数学:2.3《数学归纳法》教案(新人教A版选修2-2) (2)
人教a版数学【选修2-2】2.3《数学归纳法》ppt课件
数学归纳法 温故知新 回顾复习归纳推理的定义、步骤及其所得结论的正确性如何 .
新知导学 1.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__________________时命题成立. 第一个值n0(n0 ∈N*) ②(归纳递推)假设___________________ 时命题成立,证明当 n=k+1时命题也成立. n=k(k≥n0,k∈N*)
牛刀小试 1.用数学归纳法证明1+2+„+(2n+1)=(n+1)(2n+1)时 ,在验证n=1成立时,左边所得的代数式是( ) A.1 B.1+3 C.1+2+3 D.1+2+3+4 [答案] C [解析] 当n=1时,2n+1=2×1+1=3,所以左边为1+2+ 3.故应选C.
[ 解析 ]
自变量的取值依次为 2,4 = 22,8 = 23,16 = 24,32 =
25,„故为 2n.右边分母全为 2,分子依次为 3,4,5,6,7,„,故 n+2 n n+2 右边为 2 ,即 f(2 )> 2 .
典例探究学案
数学归纳法的基本原理及用数学归纳法证 明恒等式
1 1 1 证明: + +„+ = 1×3 3×5 2n-12n+1 n .(n∈N*) 2n+1
1 1 1 1 n 2.用数学归纳法证明1· 2+2· 3+3· 4+„+nn+1=n+1(n ∈N*),从“n=k 到 n=k+1”时,等式左边需要增添的项是 ( ) 1 A. kk+1 1 C. k k +2 1 1 B. + kk+1 k+1k+2 1 D. k+1k+2
1 1 1 127 而 1+2+4+„+ 8-1> 64 ,故应选 B. 2
1 1 1 4.(2013· 华池一中高二期中)已知 f(n)=1+2+3+„+n(n 3 5 7 ∈N ),计算得 f(2)=2,f(4)>2,f(8)>2,f(16)>3,f(32)>2,由
数学:2.3《数学归纳法》课件(新人教A版选修2-2)
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山东省临沂第一中学
练习.下面是某同学用数学归纳法证明命题 练习 下面是某同学用数学归纳法证明命题
1 1 1 n + +L+ = 1• 2 2 • 3 n • ( n + 1) n + 1
的过程.你认为他的证法正确吗 为什么 的过程 你认为他的证法正确吗?为什么 你认为他的证法正确吗
1 1 = , 右边 (1).当n=1时,左边 左边= 右边= 当 时 左边 1 • 2 2
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山东省临沂第一中学
思考6 数学归纳法由两个步骤组成, 思考6:数学归纳法由两个步骤组成,其 中第一步是归纳奠基 第二步是归纳递 归纳奠基, 中第一步是归纳奠基,第二步是归纳递 完成这两个步骤的证明, 推,完成这两个步骤的证明,实质上解 决了什么问题? 决了什么问题? 逐一验证命题对从n 逐一验证命题对从n0开始的所有正整数 都成立. n都成立.
山东省临沂第一中学
2.3 数学归纳法
临沂一中数学组
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问题提出
山东省临沂第一中学
1.归纳推理的基本特征是什么? 1.归纳推理的基本特征是什么? 归纳推理的基本特征是什么 由个别事实概括出一般结论. 由个别事实概括出一般结论. 2.综合法, 2.综合法,分析法和反证法的基本思 综合法 想分别是什么? 想分别是什么? 综合法:由已知推可知,逐步推出未知. 综合法:由已知推可知,逐步推出未知. 分析法:由未知探需知,逐步推向已知. 分析法:由未知探需知,逐步推向已知. 反证法:假设结论不成立, 反证法:假设结论不成立,推出矛盾得 证明. 证明.
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探究( 探究(二):数学归纳法的基本原理
山东省临沂第一中学
an 思考1 已知数列{a 思考1:已知数列{an}满足 an + 1 = 1 + an 1 a n∈N*),假设当n ),假设当 (n∈ ),假设当n=k时,k = ,
数学归纳法(人教教案)docx
“数学归纳法”(第一课时)教学设计(修改稿)浙江省衢州高级中学何豪明一、内容和内容解析“数学归纳法”是人教A版《普通高中课程标准实验教科书数学(选修2-2)》中的内容,它可以完成通过有限个步骤的推理,证明取所有正整数都成立的命题的证明.在等差数列和等比数列知识的学习过程中,我们用不完全归纳法推出了它们的通项公式,其中正确性的严格证明需要用数学归纳法进行.因此,数学归纳法的学习是学习数列知识的深化和拓展,也是归纳推理的具体应用.应用数学归纳法(证明某些与正整数有关的命题时常常采用的方法)证明命题的步骤:(1)(归纳奠基)证明当取第一个值时命题成立;(2)(归纳递推)假设当时命题成立,证明当时命题也成立;根据(1)和(2),可知命题对于从开始的所有正整数都成立.数学归纳法的理论依据是皮亚诺公理,皮亚诺公理中第五条:设是正整数的一个子集,且它具有下列性质:①;②若,则.那么是全体正整数的集合,即)也叫做归纳公理.设是一个与正整数有关的命题,我们把使成立的所有正整数组成的集合记为,如果要证明对于所有正整数都成立,只要证明即可.为此,根据归纳公理,首先证明(数学归纳法中的第一步“归纳奠基”正是进行这样的证明);其次证明若,则(数学归纳法中的第二步“归纳递推”正是进行这样的证明).这样即可得到,从而证明了命题对于一切正整数都成立.不难看出归纳公理是数学归纳法的理论根据,数学归纳法的两个证明步骤恰是验证这条公理所说的两个性质.数学归纳法的基本思想:即先验证使结论有意义的最小的正整数,如果当时,命题成立,再假设当时命题成立,利用这个假设,如果能推出当时,命题也成立,那么就可以递推出对所有的正整数,………,命题都成立.也就是说,当时命题成立,可以推出时命题成立,当时命题成立,可以推出时命题成立,…….即命题真命题真命题真命题真.因此可知命题对于从开始的所有正整数都成立.数学归纳法的思维模式是:“观察——归纳——猜想——证明”.数学归纳法教学的重点是借助具体实例了解数学归纳法的基本思想,掌握它的基本步骤,运用它证明一些与正整数(取无限多个值)有关的数学命题.二、目标和目标解析本节课的目标是:1.借助具体实例归纳出数学归纳法的基本原理、步骤;2.了解数学归纳法的原理,能用数学归纳法证明一些简单的命题.数学归纳法的适用范围仅限于与正整数有关的命题,在证明过程中,要分“两个步骤和一个结论”.其中第一步是归纳奠基,只需验证取第一个值(这里是使结论有意义的最小的正整数,它不一定是1,可以是2,或取别的正整数)时命题成立;第二步是归纳递推,就是要证明命题的传递性.把第一步的结论和第二步的结论联系起来,才可以断定命题对所有的正整数都成立.因此,用数学归纳法证明命题时,完成了上述两个步骤后,还应该有一个总的结论.否则,还不能算是已经证明完毕.所以,严格地说,用数学归纳法证明命题的完整过程应该是“两个步骤和一个结论”.应用类比的方法,类比多米诺骨牌游戏和数学归纳法,将一块“骨牌”对应一个“命题”,某块骨牌“倒下”对应某个命题“成立”,从而培养学生的类比推理能力.三、教学问题诊断分析教学的难点:(1)学生不易理解数学归纳法的思想实质,具体表现在不了解第二个步骤的作用,不易根据归纳假设作出证明;(2)运用数学归纳法时,在“归纳递推”的步骤中发现具体问题的递推关系.因此,用数学归纳法证明命题的关键在第二步,而第二步的关键在于合理利用归纳假设.如果不会运用“假设当时,命题成立”这一条件,直接将代入命题,便说命题成立,实质上是没有证明.为突破以上教学难点,课堂教学中两条线索交替进行.一条是主线:“提出问题——分析问题——解决问题”;另一条是暗线:“课堂提问的规则——根据学号提问,并依次从小号到大号”.在这个过程中,让学生体会数学归纳法证明命题的第一步的第一个值不一定是1,就如同第一个被提问到的学生不一定是1号的学生一样.若是2号,则下一个被提问的学生一定是3号.另外,设计命题:已知时,命题成立,求证:时命题成立.从而突破数学归纳法第二步中证明命题的难点.四、教学支持条件分析在进行本节课的教学时,学生已经在必修5中学习了不完全归纳法(推导等差、等比数列的通项公式);在本章的合情推理中已经学习了归纳推理,在演绎推理中学习了“三段论”.这些内容的学习是学生理解推理思想和证明方法的重要基础.因此,教学时应该充分注意这一教学条件,通过类比的方法,引导学生理解数学归纳法的本质.利用flash软件,动态地演示多米诺骨牌游戏,从中体会并理解“归纳奠基”和“归纳递推”,知道只有把“归纳奠基”与“归纳递推”结合起来,才能完成数学归纳法的证明过程,理解数学归纳法的证明步骤.另外,在课堂练习时,选择学生中有代表性的解法,利用实物投影进行分析讲解,增强课堂教学效果.五、教学过程设计1.从思考题中引入课题思考题:已知数列的第1项,且,计算由此推测计算的公式,并给出证明.分析:逐一验证是不可能的.那么,我们应该思考“怎样通过有限个步骤的推理,证明取所有正整数都成立”的问题.引出课题“这就是我们今天要研究的直接证明数学问题的一种方法——数学归纳法”.【设计意图】应用归纳推理,发现新事实,获得新结论,这是数学归纳法的先行组织者;该思考题出现在本章第一节的合情推理中,是课标教材“螺旋式”上升的具体体现,其思维模式就是“观察——归纳——猜想——证明”.2.体会多米诺骨牌游戏中蕴含的数学思想游戏:在多米诺骨牌游戏中,能使所有多米诺骨牌全部倒下的条件是什么?【设计意图】通过对多米诺骨牌游戏的分析,让学生经历从具体到抽象的归纳和概括过程,从而理解数学归纳法的本质.思考游戏1: 摆放好多米诺骨牌,推倒第1块骨牌,观察发生的结果?思考游戏2: 摆放好多米诺骨牌,推倒第2块骨牌,观察发生的结果?【设计意图】在多米诺骨牌游戏过程中,体会所有骨牌都倒下,第1块骨牌必须倒下,这是基础,也是前提条件.思考游戏3: 摆放好多米诺骨牌,先抽走第块骨牌,然后推倒第块骨牌,观察发生的结果?【设计意图】在多米诺骨牌游戏过程中,第块骨牌不能拿走,因为第块骨牌的存在,是所有骨牌都倒下的保证,这就是多米诺骨牌游戏的连续性.问题1:为什么会有这些结果的发生?