两个问题用的都是归纳法——用一些特殊事例推出一般结论。
为什么问题1的结论正确，问题2的结论错误呢？这是因为问题1中，一共10个球，全部看了一遍，结论当然正确。
问题2中，根据前4 项为1，推测到所有项都是1，由于自然数有无数多个，因此得出的结论不一定正确。
实际上在这两个问题中运用的归纳法是有区别的，问题1中把研究对象都一一考察到了，这样推出结论的归纳法称为完全归纳法（通过验证一切可能的特殊事例，从而得出一般性结论，这种归纳推理称为完全归纳法）。
问题2中，根据部分事实推出了更加一般的事实，这种推理方法称为不完全归纳法（通过验证有限的特殊事例，从中推断出一般性的结论，这种归纳推理称为不完全归纳法）。
高中数学数学归纳法
数学归纳法能通过“归纳—猜想—证明”解决一些数学问题．1．数学归纳法公理对于某些与正整数n有关的数学命题，可以用数学归纳法证明．2．数学归纳法证明一个与正整数n有关的命题，可按下列步骤进行：(1)(归纳奠基)证明当n取第一个值n0(n0∈N*)时命题成立．(2)(归纳递推)假设n＝k(k≥n0，k∈N*)时命题成立，证明当n＝k＋1时命题也成立．想一想：(1)数学归纳法的第一步n0的初始值是否一定为1?提示不一定，如证明n边形的内角和为(n－2)·180°，第一个值n0＝3.(2)为什么可以先假设n＝k(k≥n0，k∈N＋)时命题成立？再证n＝k＋1时命题也成立就可说明命题成立？提示“假设n＝k(k≥n0，k∈N＋)时命题成立，证明当n＝k＋1时命题成立，”其本质是证明一个递推关系，有了这种向后传递的关系，就能从一个起点不断发展，以至无穷．如果没有它，即使前面验证了命题对许多正整数n都成立，也不能保证命题对后面的所有正整数都成立．3．用数学归纳法证题时，要把n＝k时的命题当作条件，在证n＝k＋1命题成立时须用上假设．要注意当n＝k＋1时，等式两边的式子与n＝k时等式两边的式子的联系，弄清楚增加了哪些项，减少了哪些项，问题就会顺利解决．想一想：数学归纳法的两个步骤有何关系？提示使用数学归纳法时，两个步骤缺一不可，步骤(1)是递推的基础，步骤(2)是递推的依据．名师点睛1.运用数学归纳法的注意点数学归纳法的步骤(1)是命题论证的基础，步骤(2)是判断命题的正确性能否递推下去的保证，这两个步骤缺一不可．如果缺少步骤(2)，无法对n取n0后的数时的结论是否正确作出判断；如果缺少步骤(1)这个基础，假设就失去了成立的前提，步骤(2)就没有意义了．(1)验证是基础数，并不一定所有的第一个允许值n0都是1.(2)递推乃关键“假设n＝k(k≥n0，k∈N*)时命题成立”这一归纳假设起着已知的作用，“n＝k＋1时命题成立”则是求证的目标．在证明“n＝k＋1时命题也成立”的过程中，必须利用归纳假设，再根据有关的定理、定义、公式、性质等数学结论推证出n＝k＋1时命题成立．可见数学归纳法证明的关键在于第二步．说明：(1)数学归纳法是直接证明的一种重要方法，应用十分广泛．一般来说，与正整数有关的恒等式、不等式、数的整除性、数列的通项及前n项和等问题，都可以考虑用数学归纳法证明．(2)归纳推理可以帮助我们发现一般规律，但是其正确性需要通过证明来验证．一般情况下，有关正整数的归纳、猜想问题，都需要由不完全归纳法得到猜想，然后用数学归纳法证明猜想是否正确.2．归纳→猜想→证明(1)归纳、猜想和证明是人们探索事物发展规律的常用方法，在数学中是我们分析问题、解决问题的一个重要的数学思想方法．(2)在归纳、猜想阶段体现的是一般与特殊的相互转化关系．(3)在数学归纳法证明阶段体现的是有限和无限的转化，是一种极限的思想.知识点一正确判断命题从n＝k到n＝k＋1项的变化【例1】已知f(n)＝1＋12＋13＋…＋1n(n∈N*)，证明不等式f(2n)>n2时，f(2k＋1)比f(2k)多的项数是________．在书写f(k＋1)时，一定要把包含f(k)的式子写出来，尤其是f(k＋1)中的最后一项．除此之外，多了哪些项，少了哪些项都要分析清楚．变式迁移1 设f(n)＝1＋12＋13＋…＋13n－1(n∈N*)，那么f(n＋1)－f(n)等于________．知识点二 证明与自然数n 有关的等式 【例2】 已知n ∈N *，证明：1－12＋13－14＋…＋12n －1－12n ＝1n ＋1＋1n ＋2＋…＋12n .变式迁移2 用数学归纳法证明：当n ≥2，n ∈N *时，211111111149162n n n+⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫----= ⎪⎪⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭.知识点三 用数学归纳法证明不等式问题【例3】 用数学归纳法证明：122＋132＋142＋…＋1n 2<1－1n (n ≥2，n ∈N *)．用数学归纳法证明不等式时常要用到放缩法，即在归纳假设的基础上，通过放大或缩小等技巧变换出要证明的目标不等式．变式迁移3 用数学归纳法证明：对一切大于1的自然数n ，不等式11111+1+1+1+357212n ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫> ⎪⎪⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭成立．知识点四用数学归纳法证明整除性问题【例4】用数学归纳法证明：f(n)＝(2n＋7)·3n＋9(n∈N*)能被36整除．变式迁移4用数学归纳法证明62n－1＋1(n∈N*)能被7整除．知识点五归纳—猜想—证明【例5】在数列{a n}，{b n}中，a1＝2，b1＝4，且a n，b n，a n＋1成等差数列，b n，a n＋1，b n＋1成等比数列{n∈N＋}．(1)求a2，a3，a4及b2，b3，b4，由此猜测{a n}，{b n}的通项公式，并证明你的结论；(2)证明：1a1＋b1＋1a2＋b2＋…＋1a n＋b n＜512.变式迁移5已知数列11×4，14×7，17×10，…，1(3n－2)(3n＋1)，…，计算S1，S2，S3，S4，根据计算结果，猜想S n的表达式，并用数学归纳法进行证明．第1课时数学归纳法【课标要求】1．了解数学归纳法的原理．2．能用数学归纳法证明一些简单的数学命题．【核心扫描】1．用数学归纳法证明数学命题的两个步骤相辅相成，缺一不可．2．对数学归纳法的考查主要是在解答题中出现，用数学归纳法证明不等式是高考的热点.自学导引1．数学归纳法公理对于某些与正整数n有关的数学命题，可以用数学归纳法证明．2．数学归纳法证明一个与正整数n有关的命题，可按下列步骤进行：(1)(归纳奠基)证明当n取第一个值n0(n0∈N*)时命题成立．*想一想：(1)数学归纳法的第一步n 0的初始值是否一定为1?提示 不一定，如证明n 边形的内角和为(n －2)·180°，第一个值n 0＝3.(2)为什么可以先假设n ＝k (k ≥n 0，k ∈N ＋)时命题成立？再证n ＝k ＋1时命题也成立就可说明命题成立？ 提示 “假设n ＝k (k ≥n 0，k ∈N ＋)时命题成立，证明当n ＝k ＋1时命题成立，”其本质是证明一个递推关系，有了这种向后传递的关系，就能从一个起点不断发展，以至无穷．如果没有它，即使前面验证了命题对许多正整数n 都成立，也不能保证命题对后面的所有正整数都成立．名师点睛运用数学归纳法的注意点数学归纳法的步骤(1)是命题论证的基础，步骤(2)是判断命题的正确性能否递推下去的保证，这两个步骤缺一不可．如果缺少步骤(2)，无法对n 取n 0后的数时的结论是否正确作出判断；如果缺少步骤(1)这个基础，假设就失去了成立的前提，步骤(2)就没有意义了．(1)验证是基础一般情况下，用数学归纳法证明与正整数有关的数学命题时，第一个允许值是命题成立的第一个正整数，并不一定所有的第一个允许值n 0都是1.(2)递推乃关键“假设n ＝k (k ≥n 0，k ∈N *)时命题成立”这一归纳假设起着已知的作用，“n ＝k ＋1时命题成立”则是求证的目标．在证明“n ＝k ＋1时命题也成立”的过程中，必须利用归纳假设，再根据有关的定理、定义、公式、性质等数学结论推证出n ＝k ＋1时命题成立．可见数学归纳法证明的关键在于第二步．说明：(1)数学归纳法是直接证明的一种重要方法，应用十分广泛．一般来说，与正整数有关的恒等式、不等式、数的整除性、数列的通项及前n 项和等问题，都可以考虑用数学归纳法证明．(2)归纳推理可以帮助我们发现一般规律，但是其正确性需要通过证明来验证．一般情况下，有关正整数的归纳、猜想问题，都需要由不完全归纳法得到猜想，然后用数学归纳法证明猜想是否正确.题型一 正确判断命题从n ＝k 到n ＝k ＋1项的变化【例1】 已知f (n )＝1＋12＋13＋…＋1n (n ∈N *)，证明不等式f (2n )>n 2时，f (2k ＋1)比f (2k )多的项数是________．[思路探索] 仔细观察命题的结构特点，理解命题由n ＝k 到n ＝k ＋1的变化趋势． 解析 观察f (n )的表达式可知，右端分母是连续的正整数，f (2k )＝1＋12＋13＋…＋12k ，而f (2k ＋1)＝1＋12＋13＋…＋12k ＋12k ＋1＋12k ＋2＋…＋12k ＋2k .因此f (2k ＋1)比f (2k )多了2k 项． 答案 2k 项在书写f (k ＋1)时，一定要把包含f (k )的式子写出来，尤其是f (k ＋1)中的最后一项．除此之外，多了哪些项，少了哪些项都要分析清楚．