高中数学北师大选修1-2练习：第三章 推理与证明 章末优化总结
高中数学北师大版选修1-2练习：第三章 推理与证明 1.2 含解析
AC2＝BC2”．拓展到空间(如图)，类比平面几何的勾股定理，研究三棱锥的侧面面积与底面
面积间的关系，可以得出的结论是________________________________________________．
答案 设三棱锥 A—BCD 的三个侧面 ABC、ACD、ADB 两两互相垂直，则 S2△ABC＋S2△ACD＋
＝2S，类比以上性质，体积为 V 的三棱锥的第 i 个面的面积记为 Si(i＝1,2,3,4)，若S1＝S2＝S3
k
123
＝S4＝K，则 4
H1＋2H2＋3H3＋4H4
等于多少？
解 对平面凸四边形：
S＝12a1h1＋12a2h2＋12a3h3＋12a4h4 ＝1(kh1＋2kh2＋3kh3＋4kh4)
并证明你的猜想．
解 由平面类比到空间，有如下猜想：“在三棱锥 P－ABC 中，三个侧面 PAB，PBC，PCA
两两垂直，且与底面所成的角分别为α，β，γ，则 cos2α＋cos2β＋cos2γ＝1”．
证明：设 P 在平面 ABC 的射影为 O，延长 CO 交 AB 于 M，记 PO＝h，
由 PC⊥PA，PC⊥PB，得 PC⊥面 PAB，从而 PC⊥PM，又∠PMC＝α，
探究点一 平面图形与立体图形间的类比
阅读下面的推理，回答后面提出的问题：
1．科学家对火星进行研究，发现火星与地球有许多类似的特征：
(1)火星也是绕太阳运行、绕轴自转的行星；
(2)有大气层，在一年中也有季节变更；
(3)火星上大部分时间的温度适合地球上某些已知生物的生存，等等．科学家猜想：火星上
也可能有生命存在．
2
＝2k(h1＋2h2＋3h3＋4h4)， 所以 h1＋2h2＋3h3＋4h4＝2kS；
北师大版数学高二-数学北师大版选修1-2练习 第三章 推理与证明 章末复习课
题型一合情推理与演绎推理1．归纳和类比都是合情推理，前者是由特殊到一般，部分到整体的推理，后者是由特殊到特殊的推理，但二者都能由已知推测未知，都能用于猜想，推理的结论不一定为真，有待进一步证明．2．演绎推理与合情推理不同，它是由一般到特殊的推理，是数学中证明的基本推理形式，也是公理化体系所采用的推理形式．另一方面，合情推理与演绎推理又是相辅相成的，前者是后者的前提，后者论证前者的可靠性．例1(1)有一个奇数列1,3,5,7,9，…，现在进行如下分组：第一组含一个数{1}；第二组含两个数{3,5}；第三组含三个数{7,9,11}；第四组含四个数{13,15,17,19}；…则每组内各数之和f(n) (n∈N＋)与组的编号数n的关系式为________．(2)在平面几何中，对于Rt△ABC，AC⊥BC，设AB＝c，AC＝b，BC＝a，则①a2＋b2＝c2；②cos2A＋cos2B＝1；③Rt△ABC的外接圆半径为r＝a2＋b2 2.把上面的结论类比到空间写出相类似的结论；如果你能证明，写出证明过程；如果在直角三角形中你还发现了异于上面的结论，试试看能否类比到空间？(1)答案f(n)＝n3解析由于1＝13,3＋5＝8＝23，7＋9＋11＝27＝33,13＋15＋17＋19＝64＝43，…，猜想第n组内各数之和f(n)与组的编号数n的关系式为f(n)＝n3.(2)解选取3个侧面两两垂直的四面体作为直角三角形的类比对象．①设3个两两垂直的侧面的面积分别为S1，S2，S3，底面面积为S，则S21＋S22＋S23＝S2.②设3个两两垂直的侧面与底面所成的角分别为α，β，γ，则cos2α＋cos2β＋cos2γ＝1.③设3个两两垂直的侧面形成的侧棱长分别为a，b，c，则这个四面体的外接球的半径为R＝a2＋b2＋c22.反思与感悟(1)归纳推理中有很大一部分题目是数列内容，通过观察给定的规律，得到一些简单数列的通项公式是数列中的常见方法．(2)类比推理重在考查观察和比较的能力，题目一般情况下较为新颖，也有一定的探索性．跟踪训练1下列推理是归纳推理的是________，是类比推理的是________．①A、B为定点，若动点P满足|P A|＋|PB|＝2a>|AB|，则点P的轨迹是椭圆；②由a1＝1，a n＋1＝3a n－1，求出S1，S2，S3，猜想出数列的通项a n和S n的表达式；③由圆x2＋y2＝1的面积S＝πr2，猜想出椭圆的面积S＝πab；④科学家利用鱼的沉浮原理制造潜艇．答案②③④题型二综合法与分析法综合法和分析法是直接证明中的两种最基本的证明方法，但两种证明方法思路截然相反，分析法既可用于寻找解题思路，也可以是完整的证明过程，分析法与综合法可相互转换，相互渗透，要充分利用这一辩证关系，在解题中综合法和分析法联合运用，转换解题思路，增加解题途径．一般以分析法为主寻求解题思路，再用综合法有条理地表示证明过程． 例 2 用综合法和分析法证明．已知α∈(0，π)，求证：2sin 2α≤sin α1－cos α. 