如果我们想要确保所有的多米诺骨牌都倒下,那么必须满足哪些条件?问题2:从多米诺骨牌游戏中,抽象出解决与正整数有关的命题的方法?【设计意图】在类比的过程中学习数学归纳法.分析1:根据“第一块骨牌倒下”抽象出数学归纳法的第一步,即(1)(归纳奠基)证明当取第一个值(,例如=1或)时,命题成立.分析2:根据“任意相邻的两块骨牌,前一块倒下一定导致后一块倒下”,抽象出数学归纳法的第二步,即(2)(归纳递推)假设时命题成立,证明当时命题也成立.分析3:从完成“多米诺骨牌游戏”中,抽象出数学归纳法证明命题的结论,即由(1),(2)可知,命题对于从开始的所有正整数都成立.【设计意图】抽象出“多米诺骨牌游戏”的本质.3.数学归纳法概念的形成数学归纳法: 对于由不完全归纳法得到的某些与正整数有关的数学命题,我们常采用下面的方法来证明它们的正确性:(1)(归纳奠基)证明当取第一个值(,例如=1或)时,命题成立;(2)(归纳递推)假设时命题成立,证明当时命题也成立;根据(1)和(2),可知命题对于从开始的所有正整数都成立.问题3:(1)为什么完成了“两个步骤和一个结论”就说明命题对所有的正整数都成立?(2)为什么在证明命题时“两个步骤和一个结论”缺一不可?【设计意图】进一步理解“通过有限个步骤的推理,证明取所有正整数都成立”的情形.分析:缺了第(1)步,就没有了归纳奠基;缺了第(2)步,就丧失了归纳递推的过程;缺了结论,整个数学归纳法的过程就不能顺利完成.“两个步骤和一个结论”缺一不可.其思维过程是,当时命题成立,可以推出时命题成立,当时命题成立,可以推出时命题成立,…….4.数学归纳法的应用例1:已知数列的第项,且,求证:.【设计意图】因为从“n=k到n=k+1”的一般性递推,可以看成一个独立的命题,所以设计这一例题,有利于突破数学归纳法第二步中证明命题的难点.例2:已知数列的第1项,且,计算由此推测计算的公式,并给出证明.【设计意图】在应用的过程中理解数学归纳法.5.课堂练习练习1:已知数列计算,由此推测计算的公式,并给出证明.解:猜想:.证明:(1)当时,左边=,右边=1,所以猜想成立.(2)假设当时猜想成立,即,那么,,所以,当时猜想也成立.根据(1)和(2),可知猜想对任何都成立.问题4:请看练习1的三个变式,请问它们的分析过程合理吗?请问它的三个变式正确吗?变式1:等式对任意的正整数都成立吗?分析:假设当时命题成立,即,那么,,所以,当时命题也成立.所以等式()成立.【设计意图】用数学归纳法证明命题时,只有归纳递推,没有归纳奠基是不行的.变式2:等式对任意的正整数都成立吗?分析:当时,左边=,右边=,所以等式()成立.【设计意图】用数学归纳法证明命题时,只有归纳奠基,没有归纳递推也是不行的.变式3:等式对任意的正整数都成立吗?分析:(1)当时,左边=,右边=,所以等式成立.(2)假设当时等式成立,即那么,,所以当时,等式也成立,所以等式对任何都成立.【设计意图】用数学归纳法证明命题时,不能没有归纳递推的过程(即证明命题时归纳假设一定要用上),因为它是运用“有限”手段,解决“无限”问题的关键.练习2:用数学归纳法证明.练习3:已知数列计算,由此推测计算的公式,并给出证明.【设计意图】进一步熟练数学归纳法证明命题的步骤,加深对数学归纳法本质的理解.6.课堂小结(1)数学归纳法能够解决哪一类问题?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.(2)数学归纳法证明命题的步骤是什么?两个步骤和一个结论,缺一不可.(3)数学归纳法证明命题的关键在哪里?关键在第二步,即归纳假设要用上,解题目标要明确(也就是人们常说的“双凑”:凑假设和凑结论).(4)数学归纳法体现的核心思想是什么?数学归纳法是一种完全归纳法,它是在可靠的基础上,利用命题自身具有的传递性,运用“有限”的手段,来解决“无限”的问题.它克服了完全归纳法的繁杂、不可行的缺点,又克服了不完全归纳法结论不可靠的不足,使我们认识到事情由简到繁、由特殊到一般、由有限到无穷.其蕴含的数学思想方法有归纳的思想,递推的思想,特殊到一般的思想,有限到无限的思想方法.等等.【设计意图】回顾和总结本节课的主要内容,提高学生对本节课知识的整体认识.六、目标检测设计(1)用数学归纳法证明:①;②首项是,公差是的等差数列的通项公式是,前项和的公式的.【设计意图】通过数学归纳法的简单应用,体会其思维模式:“观察——归纳——猜想——证明”.(2)用数学归纳法证明命题:的步骤如下,其证明方法是否正确?并说明理由.证明:假设时命题成立,就是,那么,当时,,这就是说,当时命题也成立.根据数学归纳法,成立.【设计意图】数学归纳法证明命题时不能没有第一步,因为它是归纳奠基.(3)用数学归纳法证明.【设计意图】数学归纳法证明命题时,两个步骤和一个结论,缺一不可.同时,归纳假设一定要用上.(4)已知数列计算,由此推测计算的公式,并给出证明.【设计意图】体现数学归纳法的思维模式:“观察——归纳——猜想——证明”.这就是数学归纳法的核心思想.(5)用数学归纳法证明.【设计意图】数学归纳法证明命题时,第一步中的第一个值不一定是1.。
选修2-2数学归纳法教案
高中选修2-2 2.3《数学归纳法》教学设计一、教材分析数学归纳法是一种重要的数学证明方法, 在高中数学内容中占有重要的地位, 其中体现的数学思想方法对学生进一步学习数学、领悟数学思想至关重要.数学归纳法的证明过程中展现的推理和逻辑思维让学生体会到数学的严谨和规范.学习数学归纳法后学生对等差等比数列、数列求和、二项式定理、整除问题等问题的解决有了新的方法.首先, 我们需要初步掌握了由有限多个特殊事例得出一般结论的推理方法, 即不完全归纳法, 这是研究数学问题, 猜想或发现数学规律的重要手段.但是, 由有限多个特殊事例得出的结论不一定正确, 这种推理方法不能作为一种论证方法.因此, 在不完全归纳法的基础上, 必须进一步学习严谨的科学的论证方法——数学归纳法, 这是促进思维从有限性发展到无限性的一个重要环节, 掌握数学归纳法的证明过程是培养严密的推理能力、训练抽象思维能力、体验数学内在美的好素材.二、教学目标1. 知识目标(1)了解由有限多个特殊事例得出的一般结论不一定正确, 初步理解数学归纳法原理.(2)能以递推思想为指导, 理解数学归纳法证明数学命题的两个步骤一个结论.(3)初步会用数学归纳法证明一些与正整数相关的简单的恒等式.2.能力目标(1)通过对数学归纳法的学习, 使学生初步掌握观察、归纳、猜想、分析能力和严密的逻辑推理能力.(2)进一步发展学生的抽象思维能力和创新能力, 让学生经历知识的构建过程, 体会类比的数学思想.(3)在学习中培养学生大胆猜想, 小心求证的辨证思维素质以及发现问题、提出问题的意识和数学交流的能力.3.情感目标(1)通过对数学归纳法原理的探究, 亲历知识的构建过程, 领悟其中所蕴含的数学思想和辨正唯物主义观点.(2)体验探索中挫折的艰辛和成功的快乐, 感悟数学的内在美, 激发学生学习热情, 使学生喜欢数学.(3)学生通过置疑与探究, 初步形成正确的数学观, 创新意识和严谨的科学精神.三、教学重点与难点1. 教学重点借助具体实例了解数学归纳法的基本思想, 掌握它的基本步骤, 运用它证明一些与正整数有关的简单恒等式, 特别要注意递推步骤中归纳假设的运用和恒等变换的运用.2. 教学难点(1 如何理解数学归纳法证题的严密性和有效性.(2)递推步骤中如何利用归纳假设, 即如何利用假设证明当时结论正确.四、教学方法本节课采用类比启发探究式教学方法, 以学生及其发展为本, 一切从学生出发.在教师组织启发下, 通过创设问题情境, 激发学习欲望.师生之间、学生之间共同探究多米诺骨牌倒下的原理, 并类比多米诺骨牌倒下的原理, 探究数学归纳法的原理、步骤;培养学生归纳、类比推理的能力, 进而应用数学归纳法, 证明一些与正整数有关的简单数学命题;提高学生的应用能力, 分析问题、解决问题的能力.既强调独立思考, 又提倡团结合作;既重视教师的组织引导, 又强调学生的主体性、主动性、平等性、交流性、开放性和合作性.五、教学过程(一)创设情境, 提出问题情景一: 明朝刘元卿编的《应谐录》中有一个笑话: 财主的儿子学写字.这则笑话中财主的儿子得出“四就是四横、五就是五横……”的结论, 用的就是“归纳法”, 不过, 这个归纳推出的结论显然是错误的.情境二:平面内三角形内角和是, 四边形内角和是, 五边形内角和是, 于是得出:凸边形内角和是 .情境三: 数列的通项公式为可以求得于是猜想出数列的通项公式为.情景四:粉笔盒中有10支白色粉笔, 怎么证明它们是白色的呢?结论: 情景一到情景三都是由殊事例得出的一般性结论, 即不完全归纳法不一定正确.因此,它不能作为一种论证方法, 情景四是完全归纳法, 结论可靠但要一一核对,工作量大.提出问题: 如何寻找一个科学有效的方法证明结论的正确性呢?我们本节课要学习的数学归纳法就是解决这一问题的方法之一.(二)实验演示, 探索解决问题的方法① 1. 几何画板演示动画多米诺骨牌游戏, 师生共同探讨: 要让这些骨牌全部倒②下, 必须具备哪些条件呢③第一块骨牌必须倒下.两块连续的骨牌, 当前一块倒下一定导致后一块倒下.可以看出, 条件②事实上给出了一个递推关系: 当第块倒下时, 相邻的第块也倒下.这样, 只要第1块倒下, 其他所有的就能够相继倒下.无论多少块, 只要①②成立, 那么所有的骨牌一定可以全部倒下.演示小节: 数学归纳法原理就如同多米诺骨牌一样.2. 数学归纳法原理证明一个与正整数 有关的命题, 可按下列步骤进行:(1) (归纳奠基) 当n 取第一个值0n (*0n ∈)时命题成立;(2) (归纳递推)假设当 时命题成立, 证明当 时命题也成立.只要完成这两个步骤, 就可以断定命题对从 开始的所有正整数 都成立. 上述证明方法称为数学归纳法.主要有两个步骤、一个结论: 其中第一步是递推的基础, 解决了特殊性;第二步是递推的依据, 解决了从有限到无限的过渡.这两步缺一不可.只有第一步, 属不完全归纳法;只有第二步, 假设就失去了基础.(注:数学归纳法是证明与自然数有关的数学命题的重要方法.在用数学归纳法证题时注意以下三句话“递推基础不可少, 归纳假设要用到, 结论写明莫忘掉.”)(三)迁移应用, 理解升华例1 用数学归纳法证明:如果 是一个等差数列, 那么 对于一切 都成立.证明: (1)当1n = 时,左边1,a = 右边()1111,a d a =+-=结论成立(2)假设当 时结论成立, 即则当1n k =+ 1k k a a d +=+ ()11a k d d =+-+ ()1[11]a k d =++-当 时, 结论也成立.由(1)和(2)知,等式对于任何*n ∈都成立.例2 已知数列{}n a 其通项公式为21,n a n =-试猜想该数列的前n 项和公式,n S 并用数学归纳法证明你的结论. 用假设凑结论解: (1)323459S S a =+=+= 4349716S S a =+=+=(2) 猜想2,n S n =问题转化为证明213521.n n ++++-=证明:(1) 当1n =时,左边=1,右边=1,等式是成立的.(2) 假设当 时等式成立, 即有()213521k k ++++-= 则当1n k =+,有()()()()22213521[211][211]211k k k k k k k ++++-++-=++-=++=+因此, 当 时, 等式也成立由(1)和(2)知,等式对于任何*n ∈都成立.(四)反馈练习, 巩固提高课堂练习:课本第95页练习1, 2(五)课堂小结: 让学生归纳本节课所学内容, 不足的老师补充.1.归纳法是一种由特殊到一般的推理方法2.数学归纳法作为一种证明方法,它的基本思想是递推思想,证明程序为,两 个步骤一个结论.3数学归纳法的科学性: 基础正确, 可传递.用有限的步骤证明无限的结论.(六)布置作业课本第96页习题 2.3 A 组1.2.。