【变式1】 设f (n )＝1＋12＋13＋…＋13n －1(n ∈N *)，那么f (n ＋1)－f (n )等于________．解析 ∵f (n )＝1＋12＋13＋…＋13n －1，∴f (n ＋1)＝1＋12＋13＋…＋13n －1＋13n ＋13n ＋1＋13n ＋2，∴f (n ＋1)－f (n )＝13n ＋13n ＋1＋13n ＋2.答案13n ＋13n ＋1＋13n ＋2题型二 证明与自然数n 有关的等式【例2】 已知n ∈N *，证明：1－12＋13－14＋…＋12n －1－12n ＝1n ＋1＋1n ＋2＋…＋12n .[思路探索]证明 (1)当n ＝1时，左边＝1－12＝12，右边＝12，等式成立；(2)假设当n ＝k (k ≥1，且k ∈N *)时等式成立，即： 1－12＋13－14＋…＋12k －1－12k ＝1k ＋1＋1k ＋2＋…＋12k .则当n ＝k ＋1时，左边＝1－12＋13－14＋…＋12k －1－12k ＋12(k ＋1)－1＝1k ＋1＋1k ＋2＋…＋12k ＋12k ＋1－12(k ＋1)＝1k ＋2＋1k ＋3＋…＋12k ＋12k ＋1＋⎣⎡⎦⎤1k ＋1－12(k ＋1)＝1(k ＋1)＋1＋1(k ＋1)＋2＋…＋1(k ＋1)＋k＋12(k ＋1)＝右边；所以当n ＝k ＋1时等式也成立． 由(1)(2)知对一切n ∈N *等式都成立．(1)用数学归纳法证明命题时，两个步骤缺一不可，且书写必须规范；(2)用数学归纳法证题时，要把n ＝k 时的命题当作条件，在证n ＝k ＋1命题成立时须用上假设．要注意当n ＝k ＋1时，等式两边的式子与n ＝k 时等式两边的式子的联系，弄清楚增加了哪些项，减少了哪些项，问题就会顺利解决．【变式2】 用数学归纳法证明：当n ≥2，n ∈N *时，⎝⎛⎭⎫1－14⎝⎛⎭⎫1－19⎝⎛⎭⎫1－116…·⎝⎛⎭⎫1－1n 2 ＝n ＋12n. 证明 (1)当n ＝2时，左边＝1－14＝34，右边＝2＋12×2＝34，∴n ＝2时等式成立．(2)假设当n ＝k (n ≥2，n ∈N *)时等式成立， 即⎝⎛⎭⎫1－14⎝⎛⎭⎫1－19⎝⎛⎭⎫1－116…⎝⎛⎭⎫1－1k 2＝k ＋12k ， 那么当n ＝k ＋1时，⎝⎛⎭⎫1－14⎝⎛⎭⎫1－19⎝⎛⎭⎫1－116…⎝⎛⎭⎫1－1k 2⎣⎡⎦⎤1－1(k ＋1)2＝k ＋12k ·⎣⎡⎦⎤1－1(k ＋1)2＝(k ＋1)2－12k (k ＋1)＝k ＋22(k ＋1)＝(k ＋1)＋12(k ＋1).∴当n ＝k ＋1时，等式也成立．根据(1)和(2)知，对任意n ≥2，n ∈N *，等式都成立．题型三 证明与数列有关的问题【例3】 某数列的第一项为1，并且对所有的自然数n ≥2，数列的前n 项之积为n 2. (1)写出这个数列的前五项；(2)写出这个数列的通项公式，并加以证明． 审题指导 据条件写出前五项→猜测出通项公式→[规范解答] (1)已知a 1＝1，由题意得a 1·a 2＝22， ∴a 2＝22，∵a 1·a 2·a 3＝32，∴a 3＝3222. 同理可得a 4＝4232，a 5＝5242. 因此这个数列的前五项为1,4，94，169，2516.(4分) (2)观察这个数列的前五项，猜测数列的通项公式应为：a n ＝⎩⎪⎨⎪⎧ 1 (n ＝1)，n 2(n －1)2 (n ≥2)，(6分) 下面用数学归纳法证明当n ≥2时，a n ＝n 2(n －1)2. ①当n ＝2时，a 2＝22(2－1)2＝22， 所以等式成立．(8分)②假设当n ＝k (k ≥2，k ∈N ＋)时，结论成立，即a k ＝k 2(k －1)2， 则当n ＝k ＋1时，∵a 1·a 2·…·a k －1＝(k －1)2，∴a 1·a 2·…·a k ＋1＝(k ＋1)2.∴a k ＋1＝(k ＋1)2(a 1·a 2·…·a k －1)·a k＝(k ＋1)2(k －1)2·(k －1)2[(k ＋1)－1]2＝(k ＋1)2[(k ＋1)－1]2， 所以当n ＝k ＋1时，结论也成立．(11分)根据①②可知，当n ≥2时，这个数列的通项公式是a n ＝n 2(n －1)2，∴a n ＝⎩⎪⎨⎪⎧ 1 (n ＝1)，n 2(n －1)2 (n ≥2).(12分)【题后反思】 (1)数列{a n }既不是等差数列，又不是等比数列，要求其通项公式，只能根据给出的递推式和初始值，分别计算出前几项，然后归纳猜想出通项公式a n ，并用数学归纳法加以证明．(2)数学归纳法是重要的证明方法，常与其他知识结合，尤其是数学中的归纳，猜想并证明或与数列中的不等式问题相结合综合考查，证明中要灵活应用题目中的已知条件，充分考虑“假设”这一步的应用，不考虑假设而进行的证明不是数学归纳法．【变式3】 数列{a n }满足：a 1＝16，前n 项和S n ＝n (n ＋1)2a n ，(1)写出a 2，a 3，a 4；(2)猜出a n 的表达式，并用数学归纳法证明．解 (1)令n ＝2，得S 2＝2×(2＋1)2a 2， 即a 1＋a 2＝3a 2，解得a 2＝112. 令n ＝3，得S 3＝3×(3＋1)2a 3， 即a 1＋a 2＋a 3＝6a 3，解得a 3＝120. 令n ＝4，得S 4＝4×(4＋1)2a 4， 即a 1＋a 2＋a 3＋a 4＝10a 4，解得a 4＝130. (2)由(1)的结果猜想a n ＝1(n ＋1)(n ＋2)，下面用数学归纳法给予证明： ①当n ＝1时，a 1＝16＝1(1＋1)(2＋1)，结论成立． ②假设当n ＝k (k ∈N *)时，结论成立，即a k ＝1(k ＋1)(k ＋2)， 则当n ＝k ＋1时，S k ＝k ·(k ＋1)2a k ，① S k ＋1＝(k ＋1)(k ＋2)2a k ＋1，② ②与①相减得a k ＋1＝(k ＋1)(k ＋2)2a k ＋1－k ·(k ＋1)2a k ， 整理得a k ＋1＝k ＋1k ＋3a k ＝k ＋1k ＋3·1(k ＋1)(k ＋2)＝1(k ＋2)(k ＋3)＝1[(k ＋1)＋1][(k ＋1)＋2]， 即当n ＝k ＋1时结论也成立．由①、②知对于n ∈N ＋，上述结论都成立．误区警示 未应用归纳假设而导致错误【示例】 证明：12＋122＋123＋…＋12n －1＋12n ＝1－12n (n ∈N *) [错解] (1)当n ＝1时，左边＝12，右边＝1－12＝12，等式成立． (2)假设当n ＝k (k ∈N *，且k ≥1)时，等式成立，即12＋122＋123＋…＋12k －1＋12k ＝1－12k ， 那么当n ＝k ＋1时，左边＝12＋122＋123＋…＋12k －1＋12k ＋12k ＋1＝12⎣⎡⎦⎤1－⎝⎛⎭⎫12k ＋11－12＝1－12k ＋1. 这就是说，当n ＝k ＋1时，等式也成立．根据(1)和(2)，可知等式对任意n ∈N *都成立．从形式上看，会认为以上的证明是正确的，过程是完整的，但实际上以上的证明却是错误的．错误的原因在第(2)步，它是直接利用等比数列的求和公式求出了当n ＝k ＋1时式子12＋122＋123＋…＋12k －1＋12k ＋12k ＋1的和，而没有利用“归纳假设”，这是在用数学归纳法证题时极易犯的一种错误，要引以为戒，一定要引起同学们的足够重视．[正解] (1)当n ＝1时，左边＝12，右边＝1－12＝12，等式成立． (2)假设当n ＝k (k ∈N *，且k ≥1)时，等式成立，有12＋122＋123＋…＋12k －1＋12k ＝1－12k . 那么当n ＝k ＋1时，左边＝12＋122＋123＋…＋12k －1＋12k ＋12k ＋1＝1－12k ＋12k ＋1＝1－2－12k ＋1＝1－12k ＋1＝右边． 这就是说，当n ＝k ＋1时，等式也成立．根据(1)和(2)，可知等式对任何n ∈N *都成立．数学归纳法证明命题的步骤及注意事项：①两个步骤，缺一不可，其中第一步是递推的基础，第二步是递推的依据；②两个步骤中关键是第二步，即当n ＝k ＋1时命题为什么成立．在证n ＝k ＋1命题时成立时，必须利用归纳假设当n ＝k 时成立这一条件，再根据有关定理、定义、公式、性质等推证出当n ＝k ＋1时成立．切忌直接代入，否则当n ＝k ＋1时成立也是假设了，命题并没有得到证明.题型三 用数学归纳法证明几何问题【例3】 用数学归纳法证明凸n 边形的对角线有12n (n －3)条． [思路探索] 可先弄清凸n 边形多增加一条边时对角线的变化情况，再归纳出变化规律，然后求解．证明 ①当n ＝3时，12n (n －3)＝0，这就说明三角形没有对角线，故结论正确． ②假设当n ＝k (k ≥3，k ∈N ＋)时结论正确，即凸k 边形的对角线有12k (k －3)条， 则当n ＝k ＋1时，凸(k ＋1)边形的对角线的条数f (k )＝12k (k －3)(k ≥4)， 当n ＝k ＋1时，凸(k ＋1)边形是在k 边形基础上增加了一边，增加了一个顶点，设为A k ＋1，增加的对角线是顶点A k ＋1与不相邻顶点的连线再加上原k 边形一边A 1A k ，共增加了对角线的条数为k －2＋1＝k －1.∴f (k ＋1)＝12k (k －3)＋k －1 ＝12(k 2－k －2)＝12(k ＋1)(k －2) ＝12(k ＋1)[(k ＋1)－3] 故当n ＝k ＋1时命题成立．由(1)(2)知，对任意n ≥4，n ∈N *，命题成立．用数学归纳法证明几何问题，关键在于分析由n ＝k 到n ＝k ＋1的变化情况，即分点(或顶点)增加了多少，直线的条数(或划分区域)增加了几部分等，或先用f (k ＋1)－f (k )得出结果，再结合图形给予严谨的说明，几何问题的证明：一要注意数形结合；二要注意要有必要的文字说明．