证明 (分析法)要证明2sin 2α≤sin α1－cos α成立． 只要证明4sin αcos α≤sin α1－cos α. ∵α∈(0，π)，∴sin α>0.只要证明4cos α≤11－cos α. 上式可变形为4≤11－cos α＋4(1－cos α)． ∵1－cos α>0，∴11－cos α＋4(1－cos α)≥211－cos α·4(1－cos α)＝4， 当且仅当cos α＝12，即α＝π3时取等号． ∴4≤11－cos α＋4(1－cos α)成立． ∴不等式2sin 2α≤sin α1－cos α成立． (综合法) ∵11－cos α＋4(1－cos α)≥4， (1－cos α>0，当且仅当cos α＝12，即α＝π3时取等号) ∴4cos α≤11－cos α. ∵α∈(0，π)，∴sin α>0.∴4sin αcos α≤sin α1－cos α. ∴2sin 2α≤sin α1－cos α. 跟踪训练 2 求证：sin (2α＋β)sin α－2cos(α＋β)＝sin βsin α. 证明 ∵sin(2α＋β)－2cos(α＋β)sin α＝sin[(α＋β)＋α]－2cos(α＋β)sin α＝sin(α＋β)cos α＋cos(α＋β)sin α－2cos(α＋β)sin α＝sin(α＋β)cos α－cos(α＋β)sin α＝sin[(α＋β)－α]＝sin β，两边同除以sin α得sin (2α＋β)sin α－2cos(α＋β)＝sin βsin α. 题型三 反证法反证法是一种间接证明命题的方法，它从命题结论的反面出发引出矛盾，从而肯定命题的结论．反证法的理论基础是互为逆否命题的等价性，从逻辑角度看，命题：“若p 则q ”的否定是“若p 则綈q ”，由此进行推理，如果发生矛盾，那么就说明“若p 则綈q ”为假，从而可以导出“若p 则q ”为真，从而达到证明的目的．例 3 若x ，y 都是正实数，且x ＋y >2，求证：1＋x y <2或1＋y x<2中至少有一个成立． 证明 假设1＋x y <2和1＋y x<2都不成立， 则有1＋x y ≥2和1＋y x≥2同时成立． 因为x >0且y >0，所以1＋x ≥2y 且1＋y ≥2x ，两式相加，得2＋x ＋y ≥2x ＋2y ，所以x ＋y ≤2.这与已知x ＋y >2矛盾．故1＋x y <2与1＋y x<2至少有一个成立． 反思与感悟 反证法常用于直接证明困难或以否定形式出现的命题；涉及“都是……”“都不是……”“至少……”“至多……”等形式的命题时，也常用反证法．跟踪训练3 已知：ac ≥2(b ＋d )．求证：方程x 2＋ax ＋b ＝0与方程x 2＋cx ＋d ＝0中至少有一个方程有实数根．证明 假设两方程都没有实数根，则Δ1＝a 2－4b <0与Δ2＝c 2－4d <0，有a 2＋c 2<4(b ＋d )，而a 2＋c 2≥2ac ，从而有4(b＋d)>2ac，即ac<2(b＋d)，与已知矛盾，故原命题成立．[呈重点、现规律]直接证明和间接证明是数学证明的两类基本证明方法．直接证明的两类基本方法是综合法和分析法：综合法是从已知条件推导出结论的证明方法；分析法是由结论追溯到条件的证明方法，在解决数学问题时，常把它们结合起来使用，间接证法的一种方法是反证法，反证法是从结论反面成立出发，推出矛盾的证明方法．。
北师大版数学选修12 第三章 推理与证明章末归纳总结课件37张
第三章 章末归纳总结
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3．合情推理及演绎推理既有联系，又有区别，它们相 辅相成，前者为人们探索未知提出猜想提供科学的方法，后者 为人们证明猜想的正确性提供科学的推理依据．
第三章 章末归纳总结
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知识结构
第三章 章末归纳总结
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误区警示
第三章 章末归纳总结
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1．进行类比推理时，可以从①问题的外在结构特征， ②图形的性质或维数．③处理一类问题的方法．④事物的相似 性质等入手进行类比．要尽量从本质上去类比，不要被表面现 象迷惑，否则，只抓住一点表面的相似甚至假象就去类比，就 会犯机械类比的错误．
第三章 章末归纳总结
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类比推理 若记号“*”表示两个实数 a 与 b 的算术平均的
运算，即 a*b＝a＋2 b，则两边均含有运算符号“*”和“＋”，且 对于任意 3 个实数 a、b、c 都能成立的一个等式可以是________.