人教版数学高二选修2-2讲义2.3数学归纳法
2.3数学归纳法1.了解数学归纳法的原理.(难点、易混点)2.能用数学归纳法证明一些简单的数学命题.(重点、难点)[基础·初探]教材整理数学归纳法阅读教材P92~P94“例1”以上内容,完成下列问题.1.数学归纳法的定义一般地,证明一个与正整数n有关的命题,可按下列步骤进行只要完成这两个步骤,就可以断定命题对从n0开始的所有正整数n都成立.这种证明方法叫做数学归纳法.2.数学归纳法的框图表示判断(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)√[小组合作型]用数学归纳法证明等式(1)用数学归纳法证明等式1+2+3+…+(n+3)=(n+3)(n+4)2(n∈N*)时,第一步验证n=1时,左边应取的项是()A.1 B.1+2C.1+2+3 D.1+2+3+4(2)用数学归纳法证明(n+1)·(n+2)·…·(n+n)=2n×1×3×…×(2n-1)(n∈N*).【自主解答】(1)当n=1时,左边应为1+2+3+4,故选D.【答案】 D(2)①当n=1时,左边=1+1=2,右边=21×1=2.等式成立.②假设当n=k(k∈N*)时等式成立,即(k+1)(k+2)·…·(k+k)=2k×1×3×…×(2k-1)那么当n=k+1时,[(k+1)+1]·[(k+1)+2]·…·[(k+1)+(k+1)]=2(k+1)(k+2)(k+3)·…·(k+k)(2k+1)=2×2k×1×3×…×(2k-1)(2k+1)=2k+1×1×3×…×(2k-1)×[2(k +1)-1]即当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.数学归纳法证题的三个关键点1.验证是基础找准起点,奠基要稳,有些问题中验证的初始值不一定是1.2.递推是关键数学归纳法的实质在于递推,所以从“k ”到“k +1”的过程中,要正确分析式子项数的变化.关键是弄清等式两边的构成规律,弄清由n =k 到n =k +1时,等式的两边会增加多少项、增加怎样的项.3.利用假设是核心在第二步证明n =k +1成立时,一定要利用归纳假设,即必须把归纳假设“n =k 时命题成立”作为条件来导出“n =k +1”,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 )中的最后一项,这是数学归纳法的核心,不用归纳假设的证明就不是数学归纳法.[再练一题]1.(1)下面四个判断中,正确的是( )A .式子1+k +k 2+…+k n (n ∈N *)中,当n =1时,式子的值为1B .式子1+k +k 2+…+k n -1(n ∈N *)中,当n =1时,式子的值为1+kC .式子1+12+13+…+12n +1(n ∈N *)中,当n =1时,式子的值为1+12+13 D .设f (n )=1n +1+1n +2+…+13n +1(n ∈N *),则f (k +1)=f (k )+13k +2+13k +3+13k +4(2)用数学归纳法证明:1-12+13-14+…+12n -1-12n =1n +1+1n +2+…+12n . 【解析】 (1)A 中,n =1时,式子=1+k ;B 中,n =1时,式子=1;C 中,n =1时,式子=1+12+13;D 中,f (k +1)=f (k )+13k +2+13k +3+13k +4-1k +1. 故正确的是C.【答案】 C(2)【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)-1-12(k+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①②知对一切n∈N*等式都成立.用数学归纳法证明不等式(1)用数学归纳法证明不等式1n+1+1n+2+…+1n+n>1324(n≥2,n∈N*)的过程中,由n=k推导n=k+1时,不等式的左边增加的式子是__________.(2)证明:不等式1+12+13+…+1n<2n(n∈N*).【精彩点拨】(1)写出当n=k时左边的式子,和当n=k+1时左边的式子,比较即可.(2)在由n=k到n=k+1推导过程中利用放缩法,在利用放缩时,注意放缩的度.【自主解答】(1)当n=k+1时左边的代数式是1k+2+1k+3+…+12k+1+1 2k+2,增加了两项12k+1与12k+2,但是少了一项1k+1,故不等式的左边增加的式子是12k +1+12k +2-1k +1=1(2k +1)(2k +2). 【答案】 1(2k +1)(2k +2)(2)①当n =1时,左边=1,右边=2,左边<右边,不等式成立.②假设当n =k (k ≥1且k ∈N *)时,不等式成立,即1+12+13+ (1)<2k . 则当n =k +1时,1+12+13+…+1k +1k +1<2k +1k +1=2k k +1+1k +1 <(k )2+(k +1)2+1k +1=2(k +1)k +1=2k +1. ∴当n =k +1时,不等式成立.由①②可知,原不等式对任意n ∈N *都成立.[再练一题] 2.试用数学归纳法证明例2(1)中的不等式.【证明】 ①当n =2时,12+1+12+2=712>1324. ②假设当n =k (k ≥2且k ∈N *)时不等式成立,即1k +1+1k +2+…+12k >1324, 那么当n =k +1时,1k +2+1k +3+…+12(k +1)=1k +2+1k +3+…+12k +12k +1+12k +2+1k +1-1k +1=⎝ ⎛⎭⎪⎫1k +1+1k +2+1k +3+…+12k +12k +1+12k +2-1k +1>1324+12k +1+12k +2-1k +1=1324+12k +1-12k +2=1324+12(2k+1)(k+1)>1324.这就是说,当n=k+1时,不等式也成立.由①②可知,原不等式对任意大于1的正整数都成立.[探究共研型]用数学归纳法解决“归纳—猜想—证明”问题探究【提示】解决此类问题的基本思路是:可以先从观察入手,发现问题的特点,以形成解决问题的初步思路,然后用归纳的方法进行试探,提出猜想,最后用数学归纳法给出证明.已知数列{a n}的前n项和为S n,其中a n=S nn(2n-1)且a1=13.【导学号:62952086】(1)求a2,a3;(2)猜想数列{a n}的通项公式,并证明.【精彩点拨】(1)令n=2,3可分别求a2,a3.(2)根据a1,a2,a3的值,找出规律,猜想a n,再用数学归纳法证明.【自主解答】(1)a2=S22(2×2-1)=a1+a26,a1=13,则a2=115,类似地求得a3=1 35.(2)由a1=11×3,a2=13×5,a3=15×7,…,猜得:a n=1(2n-1)(2n+1).证明:①当n=1时,由(1)可知等式成立;②假设当n=k时猜想成立,即a k=1(2k-1)(2k+1),那么,当n=k+1时,由题设a n=S nn(2n-1),得a k=S kk(2k-1),a k+1=S k+1(k+1)(2k+1),所以S k=k(2k-1)a k=k(2k-1)1(2k-1)(2k+1)=k2k+1,S k+1=(k+1)(2k+1)a k+1,a k+1=S k+1-S k=(k+1)(2k+1)a k+1-k2k+1.因此,k(2k+3)a k+1=k2k+1,所以a k+1=1(2k+1)(2k+3)=1[2(k+1)-1][2(k+1)+1].这就证明了当n=k+1时命题成立.由①②可知命题对任何n∈N*都成立.1.“归纳—猜想—证明”的一般环节2.“归纳—猜想—证明”的主要题型(1)已知数列的递推公式,求通项或前n项和.(2)由一些恒等式、不等式改编的一些探究性问题,求使命题成立的参数值是否存在.(3)给出一些简单的命题(n=1,2,3,…),猜想并证明对任意正整数n都成立的一般性命题.[再练一题]3.已知函数y=f(n)(n∈N*),设f(1)=2,且任意的n1,n2∈N*,有f(n1+n2)=f(n1)·f(n2).(1)求f (2),f (3),f (4)的值;(2)试猜想f (n )的解析式,并用数学归纳法给出证明.【解】 (1)因为f (1)=2,f (n 1+n 2)=f (n 1)·f (n 2),所以f (2)=f (1+1)=f (1)·f (1)=22=4,f (3)=f (2+1)=f (2)·f (1)=22·2=23=8.f (4)=f (3+1)=f (3)·f (1)=23·2=24=16.(2)猜想:f (n )=2n (n ∈N *).用数学归纳法证明如下:①当n =1时,f (1)=21=2,所以猜想正确.②假设当n =k (k ≥1,k ∈N *)时猜想正确,即f (k )=2k ,那么当n =k +1时,f (k +1)=f (k )·f (1)=2k ·2=2k +1,所以,当n =k +1时,猜想正确.由①②知,对任意的n ∈N *,都有f (n )=2n .1.