【变式3】 平面内有n (n ∈N *，n ≥2)条直线，其中任何两条不平行，任何三条不过同一点，求证交点的个数f (n )＝n (n －1)2. 证明 (1)当n ＝2时，两条直线的交点只有一个，又f (2)＝12×2×(2－1)＝1， ∴当n ＝2时，命题成立．(2)假设当n ＝k (k ∈N *，k ≥2)时命题成立，即平面内满足题设的任何k 条直线的交点个数f (k )＝12k (k －1)， 那么，当n ＝k ＋1时，任取一条直线l ，除l 以外其他k 条直线的交点个数为f (k )＝12k (k －1)， l 与其他k 条直线交点个数为k ，从而k ＋1条直线共有f (k )＋k 个交点，即f (k ＋1)＝f (k )＋k ＝12k (k －1)＋k ＝12k (k －1＋2)＝12k (k ＋1) ＝12(k ＋1)[(k ＋1)－1]， ∴当n ＝k ＋1时，命题成立．由(1)，(2)可知，对任意n ∈N *(n ≥2)命题都成立．题型四 归纳—猜想—证明【例4】 在数列{a n }，{b n }中，a 1＝2，b 1＝4，且a n ，b n ，a n ＋1成等差数列，b n ，a n ＋1，b n ＋1成等比数列{n ∈N ＋}．(1)求a 2，a 3，a 4及b 2，b 3，b 4，由此猜测{a n }，{b n }的通项公式，并证明你的结论；(2)证明：1a 1＋b 1＋1a 2＋b 2＋…＋1a n ＋b n ＜512. 审题指导 (1)根据已知条件求出{a n }，{b n }的前几项，由此猜测{a n }，{b n }的通项公式．然后根据递推关系式用数学归纳法加以证明．(2)用放缩法证明不等式．[规范解答] (1)由条件得2b n ＝a n ＋a n ＋1，a 2n ＋1＝b n b n ＋1.由此可以得a 2＝6，b 2＝9，a 3＝12，b 3＝16，a 4＝20，b 4＝25.猜测a n ＝n (n ＋1)，b n ＝(n ＋1)2.(4分)用数学归纳法证明：①当n ＝1时，由上可得结论成立．②假设当n ＝k (k ∈N *)时，结论成立．即a k ＝k (k ＋1)，b k ＝(k ＋1)2，那么当n ＝k ＋1时，a k ＋1＝2b k －a k ＝2(k ＋1)2－k (k ＋1)＝(k ＋1)(k ＋2)，b k ＋1＝a 2k ＋1b k＝(k ＋2)2， 所以当n ＝k ＋1时，结论也成立．由①②，可知a n ＝n (n ＋1)，b n ＝(n ＋1)2对一切正整数都成立．(8分)(2)证明 1a 1＋b 1＝16＜512. n ≥2时，由(1)知a n ＋b n ＝(n ＋1)(2n ＋1)＞2(n ＋1)n .故1a 1＋b 1＋1a 2＋b 2＋…＋1a n ＋b n＜16＋12⎣⎡⎦⎤12×3＋13×4＋…＋1n (n ＋1) ＝16＋12⎝⎛⎭⎫12－13＋13－14＋…＋1n －1n ＋1 ＝16＋12⎝⎛⎭⎫12－1n ＋1＜16＋14＝512. 综上，原不等式成立．(12分)【题后反思】 探索性命题是近几年高考试题中经常出现的一种题型，此种问题未给出问题的结论，往往需要由特殊情况入手，归纳、猜想、探索出结论，然后再对探索出的结论进行证明，而证明往往用到数学归纳法．这类题型是高考的热点之一，它对培养创造性思维具有很好的训练作用．【变式4】 已知数列11×4，14×7，17×10，…，1(3n －2)(3n ＋1)，…，计算S 1，S 2，S 3，S 4，根据计算结果，猜想S n 的表达式，并用数学归纳法进行证明．解 S 1＝11×4＝14；S 2＝14＋14×7＝27； S 3＝27＋17×10＝310；S 4＝310＋110×13＝413.可以看到，上面表示四个结果的分数中，分子与项数n 一致，分母可用项数n 表示为3n ＋1.于是可以猜想S n ＝n 3n ＋1(n ∈N *)． 下面我们用数学归纳法证明这个猜想．(1)当n ＝1时，左边＝S 1＝14，右边＝n 3n ＋1＝13×1＋1＝14， 猜想成立．(2)假设当n ＝k (k ∈N *)时猜想成立，即11×4＋14×7＋17×10＋…＋1(3k －2)(3k ＋1)＝k 3k ＋1，那么， 11×4＋14×7＋17×10＋…＋1(3k －2)(3k ＋1)＋1[3(k ＋1)－2][3(k ＋1)＋1]＝k 3k ＋1＋1(3k ＋1)(3k ＋4)＝3k 2＋4k ＋1(3k ＋1)(3k ＋4)＝(3k ＋1)(k ＋1)(3k ＋1)(3k ＋4)＝k ＋13(k ＋1)＋1， 所以，当n ＝k ＋1时猜想也成立．根据(1)和(2)，可知猜想对任何n ∈N *都成立．误区警示 未使用归纳假设而出错【示例】 用数学归纳法证明n 2＋n ＜n ＋1(n ∈N *)．[错解] (1)n ＝1时显然命题成立．(2)假设n ＝k (k ∈N *)时，有k 2＋k ＜k ＋1，则当n ＝k ＋1时， 左边＝(k ＋1)2＋k ＋1＝k 2＋3k ＋2＜k 2＋4k ＋4＝(k ＋1)＋1.∴当n ＝k ＋1时，命题成立，根据(1)(2)对n ∈N *原不等式成立．以上证明过程中，第(2)步未用归纳假设，不用归纳假设的证法不是数学归纳法，故以上解法是错误的．[正解] (1)当n ＝1时，显然命题成立．(2)假设n ＝k (k ∈N *)时，原不等式成立． 即k 2＋k ＜k ＋1，∴k 2＋k ＜(k ＋1)2.则当n ＝k ＋1时， 左边＝(k ＋1)2＋(k ＋1)＝k 2＋3k ＋2 ＝k 2＋k ＋2k ＋2＜(k ＋1)2＋2k ＋2 ＝k 2＋4k ＋3＜k 2＋4k ＋4＝k ＋2＝(k ＋1)＋1. ∴(k ＋1)2＋k ＋1＜(k ＋1)＋1，故当n ＝k ＋1时，原不等式成立．由(1)(2)知，原不等式对n ∈N *成立． 即n 2＋n ＜n ＋1.数学归纳法一般被用于证明某些与正整数n (n 取无限多个值)有关的数学命题，但是，并不是所有与正整数n 有关的数学命题都可以用数学归纳法证明，例如用数学归纳法证明⎝⎛⎭⎫1＋1n n (n ∈N *)的单调性就难以实现．一般说，从n ＝k 时的情形过渡到n ＝k ＋1时的情形，如果问题中存在可利用的递推关系，则数学归纳法有用武之地，否则使用数学归纳法就有困难.。
数学归纳法及应用举例
数学归纳法及应用举例重点难点分析：（1）数学归纳法的第一步是验证命题递推的基础，第二步是论证命题递推的依据，两个步骤密切相关，缺一不可。
（2）归纳思想充分体现了辩证唯物主义的特殊与一般的思想，是数学的基本思想，数学归纳法体现了有限与无限的辩证关系与转化思想。
（3）归纳——猜想——证明是经常运用的数学方法，观察是解决问题的前提条件，需要进行合理的试验和归纳，提出合理的猜想，从而达到解决问题的目的。
（4）数学归纳法的应用通常与数学的其它方法联系在一起，如比较法，放缩法，配凑法，分析法和综合法等。
典型例题：例1．用数学归纳证明：=-n(n+1)(4n+3)。
证明：①当n=1时，左边，右边=-1(1+1)(4+3)=-14，等式成立。
②假设n=k时等式成立，即=-k(k+1)(4k+3)。
那么n=k+1时，+[(2k+1)(2k+2)2-(2k+2)(2k+3)2] =-k(k+1)(4k+3)-2(k+1)(4k2+12k+9-4k2-6k-2)=-(k+1)[4k2+3k+2(6k+7)]=-(k+1)(4k2+15k+14)=-(k+1)(k+2)(4k+7)=-(k+1)[(k+1)+1][4(k+1)+3]，等式也成立。
由①②知，当n∈N′时等式成立，∴原命题成立。
例2．试证S n=n3+(n+1)3+(n+2)3能被9整除。
证明：①n=1时，S1=4×9，能9整除。
②假设，n=k时，S k能被9整除，则S k+1=(k+1)3+(k+2)3+(k+3)3=S k+(k+3)3-k3=S k+9(k3+3k+3)由归纳假设知S k+1能被9整除，也就是说n=k+1时命题也成立。
综上所述：命题成立。
点评：用数学归纳法证明整除问题时，关键是把n=k+1时的式子分成两部分，其中一部分应用归纳假设，另一部分经过变形处理，确定其能被某数（某式）整除。
例3．通过一点有n个平面，其中没有任何3个平面交于同一条直线，用数学归纳法证明这些平面把空间分成(n2-n+2)个部分。
归纳——猜想——证明
一个好问题的巨大价值！
好猜想的历史意义！
数学史上的著名猜想
费马猜想
2 20+1=3
2
21
+1=5
2 22+1=17
都是素数，一天，法国数学家费马似有所悟。他继
续实验 223 +1=257 224+1=65537
经试验，它们都是素数。那么
an 1 an
(na4 的值，再推测通项 an 的公式．
答：a2
1 2
, a3
1 3
,
a4
1 4
,由此推测：an
1 n
(n
N*)
归纳——猜想——证明 数学归纳法
问：如果这里不是12个球，而是无数个球，那么需要 具备什么条件，才能保证这袋球全部是白球呢？
（意大利科学家莫罗利科．他运用递推的思想予以证明 ）
A. n k(k N )时，xn yn能被x y整除
B. n k(k N )时，xn yn能被x y整除
C . n 2k 1(k N )时，xn yn能被x y整除
D. n 2k 1(k N )时，xn yn能被x y整除
n k 1时命题成立(归纳递推)。 由①②可知，当n N，且n n0时，命题成立(结论).