第三章 章末归纳总结
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[解析] x1＝f(x0)＝f(5)＝2， x2 ＝ f(2) ＝ 1 ， x3 ＝ f(1) ＝ 4 ， x4 ＝ f(4) ＝ 5 ， x5 ＝ f(5) ＝ 2，…，数列{xn}是周期为4的数列，所以x2015＝x3＝4，故应选 C．
2020北师大版高中数学选修1-2 课后习题：第三章 归纳推理
[A 组 基础巩固]1．观察(x 2)′＝2x ，(x 4)′＝4x 3，(cos x )′＝－sin x ，由归纳推理可得：若定义在R 上的函数f (x )满足f (－x )＝f (x )，记g (x )为f (x )的导函数，则g (－x )＝( ) A ．f (x ) B ．－f (x ) C ．g (x )D ．－g (x )解析：由所给函数及其导数知，偶函数的导函数为奇函数．因此当f (x )是偶函数时，其导函数应为奇函数，故g (－x )＝－g (x )． 答案：D2．已知数列{a n }满足a 0＝1，a n ＝a 0＋a 1＋…＋a n －1(n ≥1)，则当n ≥1时，a n 等于( ) A ．2n B.12n (n ＋1) C ．2n －1D ．2n －1解析：a 0＝1，a 1＝a 0＝1，a 2＝a 0＋a 1＝2a 1＝2，a 3＝a 0＋a 1＋a 2＝2a 2＝4，a 4＝a 0＋a 1＋a 2＋a 3＝2a 3＝8，….猜想当n ≥1时，a n ＝2n －1. 答案：C3．把1,3,6,10,15,21，…这些数叫做三角形数，这是因为这些数的点数可以排成一个正三角形(如下图)．试求第七个三角形数是( ) A ．27 B ．28 C ．29D ．30解析：第七个三角形数是1＋2＋3＋4＋5＋6＋7＝28，故选B. 答案：B4．数列5,9,17,33，x ，…中的x 等于( ) A ．47 B ．65 C ．63D ．128解析：5＝22＋1,9＝23＋1,17＝24＋1,33＝25＋1， 归纳可得：x ＝26＋1＝65.答案：B5．古希腊人常用小石子在沙滩上摆成各种形状来研究数．比如：他们研究过图1中的1,3,6,10，…，由于这些数能够表示成三角形，将其称为三角形数；类似的，称图2中的1,4,9,16，…这样的数为正方形数．下列数中既是三角形数又是正方形数的是( ) A ．289 B ．1 024 C ．1 225D ．1 378解析：由图形可得三角形数构成的数列通项a n ＝n2(n ＋1)，同理可得正方形数构成的数列通项b n ＝n 2，若a 既是三角形数又是正方形数，则a ＋1为偶数，a 为奇数，故排除B 、D ；由n2(n ＋1)＝289＝17×17，知n ∉N ，所以排除A ，而1 225＝352＝35×35×22＝49×502＝1 225，满足题意，故选C. 答案：C6．f (n )＝1＋12＋13＋…＋1n (n ∈N ＋)，计算得f (2)＝32，f (4)>2，f (8)>52，f (16)>3，f (32)>72，推测当n ≥2时，有________． 解析：f (4)＝f (22)>2＋22，f (8)＝f (23)>3＋22，f (16)＝f (24)>4＋22，f (32)＝f (25)>5＋22.答案：f (2n )>n ＋227．观察下列等式1＝12＋3＋4＝93＋4＋5＋6＋7＝254＋5＋6＋7＋8＋9＋10＝49照此规律，第五个等式应为________．解析：由于1＝12,2＋3＋4＝9＝32,3＋4＋5＋6＋7＝25＝52,4＋5＋6＋7＋8＋9＋10＝49＝72，所以第五个等式为5＋6＋7＋8＋9＋10＋11＋12＋13＝92＝81.答案：5＋6＋7＋8＋9＋10＋11＋12＋13＝818．观察下列不等式：1＋122<3 2，1＋122＋132<53，1＋122＋132＋142<74，……照此规律，第五个．．．不等式为________．解析：归纳观察法．观察每行不等式的特点，每行不等式左端最后一个分数的分母与右端值的分母相等，且每行右端分数的分子构成等差数列．∴第五个不等式为1＋122＋132＋142＋152＋162<116.答案：1＋122＋132＋142＋152＋162<1169．意大利数学家斐波那契在他的1228年版的《算经》一书中记述了有趣的兔子问题：假定每对大兔子每月能生一对小兔子，而每对小兔子过了一个月就可以长成大兔子，如果不发生死亡，那么由一对大兔子开始，一年后能有多少对大兔子呢？我们依次给出各个月的大兔子对数，并一直推算下去到无尽的月数，可得数列：1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233，…这就是斐波那契数列，此数列中，a1＝a2＝1，当n≥3时，归纳出a n与a n－1间的递推关系式．解析：因为2＝1＋1,3＝1＋2；5＝2＋3,8＝3＋5，…，逐项观察分析每项与其前几项的关系易得：从第三项起，它的每一项等于它的前面两项之和，即a n＝a n－1＋a n－2(n≥3，n∈N＋)．10．已知sin230°＋sin290°＋sin2150°＝32；sin25°＋sin265°＋sin2125°＝32，通过观察上述两等式的规律，请你写出对任意角度α都成立的一般性的命题，并给予证明． 解析：一般形式：sin 2α＋sin 2(α＋60°)＋sin 2(α＋120°)＝32.