用数学归纳法证明“凸n 边形的内角和等于(n -2)π”时,归纳奠基中n 0的取值应为( )A .1B .2C .3D .4【解析】 边数最少的凸n 边形为三角形,故n 0=3.【答案】 C2.用数学归纳法证明1+a +a 2+…+a n +1=1-a n +21-a (n ∈N *,a ≠1),在验证n =1成立时,左边所得的项为( )【导学号:62952087】A .1B .1+a +a 2C .1+aD .1+a +a 2+a 3【解析】 当n =1时,n +1=2,故左边所得的项为1+a +a 2.【答案】 B3.用数学归纳法证明关于n的恒等式时,当n=k时,表达式为1×4+2×7+…+k(3k+1)=k(k+1)2,则当n=k+1时,表达式为________.【解析】当n=k+1时,应将表达式1×4+2×7+…+k(3k+1)=k(k+1)2中的k更换为k+1.【答案】1×4+2×7+…+k(3k+1)+(k+1)(3k+4)=(k+1)(k+2)24.以下是用数学归纳法证明“n∈N*时,2n>n2”的过程,证明:(1)当n=1时,21>12,不等式显然成立.(2)假设当n=k(k∈N*)时不等式成立,即2k>k2.那么,当n=k+1时,2k+1=2×2k=2k+2k>k2+k2≥k2+2k+1=(k+1)2.即当n=k+1时不等式也成立.根据(1)和(2),可知对任何n∈N*不等式都成立.其中错误的步骤为________(填序号).【解析】在2k+1=2×2k=2k+2k>k2+k2≥k2+2k+1中用了k2≥2k+1,这是一个不确定的结论.如k=2时,k2<2k+1.【答案】(2)5.用数学归纳法证明:对于任意正整数n,(n2-1)+2(n2-22)+…+n(n2-n2)=n2(n-1)(n+1)4.【证明】(1)当n=1时,左边=12-1=0,右边=12×(1-1)×(1+1)4=0,所以等式成立.(2)假设当n=k(k∈N*)时等式成立,即(k2-1)+2(k2-22)+…+k(k2-k2)=k2(k-1)(k+1)4.那么当n=k+1时,有[(k+1)2-1]+2[(k+1)2-22]+…+k·[(k+1)2-k2]+(k +1)[(k+1)2-(k+1)2]=(k2-1)+2(k2-22)+…+k(k2-k2)+(2k+1)(1+2+…+k)=k2(k-1)(k+1)4+(2k+1)k(k+1)2=14k(k+1)[k(k-1)+2(2k+1)]=14k(k+1)(k2+3k+2)=(k+1)2[(k+1)-1][(k+1)+1]4.所以当n=k+1时等式成立.由(1)(2)知,对任意n∈N*等式成立.。
人教A版高中数学选修2-2《数学归纳法》说课稿
数学归纳法(第一课时)说课稿(人教A版高中数学选修2-2)一、教材分析1、教材地位数学归纳法是人教A版高中数学选修2—2第二章第三节的内容,它是一种特殊的证明方法,对证明一些与正整数有关的命题是非常有用的研究工具,弥补了不完全归纳法的不足。
用它解答一些高考题往往能起到柳暗花明的神奇作用,因此是高中理科生应掌握的一种证明方法。
2、教学重点、难点教学重点:理解数学归纳法的原理,掌握用数学归纳法证明命题的基本步骤教学难点:(1)理解数学归纳法的原理(2)如何利用归纳假设证明当n=k+1时命题也成立。
二、教学目标(1)知识目标:理解数学归纳法的原理,掌握数学归纳法证题的基本步骤,会用“数学归纳法”证明简单的恒等式。
(2)能力目标:培养学生观察, 分析, 论证的能力, 进一步发展学生的逻辑、抽象、创新思维能力,让学生经历知识的建构过程, 体会类比的数学思想。
(3)情感目标:通过对数学归纳法原理的探究,培养学生严谨的、实事求是的科学态度,感受数学内在美,激发学习热情。
三、学情分析:在此之前学生经历了数列的求通项、求和等知识的学习,还学习了归纳推理、类比推理、演绎推理等知识,已具备了一定的观察、分析、归纳能力。
四、教学方法教学方法:本节课主要采用感性体验法、类比、引导发现法进行教学。
教学手段:借助多媒体展示创设教学情境学法指导:本课以问题情境为中心,以解决问题为主线展开,引导学生通过以下模式:“观察情境→提出问题→分析问题→解决问题→提升理论→巩固应用”进行探究式学习。
五、教学过程:(一)知识链接归纳推理特点:由特殊到一般 类比推理特点:由特殊到特殊常用⎩⎨⎧完全归纳法不完全归纳法归纳法(设计意图:复习归纳推理和类比推理,为学习数学归纳法作铺垫)(二)创设情境情境1 明朝刘元卿编的《应谐录》中有一个笑话:财主的儿子学写字.这则笑话中财主的儿子由“一字是一横,二字是二横,三字是三横”,得出“四就是四横、五就是五横……,百是百横,……,万是万横,……”的结论,用的就是“不完全归纳法”,不过,这个归纳推出的结论显然是错误的.情境2 费马(Fermat )是17世纪法国著名的数学家,他曾认为,当n∈N *时,122+n一定都是质数,这是他对n =0,1,2,3,4作了验证后得到的.后来,18世纪瑞士科学家欧拉(Euler )却证明了 1252+=4 294 967 297=6 700 417×641,从而否定了费马的推测.没想到当n =5这一结论便不成立.(设计意图:通过以上两个例子让学生了解不完全归纳法得出的结论不一定正确,即使是数学家也不例外。
模式二:数学:2.3《数学归纳法》教案(新人教A版选修2-2)
数学:2.3《数学归纳法》教案(新人教A 版选修2-2) 第一课时 2.3 数学归纳法(一)教学要求:了解数学归纳法的原理,并能以递推思想作指导,理解数学归纳法的操作步骤,能用数学归纳法证明一些简单的数学命题,并能严格按照数学归纳法证明问题的格式书写.教学重点:能用数学归纳法证明一些简单的数学命题.教学难点:数学归纳法中递推思想的理解.教学过程:一、复习准备: 1. 问题1: 在数列{}n a 中,*111,,()1n n n a a a n N a +==∈+,先算出a 2,a 3,a 4的值,再推测通项a n 的公式. (过程:212a =,313a =,414a =,由此得到:*1,n a n N n =∈) 2. 问题2:2()41f n n n =++,当n ∈N 时,()f n 是否都为质数? 过程:(0)f =41,(1)f =43,(2)f =47,(3)f =53,(4)f =61,(5)f =71,(6)f =83,(7)f =97,(8)f =113,(9)f =131,(10)f =151,… (39)f =1 601.但是(40)f =1 681=412是合数3. 问题3:多米诺骨牌游戏. 成功的两个条件:(1)第一张牌被推倒;(2)骨牌的排列,保证前一张牌倒则后一张牌也必定倒.二、讲授新课:1. 教学数学归纳法概念:① 给出定义:归纳法:由一些特殊事例推出一般结论的推理方法. 特点:由特殊→一般.不完全归纳法:根据事物的部分(而不是全部)特例得出一般结论的推理方法叫不完全归纳法.完全归纳法:把研究对象一一都考查到了而推出结论的归纳法称为完全归纳法. ② 讨论:问题1中,如果n =k 猜想成立,那么n =k +1是否成立?对所有的正整数n 是否成立? ③ 提出数学归纳法两大步:(i )归纳奠基:证明当n 取第一个值n 0时命题成立;(ii )归纳递推:假设n =k (k ≥n 0, k ∈N *)时命题成立,证明当n =k +1时命题也成立. 只要完成这两个步骤,就可以断定命题对从n 0开始的所有正整数n 都成立.原因:在基础和递推关系都成立时,可以递推出对所有不小于n 0的正整数n 0+1,n 0+2,…,命题都成立. 关键:从假设n =k 成立,证得n =k +1成立.2. 教学例题: ① 出示例1:2222*(1)(21)123,6n n n n n N ++++++=∈. 分析:第1步如何写?n =k 的假设如何写? 待证的目标式是什么?如何从假设出发?小结:证n =k +1时,需从假设出发,对比目标,分析等式两边同增的项,朝目标进行变形.② 练习:求证:2*1427310(31)(1),n n n n n N ⨯+⨯+⨯+++=+∈. ③ 出示例2:设a n =12×+23×+…+(1)n n +n a n <12(n +1)2. 关键:a 1k +<12(k +1)2+(1)(2)k k ++=12(k +1)2232k k ++<12(k +1)2+(k +32)=12(k +2)2小结:放缩法,对比目标发现放缩途径. 变式:求证a n >12n (n +1) 3. 小结:书写时必须明确写出两个步骤与一个结论,注意“递推基础不可少,归纳假设要用到,结论写明莫忘掉”;从n =k 到n =k +1时,变形方法有乘法公式、因式分解、添拆项、配方等.三、巩固练习: 1. 练习:教材108 练习1、2题 2. 作业:教材108 B 组1、2、3题.第二课时 2.3 数学归纳法(二)教学要求:了解数学归纳法的原理,并能以递推思想作指导,理解数学归纳法的操作步骤,能用数学归纳法证明一些简单的数学命题,并能严格按照数学归纳法证明问题的格式书写.教学重点:能用数学归纳法证明一些简单的数学命题.教学难点:经历试值、猜想、归纳、证明的过程来解决问题.教学过程:一、复习准备:1. 练习:已知()*()13521,f n n n N =++++-∈,猜想()f n 的表达式,并给出证明?过程:试值(1)1f =,(2)4f =,…,→ 猜想2()f n n = → 用数学归纳法证明.2. 提问:数学归纳法的基本步骤?二、讲授新课:1. 教学例题: ① 出示例1:已知数列1111,,,,2558811(31)(32)n n ⋅⋅⋅⨯⨯⨯-⨯+,猜想n S 的表达式,并证明.分析:如何进行猜想?(试值1234,,,S S S S →猜想n S ) → 学生练习用数学归纳法证明→ 讨论:如何直接求此题的n S ? (裂项相消法)小结:探索性问题的解决过程(试值→猜想、归纳→证明)② 练习:是否存在常数a 、b 、c 使得等式132435......(2)n n ⨯+⨯+⨯+++=21()6n an bn c ++对一切自然数n 都成立,试证明你的结论. 解题要点:试值n =1,2,3, → 猜想a 、b 、c → 数学归纳法证明2. 练习: ① 已知 0(1,2,,)i a i n >=,考察111()1i a a ⋅≥;121211()()()4ii a a a a ++≥;123123111()()()9iii a a a a a a ++++≥之后,归纳出对12,,,n a a a 也成立的类似不等式,并证明你的结论. ② (89年全国理科高考题)是否存在常数a 、b 、c ,使得等式 (答案:a =3,b =11,c =10) 12222(1)223.....(1)()12n n n n an bn c +⨯+⨯+++=++对一切自然数n 都成立?并证明你的结论3. 小结:探索性问题的解决模式为“一试验→二归纳→三猜想→四证明”.三、巩固练习:1. 平面内有n 个圆,任意两个圆都相交于两点,任何三个圆都不相交于同一点,求证这n 个圆将平面分成f (n )=n 2-n +2个部分.2. 是否存在正整数m ,使得f (n )=(2n +7)·3n +9对任意正整数n 都能被m 整除?若存在,求出最大的m 值,并证明你的结论;若不存在,请说明理由. (答案:m =36)3. 试证明面值为3分和5分的邮票可支付任何(7,)n n n N >∈的邮资. 证明:(1)当8,9,10n =时,由835,9333,1055=+=++=+可知命题成立;(2)假设(7,)n k k k N =>∈时,命题成立. 则 当3n k =+时,由(1)及归纳假设,显然3n k =+时成立.根据(1)和(2),可知命题成立.小结:新的递推形式,即(1)验证00(),(1),,P n P n + 0(1)P n l +-成立()l N ∈;(2)假设()P k 成立,并在此基础上,推出()P k l +成立. 根据(1)和(2),对一切自然数0()n n ≥,命题()P n 都成立.2. 作业:感谢您的阅读,祝您生活愉快。