基本题型： 等式、 不等式、 整除问题、 几何问题、 归纳、猜想、证明问题
二、基本题型与解答方法——快速、准确、熟练
1.用数学归纳法证明等 式
(n 1)(n 2)L (n n) 2n 1 3 5L (2n 1)
“如 2 2n +1 （n为非负整数）形式的数都是素数。”这是在
小学数学“猜想-验证-归纳-运用”课堂教学模式
小学数学“猜想-验证-归纳-运用”课堂教学模式3、通过观察、实验、探究等方式，让学生自主猜测并提出假设，然后进行验证。
二）、验证——用“证”实猜想，加深理解在学生提出猜想后，需要进行验证。
验证的过程不仅可以证实猜想的正确性，也可以发现猜想的不足之处，进一步加深对知识的理解。
验证的方式可以多样化，例如：1、通过具体的实验或观察来验证猜想的正确性。
2、通过逻辑推理和数学证明来验证猜想的正确性。
3、通过举反例来验证猜想的不正确性。
三）、归纳——总结规律，提高抽象思维在验证了多个猜想后，学生可以对这些猜想进行总结，找出其中的规律。
通过归纳的过程，可以提高学生的抽象思维能力，培养学生发现问题本质的能力。
四）、运用——将知识运用到实际生活中在学生掌握了一定的数学知识后，需要将其运用到实际生活中。
例如，通过解决实际问题，让学生发现数学知识的实用性和重要性，提高学生的数学应用能力。
四、模式的实施方式：在教学实践中，可以通过以下方式来实施“猜想——验证——归纳——运用”的小学数学教学模式：1、引导学生提出猜想，并进行验证和总结。
2、通过课堂讨论、小组合作等方式，让学生分享归纳出的规律和知识。
3、通过实际问题的解决，让学生将所学知识应用到实际生活中。
通过这种教学模式，可以激发学生的研究兴趣，提高学生的数学思维能力和创新能力，培养学生的实际应用能力，从而达到更好的教学效果。
在实际操作中，我们经常会遇到问题，需要提出猜想和假设，并通过实践来验证。
为了提高学生的“猜想”能力，我们应该遵循以下几个基本原则。
首先，我们应该给学生足够的时间和空间来进行猜想。
学生在课堂上应该是研究的主体，我们应该改进教师讲授和学生练的方式，引导学生进行猜想。
数学猜想是学生对数学问题的主动探索，我们应该创造平等民主的课堂氛围，尊重学生的猜想，鼓励他们畅所欲言，调动他们的研究积极性和主动性。
其次，我们应该允许学生出错。
数学研究是一个动手实践、合作交流和自主探索的过程。
2020高中数学 第二章 推理与证明 2. 数学归纳法讲义 2-2
2.3 数学归纳法1．数学归纳法的内容如下:一个错误!与正整数有关的命题，如果(1）错误!当n取第一个值n0（例如n0＝1或n0＝2等）时结论正确,(2）错误!假设当n＝k（k∈N*，且k≥n0)时结论正确,能够证明当n＝k＋1时结论也正确,那么可以断定错误!这个命题对n∈N＊且n≥n0的所有正整数都成立．2．数学归纳法的步骤中，第一步的作用是错误!递推的基础，第二步的作用是错误!递推的依据．3．数学归纳法实质上是错误!演绎推理法的一种，它是一种错误!严格的证明方法，它只能错误!证明结论,不能发现结论，并且只能证明错误!与正整数相关的命题．4．常把归纳法和数学归纳法结合起来,形成错误!归纳—猜想-证明的思想方法，既可以错误!发现结论，又能错误!给出严格的证明，组成一套完整的数学研究的思想方法．5．用数学归纳法证明命题时，两步错误!缺一不可，并且在第二步的推理证明中必须用错误!归纳假设，否则不是数学归纳法．对数学归纳法本质的理解数学归纳法可能与同学们以前所接触的证明方法差别很大，为了达到“知其然,知其所以然”的效果，可对比以下问题理解数学归纳法的实质．(1）有n个骨牌排成如图所示的一排,现推倒第一张骨牌，会有什么现象?（2）要使骨牌全部倒下，骨牌的摆放有什么要求？(骨牌的间距不大于骨牌的高度）（3)这样做的原因是什么？这样摆放可以达到什么样的效果?(前一张骨牌倒下，适当的间距导致后一张骨牌也倒下）（4）如果推倒的不是第一张骨牌，而是其他位置上的某一张骨牌，能使所有的骨牌倒下吗？(5）能够成功地推倒排成一排的骨牌的条件是什么？(通过观察和思考，可以得到的结论是:①第一张骨牌被推倒；②若某一张骨牌倒下，则其后面的一张骨牌必定倒下）错误!错误!错误!错误!错误!错误!…运用类比的方法,我们不难将推倒骨牌的原理进行迁移、升华,进而得到数学归纳法证明的步骤：（1)当n＝1时，结论成立；（2)假设当n＝k时结论成立,证明n＝k＋1时结论也必定成立．错误!错误!错误!错误!错误!错误!…1．判一判（正确的打“√”，错误的打“×")（1)与正整数n有关的数学命题的证明只能用数学归纳法．（)(2)数学归纳法的第一步n0的初始值一定为1.（)（3）数学归纳法的两个步骤缺一不可．( )答案(1)×(2）×(3）√2．做一做（1)已知f（n）＝错误!＋错误!＋错误!＋…＋错误!，则f（n）共有________项，f(2)＝________。
数列通项的求法一(归纳法、定义法、公式法、累加法、累乘法)-高中数学常见题型解法归纳反馈训练
【知识要点】一、数列的通项公式如果数列{}n a 的第n 项n a 和项数n 之间的关系可以用一个公式来表示，那么这个公式就叫做这个数列的通项公式.即()n a f n =.不是每一个数列都有通项公式.不是每一个数列只有一个通项公式. 二、数列的通项的常见求法：通项五法1、归纳法：先通过计算数列的前几项，再观察数列中的项与系数，根据n a 与项数n 的关系，猜想数列的通项公式，最后再证明.2、公式法：若在已知数列中存在：)0(,)(11≠==-++q q a a d a a nn n n 或常数的关系，可采用求等差数列、等比数列的通项公式的求法，确定数列的通项；若在已知数列中存在：)()(n f S a f S n n n ==或的关系，可以利用项和公式11(1)(2)n nn S n a S S n -=⎧=⎨-≥⎩，求数列的通项.3、累加法：若在已知数列中相邻两项存在：1()(2)n n a a f n n --=≥的关系，可用“累加法”求通项.4、累乘法：若在已知数列中相邻两项存在：1()(2)nn a g n n a -=≥的关系，可用“累乘法”求通项. 5、构造法：(见下一讲) 【方法讲评】【例1】在数列{n a }中，16a =，且111n n n a a n n---=++*(,2)n N n ∈≥， （1）求234,,a a a 的值；（2）猜测数列{n a }的通项公式，并用数学归纳法证明.【点评】（1）本题解题的关键是通过首项和递推关系式先求出数列的前n 项，进而猜出数列的通项公式，最后再用数学归纳法加以证明.（2）归纳法在主观题中一般用的比较少，一是因为它要给予严格的证明，二是有时数列的通项并不好猜想.如果其它方法实在不行，再考虑利用归纳法.【反馈检测1】在单调递增数列{}n a 中，11a =，22a =，且21221,,n n n a a a -+成等差数列，22122,,n n n a a a ++成等比数列，1,2,3,n = ．（1）分别计算3a ，5a 和4a ，6a 的值； （2）求数列{}n a 的通项公式（将n a 用n 表示）；（3）设数列1{}na 的前n 项和为n S ，证明：42n n S n <+，n *∈N ．【例2】已知数列{}n a ，n S 是其前n 项的和，且满足21=a ，对一切*∈N n 都有2321++=+n S S n n 成立，设n a b n n +=．（1）求2a ；（2）求证：数列{}n b 是等比数列； （3）求使814011121>+⋅⋅⋅++n b b b 成立的最小正整数n 的值．【点评】利用定义法求数列通项时要注意不用错定义，设法求出首项与公差（公比）后再写出通项. 【反馈检测2】已知等比数列{n a }中，164a =,公比1q ≠,234,,a a a 又分别是某等差数列的第7项，第3项，第1项.(1)求n a ；(2)设2log n n b a =,求数列{||}n b 的前n 项和n T .【例3】数列{n a }的前n 项和为n S ，1a =1，12n n a S += ( n ∈N *),求{n a }的通项公式.【点评】（1）已知)()(n f S a f S n n n ==或，一般利用和差法.如果已知1()n n S f a +=1()n f a -或也可 以采用和差法.（2）利用此法求数列的通项时，一定要注意检验1n =是否满足，能并则并，不并则分. 【例4】已知函数x x x f 63)(2+-= ，n S 是数列}{n a 的前n 项和，点(,)n n S （n N *∈）在曲线)(x f y =上.（Ⅰ）求数列}{n a 的通项公式；（Ⅱ）若1)21(-=n n b ，6nn n b a c ∙=，且n T 是数列}{n c 的前n 项和. 试问n T 是否存在最大值？若存在，请求出n T 的最大值；若不存在，请说明理由.【解析】（Ⅰ）因为点(,)n n S 在曲线)(x f y =上，又x x x f 63)(2+-=，所以n n S n 632+-=. 当1n =时，311==S a .当1n >时，221(36)[3(1)6(1)]96n n n a S S n n n n n -=-=-+---+-=- 所以n a n 69-=.（Ⅱ）因为111(96)()1112(),(32)()2662n n n n n n n n b c a b n ---====- ①所以 231111(1)()(3)()(32)(),2222n n T n =+-+-++- ②234111111()(1)()(3)()(32)(),22222n n T n +=+-++-++- ③ ②－③得 132)21)(23()21)(2()21)(2()21)(2(2121+---++-+-+=n n n n T112)21)(23(211])21(1[)21()2(21+-----=-+=n n n .整理得1)21)(12(-+=nn n T ， ④方法一 利用差值比较法由④式得1)21)(32(11-+=++n n n T ，所以111111(23)()(21)()[(23)()(21)]()22223111[(21)]()()().2222nn n n n n nT T n n n n n n n ++-=+-+=+-+=+-+=-因为1≥n ，所以021<-n . 又0)21(>n，所以01<-+n n T T 所以n n T T <+1，所以 >>>>>>+1321n n T T T T T . 所以T n 存在最大值11.2T =方法三 利用放缩法由①式得0)21)(21()21)](1(23[111<-=+-=+++n n n n n c ，又因为n T 是数列}{n c 的前n 项和， 所以n n n n T c T T <+<++11. 所以 >>>>>>+1321n n T T T T T 所以n T 存在最大值211=T . 【反馈检测3】已知数列{n a }的前n 项和14122333n n n S a +=-⨯+(1,2,3,4n =⋅⋅⋅)，求{n a }的通项公式.【例4】已知数列{}n a ，{}n b ，11=a ，112--+=n n n a a ，111+-+=n n n n a a a b ，n S 为数列{}n b 的前n 项和，nT 为数列{}n S 的前n 项和.（1）求数列{}n a 的通项公式；（2）求数列{}n b 的前n 项和n S ；（3）求证：312->n T n . 【解析】（1）法一：112--+=n n n a a 112211)()()(a a a a a a a a n n n n n +-++-+-=∴--- ，122121122221-=--=++++=--n nn n【点评】（1）本题11n n a a n --=-，符合累加法的使用情景1()(2)n n a a f n n --=≥，所以用累加法求数列的通项.（2）使用累加法时，注意等式的个数，是1n -个，不是n 个.【反馈检测4】已知数列{}n a 满足112313n n n a a a +=+⨯+=，，求数列{}n a 的通项公式.