证明：左边＝1－cos 2α2＋1－cos (2α＋120°)2＋1－cos (2α＋240°)2＝32－12[cos 2α＋cos 2αcos 120°－sin 2αsin 120°＋cos 2α·cos 240°－sin 2αsin 240°] ＝32－12[cos 2α－12cos 2α－32sin 2α－12cos 2α＋32sin 2α]＝32＝右边 (将一般形式写成sin 2(α－60°)＋sin 2α＋sin 2(α＋60°)＝32，sin 2(α－240°)＋sin 2(α－120°)＋sin 2α＝32等均正确．) [B 组 能力提升]1．从所给的四个选项中，选择最合适的一个填入问号处，使之呈现一定的规律性( )解析：每行的各个方格中的白圈个数分别为9,8,7，排除B 项、D 项．黑圈按照依次向右，右边无圆圈则向下的顺序每次移动两格(下幅图中被消去的白圈不计算在移动格子内)，所以符合条件的只有C 项． 答案：C2．数列2,5,11,20，x,47，…中的x 的值为________．解析：5－2＝3,11－5＝6,20－11＝9，看出x －20＝12,47－x ＝15，∴x ＝32. 答案：323．设函数f (x )＝xx ＋2(x >0)，观察：f 1(x )＝f (x )＝x x ＋2，f 2(x )＝f (f 1(x ))＝x 3x ＋4， f 3(x )＝f (f 2(x ))＝x7x ＋8， f 4(x )＝f (f 3(x ))＝x15x ＋16，……根据以上事实，由归纳推理可得：当n∈N＋且n≥2时，f n(x)＝f(f n－1(x))＝________.解析：依题意，先求函数结果的分母中x项系数所组成数列的通项公式，由1,3,7,15，…，可推知该数列的通项公式为a n＝2n－1.又函数结果的分母中常数项依次为2,4,8,16，…，故其通项公式为b n＝2n.所以当n≥2时，f n(x)＝f(f n－1(x))＝x(2n－1)x＋2n.答案：x(2n－1)x＋2n4．(1)如图(a)(b)(c)(d)为四个平面图形．数一数，每个平面图形各有多少个顶点？多少条边？它们分别围成了多少个区域？请将结果填入下表(按填好的例子做)．(2)(3)现已知某个平面图形有1 005个顶点，且围成了1 005个区域，试根据以上关系确定这个图形有多少条边．解析：(1)填表如下：(2)由该表可以看出，所给四个平面图形的顶点数、边数及区域数之间有下述关系：4＋3－6＝1,8＋5－12＝1,6＋4－9＝1,10＋6－15＝1.所以我们可以推断：任何平面图形的顶点数、边数及区域数之间都有下述关系：顶点数＋区域数－边数＝1.(3)由上面所给的关系，可知所求平面图形的边数． 边数＝顶点数＋区域数－1＝1 005＋1 005－1＝2 009.5．某少数民族的刺绣有着悠久的历史，如图①②③④所示，为她们刺绣的最简单的四个图案，这些图案都是由小正方形构成，小正方形数越多，刺绣越漂亮．现按同样的规律刺绣(小正方形的摆放规律相同)，设第n 个图形包含f (n )个小正方形．(1)求出f (5)的值；(2)利用合情推理的“归纳推理思想”，归纳出f (n ＋1)与f (n )之间的关系式，并根据你得到的关系式求出f (n )的表达式； (3)求1f (1)＋1f (2)－1＋1f (3)－1＋…＋1f (n )－1的值． 解析：(1)f (5)＝41. (2)f (2)－f (1)＝4＝4×1， f (3)－f (2)＝8＝4×2， f (4)－f (3)＝12＝4×3， f (5)－f (4)＝16＝4×4， ……由上述规律，得f (n ＋1)－f (n )＝4n .∴f (n ＋1)＝f (n )＋4n ，f (n )＝f (n －1)＋4(n －1)＝f (n －2)＋4(n －1)＋4(n －2) ＝f (1)＋4(n －1)＋4(n －2)＋4(n －3)＋…＋4 ＝2n 2－2n ＋1.(3)当n ≥2时，1f (n )－1＝12n (n －1)＝12(1n －1－1n)，∴1f (1)＋1f (2)－1＋1f (3)－1＋…＋1f (n )－1＝1＋12[(1－12)＋(12－13)＋(13－14)＋…＋(1n －1－1n )]＝1＋12(1－1n )＝32－12n .。
高中数学第三章推理与证明章末高效整合课件北师大版选修1_2
•
给出一个“三角形”的数表如下：
• 此表构成的规则是：第一行是0,1,2，…，999，以后
下一行的数是上一行相邻两个数的和．问：第四行 的数中能被999整除的数是什么？
• 解析： 首先找出第四行数的构成规律．
• 通过观察、分析，可以看出：第四行的任一个数都 和第一行中相应的四个相邻的数有关，具体关系可 以 么a从n＝上8表n＋看4出. ：如果用an表示第四行的第n个数，那
肯定条件p， 否定结论q
―推―理→
导致逻 辑矛盾
矛―盾 ―→律
“既
p
又 ¬q” 为 假
排―中 ―→律“若 p 则 q”为真． (3)在应用反证法证题时，一定要用到“反证”进行推理，
否则就不是反证法．
• 7．反证法适用范围
• 反证法主要适用于以下三种情形：
• (1)要证的结论与条件之间的联系不明显，直接由条 件推出结论的线索不够清晰；
综合法与分析法证题
• 综合法是我们在已经储存了大量知识，积累了丰富 经验的基础上所用的一种方法，其优点是叙述起来 简洁、直观、条理清楚，综合法可使我们从已知的 知识中进一步获得新知识．
• 分析法是一种从未知到已知的逻辑推理方法．在探 求问题时，它可以帮助我们构思，因而在一般分析 问题时较多地采用分析法，只是找到思路后，往往 用综合法加以叙述，正如恩格斯所说“没有分析就
证明：
1 由题图可知，phaa＝212BBCC··phaa＝SS△ △PABBCC，
同理，phbb＝SS△△APABCC，phcc＝SS△△APABBC， ∵S△PBC＋S△PAC＋S△PAB＝S△ABC， ∴phaa＋phbb＋phcc＝S△PBC＋SS△△APBACC＋S△PAB＝1.