2020-2021学年高二数学人教A版选修2-2学案:2.3数学归纳法
2.3数学归纳法[目标] 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.[重点] 数学归纳法及其应用.[难点] 对数学归纳法原理的理解.知识点数学归纳法[填一填]1.数学归纳法的证题步骤一般地,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.只要完成这两个步骤,就可以断定命题对从n0开始的所有正整数n都成立.上述证明方法叫做数学归纳法.2.用框图表示数学归纳法的步骤[答一答]1.在数学归纳法的第一步归纳奠基中,第一个值n0是否一定为1?提示:不一定,n0还可以取其他值,如证明“2n>n2”中,n0=5,而证明“凸n边形内角和为(n-2)·180°”中,n0=3.2.所有与正整数有关的命题都可以用数学归纳法证明吗?提示:数学归纳法是证明与正整数有关的命题的有力工具,但并不是所有与正整数n有关的命题都能用数学归纳法证明,一般当从n =k过渡到n=k+1时,问题中存在可利用的递推关系时才能应用.3.用数学归纳法证明问题时,归纳假设是否一定要用上?提示:数学归纳法的实质在于递推,所以从“k”到“k+1”的过程,必须把归纳假设“n=k”作为条件来导出“n=k+1”时的命题,在推导过程中,要把归纳假设用上一次或几次.类型一用数学归纳法证明等式【例1】用数学归纳法证明:121×3+223×5+…+n 2(2n -1)(2n +1)=n (n +1)2(2n +1). 【证明】 (1)当n =1时121×3=1×22×3成立.(2)假设当n =k 时等式成立,即有121×3+223×5+…+k 2(2k -1)(2k +1)=k (k +1)2(2k +1),则当n =k +1时,121×3+223×5+…+k 2(2k -1)(2k +1)+(k +1)2(2k +1)(2k +3)=k (k +1)2(2k +1)+(k +1)2(2k +1)(2k +3)=(k +1)(k +2)2(2k +3), 即当n =k +1时等式也成立.总之,由(1)(2)可得对于任意的n ∈N *等式都成立.应用数学归纳法时应注意的问题:(1)第一步的验证,对于有些问题验证的并不是n =1,有时需验证n =2,n =3,甚至需要验证n =10,如证明:对足够大的正整数n ,有2n >n 3,就需要验证n =10时不等式成立.(2)n =k +1时式子的项数,特别是寻找n =k 与n =k +1的关系时,项数发生什么变化容易被弄错.因此对n =k 与n =k +1这两个关系式的正确分析是应用数学归纳法成功证明问题的保障.(3)“假设n =k (k ≥1)时命题成立,利用这一假设证明n =k +1时命题成立”,这是应用数学归纳法证明问题的核心环节,因此在第二步的证明过程中一定要用上归纳假设,否则这样的证明就不再是数学归纳法了.另外在推导过程中要把步骤写完整,注意证明过程中的严谨性、规范性.(1)用数学归纳法证明1+a +a 2+…+a n +1=1-a n +21-a(n ∈N *,a ≠1),在验证n =1成立时,左边所得的项为( B )A .1B .1+a +a 2C .1+aD .1+a +a 2+a 3解析:左边应为1+a +a 2.故选B.(2)设S k =1k +1+1k +2+1k +3+…+12k ,则S k +1为( B ) A .S k +12k +2B .S k +12k +1+12k +2-1k +1C .S k +12k +1+12k +2D .S k +12k +2-12k +1类型二 用数学归纳法证明不等式【例2】 已知{a n }为等比数列且a n =2n -1,记b n =2(log 2a n +1)(n ∈N +),用数学归纳法证明对任意的n ∈N +,不等式b 1+1b 1·b 2+1b 2·…·b n +1b n>n +1成立. 【证明】 由已知条件可得b n =2n (n ∈N +),∴所证不等式为2+12·4+14·…·2n +12n >n +1.(1)当n =1时,左边=32,右边=2,左边>右边,∴不等式成立.(2)假设当n =k (k ∈N +)时,不等式成立.即2+12·4+14·…·2k +12k >k +1,则当n =k +1时,2+12·4+14·…·2k +12k ·2k +32(k +1)>k +1·2k +32(k +1)=2k +32k +1. 要证当n =k +1时,不等式成立,只需证2k +32k +1≥k +2,即证2k +32≥(k +1)(k +2),由基本不等式,得2k +32=(k +1)+(k +2)2≥(k +1)(k +2)成立,∴2k +32k +1≥k +2成立, ∴当n =k +1时,不等式成立.由(1)(2)可知,对一切n ∈N +,原不等式均成立.运用数学归纳法证明不等式时,在利用了归纳假设后,要注意根据欲证目标,灵活地运用比较法、放缩法等技巧来进行证明,如本例就是利用了比较法.用数学归纳法证明:122+132+142+…+1n 2<1-1n(n ≥2,n ∈N *). 证明:(1)当n =2时,左式=122=14,右式=1-12=12,∵14<12,∴不等式成立.(2)假设n =k (k ≥2,k ∈N *)时,不等式成立,即122+132+142+…+1k 2<1-1k ,则当n =k +1时,即122+132+142+…+1k 2+1(k +1)2<1-1k +1(k +1)2 =1-(k +1)2-k k (k +1)2=1-k 2+k +1k (k +1)2<1-k (k +1)k (k +1)2=1-1k +1, ∴当n =k +1时不等式也成立.综合(1)(2)得,对任意n ≥2的正整数,不等式均成立.类型三 用数学归纳法证明整除问题【例3】 用数学归纳法证明(3n +1)·7n -1(n ∈N *)能被9整除.【思路分析】 按照数学归纳法证明步骤:(1)先证n =1时命题成立;(2)假设n =k 时命题成立,证明n =k +1时命题也成立.【证明】(1)当n=1时,4×7-1=27能被9整除,命题成立.(2)假设n=k(k∈N*)时命题成立,即(3k+1)·7k-1能被9整除,那么当n=k+1时,[3(k+1)+1]·7k+1-1=[(3k+1)+3]·7·7k-1=7·(3k+1)·7k-1+21×7k=[(3k+1)·7k-1]+6(3k+1)·7k+21×7k=[(3k+1)·7k-1]+18k·7k+27×7k=[(3k+1)·7k-1]+(18k+27)·7k.由假设知(3k+1)·7k-1能被9整除,又因为(18k+27)·7k能被9整除,所以[(3k+1)·7k-1]+(18k+27)·7k能被9整除,即n=k+1时命题成立.综上由(1)(2)知,对所有正整数n,命题成立.当n=1时,原式等于27被9整除,因此要研究(3k+1)·7k-1与(3k +4)·7k+1-1之间的关系,以便利用归纳假设(3k+1)·7k-1能被9整除来推证(3k+4)·7k+1-1也能被9整除.利用数学归纳法证明:x2n-y2n(n∈N*)能被x+y整除.证明:(1)当n=1时,x2-y2=(x+y)(x-y),能被x+y整除,所以命题成立.(2)假设当n =k (k ∈N *)时命题成立,即x 2k -y 2k 能被x +y 整除, 那么,当n =k +1时,x 2k +2-y 2k +2=x 2·x 2k -y 2·y 2k -x 2·y 2k +x 2·y 2k=x 2(x 2k -y 2k )+y 2k (x 2-y 2),因为x 2k -y 2k 与x 2-y 2都能被x +y 整除,所以x 2k +2-y 2k +2能被x +y 整除,即当n =k +1时命题也成立.根据(1)和(2),可知命题对任意n ∈N *都成立.数学归纳法证明问题从n =k到n =k +1时弄错增加项【例4】 用数学归纳法证明1+12+13+…+12n >n +12(n ∈N *).【错解】 ①当n =1时,左边=1+12,右边=1+12=1,显然左边>右边,即n =1时不等式成立.②假设n =k (k ≥1,且k ∈N *)时不等式成立,即1+12+13+…+12k >k +12.那么当n =k +1时,1+12+13+…+12k +12k +1>k +12+12k +1>k +12+12=(k +1)+12,即n =k +1时,不等式成立. 由①②得1+12+13+…+12n >n +12(n ∈N *)成立.【错因分析】 以上用数学归纳法证明的过程是错误的,因为在从n =k 到n =k +1时增加的不止一项,应是12k +1+12k +2+…+12k +2k ,共有2k项,并且k +12+12k +1>k +12+12也是错误的. 【正解】 ①当n =1时,左边=1+12,右边=1+12=1,所以左边>右边,即n =1时不等式成立.