【例5】已知数列{}n a 满足n n n a a n n a a 求,1,3211+==+【点评】（1）由已知得,11+=+n n a a n n 符合累乘法求数列通项的情景，所以使用累乘法求该数列的通项.（2）使用累乘法求数列的通项时，只要写出1n -个等式就可以了，不必写n 个等式.【反馈检测5】 已知数列{}n a 满足112(1)53n n n a n a a +=+⨯=，，求数列{}n a 的通项公式.高中数学常见题型解法归纳及反馈检测第36讲：数列通项的求法一（归纳法、定义法、公式法、累加法、累乘法）参考答案【反馈检测1答案】33a =，56a =，492a =，68a =.①当1=n 时，21111a a ⨯-==，221222a ⨯==，猜想成立； ②假设(1,*)n k k k N =≥∈时，猜想成立，即21(1)2k k k a -+=,22(1)2k k a +=，那么[]22(1)121221(1)(1)1(1)(1)22222k k k k k k k k k a a a a +-+-+++++==-=⨯-=, [][]2222212(1)2222(1)(2)(1)1(2)222(1)2k k k kk k k a k a a a k ++++++++=====+ ∴1+=k n 时，猜想也成立．由①②，根据数学归纳法原理，对任意的*n N ∈，猜想成立．∴当n 为奇数时，8)3)(1(212121++=⎪⎭⎫⎝⎛+++=n n n n a n ；当n 为偶数时，8)2(21222+=⎪⎭⎫⎝⎛+=n n a n ．即数列}{n a 的通项公式为⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+++=为偶数为奇数n n n n n a n ,8)2(,8)3)(1(2．（方法2）由（2）得⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+++=为偶数为奇数n n n n n a n ,)2(8,)3)(1(812． 以下用数学归纳法证明24+<n nS n ，*n N ∈． ①当1=n 时，2114341111+⨯=<==a S ； 当2=n 时，222422321111212+⨯=<=+=+=a a S ．∴2,1=n 时，不等式成立．②假设)2(≥=k k n 时，不等式成立，即24+<k k S k ， 那么，当k 为奇数时， 211)3(8241+++<+=++k k k a S S k k k 22)3)(2(83)1(431)3(2243)1(4++-++=⎥⎦⎤⎢⎣⎡++-++++++=k k k k k k k k k k k 2)1()1(4+++<k k ； 当k 为偶数时， )4)(2(824111++++<+=++k k k k a S S k k k )4)(3)(2(83)1(431)4)(2(2243)1(4+++-++=⎥⎦⎤⎢⎣⎡++-+++++++=k k k k k k k k k k k k k 2)1()1(4+++<k k ．∴1+=k n 时，不等式也成立． 综上所述：42n n S n <+ 【反馈检测2答案】（1）1164()2n n a -=⨯；(2) n T =⎪⎩⎪⎨⎧>+--≤-).7(212)6)(7(),7(2)13(n n n n n n .【反馈检测3答案】42n n n a =-【反馈检测4答案】3 1.n n a n =+-【反馈检测4详细解析】由1231n n n a a +=+⨯+得1231n n n a a +-=⨯+则11232211()()()()n n n n n a a a a a a a a a a ---=-+-++-+-+ 1221(231)(231)(231)(231)3n n --=⨯++⨯+++⨯++⨯++ 12212(3333)(1)3n n n --=+++++-+13(13)2(1)313n n --=+-+-3313n n =-+-+31n n =+- 所以3 1.n n a n =+- 【反馈检测5答案】(1)12325!.n n n n a n --=⨯⨯⨯【反馈检测5详细解析】因为112(1)53n n n a n a a +=+⨯=，，所以0n a ≠，则12(1)5n n n a n a +=+， 故13211221n n n n n a a a a a a a a a a ---=⋅⋅⋅⋅⋅ 1221[2(11)5][2(21)5][2(21)5][2(11)5]3n n n n --=-+-+⋅⋅+⨯+⨯⨯ 1(1)(2)212[(1)32]53n n n n n --+-+++=-⋅⋅⨯⨯⨯(1)12325!n n n n --=⨯⨯⨯所以数列{}n a 的通项公式为(1)12325!.n n n n a n --=⨯⨯⨯。
中考数学中的归纳、猜想和证明—初中数学思想方法谈之十
中考数学中的归纳、猜想和证明—初中数学思想方法谈之十归纳法
归纳法是以具体到抽象的方法，以观察、收集、比较、分析、总结等方法，从若干个具体的事例中归纳出一般的规律，并用以解决新的问题的思维方法。
归纳法是数学解题中常用的重要思维方法，是初中数学思想方法的重要组成部分。
猜想法
猜想法是以一般化的思想，从抽象到具体的方法，从一般的规律出发，推断出某种情况下的具体结果，以此来解决问题的思维方法。
猜想法是初中数学思想方法的重要组成部分，是数学解题中常用的重要思维方法。
证明法
证明法是以演绎的方法，从具体到抽象，从一般的规律出发，用逻辑推理、归纳、演绎等方法，经过逐步推理，从某种情况下的具体结果推出一般的规律，以此来解决问题的思维方法。
证明法是初中数学思想方法的重要组成部分，是数学解题中常用的重要思维方法。
数学归纳法要点讲解
《数学归纳法》要点讲解数学归纳法是用于证明与正整数有关的数学命题的正确性的一种严格的推理方法．在数学竞赛中占有很重要的地位．1．数学归纳法的基本形式（1）第一数学归纳法设是一个与正整数有关的命题，如果①当0n n =（N n ∈0）时，成立；②假设),(0N k n k k n ∈≥=成立，由此推得1+=k n 时，也成立，那么，根据①②对一切正整数0n n ≥时，成立．（2）第二数学归纳法设是一个与正整数有关的命题，如果①当0n n =（N n ∈0）时，成立；②假设),(0N k n k k n ∈≥≤成立，由此推得1+=k n 时，也成立，那么，根据①②对一切正整数0n n ≥时，成立．2．数学归纳法的其他形式（1）跳跃数学归纳法①当l n ,,3,2,1 =时，)(,),3(),2(),1(l P P P P 成立，②假设k n =时成立，由此推得l k n +=时，也成立，那么，根据①②对一切正整数时，成立．（2）反向数学归纳法设是一个与正整数有关的命题，如果①对无限多个正整数成立；②假设k n =时，命题成立，则当1-=k n 时命题)1(-k P 也成立，那么根据①②对一切正整数时，成立．3．应用数学归纳法的技巧（1）起点前移或后移：有些命题对一切大于等于1的正整数都成立，但命题本身对也成立，而且验证起来比验证时容易，因此用验证成立代替验证，同理，其他起点也可以前移，只要前移的起点成立且容易验证就可以．因而为了便于起步，有意前移起点．而有些命题在第一步证明中，不仅要证明时原不等式成立，还要证明当时，原不等式也成立．例1 已知n *∈N ，求证：2111(123)123n n n ⎛⎫++++++++ ⎪⎝⎭≥． 分析：可结合不等式关系：111111(1)232n n +++++>≥来证明，但注意要将奠基的起点后移，即在第一步证明中，不仅要证明时原不等式成立，还要证明当时，原不等式也成立． 证明：（1）当时，原不等式显然成立，当时，不等式左边191(12)14222⎛⎫=+⨯+== ⎪⎝⎭， 右边224==，则左边＞右边，∴当时，原不等式成立．（2）假设当()n k k *=∈N 时，2111(123)123k k k ⎛⎫++++++++ ⎪⎝⎭≥成立， 则1n k =+时，1111[123(1)]1231k k k k ⎡⎤⎛⎫+++++++++++ ⎪⎢⎥+⎝⎭⎣⎦ 111123111(123)11(1)123123k k k k k k ++++⎛⎫⎛⎫=++++++++++++++++ ⎪ ⎪+⎝⎭⎝⎭2(1)11(1)12(1)2k k k k k +⎛⎫+++++ ⎪+⎝⎭≥ 2231(1)22k k k k >+++=+． 所以当1n k =+时原不等式也成立．由（1）和（2），可知原不等式对任何n *∈N 都成立．（2）起点增多：有些命题在由k n =向1+=k n 跨进时，需要经其他特殊情形作为基础，此时往往需要补充验证某些特殊情形，因此需要适当增多起点．（3）加大跨度：有些命题为了减少归纳中的困难，适当可以改变跨度，但注意起点也应相应增多．例2 试证：任何一个正方形都可以分割成5个以上的任意多个正方形． 分析：一个正方形分割成4个正方形是很容易的．由此猜想：若能把一个正方形分割成k 个正方形，则必能分割成(4)13k k +-=+个正方形．故第一步应对678n =，，的情形加以验证．第二步，则只需从k 递推到k +3．证明：（1）当678n =，，时，由以下各图所示的分割方法知，命题成立．（2）假设当(6)n k k k *=∈N ，且≥时命题成立，即一个正方形必能分割成k 个正方形．那么，只要把其中任意一个正方形两组对边的中点分别连结起来，即把该正方形再分割成4个小正方形，则正方形的个数就增加了3个．因而原正方形就分割成了个正方形，即当3n k =+时命题也成立．因为任何一个大于5的自然数n 都可以表示成637383()p p p p +++∈N ，，中的一种形式，所以根据（1）和（2），可知命题对任何大于5的自然数n 都成立．（4）选择合适的假设方式：归纳假设为一定要拘泥于“假设k n =时命题成立”不可，需要根据题意采取第一、第二、跳跃、反向数学归纳法中的某一形式，灵活选择使用．（5）变换命题：有些命题在用数学归纳证明时，需要引进一个辅助命题帮助证明，或者需要改变命题即将命题一般化或加强命题才能满足归纳的需要，才能顺利进行证明．例3 已知01p <<，定义11a p =+，且11n na p a +=+．试证明：对一切n *∈N ，都有1n a >．分析：显然有11a >，但若假设1k a >，则很难由递推公式11k ka p a +=+推得11k a +>．为此，必须知道小于什么数值才行． 其实，要使111k k a p a +=+>，即11k p a >-，只须11k a p<-．所以本题可转化为证明如下更强的不等式：111n a p<<-．① 证明：（1）当时，显然有11a >． 又因为211111p a p p-=<--， 所以1111a p<<-． （2）假设当()n k k *=∈N 时，111k a p <<-成立，则有 11(1)1k k a p p p a +=+>-+=， 21111111k k p a p p a p p+-=+<+=<--， 所以1111k a p+<<-，即当1n k =+时不等式①也成立． 由（1）和（2），可知对任何n *∈N ，不等式①都成立，从而原命题获证．4．归纳、猜想和证明在数学中经常通过特例或根据一部分对象得出的结论可能是正确的，也可能是错误的，这种不严格的推理方法称为不完全归纳法．不完全归纳法得出的结论，只能是一种猜想，其正确与否，必须进一步检验或证明，经常采用数学归纳法证明．不完全归纳法是发现规律、解决问题极好的方法．。
归纳-猜想-证明
a2
4, b2
6
b22
2a3
a2a3 b2 b3
a3
9, b3
12
b32
2a4
a3a4 b3 b4
a4
16, b4
20
(2)猜想：an n2,bn n(n 1)(n N*)
bn2 anan1
2an1 bn bn1
猜想：an n2,bn n(n 1)(n N*)
10 a1 1, b1 2 20 an , bn , an1成 等 比 数 列.