高中数学北师大版选修1-2练习第三章 推理与证明 4 Word版含解析
明目标、知重点.了解反证法是间接证明的一种基本方法.理解反证法的思考过程，会用反证法证明数学问题．．反证法在证明数学命题时，先假定命题结论的反面成立，在这个前提下，若推出的结果与定义、公理、定理相矛盾，或与命题中的已知条件相矛盾，或与假定相矛盾，从而说明命题结论的反面不可能成立，由此断定命题的结论成立，这种证明方法叫作反证法．．反证法的证题步骤()作出否定结论的假设；()进行推理，导出矛盾；()否定假设，肯定结论．[情境导学]王戎小时候，爱和小朋友在路上玩耍．一天，他们发现路边的一棵树上结满了李子，小朋友一哄而上，去摘李子，独有王戎没动，等到小朋友们摘了李子一尝，原来是苦的！他们都问王戎：“你怎么知道李子是苦的呢？”王戎说：“假如李子不苦的话，早被路人摘光了，而这树上却结满了李子，所以李子一定是苦的．”这就是著名的“道旁苦李”的故事．王戎的论述，运用的方法即是本节课所要学的方法——反证法．探究点一反证法的概念思考通过情境导学得上述方法的一般模式是什么？答()假设原命题不成立(提出原命题的否定，即“李子苦”)，()以此为条件，经过正确的推理，最后得出一个结论(“早被路人摘光了”)，()判定该结论与事实(“树上结满李子”)矛盾，因此说明假设错误，从而证明了原命题成立，这样的证明方法称为反证法．思考反证法证明的关键是经过推理论证，得出矛盾．反证法引出的矛盾有几种情况？答()与原题中的条件矛盾；()与定义、公理、定理、公式等矛盾；()与假设矛盾．思考反证法主要适用于什么情形？答①要证的结论与条件之间的联系不明显，直接由条件推出结论的线索不够清晰；②如果从正面证明，需要分成多种情形进行分类讨论，而从反面进行证明，只要研究一种或很少的几种情形．探究点二用反证法证明几何问题例已知直线，和平面α，如果α，α，且∥，求证：∥α.证明因为∥，所以经过直线，确定一个平面β.。
2013北师大版高中数学选修1-2第三章 推理与证明复习
AE h1 VA—CDE ＝ ＝ ，平面CDE平分二面角A—CD—B，∴E到平 BE h2 VB—CDE VA—CDE VE—ACD S△ACD 面ACD和平面BCD的距离相等，∵V ＝V ＝ ， S △BCD B—CDE E—BCD AE h1 S△ACD ∴BE＝h ＝ . S△BCD 2
【答案】 AE S△ACD ＝ BE S△BCD
BS · 数学
选修1-2
在平面内，如果一个角的两边与另一个角的两 边分别垂直，那么这两个角相等或互补．请你写出这个命题 在空间中的类比命题，并判断命题的真假性．
【思路点拨】 将平面上的角与空间中的二面角进行类 比． 【规范解答】
类比：如果一个二面角的两个半平面分
别垂直于另一个二面角的两个半平面，则这两个二面角面角的大小没 有关系，即假命题．
BS · 数学
选修1-2
sin α 已知α∈(0，π)，求证：2sin 2α≤ . 1－cos α
【证明】
sin α 要证2sin 2α≤ 成立， 1－cos α
sin α 只要证明4sin αcos α≤ ， 1－cos α 因为α∈(0，π)，所以sin α>0， 1 只要证明4cos α≤ ， 1－cos α
法二 由于a2＋b2＝1，x2＋y2＝1，所以可令a＝cos α， b＝sin α，x＝cos β，y＝sin β， 则ax＋by＝cos αcos β＋sin αsin β＝cos(α－β)≤1. 法三 ∵a2＋b2＝1，x2＋y2＝1， ∴1＝(a2＋b2)(x2＋y2)＝(ax)2＋(ay)2＋(bx)2＋(by)2≥(ax)2 ＋2axby＋(by)2＝(ax＋by)2， ∴ax＋by≤1.
2 n ＋n π 的和，即2(1＋2＋3„＋n)＝ 4 π.
2016-2017学年高二数学北师大版选修1-2练习：第三章 推理与证明 1.1 Word版含解析
1.1归纳推理明目标、知重点 1.了解归纳推理的含义，能利用归纳推理进行简单的推理.2.了解归纳推理在数学发展中的作用．1．归纳推理的定义根据一类事物中部分事物具有某种属性，推断该类事物中每一个事物都有这种属性，我们将这种推理方式称为归纳推理．2．归纳推理的思维过程大致是实验、观察→概括、推广→猜测一般性结论．3．归纳推理具有如下的特点(1)归纳推理是由部分到整体，由个别到一般的推理；(2)由归纳推理得到的结论不一定正确；(3)归纳推理是一种具有创造性的推理．[情境导学]佛教《百喻经》中有这样一则故事．从前有一位富翁想吃芒果，打发他的仆人到果园去买，并告诉他：“要甜的，好吃的，你才买．”仆人拿好钱就去了．到了果园，园主说：“我这里树上的芒果个个都是甜的，你尝一个看．”仆人说：“我尝一个怎能知道全体呢？我应当个个都尝过，尝一个买一个，这样最可靠．”仆人于是自己动手摘芒果，摘一个尝一口，甜的就都买回去．带回家去，富翁见了，觉得非常恶心，一齐都扔了．想一想：故事中仆人的做法实际吗？换作你，你会怎么做？学习了下面的知识，你将清楚是何道理．探究点一归纳推理思考1在日常生活中我们常常遇到这样一些问题：看到天空乌云密布，燕子低飞，蚂蚁搬家等现象时，我们会得出一个判断——天要下雨了；张三今天没来上课，我们会推断——张三一定生病了；谚语说：“八月十五云遮月，来年正月十五雪打灯”等，像上面的思维方式就是推理，请问你认为什么是推理？答根据一个或几个已知的判断来确定一个新的判断的思维过程就叫做推理．