②假设n =k (k ≥1,k ∈N *)时不等式成立,即1+12+13+…+12k >k +12,那么当n =k +1时,有1+12+13+…+12k +12k +1+12k +2+…+12k +2k=k +12+2k2k +2k=k +12+12=(k +1)+12. 所以n =k +1时,不等式成立,由①②可知,n ∈N *时1+12+13+…+12n >n +12.用数学归纳法证明1n +1+1n +2+1n +3+…+1n +n>1124(n ∈N *). 证明:(1)当n =1时,左边=12>1124,不等式成立.(2)假设当n =k (k ∈N *,k ≥1)时,不等式成立,即1k +1+1k +2+1k +3+…+1k +k>1124, 即当n =k +1时,1k +2+1k +3+…+12k +12k +1+12k +2=1k +1+1k +2+1k +3+…+12k +12k +1+12k +2-1k +1>1124+12k +1+12k +2-1k +1.因为12k +1+12k +2-1k +1=2(k +1)+(2k +1)-2(2k +1)2(k +1)(2k +1)=12(k +1)(2k +1)>0, 所以1k +1+1k +2+…+12k +12k +1+12k +2-1k +1>1124+12k +1+12k +2-1k +1>1124, 所以当n =k +1时,不等式成立.由(1)(2)可知,对于任意正整数n ,不等式成立.1.用数学归纳法证明1+2+…+2n +1=(n +1)(2n +1)时,在验证n =1成立时,左边所得的代数式是( C )A .1B .1+3C .1+2+3D .1+2+3+4 2.满足1×2+2×3+3×4+…+n (n +1)=3n 2-3n +2的自然数等于( C )A .1B .1或2C .1,2,3D .1,2,3,4解析:逐个代入验证.3.已知S n =11×3+13×5+15×7+…+1(2n -1)(2n +1),则S 1=13,S 2=25,S 3=37,S 4=49,猜想S n =n 2n +1. 解析:分别将1,2,3,4代入观察猜想S n =n 2n +1. 4.用数学归纳法证明1+12+13+…+12n -1<n (n ∈N *,且n >1),第二步证明从“k 到k +1”,左端增加的项数是2k .解析:当n =k 时左端为1+12+13+…+12k -1, 当n =k +1时左端为1+12+13+…+12k -1+12k +12k +1+…+12k +1-1,故增加的项数为2k 项. 5.用数学归纳法证明⎝ ⎛⎭⎪⎫1-14⎝ ⎛⎭⎪⎫1-19⎝ ⎛⎭⎪⎫1-116…⎝ ⎛⎭⎪⎫1-1n 2 =n +12n (n ≥2,n ∈N *).证明:①当n =2时,左边=1-14=34,右边=2+12×2=34,∴左边=右边,∴n =2时等式成立.②假设n =k (k ≥2,n ∈N *)时等式成立,即⎝ ⎛⎭⎪⎫1-14⎝ ⎛⎭⎪⎫1-19…⎝ ⎛⎭⎪⎫1-1k 2=k +12k , 那么n =k +1时,⎝ ⎛⎭⎪⎫1-14⎝ ⎛⎭⎪⎫1-19…⎝ ⎛⎭⎪⎫1-1k 2⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤1-1(k +1)2 =k +12k ⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤1-1(k +1)2 =k +12k ·k (k +2)(k +1)2=k +22(k +1)=(k +1)+12(k +1), 即n =k +1时等式成立.综合①②知,对任意n ≥2,n ∈N *等式恒成立.。
人教版高中数学《数学归纳法》教学案例
《数学归纳法》教学案例(第一课时)一、设计思想:根据新课程标准的基本理念-----倡导积极主动、勇于探索的学习方式,设置恰当的教学情景,并通过亲自动手做实验(多米诺骨牌实验),感受事实,发现本质,提高数学的学习兴趣,体会数学推理的严谨性,发展学生的数学思维能力。
二、教材分析:本内容在选修2-2模块中的“推理与证明”这一章中,它的要求是:了解数学归纳法的原理,能用数学归纳法证明一些简单的数学命题。
另外,数学归纳法内容抽象,思想新颖,通过对该部分的学习,对培养学生的逻辑思维能力与创新能力,全面提高学生的数学素质有十分重要的意义.三、学情分析:学生在此之前,已了解合情推理和演绎推理,并能用归纳和类比等进行简单的推理,他们虽然知道从特殊的几个事例推出一般结论不一定合理,但对如何为什么不一定明白。
再就是数学归纳法原理的理解上有一定困难,这就要教师创设教学情景,让学生经历数学发现、实验、观察,共同交流合作,寻求解决问题的办法。
四、教学目标:(1)知识与技能:了解“归纳法”和“数学归纳法”的原理;体会用数学归纳法证明的合理性;学会用“数学归纳法”证明的“两个步骤一个结论”的书写格式;初步掌握用“数学归纳法”证明简单的恒等式的方法。
(2)过程与方法:通过列举具体事例,亲自操作并仔细观察多米诺骨牌实验,发现数学归纳法的基本原理,将感性认识上升到理性认识,类比归纳出“数学归纳法”的基本步骤。
(3)情感、态度与价值观:培养大胆猜想,严格论证的辩证思维素质,感受数学推理的严谨性,培养学生对于数学内在美的感悟能力,提高学生学习数学的兴趣。
五、教学重点与难点:(1)重点:对“数学归纳法”的原理的理解,明白“两步一结论的重要性”,特别是第一第二步的辨证关系的理解。
(2)难点:如何理解用“数学归纳法”证题的可靠性和有效性。
六、教学策略与手段:数学实验法,引导发现法、感性体验法,学生合作交流、自主探索,再配合教师适时的引导、点拨、启发,从而使学生获得知识和能力上的发展。
人教A版选修2-2 2.3数学归纳法 学案
2. 3数学归纳法课前预习学案一、预习目标:理解数学归纳法原理及其本质,掌握它的基本步骤与方法.能较好地理解“归纳奠基”和“归纳递推”两者缺一不可。
二、预习内容:提出问题:问题1:前面学习归纳推理时,我们有一个问题没有彻底解决.即对于数列,已知,( n=1,2,3…),通过对n=1,2,3,4前4项的归纳,猜想出其通项公式,但却没有进一步的检验和证明.问题2:大家玩过多米诺骨牌游戏吗?这个游戏有怎样的规划?(多媒体演示多米诺骨牌游戏)这是一个码放骨牌游戏,码放时保证任意两相邻的两块骨牌,若前一块骨牌倒下,则一定导致后一块骨牌倒下.只要推倒第一块骨牌,就必然导致第二块骨牌倒下;而第二块骨牌倒下,就必然导致第三块骨牌倒下…最后,不论有多少块骨牌都能全部倒下.讨论问题:问题1、问题2有什么共同的特征?其结论成立的条件的共同特征是什么结论成立的条件:结论对第一个值成立;结论对前一个值成立,则对紧接着的下一个值也成立.上面两个条件分别起怎样的作用?它们之间有怎样的关系?我们能否去掉其中的一个?你能举反例说明吗?在上述两个条件中,第一个条件是归纳递推的前提和基础,没有它,后面的递推将无从谈起;第二个步骤是核心和关键,是实现无限问题向有限问题转化的桥梁与纽带.如在前面的问题1中,如果不是1,而是2,那么就不可能得出,因此第一步看似简单,但却是不可缺少的.而第二步显然更加不可缺少.这一点在多米诺骨牌游戏中也可清楚地看出.解决问题:由上,证明一个与自然数n有关的命题,可按下列步骤进行:(1)证明当n取第一个值()时命题成立;(2)假设n=k(k≥,)时命题成立,证明当n=k+1时命题也成立.由以上两个步骤,可以断定命题对从开始的所有正整数n都成立.这种证明方法叫做数学归纳法,它是证明与正整数n(n取无限多个值)有关、具有内在递推关系的数学命题的重要工具.三、提出疑惑同学们,通过你的自主学习,你还有哪些疑惑,请把它填在下面的表格中疑惑点疑惑内容课内探究学案一、 学习目标(1)了解由有限多个特殊事例得出的一般结论不一定正确。
数学人教版高中二年级选修2 《数学归纳法》教学设计
《数学归纳法》教学设计人民教育出版社A版教科书数学选修2-2第二章第三节【教材分析】1、教学内容:数学归纳法是人教社全日制普通高级中学教科书数学选修2-2第二章第3节的内容,根据课标要求,本书该节共2课时,这是第一课时,其主要内容是数学归纳法的原理及其应用。
2、地位作用:在已经学习了不完全归纳法的基础上,介绍了数学归纳法,它是一种用于关于正整数命题的直接证法。
教材通过剖析生活实例中蕴含的思维过程揭示数学思想方法,即借助“多米诺骨牌”的设计思想,揭示数学归纳法依据的两个条件及它们之间的关系。
【教学目标】1、知识与技能:(1)了解归纳法,理解数学归纳法的原理与实质,掌握数学归纳法证题的两个步骤。
(2)会用数学归纳法证明简单的与正整数有关的命题。
2、过程与方法:努力创设课堂愉悦的情境,使学生处于积极思考,大胆质疑的氛围,积极参与,提高学生学习兴趣和课堂效率,让学生经历知识的构建过程,体会类比的数学思想。
3、情感、态度与价值观:通过本节课的教学,使学生领悟数学思想和辩证唯物主义观点,激发学生学习热情,提高学生数学学习的兴趣,培养学生大胆猜想,小心求证的辩证思维素质,以及发现问题、提出问题的意见和数学交流能力。
【教学重点】借助具体实例了解数学归纳法的基本思想,掌握它的基本步骤,运用它证明一些简单的与正整数n(n取无限多个值)有关的数学命题。
【教学难点】(1)学生不易理解数学归纳法的思想实质,具体表现在不了解第二个步骤的作用,不易根据归纳假设作出证明。
(2)运用数学归纳法时,在“归纳递推”的步骤中发现具体问题的递推关系。
【教学方法】运用类比启发探究的数学方法进行教学;【教学手段】借助多媒体播放人的多米诺骨牌视频;学生动手参与多米诺骨牌游戏等生活素材辅助课堂教学;【教学程序】第一阶段:回顾复习,课前准备复习1:类比推理及其一般步骤1、类比推理是由特殊到特殊的推理。
2、类比推理一般步骤:(1)观察、比较(2)联想、类推(3)猜想新结论复习2:归纳推理归纳推理是由部分到整体、由个别到一般的推理.(回顾复习类比推理和归纳推理目的是为数学归纳法推理的奠定基础。
第二章 2.3 数学归纳法
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方法技巧 用数学归纳法证明恒等式时,一是弄清n取第一个值n0时等式两端项的情 况;二是弄清从n=k到n=k+1等式两端增加了哪些项,减少了哪些项;三是证明n= k+1时结论也成立,要设法将待证式与归纳假设建立联系,并朝n=k+1证明目标的 表达式变形.