30
bn
,
an1
,
bn
成
1
等
差
数
列.
(1)求a2 , a3 , a4; b2 , b3 , b4.(2)猜 想 ：an , bn并 证 明.
解
：(1) bn2 2an1
anan1 bn bn1
b12
2a2
a1a2 b1 b2
12
(k 1)(k 2) [3(k 1)2 11(k 1) 10]
12
n k 1时，猜想成立;
由(1)(2)知,等式对于任意的自然数都成立.
例2： 已 知a1
1 2
, an1
3an an 3
, (1)求a2 , a3 , a4.
(2)猜 想an , 并 数 学 归 纳 法 证 明 .
解：(1)a2
3 7
,
a3
3 8
, a4
3. 9
(2)猜想：an
3 n5
(n
N*)
证明：(1)n
1时，a1
1 2
3 15
, 成立;
(2)假设n
k(k
1)时猜想成立，即：ak
求数列中的最大项、最小项问题应用举例
求数列中的最大项、最小项问题应用举例作者：徐方来源：《考试周刊》2013年第93期在高三进行数列专题复习时，经常遇到求数列的最大项、最小项及求某一项的最大值或最小值等问题，本文结合具体例题将其几种类型及解法叙述如下.一、归纳—猜想—证明例1.在数列{a }中，a =2，a =λa +λ +（2-λ）·2 （n∈N ），其中λ>0.（1）证明：{ -（） }为等差数列，并求数列{a }的通项公式；（2）证明：存在k∈N ，使得≤ 对任意n∈N 均成立.解：（1）通过构造法易知a =（n-1）λ +2 ，n∈N ；（2）通过归纳猜想出数列{ }的第一项最大，下面证明：≤ .采用分析法证明，要证 < ，（n≥2）只要证即证（） [（n-1）（λ +4）-2nλ]+λ >0 (1)因为（n-1）（λ +4）-2nλ=n（λ -2λ+4）-（λ +4）≥2（λ -2λ+4）-（λ +4）=（λ-2）≥0，所以（1）式恒成立，即存在k=1，使得≤ 对任意n∈N 均成立.二、利用公式C ≥C C ≥C例2.已知数列{a }的前n项的和S =2n -3n，数列{b }是正项等比数列，满足a =-b ，b （a -a ）=b ，记c =a ·b ，问是否存在正整数M，使得对一切n∈N ，C ≤M恒成立，若存在，请求出M的最小值；若不存在，请说明理由.解：∵a =4n-5，b =（），c =（4n-5）·（）假设数列{c }中存在最大项c ，那么一定有C ≥C C ≥C ，即（4n-5）（）≥（4n-9）（）（4n-5）（）≥（4n-1）（），解得≤n≤ ，所以n=3，c = .因此存在正整数M，并且M的最小值为2.三、分奇偶项讨论例3.已知等差数列{a }的通项公式为a =2n+21，（n是奇数）-4n-1，（n是偶数），设{a }的前n项的和为S ，求当S 最大时n的值.解：分两种情况讨论：（1）S 最大，因为S =-2k +20k+23=-2（k-5） +73，所以当k=5时，S 最大.（2）S 最大，因为S =-2k +16k=-2（k-4） +32，所以当k=4时，S 最大.经比较知，使S 取最大值时的n值为5.四、利用函数的单调性例4.数列{a }的各项均为正数，S 为其前项n的和，对于任意n∈N ，总有a ，S ，a 成等差数列，有一正项数列{c }满足：a =（c ）（n∈N ），求数列{c }的最大项.解：由条件易知：a =n（n∈N ）∵n+1=（c ），∴c =（n+1）；lnc = .下研究数列{lnc }的单调性，构造函数f（x）= ，f′（x）= .显然，当x∈（e，+∞）时，f′（x）0，从而函数f（x）= 在区间（0，e）内是单调递增函数，∴c 或c 可能最大，经比较c >c ，所以数列{c }中的最大项为c = .五、利用或F（n+1）-F（n）讨论数列的单调性例5.已知函数f（x）=log 的图像过点A（2，1）和B（5，2），记a =3 ，n∈N ，问是否存在正数k，使得（1+ ）·（1+ ）…（1+ ）≥k· 对一切n∈N 均成立？若存在，请求出最大值；若不存在，请说明理由.解：由条件计算得：f（x）=log ，a =2n-1（n∈N ）设存在正数k，使得（1+ ）·（1+ ）…（1+ ）≥k· 对一切n∈N 均成立，则k≤ ·（1+ ）·（1+ ）…（1+ ）设F（n）= ·（1+ ）·（1+ ）…（1+ ）下面确定F（n）的单调性，并求出F（n）的最小值.∵ = >1∴F（n+1）>F（n）∵n∈N ，∴当n=1时，F（n） =F（1）= ，即k的最大值为 .六、分部讨论把目标函数分成性质不同的两部分，一部分是单调函数，另一部分是非单调函数，再转化成方法五去研究，最后综合在一起得出结论.例6.设数列{a }的前n项的积为T ，T =1-a ；数列{b }的前项和为S ，S =1-b ，若T （nb +n-2）≤kn对n∈N 恒成立，求实数k的取值范围.解：T = ，b =（），因为T （nb +n-2）≤kn对n∈N 恒成立，所以T （b + ）≤k对n∈N 恒成立，即 ·（）+ ≤k对n∈N 恒成立.分两部分：设f（n）= （），则当n∈N 时，f（n）单调递减，设g（n）= ，则g（n+1）= ，所以g（n）-g（n+1）= - = .因此当1≤n令l（n）=f（n）+g（n），经计算可知：l（1）l（4）>l（5）>l（6）>……所以l（3）最大，且l（3）= ，故k的取值范围为[ ，+∞）.七、图像法例7.数列{a }是公差为d的等差数列，它的前n项的和为S ，S =2S +4，b = ，若？坌∈N ，都有b ≤b 成立，求a 的取值范围.解：易知d=1，a =a +（n-1），∴b =1+ 且它的对称中心为（1-a ，1）.又∵？坌n∈N ，都有b ≤b 成立，∴b 是数列{b }的最大项，故：7八、线性规划法例8.设等差数列{a }前n项的和为S ，若S ≥10，S ≤15，则a 的最大值为多少？解：设{a }的首项为a ，公差为d，则有：2a +3d≥5a +2d≤3，根据线性规划可得a =a +4d 的最大值为5.总之，无论采用哪种方法，都要对问题进行认真分析，抓住问题的实质，选择恰当有效的方法.。
归纳、猜想、证明 评课
数学归纳法的产生过程及其正确性的原理是本节课的难点。 曾老师在处理这一难点 时巧妙地使用了多米诺骨牌和放鞭炮两个大家都熟知的例子，层层深入探究，注重调动 学生思维的积极性，课堂上给人一气呵成，特别顺畅的感觉。从提问可以看出曾老师教 教学 点评 态自然，贴近学生，走进学生的身边，和学生共同探讨问题、步步深入，同时善于发现 学生的优点，鼓励学生大胆猜想。在师生共同探究基础上动手完成证明过程，使学生从 中不仅学到了知识，更重要的学会分析问题、解决问题的方法，注重了知识与能力、情 感的提高，符合了二期棵改的理念。
总分 备注
86
等第
优
评议人
张淑芬
累计得分 85 分以上为优，75-84 分为良，60-74 区中小学课堂教学评价表（试行稿）
姓名 学科 课题 评价指标 教学 目标 目标明确、具体、适切，符合学科课程标准和学生学 习实际。 内容正确充实，符合学生认知规律，突出重点，联系 教学 内容 实际。 凸现学科内涵，能整合教学资源，力求恰当、有效。 激发学生兴趣，培养旺盛的求知欲。学生学习主动、 积极、投入，敢于质疑，发表自己的看法。 教学 过程 关注全体，重视学法指导，注重启发性和针对性。教 学方法灵活、生动，注意生成资源，发挥教学机智。 教学环境有序、互动、民主、和谐。 教学 效果 落实“双基”，增强体验，身心愉悦。 为人师表，教学基本功扎实，技术运用得当。 教师 素养 学科功底厚实，知识面广，有探求新知的热情。 努力形成教学特色，有创新意识。 9 8 8 8 9 8 曾国光 数学 学校 时间 归纳－猜想－证明 10~9 9 9 8 8 8 8~7 6~5 4 以下 杨浦区控江中学 授课班级 节 次 高一（13） 1
数学归纳法经典题型
数学归纳法1.没有运用归纳假设的证明不是数学归纳法 用数学归纳法证明：2243131414141⋅-=+++n 2.归纳起点0n 未必是1用数学归纳法证明：凸n 边形的对角线条数为232nn -3.“归纳——猜想——证明”是一种重要的思维模式 在数列}{n a 中，33,2111+==+n nn a a a a ，求数列}{n a 的通项公式 考点1 数学归纳法题型：对数学归纳法的两个步骤的认识1.已知n 是正偶数，用数学归纳法证明时，若已假设n=k （2≥k 且为偶数）时命题为真，，则还需证明（ ）A.n=k+1时命题成立B. n=k+2时命题成立C. n=2k+2时命题成立D. n=2（k+2）时命题成立2.用数学归纳法证明),1(11122*+∈≠--=++++N n a aa a a a n n，在验证n=1时，左边计算所得的式子是（ ）A. 1B.a +1C.21a a ++ D. 421a a a +++ 3.用数学归纳法证明不等式241312111>++++++n n n n 的过程中，由k 推导到k+1时，不等式左边增加的式子是考点2 数学归纳法的应用题型1：用数学归纳法证明数学命题（恒等式、不等式、整除性问题等）1.用数学归纳法证明不等式2)1(21)1(3221+<+++⋅+⋅n n n 2. 用数学归纳法证明等式：nn n n n 212111211214131211+++++=--++-+-3.数列}{n a 中，)1(2,25211-==+n nn a a a a )(*∈N n ，用数学归纳法证明：)(2*∈>N n a n题型2 用“归纳——猜想——证明”解决数学问题4.是否存在常数a 、b 、c ，使等式)(12)1()1(32212222c bn an n n n n +++=+++⋅+⋅ 对一切正整数n 都成立？证明你的结论 5. 在数列}{n a 中，nnn a a a x a -+==+11,tan 11， （1）写出,,21a a 3a ；（2）求数列}{n a 的通项公式6.已知n 为正偶数，用数学归纳法证明)214121(2114131211nn n n +++++=-++-+-时，若已假设2(≥=k k n 为偶数）时命题为真，则还需要用归纳假设再证 （ ）A ．1+=k n 时等式成立B ．2+=k n 时等式成立C ．22+=k n 时等式成立D ．)2(2+=k n 时等式成立7.数列{}n a 中，a 1=1，S n 表示前n 项和，且S n ，S n+1，2S 1成等差数列，通过计算S 1，S 2，S 3，猜想当n ≥1时，S n = （ ）A ．1212-+n nB ．1212--n nC ．nn n 2)1(+ D ．1－121-n8.已知数列{a n }满足S n ＋a n ＝2n ＋1, (1) 写出a 1, a 2, a 3,并推测a n 的表达式；(2) 用数学归纳法证明所得的结论。