思考2观察下面两个推理，回答后面的两个问题：(1)哥德巴赫猜想：6＝3＋38＝3＋510＝3＋712＝5＋714＝7＋716＝5＋11……1 000＝29＋9711 002＝139＋863……猜想：任何一个不小于6的偶数都等于两个奇质数之和．(2)铜、铁、铝、金、银等金属都能导电，猜想：一切金属都能导电．问题：①思考2中的两个推理在思维方式上有什么共同特点？②其结论一定正确吗？答①共同特点：部分推出整体，个别推出一般．(这种推理称为归纳推理)②其结论不一定正确．小结归纳推理定义：由某类事物的部分对象具有某些特征，推出该类事物的全部对象都具有这些特征的推理，或者由个别事实概括出一般结论的推理，称为归纳推理(简称归纳)．探究点二归纳推理在数列中的应用例1 已知数列{a n }的第1项a 1＝1，且a n ＋1＝a n1＋a n (n ＝1,2,3，…)，试归纳出这个数列的通项公式．解 当n ＝1时，a 1＝1；当n ＝2时，a 2＝11＋1＝12； 当n ＝3时，a 3＝121＋12＝13；当n ＝4时，a 4＝131＋13＝14.通过观察可得：数列的前四项都等于相应序号的倒数，由此归纳出a n ＝1n.反思与感悟 归纳推理的一般步骤：①通过观察个别情况发现某些相同性质；②从已知的相同性质中推出一个明确表述的一般性命题(猜想)．归纳推理在数列中应用广泛，我们可以从数列的前几项找出数列项的规律，归纳数列的通项公式或探求数列的前n 项和公式．跟踪训练1 已知数列{a n }满足a 1＝1，a n ＋1＝2a n ＋1(n ＝1,2,3，…) (1)求a 2，a 3，a 4，a 5； (2)归纳猜想通项公式a n . 解 (1)当n ＝1时，知a 1＝1， 由a n ＋1＝2a n ＋1得a 2＝3， a 3＝7，a 4＝15，a 5＝31.(2)由a 1＝1＝21－1，a 2＝3＝22－1，a 3＝7＝23－1，a 4＝15＝24－1，a 5＝31＝25－1， 可归纳猜想出a n ＝2n －1(n ∈N ＋)． 探究点三 归纳推理在图形变化中的应用例2 在法国巴黎举行的第52届世乒赛期间，某商场橱窗里用同样的乒乓球堆成若干堆“正三棱锥”形的展品，其中第1堆只有一层，就一个球；第2,3,4，…堆最底层(第一层)分别按图所示方式固定摆放，从第二层开始，每层的小球自然垒放在下一层之上，第n 堆第n 层就放一个乒乓球，以f (n )表示第n 堆的乒乓球总数，则f (3)＝______；f (n )＝______(答案用含n 的代数式表示)．答案 10n (n ＋1)(n ＋2)6解析 观察图形可知：f (1)＝1，f (2)＝4，f (3)＝10，f (4)＝20，…，故下一堆的个数是上一堆个数加上下一堆第一层的个数，即f (2)＝f (1)＋3；f (3)＝f (2)＋6；f (4)＝f (3)＋10；…；f (n )＝f (n －1)＋n (n ＋1)2.将以上(n －1)个式子相加可得f (n )＝f (1)＋3＋6＋10＋…＋n (n ＋1)2＝12[(12＋22＋…＋n 2)＋(1＋2＋3＋…＋n )] ＝12[16n (n ＋1)(2n ＋1)＋n (n ＋1)2] ＝n (n ＋1)(n ＋2)6.反思与感悟 解本例的关键在于寻找递推关系式：f (n )＝f (n －1)＋n (n ＋1)2，然后用“叠加法”求通项．图形中的归纳推理问题主要涉及某固定图形的个数，所以可以转化成数列问题来求解，也可从图形的变化规律入手来求解． 跟踪训练2 在平面内观察： 凸四边形有2条对角线， 凸五边形有5条对角线， 凸六边形有9条对角线， …由此猜想凸n (n ≥4且n ∈N ＋)边形有几条对角线？ 解 凸四边形有2条对角线，凸五边形有5条对角线，比凸四边形多3条， 凸六边形有9条对角线，比凸五边形多4条， ……于是猜想凸n 边形比凸(n －1)边形多(n －2)条对角线．因此凸n 边形的对角线条数为2＋3＋4＋5＋…＋(n －2)＝12n (n －3)(n ≥4且n ∈N ＋)．探究点四 归纳推理在算式问题中的应用 例3 观察下列等式，并从中归纳出一般法则． (1)1＝12， 1＋3＝22，1＋3＋5＝32， 1＋3＋5＋7＝42， 1＋3＋5＋7＋9＝52， … (2)1＝12， 2＋3＋4＝32， 3＋4＋5＋6＋7＝524＋5＋6＋7＋8＋9＋10＝72，5＋6＋7＋8＋9＋10＋11＋12＋13＝92， …解 (1)对于(1)，等号左端是整数，且是从1开始的n 项的和，等号的右端是项数的平方；对于(2)，等号的左端是连续自然数的和，且项数为2n －1，等号的右端是项数的平方． ∴(1)猜想结论：1＋3＋5＋…＋(2n －1)＝n 2(n ∈N ＋)． (2)猜想结论：n ＋(n ＋1)＋…＋(3n －2)＝(2n －1)2(n ∈N ＋)．反思与感悟 对于运算式的猜测和推广，这一类问题需要观察的方面很多：首先是式子的共同结构特点，其次是式子中出现的字母之间的关系，还有化简或运算的结果等等．另外要注意对较为复杂的运算式，不要化简，这样便于观察运算规律和结构上的共同点．跟踪训练3 在△ABC 中，不等式1A ＋1B ＋1C ≥9π成立；在四边形ABCD 中，不等式1A ＋1B ＋1C＋1D ≥162π成立；在五边形ABCDE 中，不等式1A ＋1B ＋1C ＋1D ＋1E ≥253π成立．猜想在n 边形A 1A 2…A n 中有怎样的不等式成立？