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法一:(分析法) 下面证(*)式≥56, 即3k1+1+3k1+2+3k1+3-k+1 1≥0, 只需证(3k+2)(3k+3)+(3k+1)(3k+3)+(3k+1)(3k+2)-3(3k+1)(3k+2)≥0, 只需证(9k2+15k+6)+(9k2+12k+3)+(9k2+9k+2)-(27k2+27k+6)≥0, 只需证9k+5≥0,显然成立. 所以当n=k+1时,不等式也成立.
较法、分析法、综合法、放缩法等.
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跟踪探究 2.用数学归纳法证明: n2+n<n+1(n∈N*)
证明:①当n=1时,左边= 2,右边=2, 2<2成立. ②假设当n=k(k≥1,k∈N*)时,结论成立,即 k2+k<k+1成立. 则当n=k+1时,左边= k+12+k+1 = k2+k+2k+2 < k+12+2k+2 =
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[自我检测]
1.用数学归纳法证明“1+a+a2+…+a2n+1=
1-a2n+2 1-a
(a≠1)”.在验证n=1时,左
端计算所得项为( )
A.1+a
B.1+a+a2
C.1+a+a2+a3
D.1+a+a2+a3+a4
数学归纳法教案
选修2-2 §2.3数学归纳法 (第一课时)教案时间:2014年4月班级:高二3班授课教师:文瑾一、教材分析1、教学内容数学归纳法是人教版《普通高中课程标准实验教科书数学选修2-2》第二章推理与证明第3节的内容,主要内容是了解数学归纳法的原理,能用数学归纳法证明一些简单的数学命题.2、地位和作用数学归纳法的理论依据是皮亚诺公理,皮亚诺公理中第五条:设M是正整数的一个子集,且它具有下列性质:①1∈M;②若k∈M,则k+1∈M.那么M是全体正整数的集合,即M=N*)也叫做归纳公理。
不难看出归纳公理是数学归纳法的理论根据,数学归纳法的两个证明步骤恰是验证这条公理所说的两个性质。
数学归纳法是高中数学中的一个较难理解的概念,也是一种重要的数学方法。
证明一些与正整数n(n取无限多个值)有关的数学命题(例如:数列通项及前n项和等)。
数学归纳法的学习是学习数列知识的深化和拓展,也是归纳推理的具体应用.3、教学重点:借助具体实例了解数学归纳法的基本思想,掌握它的基本步骤,运用它证明一些与正整数n(n取无限多个值)有关的数学命题,对于数学归纳法意义的认识和数学归纳法产生过程的分析。
4、教学难点:(1)学生不易理解数学归纳法的思想实质,具体表现在不了解第二个步骤的作用,不易根据归纳假设作出证明;(2)运用数学归纳法时,在“归纳递推”的步骤中发现具体问题的递推关系。
用数学归纳法证明命题的关键在第二步,而第二步的关键在于合理利用归纳假设。
如果不会运用“假设当n=k,(k ≥n0,k∈N*)时,命题成立”这一条件,直接将n=k+1代入命题,便说命题成立,实质上是没有证明。
二、学情分析1、学生知识准备在进行本节课的教学时,学生已经在必修5中学习了不完全归纳法(推导等差、等比数列的通项公式);在本章的合情推理中已经学习了归纳推理,在演绎推理中学习了“三段论”。
这些内容的学习是学生理解推理思想和证明方法的重要基础。
2、能力储备学生具备一些的从特殊到一般的归纳能力,但对复杂的逻辑推理是模糊的。
数学:2.3《数学归纳法》教案(新人教A版选修2-2)
数学: 2.3 《数学概括法》教课设计(新人教 A 版选修 2-2 )第一课时 2.3数学概括法(一)教课要求 :认识数学概括法的原理 , 并能以递推思想作指导 , 理解数学概括法的操作步骤 , 能用数学概括法证明一些简单的数学命题 , 并能严格依据数学概括法证明问题的格式书写 .教课重点 :能用数学概括法证明一些简单的数学命题 . 教课难点 :数学概括法中递推思想的理解 .教课过程 : 一、复习准备 :a n1. 问题 :在数列 { a n } 中 , a 1 1,a n ,( n*) , 先算出 a 2 , a 3 , a 4 的值 , 再11N1推断通项 a n 的公式 .1 1 a n 1a 41 由此获得: a n* )(过程: a 2, a 3, , , n N 2. 问题 2: 2 n 41 , 234nf (n) n nf (n) 能否都为质数?当 ∈N 时,过程: f (0) =41, f (1) =43, f (2) =47, f (3) =53,f (4) =61, f (5) =71, f (6) =83,f (7) =97, f (8) =113, f (9) =131, f (10) =151, f (39) =1 601 .可是 f (40) =1681=412 是合数3. 问题 3:多米诺骨牌游戏 . 成功的两个条件:(1)第一张牌被推倒;(2)骨牌的摆列 , 保证前一张牌倒则后一张牌也必然倒 .二、讲解新课:1. 教课数学概括法观点:① 给出定义:概括法:由一些特别案例推出一般结论的推理方法 . 特色:由特别→一般 .不完整概括法:依据事物的部分 ( 而不是所有 ) 特例得出一般结论的推理方法叫不完整概括法 .完整概括法:把研究对象一一都考察到了而推出结论的概括法称为完整概括 法 .② 议论:问题 1 中, 假如 n=k 猜想建立 , 那么 n=k+1 能否建立? 对所有的正整数 n 能否建立?③ 提出数学概括法两大步:(i )概括奠定:证明当 n 取第一个值 n 0 时命题建立;( ii )概括递推:假定 n=k ( k ≥ n 0 , k ∈N* )时命题建立 , 证明当 n=k+1 时命题也建立 . 只需达成这两个步骤 , 就能够判定数题对从 n 0 开始的所有正整数 n 都建立 .原由 :在基础和递推关系都建即刻 , 能够递推出对所有不小于 n 0 的正整数 n 0+1, n 0+2, , 命题都建立 . 重点:从假定 n=k 建立 , 证得 n=k+1 建立 .2. 教课例题:① 出示例 1: 12 2 2 3 2 K n 2 n ( n 1)(2 n 1) , n N * .剖析:第 1 步怎样写? n k 的假定怎样写? 6待证的目标式是什么?怎样从假= 设出发? 小结:证 n=k+1 时, 需从假定出发 , 对照目标 , 剖析等式两边同增的项 , 朝 目标进行变形 . ② 练习:求证:1 4 2 7 3 10 K n(3n 1) n( n 1)2 ,n N * .1③ 出示例 :设 a n = 1×2 + 2×3 n(n 1) ( n ∈ N*),a( n + 1) 2 . 21 + + 1 求证: n <2 重点:a k 1 < ( k +1) 2 + (k 1)(k 2) = ( k+1) 2+ k 2 3k12 +( k+ 3)2 22 < ( k+1)22= 1( k+2) 22, 对照目标发现放缩门路 .变式:求证 a n > 1 n n + 1) 小结:放缩法2 (3. 小结:书写时一定明确写出两个步骤与一个结论 ,注意“递推基础不行少 , 归纳假定要用到, 结论写明莫忘记”;从 n k 到 n k时 ,变形方法有乘 法公式、== +1因式分解、添拆项、配方等 .三、稳固练习: 1. 练习:教材 108 练习 1、2 题 2. 作业:教材 108 B 组 1、2、3 题 . 第二课时 2.3 数学概括法(二)教课要求 :认识数学概括法的原理 , 并能以递推思想作指导 , 理解数学概括法的操作步骤 , 能用数学概括法证明一些简单的数学命题 , 并能严格依据数学概括法证明问题的格式书写 .教课重点 :能用数学概括法证明一些简单的数学命题 .教课难点 :经历试值、猜想、概括、证明的过程来解决问题 . 教课过程 :一、复习准备 :1. 练习:已知 f (n) 1 3 5 L2n 1 , n N * , 猜想 f (n) 的表达式 , 并给出证明?过程:试值 f (1) 1, f (2) 4 , , → 猜想 f ( n) n 2→ 用数学概括法证明 .2. 发问:数学概括法的基本步骤?二、讲解新课:1. 教课例题:1 , 11 1① 出示例 1:已知数列2 8 , , , 1) , 猜想 S n 的表达式 , 并 证明 .5 5 8 11 (3n (3n 2)剖析:怎样进行猜想?(试值 S 1 ,S 2 , S 3 ,S 4 →猜想 S n ) → 学生练惯用数学概括法证明 → 议论:怎样直接求本题的 S n ? (裂项相消法)小结:探究性问题的解决过程(试值→猜想、概括→证明) ②练 习 : 是 否 存 在 常 数 a 、 b 、 c 使得等式1 32 43 5 ...... n( n 2)1 n( an2 bn c) 对全部自然数 n 都建立 ,试证明你的结论 .6解题重点:试值 n=1,2,3, → 猜想 a 、 b 、 c → 数学概括法证明2. 