著名定理的发现过程
著名定理的发现过程
著名定理的发现过程通常是一个复杂且长期的过程，通常包括以下几个阶段：
1. 现象观察和发现：数学家在研究数学问题或解决特定的数学难题时，会观察到一些有趣的现象或规律。
这些现象可能是通过对具体的问题进行实验、模拟或推演得到的。
2. 归纳和猜想：基于观察到的现象，数学家会进行归纳和猜想的过程。
通过猜想某种模式或原则，并通过样例验证猜想的正确性或错误性。
3. 证明和推导：一旦猜想被提出，数学家会尝试证明或推导出该猜想的正确性。
这通常是最耗时和困难的部分，需要运用各种数学工具和技巧，包括逻辑推理、数学运算、已知定理等。
4. 定理的命名和公开：一旦猜想被成功证明，数学家会为所得到的结果命名，并将其公开发表。
此时，该猜想通常会被称为一个定理或规律，并被广泛接受和应用。
需要注意的是，不同的定理发现过程可能存在差异，有些定理可能是通过问题的推导和求解得到的，而有些则是通过抽象和合理的假设推导而来的。
此外，还有一些定理是通过多个数学家的合作和交流得到的，他们共同努力解决某个具体的数学难题，最终得出了一个定理的证明。
观察、实验、归纳、类比、猜想、证明学案
观察、实验、归纳、类比、猜想、证明学案七年级数学《观察、猜想与证明》一、【观察与实验】认识来源于实践, 是我们认识事物的重要方法,通过观察和实验,可以发现许多规律。
是获得感性认识的重要途径,但观察得到的结果是否正确,还需要经过验证, 是人们认识事物的一种有目的的探索过程,一般是为了检验某种猜想或理论而进行的操作或活动。
实验的关键是要具有可重复操作性。
例题,1.下面给出了两个图形,你能分别用一笔画出来吗,,每部分既不能重复,也不能遗漏,,2.【错觉】上图,3,中的两条紫色的线条是平行的吗,图,4,中线段AB与线段CD哪个比较长,用什么办法验?证你的观察,下面左边两幅图形中,哪个图形的竖线更长, 右图中有曲线吗, 【结论】,观察可能产生错觉,所以观察的结果需要验证。
3. 一个正方体有六个面,分别标上文字“观,察,猜,想,证,明”是从三个不同方向看到的几个汉字 . 观察图形中的汉字特点,那么,“观”相对面上的汉字是,“察”相对面上的汉字是,“猜”相对面1上的汉字是 ,24. 用锯锯木,锯会发热,用锉锉物,锉会发热,在石头上磨刀,刀会发热,所以物体摩擦会发热,此结论的得出运用的方法是, ,A,观察 B,实验 C,归纳 D,类比5. 【实验是人们认识事物的一种有目的的探索过程】三条线段能组成一个三角形吗,用两块形状、大小相同的三角尺,你能拼出多少个形状不同的三角形,能拼出多少个形状不同的四边形, ,摆一摆,试一试,如图,OM 为?AOB 的平分线,点 P是射线 OM 上的一点,PA ? OA 于点 A,PB ? OB 于点 B,分别度量PA,PB 的长度,并判断它们的数量关系,如果在射线 OM 上再取几个不同位置的点 P,然后向角的两边作垂线段,刚才的数量关系还存在吗,用剪刀把一张长方形的纸剪了一次,剩余的一部分纸是什么图形,把长方形纸片剪成两部分,用剪得的两部分可以拼成哪些形状不同的图形,你能拼接成一个三角形吗,并画出拼接后的示意图。
高考数学复习：数学归纳法
1
(+2)+1
(+1)2
+1
+1
=4(+1) + 4(+1)(+2) = 4(+1)(+2)=4(+1)(+2) = 4(+2) = 4(+1+1).
即当 n=k+1 时,等式也成立.
由(1)(2)可知,对于一切 n∈N*等式都成立.
解题心得1.用数学归纳法证明等式问题,要“先看项”,弄清等式两边的构成
当n=k+1时,待证等式左边=1+2+3+…+(2k+1)+(2k+2)+(2k+3),
所以从n=k到n=k+1,左边需增添的代数式是(2k+2)+(2k+3).
第二环节
关键能力形成
能力形成点1
例1
用数学归纳法证明等式
1
1
1
1
用数学归纳法证明:
+
+
+…+
=
(n∈N*).
2×4 4×6 6×8
2(2+2) 4(+1)
a3=
4
,a4=
5
,猜想an=
n+1
根据题意可得,a2=3,a3=4,a4=5,故猜想an=n+1.
.
(-1)
Sk=ka1+ 2 d.
3
,
4.用数学归纳法证明1+2+3+…+(2n+1)=(n+1)·(2n+1)时,从n=k到n=k+1,
小学数学竞赛观察归纳猜想证明题
小学数学竞赛观察归纳猜想证明题在很久很久以前，交通不便，信息闭塞，人们所能观察到的范围比较小，就以为地球是平的．后来，进一步观察到了一些自然现象，比如太阳每天早上从东边升起，晚上又从西边落下等，人们不再认为地球是平的，猜想地球是圆形的，科学的发展证明了这个猜想是正确的．细心地观察、大胆地猜想、严格地求证，是人类认识自然、发展科学的重要手段．
问题29．1观察下面的几个算式，你发现了什么规律？
1＋2＋1＝4，
1＋2＋3＋2＋1＝9，
1＋2＋3＋4＋3＋2＋1＝16，
1＋2＋3＋4＋5＋4＋3＋2＋1＝25．
利用上面的规律，你能不能迅速计算出：
1＋2＋3＋…＋99＋100＋99＋…＋3＋2＋1＝？
分析粗略地看，上述每个等式左边各数的排列都是关于中间一个数对称的，中间这个数处在特殊的位置．再看看等式右边，发现等式左边中间的数与右边的数关系为：
第一行左边中间的数是2，2×2＝4；
第二行左边中间的数是3，3×3＝9；
第三行左边中间的数是4，4×4＝16；
第四行左边中间的数是5，5×5＝25．
这说明，每个等式右边的数恰为等式左边中间项的数字的平
方．由于
1＋2＋…＋99＋100＋99＋…＋2＋1
的中间数字为100，所以它的值等于100×100＝10000．用高斯求和的方法可以证明等式。
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归纳、猜想、证明教学目标1．对数学归纳法的认识不断深化．2．帮助学生掌握用不完全归纳法发现规律，再用数学归纳法证明规律的科学思维方法．3．培养学生在观察的基础上进行归纳猜想和发现的能力，进而引导学生去探求事物的内在的本质的联系．教学重点和难点用不完全归纳法猜想出问题的结论，并用数学归纳法加以证明．教学过程设计（一）复习引入师：我们已学习了数学归纳法，知道它是一种证明方法．请问：它适用于哪些问题的证明？生：与连续自然数n有关的命题．师：用数学归纳法证明的一般步骤是什么？生：共有两个步骤：（1）证明当n取第一个值n时结论正确；（2）假设当n=k（k∈N，且k≥n）时结论正确，证明当n=k+1时，结论也正确．师：这两个步骤的作用是什么？生：第（1）步是一次验证，第（2）步是用一次逻辑推理代替了无数次验证过程．师：这实质上是在说明这个证明具有递推性．第（1）步是递推的始点；第（2）步是递推的依据．递推是数学归纳法的核心．用数学归纳法证题时应注意什么？生：两个步骤缺一不可．证第（2）步时，必须用归纳假设．即在n=k成立的前提下推出n=k+1成立．师：只有这样，才能保证递推关系的存在，才真正是用数学归纳法证题．今天，我们一起继续研究解决一些与连续自然数有关的命题．请看例1．（二）归纳、猜想、证明1．问题的提出a 3，a4，由此推测计算an的公式，然后用数学归纳法证明这个公式．师：这个题目看起来庞大，其实它包括了计算、推测、证明三部分，我们可以先一部分、一部分地处理．（学生很快活跃起来，计算工作迅速完成，请一位同学口述他的计算过程，教师板演到黑板上）师：正确．怎么推测an的计算公式呢？可以相互讨论一下．2．归纳与猜想生：我猜出了一个an的计算公式．（许多学生在偷笑）师：大家在笑什么？是笑他的“猜”吗？“猜”有什么不好．人们对事物的认识很多都是以“猜”开始的，探索新领域就需要大胆，敢猜敢想，当然还要有严谨的思维做后盾．我想他的“猜”，也一定不是胡蒙乱猜，一定会有他的道理的，说说你是怎么“猜”的．师：大家也一定觉得他说的有道理，但为什么用“猜想”呢？生：我只是通过对a1，a2，a3，a4的观察，就去归纳an的计算公式，这个公式不一定对，所以还只能是“猜想”．师：他是经观察有限个特例从中获取一定信息、分析它们共同具有的特征后，归纳出对一切自然数的一般结论．他用的是不完全归纳法．他的结论虽不一定正确，但这却是探索新知识，发现新规律的重要途径，归纳法是可以用于猜测与发现的．