答案 1A 1＋1A 2＋…＋1A n ≥n 2(n －2)π(n ≥3且n ∈N ＋)．1．已知2＋23＝223，3＋38＝338，4＋415＝4415，…，若 6＋a b ＝6a b(a 、b 均为实数)．请推测a ＝______，b ＝________. 答案 6 35解析 本题考查归纳推理能力，由前面三个等式，发现被开方数的整数与分数的关系：整数和这个分数的分子相同，而分母是这个分子的平方减1，由此推测 6＋ab中，a ＝6，b ＝62－1＝35.2．将全体正整数排成一个三角形数阵：1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 ……………………按照以上排列的规律，第n 行(n ≥3)从左向右的第3个数为________．答案 n 2－n ＋62解析 前n －1行共有正整数1＋2＋…＋(n －1)个， 即n 2－n 2个，因此第n 行第3个数是全体正整数中第n 2－n2＋3个，即为n 2－n ＋62个．3．已知正项数列{a n }满足S n ＝12(a n ＋1a n)，求出a 1，a 2，a 3，a 4，并推测a n .解 a 1＝S 1＝12(a 1＋1a 1)，又因为a 1>0，所以a 1＝1.当n ≥2时，S n ＝12(a n ＋1a n )，S n －1＝12(a n －1＋1a n －1)，两式相减得：a n ＝12(a n ＋1a n )－12(a n －1＋1a n －1)，即a n －1a n ＝－(a n －1＋1a n －1)．所以a 2－1a 2＝－2，又因为a 2>0，所以a 2＝2－1.a 3－1a 3＝－22，又因为a 3>0，所以a 3＝3－ 2.a 4－1a 4＝－23，又因为a 4>0，所以a 4＝2－ 3.将上面4个式子写成统一的形式：a 1＝1－0， a 2＝2－1，a 3＝3－2，a 4＝4－3， 由此可以归纳推测：a n ＝n －n －1.[呈重点、现规律] 归纳推理的一般步骤(1)对有限的资料进行观察、分析、归纳、整理，发现某些相同的性质；(2)从已知的相同性质中推出一个明确表述的一般命题，提出带有规律性的结论，即猜想．注意：一般性的命题往往要用字母表示，这时需注明字母的取值范围．一、基础过关1．数列5,9,17,33，x ，…中的x 等于( ) A ．47 B ．65 C ．63 D ．128 答案 B解析 5＝22＋1,9＝23＋1,17＝24＋1,33＝25＋1， 归纳可得：x ＝26＋1＝65.2．观察(x 2)′＝2x ，(x 4)′＝4x 3，(cos x )′＝－sin x ，由归纳推理可得：若定义在R 上的函数f (x )满足f (－x )＝f (x )，记g (x )为f (x )的导函数，则g (－x )等于( ) A ．f (x ) B ．－f (x ) C ．g (x ) D ．－g (x ) 答案 D解析 由所给函数及其导数知，偶函数的导函数为奇函数．因此当f (x )是偶函数时，其导函数应为奇函数，故g (－x )＝－g (x )．3．f (n )＝1＋12＋13＋…＋1n (n ∈N ＋)，计算得f (2)＝32，f (4)>2，f (8)>52，f (16)>3，f (32)>72，推测当n ≥2时，有________． 答案 f (2n )>n ＋22解析 f (4)＝f (22)>2＋22，f (8)＝f (23)>3＋22，f (16)＝f (24)>4＋22，f (32)＝f (25)＝5＋22.4．已知sin 230°＋sin 290°＋sin 2150°＝32，sin 25°＋sin 265°＋sin 2125°＝32. 通过观察上述两等式的规律，请你写出一个一般性的命题：________________________________________________________________________.答案 sin 2(α－60°)＋sin 2α＋sin 2(α＋60°)＝325．已知a 1＝3，a 2＝6且a n ＋2＝a n ＋1－a n ，则a 33＝______. 答案 3解析 a 3＝3，a 4＝－3，a 5＝－6，a 6＝－3，a 7＝3，a 8＝6，…，故{a n }以6个项为周期循环出现，a 33＝a 3＝3.6．设x ∈R ，且x ≠0，若x ＋x －1＝3，猜想x 2n ＋x －2n (n ∈N ＋)的个位数字是________．答案 7解析 当n ＝1时，x 2＋x －2＝(x ＋x －1)2－2＝9－2＝7， 当n ＝2时，x 4＋x －4＝(x 2＋x －2)2－2＝49－2＝47. ∴猜想x 2n ＋x －2n 的个位数字是7.7．已知数列{a n }的前n 项和为S n ，a 1＝1且S n －1＋1S n ＋2＝0(n ≥2)，计算S 1，S 2，S 3，S 4，并猜想S n 的表达式．解 当n ＝1时，S 1＝a 1＝1；当n ＝2时，1S 2＝－2－S 1＝－3，∴S 2＝－13；当n ＝3时，1S 3＝－2－S 2＝－53，∴S 3＝－35；当n ＝4时，1S 4＝－2－S 3＝－75，∴S 4＝－57.猜想：S n ＝－2n －32n －1(n ∈N ＋)．二、能力提升8．如图，观察图形规律，在其右下的的空格处画上合适的图形，应为________．答案 ①解析 观察图中每一行，每一列的规律，从形状和颜色入手．每一行，每一列中三种图形都有，故填长方形．