练习:① 已 知111a i 0 (i 1,2,L , n) ,考 察 (i) a1a 11; (ii ) (a 1 a 2 )( a 1 a 2 ) 4 ;(iii ) (a 1 a 2 a 3)(1) 9以后概括出对 a 1 ,a 2 ,L ,a n 也建立的近似不等式并证明你11的结论 . a 1a 2a 3② ( 89 年全国理科高考题)能否存在常数a 、b 、c, 使得等式(答案:a=3, b=11, c=10)1 22 2 32 .....n(n 1)2n( n 1) ( an 2 bnc) 对全部自然数 n 都建立?并证明你的结论123. 小结:探究性问题的解决模式为“一试验→二概括→三猜想→四证明” . 三、稳固练习:1. 平面内有 n 个圆 , 随意两个圆都订交于两点 , 任何三个圆都不订交于同一点 , 求证这 n 个圆将平面 分红 f ( n)= n 2- n+2 个部分 .2.能否存在正整数 m, 使得 f ( n) =( 2n+7)·3n+9 对随意正整数 n 都能被 m 整除 ?若存在 , 求出最大的 m值 , 并证明你的结论;若不存在 , 请说明原由 . (答案:m=36)3.试证明面值为 3 分和 5 分的邮票可支付任何n (n 7, n N )的邮资 .证明:( 1)当n 8,9,10时, 由8 3 5,9 333,10 5 5可知命题建立;( 2)假定n k ( k 7, k N ) 时,命题建立.则当 n k 3 时,由(1)及概括假定 , 明显n k 3 时建立.依据(1)和(2),可知命题建立 .小结:新的递推形式 , 即( 1)考证P(n0 ), P(n01),L, P( n0 l1)建立(l N );()2假定 P(k ) 建立,并在此基础上 , 推出P( k l )建立 .依据 (1)和 (2),对全部自然数 n ( n0 ) ,命题 P( n) 都建立.2.作业:。
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数学:2.3《数学归纳法》教案(新人教A 版选修2-2)
第一课时 2.3 数学归纳法(一)
教学要求:了解数学归纳法的原理,并能以递推思想作指导,理解数学归纳法的操作步骤,能用数学归纳法证明一些简单的数学命题,并能严格按照数学归纳法证明问题的格式书写.
教学重点:能用数学归纳法证明一些简单的数学命题. 教学难点:数学归纳法中递推思想的理解. 教学过程: 一、复习准备:
1. 问题1: 在数列{}n a 中,*111,,()1n
n n
a a a n N a +==
∈+,先算出a 2,a 3,a 4的值,再推测通项a n 的公式. (过程:212a =,313a =,41
4
a =,由此得到:*1,n a n N n =∈)
2. 问题2:2()41f n n n =++,当n ∈N 时,()f n 是否都为质数?
过程:(0)f =41,(1)f =43,(2)f =47,(3)f =53,(4)f =61,(5)f =71,(6)f =83,
(7)f =97,(8)f =113,(9)f =131,(10)f =151,… (39)f =1 601.但是(40)f =1
681=412是合数
3. 问题3:多米诺骨牌游戏. 成功的两个条件:(1)第一张牌被推倒;(2)骨牌的排列,保证前一张牌倒则后一张牌也必定倒. 二、讲授新课:
1. 教学数学归纳法概念:
① 给出定义:归纳法:由一些特殊事例推出一般结论的推理方法. 特点:由特殊→一般.
不完全归纳法:根据事物的部分(而不是全部)特例得出一般结论的推理方法叫不完全归纳法.
完全归纳法:把研究对象一一都考查到了而推出结论的归纳法称为完全归纳
法.
② 讨论:问题1中,如果n =k 猜想成立,那么n =k +1是否成立?对所有的正整数n 是否成立?
③ 提出数学归纳法两大步:(i )归纳奠基:证明当n 取第一个值n 0时命题成立;(ii )归纳递推:假设n =k (k ≥n 0, k ∈N *)时命题成立,证明当n =k +1时命题也成立. 只要完成这两个步骤,就可以断定命题对从n 0开始的所有正整数n 都成立.
原因:在基础和递推关系都成立时,可以递推出对所有不小于n 0的正整数
n 0+1,n 0+2,…,命题都成立. 关键:从假设n =k 成立,证得n =k +1成立. 2. 教学例题:
① 出示例1:2222*(1)(21)
123,6
n n n n n N +++++
+=
∈.
分析:第1步如何写?n =k 的假设如何写? 待证的目标式是什么?如何从假设出发?
小结:证n =k +1时,需从假设出发,对比目标,分析等式两边同增的项,朝目标进行变形. ② 练习:
求证:2*1427310(31)(1),n n n n n N ⨯+⨯+⨯+
++=+∈.
③ 出示例2:设a n =12×+23×+…+(1)n n + (n ∈N *),求证:a n <1
2
(n +1)2.
关键:a 1k +<12(k +1)2+(1)(2)k k ++=12(k +1)2+232k k ++<12(k +1)2+(k +32
)=12
(k +2)2
小结:放缩法,对比目标发现放缩途径. 变式:求证a n >1
2
n (n +1) 3. 小结:书写时必须明确写出两个步骤与一个结论,注意“递推基础不可少,归纳假设要用到,结论写明莫忘掉”;从n =k 到n =k +1时,变形方法有乘法公式、因式分解、添拆项、配方等.
三、巩固练习: 1. 练习:教材108 练习1、2题 2. 作业:教材108 B 组1、2、3题.
第二课时 2.3 数学归纳法(二)
教学要求:了解数学归纳法的原理,并能以递推思想作指导,理解数学归纳法的操作步骤,能用数学归纳法证明一些简单的数学命题,并能严格按照数学归纳法证明问题的格式书写.
教学重点:能用数学归纳法证明一些简单的数学命题. 教学难点:经历试值、猜想、归纳、证明的过程来解决问题. 教学过程: 一、复习准备:
1. 练习:已知()*()13521,f n n n N =++++-∈,猜想()f n 的表达式,并给出证
明?
过程:试值(1)1f =,(2)4f =,…,→ 猜想2()f n n = → 用数学归纳法证明. 2. 提问:数学归纳法的基本步骤? 二、讲授新课: 1. 教学例题: ① 出示例1:已知数列1111
,,,,
2558811(31)(32)
n n ⋅⋅⋅⨯⨯⨯-⨯+,猜想n S 的表达式,并证明.
分析:如何进行猜想?(试值1234,,,S S S S →猜想n S ) → 学生练习用数学归纳法证明
→ 讨论:如何直接求此题的n S ? (裂项相消法)
小结:探索性问题的解决过程(试值→猜想、归纳→证明) ② 练习:是否存在常数
a 、
b 、
c 使得等式
132435......(2)n n ⨯+⨯+⨯+++=
21
()6
n an bn c ++对一切自然数n 都成立,试证明
你的结论.
解题要点:试值n =1,2,3, → 猜想a 、b 、c → 数学归纳法证明 2. 练习:
① 已知 0(1,2,,)i a i n >=,考察111()1i a a ⋅
≥;1212
11
()()()4ii a a a a ++≥;123123
111
()()()9iii a a a a a a ++++≥之后,归纳出对12,,
,n a a a 也成立的类似不等式,并证明你
的结论.
② (89年全国理科高考题)是否存在常数a 、b 、c ,使得等式 (答案:
a =3,
b =11,
c =10)
12222(1)
223.....(1)()12
n n n n an bn c +⨯+⨯+++=++对一切自然数n 都成立?并证明你的结论
3. 小结:探索性问题的解决模式为“一试验→二归纳→三猜想→四证明”. 三、巩固练习:
1. 平面内有n 个圆,任意两个圆都相交于两点,任何三个圆都不相交于同一点,求证这n 个圆将平面分成f (n )=n 2-n +2个部分.
2. 是否存在正整数m ,使得f (n )=(2n +7)·3n +9对任意正整数n 都能被m 整除?若存在,求出最大的m 值,并证明你的结论;若不存在,请说明理由. (答案:m =36)
3. 试证明面值为3分和5分的邮票可支付任何(7,)n n n N >∈的邮资. 证明:(1)当8,9,10n =时,由835,9333,1055=+=++=+可知命题成立; (2)假设(7,)n k k k N =>∈时,命题成立. 则
当3n k =+时,由(1)及归纳假设,显然3n k =+时成立.根据(1)和(2),可知命题成立.
小结:新的递推形式,即(1)验证00(),(1),,P n P n + 0(1)P n l +-成立()l N ∈;(2)假设()P k 成立,并在此基础上,推出()P k l +成立. 根据(1)和(2),对一切自然数
0()n n ,命题()P n 都成立.
2. 作业:。