我们一起把他的“猜想”记录下来．（教师板书）师：这个“猜想”的正确性怎么能保证？生：用数学归纳法证明．3．证明（学生口述，教师板书）师：证得非常好．在证明n=k+1时，每一步的依据是什么？生：因为在这里，能否用上归纳假设是关键．因此先根据定义用ak 表示ak+1，然后就可代入归纳假设，再化简整理，即可证出n=k+1的相应结论．师：这才能体现出递推性．必须注意要由归纳假设（n=k时）的正确性来推n=k+1时的正确性，这是用数学归纳法证题的核心与关键．回顾我们的解题过程，光用不完全归纳法对事物的一部分特例，通过观察，加以归纳，得到猜想，再用数学归纳法对猜想加以证明．这种从观察到归纳到猜想到证明的过程，是一种科学的思维模式，也正是我们今天要研究的课题．（板书课题：归纳、猜想、证明）4．不完全归纳法中的“猜测”二法师：高斯说过：“发现和创新比命题论证更重要，因为一旦抓住真理之后，补行证明往往是时间问题．”在“归纳、猜想、证明”的过程中，猜想准确是关键．我们再看一个例题，在解题过程中重点思考：如何猜想．且n≥2）．先求出f（2），f（3），f（4）的值，再由此推测f（n）的计算公式，并对其正确性作出证明．（学生们在笔记本上解答，教师巡视完成情况，请两位同学把自己的解法写到黑板上）（学生甲书写如下）则f（n）=f（n-1）+lg 2n-1（n≥2）．f（3）=f（2）+lg 23-1=0+2 lg 2=2lg 2，f（4）=f（3）+lg 24-1=2lg 2+3 lg 2=5lg2．猜想：……（学生乙书写如下）得f（n）=f（n-1）+lg 2n-1（n≥2）．则f（2）=f（1）+lg 22-1=-lg 2+（2-1）lg 2=（-1+2-1） lg 2，f（3）=f（2）+lg 23-1=（-1+2-1+3-1） lg 2，f（4）=f（3）+lg 24-1=（-1+2-1+3-1）lg 2+（4-1）lg 2=（-1+2-1+3-1+4-1）lg 2．由此可以推测：f（n）=[-1+（2-1）+（3-1）+…+（n-1）]lg2=[-1+1+2+…+（n-1）]lg 2f（k+1）=f（k）+lg 2（k+1）-1师：我们一起来看两位同学的解题过程．学生甲的计算结果正确，但没有猜出来．学生乙没有求出f（2），f（3），f（4）的值，但猜出了计算公式，并用数学归纳法给予了证明．题目要求求值，还是应写出结果的，说说你这么写的理由吧．生乙：其实一开始，我跟学生甲一样，先算出了f（2），f（3），f（4）的值，但从-lg 2，0，2lg 2，5lg 2我除发现了应是多少倍的lg2就再无收获了，这“多少倍的”从-1，0，2，5实在无法断定，于是我就往回找，从计算的过程中，我发现了规律，一高兴就忘了写结果了．师：你是怎么从计算的过程中发现规律的？生乙：我是看f（2），f（3），f（4）每一个的计算过程都是在前一个结果的基础上加上（n-1）lg 2，也就是从n=2，3，4，…分别代入递推关系式f （n）=f（n-1）+（n-1）lg 2的求值计算过程中得到的．这里算每一个时要用前一个的结果，写时也用它的计算过程来表示，这样就容易发现规律了．师：实际上，他是通过算式的结构特征作出归纳、推测的，这种归纳我们不妨称之为：“猜结构”，而例1那种归纳我们就叫它做“猜结果”吧．其实，我们在猜想时，往往是先看结果，从结果得不出猜想时，再看过程，从解题过程中的式子结构去思考．但不管怎么猜想，都离不开对题目特征的认识．学生乙在用数学归纳法证明猜想时，注意了两个步骤及归纳假设的使用，证明正确．这个问题解决得非常好．归纳、猜想、证明是一种科学的思维方法，重要的解题途径，它是我们认识数学的一把钥匙．（三）练习已知数列{an }和{bn}，其中a n =1+3+5+…+（2n+1），bn=1+2+22+…+2n-1，（n∈N+）当n∈N+时，试比较an与bn的大小，并证明你的结论．（教师巡视学生的解题情况，适时点评）师：有的同学面对问题无从下手，一下子就想得到一个一般性的结论是不太容易，但我们可以从特殊的n=1，n=2，……入手，通过观察归纳，猜想出一个一般的结论，这应是可以做到的吧．……有的同学结论下得太草率，只看了a1与b1，a2与b2，a3与b3就下结论了，急于去证明，证的时候就有困难了．这种时候该怎么办？①看证法是否正确；②回过头来多试几个，甚至还应看看an ，bn的结构，再慎重下结论．（待大部分学生都解出后，教师将课前准备好的写在投影片上的解答在投影机上打出来并讲评．）当 n=1时，a1=4，b1=1，则a1＞b1；当n=2时，a2=9，b2=3，则a2＞b2；当n=3时，a3=16，b3=7，则a3＞b3；当n=4时，a4=25，b4=15，则a4＞b4；当n=5时，a5=36，b5=31，则a5＞b5；当n=6时，a6=49，b6=63，则a6＜b6；当n=7时，a7=64，b7=127，则a7＜b7；……由此得到：当n≤5（n∈R）时，an ＞bn；猜想：当n≥6（n∈R）时，an ＜bn．前一结论在推导时已用穷举法得到证明，后一猜想我们用数学归纳法加以证明．证明：（1）当n=6时，上面已证得a6＜b6，命题成立．（2）假设当n=k（k≥6）时命题成立，即k≥6时，（k+1）2＜2k-1．则当n=k+1时，bk+1=2k+1-1=2·2k-1=2（2k-1）+1＞2（k+1）2+1=2k2+4k+3=k2+4k+4+（k2-1）．因k≥6，则k2-1＞0．所以k2+4k+4+（k2-1）＞k2+4k+4．即bk+1＞k2+4k+4=（k+2）2=[（k+1）+1]2=ak+1．故ak+1＜bk+1，所以当n=k+1时，命题也成立．由（1），（2）得an ＜bn对任意n≥6且n∈N+都成立．第（2）步亦可由分析法证得．（2）假设当n=k（k≥6）时命题成立，即k≥6时，（k+1）2＜2k-1，则当n=k+1时，要证ak+1＜bk+1，即证：（k+2）2＜2k+1-1．这只要证（k+2）2＜2·2k-1．由归纳假设2k＞（k+1）2+1，只要证（k+2）2＜[（k+1）2+1]×2-1，只要证k2+4k+4＜2k2+4k+3，只要证1＜k2．这由k≥6是显然成立的，所以当n=k+1时命题也成立．师：本题不能只对n=1，2，3，4做出检验，就冒然断定当n∈N+时，an＞bn成立．如果仓促做出此推测，在后面证明受阻时，也应重新检查猜想是否准确．其实，仔细看看式子an =（n+1）2，bn=2n-1的结构，就不难发现：随着n的不断增大，bn 的增长速度明显快于an．想想这些，对结论的猜测会是大有好处的．（四）小结（引导学生一起归纳小结）1．归纳、猜想、证明是一个完整的思维过程，既需要探求和发现结论，又需要证明所得结论的正确性．它引导我们在数学的领域中积极探索，大胆猜想，可以充分地发挥我们的数学想象力．同时又要求我们注意对所得的一般结论作严格的数学证明．2．归纳法是一种推理方法，数学归纳法是一种证明方法．归纳法帮助我们提出猜想，而数学归纳法的作用是证明猜想．在归纳、猜想、证明的过程中，猜想是关键．我们可以“猜结果”，也可以“猜过程”，只要抓住问题的本质特征、知识的内在联系，就不难得到猜想．在用数学归纳法证明时，有时还可以弥补猜想中的不足．（五）布置作业已知数列{an }满足Sn+an=2n+1，其中Sn是{an}的前n项和．先求出a1，a2，a 3，a4的值，再推测{an}的通项公式，并用数学归纳法加以证明．本题的求值计算、猜想都不是很困难，但用数学归纳法证明有一定难度．在由归纳假设ak 成立推证ak+1成立时，需ak+1与ak的关系式，而题目条件中没有直接给出，这就需要学生能有意识地利用条件Sn +an=2n+1①．由于n∈N，就可以得到Sn +1+an+1=2（n+1）+1②．将数学归纳法的证明中起着重要作用，而且可简化计算．有整体构想的同学应先推导出此关系式，再计算、猜想、证明）课堂教学设计说明利用“归纳、猜想、证明”这一思维方法解题，在课本中虽无这类例题，但复习参考题的最后一道却属此类．它对于学生认识数学、提高数学修养、发展数学能力的作用重大．在归纳、猜想、证明中，准确猜想是关键．因此我们把重点放在了如何猜想．它不仅能帮助学生使问题得以顺利解决，而且对于开发学生的想象力、培养学生的创新意识、培养新世纪人材都很有意义．在例题、习题、作业题的配备上，我们认为高中的学习特点是梯度陡、跨度大、思维能力要求高（较初中而言）．因此在题目的设置上，我们加大了思维的含量．让学生在处理每一个问题，操作每一步时都必须有所思考，使学生深切体会到：数学不能死记硬背，也不能生搬硬套．要用数学的思想方法观点学习数学、看待数学．本节安排的这道练习题．从题目本身看，学生得不到一个解题程序，似乎无从下手．但如果他已掌握了归纳、猜想、证明的思想而不只是方法的话，他就会有解题意识与思路．更可从中领略到发现、观察、归纳、猜想、证明这一数学研究的全过程，体会有限与无限、特殊与一般等辩证关系．至于课后思考题，其计算、猜想都不困难，使学生对此题轻松上手．但证明时的不顺利会引发他们的思考：照搬例习题的模式是不行的，它与例习题的区别何在？数学归纳法的本质特征是什么？……这些思考不仅有助于学生解出此题，更有助于学生从实质上理解数学归纳法，抓住其核心——递推．这节课的教学，我们始终以问题为主线，让学生的思维由问题开始，到问题深化．通过问题的研讨，帮助学生从认识上得到提高．逐步由特殊到一般，由具体到抽象，由表面到本质，把学生的思维步步引向深入．从而提高学生的思维层次与思维水平．。