又每一行每一列中的图形的颜色应有二黑一白．9．如图所示四个图形中，着色三角形的个数依次构成一个数列的前4项，则这个数列的一个通项公式为________．答案 a n ＝3n －1(n ∈N ＋)解析 观察新产生的一个三角形的周围伴随三个着色三角形的产生．∴a n ＝3n －1. 10．观察下列等式 12＝1 12－22＝－3 12－22＋32＝6 12－22＋32－42＝－10 ……照此规律，第n 个等式可为______________________．答案 12－22＋32－42＋…＋(－1)n ＋1n 2＝(－1)n ＋1·n (n ＋1)2解析 观察等式左边的式子，每次增加一项，故第n 个等式左边有n 项，指数都是2，且正、负相间，所以等式左边的通项为(－1)n ＋1n 2.等式右边的值的符号也是正、负相间，其绝对值分别为1,3,6,10,15,21，….设此数列为{a n }，则a 2－a 1＝2，a 3－a 2＝3，a 4－a 3＝4，a 5－a 4＝5，…，a n －a n －1＝n ，各式相加得a n －a 1＝2＋3＋4＋…＋n ，即a n ＝1＋2＋3＋…＋n ＝n (n ＋1)2.所以第n 个等式为12－22＋32－42＋…＋(－1)n ＋1n 2＝(－1)n ＋1·n (n ＋1)2.11．根据下列条件，写出数列的前4项，并归纳猜想它的通项公式．(1)a 1＝a ，a n ＋1＝12－a n ；(2)对一切的n ∈N ＋，a n >0，且2S n ＝a n ＋1. 解 (1)由已知可得a 1＝a ，a 2＝12－a 1＝12－a ，a 3＝12－a 2＝2－a 3－2a ，a 4＝12－a 3＝3－2a 4－3a.猜想a n ＝(n －1)－(n －2)an －(n －1)a (n ∈N ＋)．(2)∵2S n ＝a n ＋1，∴2S 1＝a 1＋1，即2a 1＝a 1＋1， ∴a 1＝1.又2S 2＝a 2＋1， ∴2a 1＋a 2＝a 2＋1，∴a 22－2a 2－3＝0，∵对一切的n ∈N ＋，a n >0，∴a 2＝3. 同理可求得a 3＝5，a 4＝7， 猜想出a n ＝2n －1(n ∈N ＋)．12．一条直线将平面分成2个部分，两条直线最多将平面分成4个部分． (1)3条直线最多将平面分成多少部分？(2)设n 条直线最多将平面分成f (n )部分，归纳出f (n ＋1)与f (n )的关系； (3)求出f (n )．解 (1)3条直线最多将平面分成7个部分． (2)f (n ＋1)＝f (n )＋n ＋1.(3)f (n )＝[f (n )－f (n －1)]＋[f (n －1)－f (n －2)]＋…＋[f (2)－f (1)]＋f (1)＝n ＋(n －1)＋(n －2)＋…＋2＋2＝n 2＋n ＋22.三、探究与拓展13．在一容器内装有浓度为r %的溶液a 升，注入浓度为p %的溶液14a 升，搅匀后再倒出溶液14a 升，这叫一次操作，设第n 次操作后容器内溶液的浓度为b n ，计算b 1、b 2、b 3，并归纳出计算公式．解 b 1＝a ·r 100＋a 4·p 100a ＋a 4＝1100(45r ＋15p )；b 2＝ab 1＋a 4·p 100a ＋a 4＝1100[(45)2r ＋15p ＋452p ]；爱看书的康强爱看书的康强 b 3＝ab 2＋a 4·p 100a ＋a 4＝1100[(45)3r ＋15p ＋452p ＋453p ]． 归纳得b n ＝1100[(45)n r ＋15p ＋452p ＋…＋4n －15n p ]．。
高中数学第三章推理与证明章末小结教案(含解析)北师大版选修1_2
第三章推理与证明
章末小结
一、归纳和类比
1．归纳推理和类比推理是常用的合情推理，都是根据已有的事实，经过观察、分析、比较、联想，再进行归纳类比，然后提出猜想的推理．
2．从推理形式上看，归纳是由部分到整体、由个别到一般的推理；类比是两类事物特征间的推理，是由特殊到特殊的推理．
二、数学证明
1．三段论是最常见的一种演绎推理形式，包括大前提、小前提、结论．在前提和推理形式都正确的前提下，结论就一定正确．
2．合情推理是认识世界、发现问题的基础，演绎推理是证明命题、建立理论体系的基础．
三、综合法与分析法
1．综合法和分析法是直接证明中的两种最基本的证明方法，但两种证明方法思路截然相反，分析法既可用于寻找解题思路，也可以是完整的证明过程，分析法和综合法可相互转换，相互渗透，充分利用这一辩证关系，在解题中综合法和分析法可以联合运用，转换解题思路，增加解题途径．
2．综合法是“由因导果”；分析法是“执果索因”，书写时要注意格式和语言．
四、反证法
1．反证法是间接证明的一种基本方法，它不去直接证明结论，而是先否定结论，在否定结论的基础上，运用正确的推理，导出矛盾，从而肯定结论的真实性．在证明一些否定性命题、唯一性命题或含有“至多”“至少”等字句的命题时，正面证明较难，可考虑反证法，即“正难则反”．
2．反证法的步骤
(1)作出否定结论的假设；
(2)进行推理，导出矛盾；
(3)否定假设，肯定结论．。
新北师大版高中数学选修1-2第三章《推理与证明》测试(答案解析)
一、选择题1．我国古代数学名著《九章算术》的论割圆术中有：“割之弥细，所失弥少，割之又割，以至于不可割，则与圆周盒体而无所失矣.”它体现了一种无限与有限的转化过程.比如在表达式1 1+11+1+...中“…”即代表无限次重复，但原式却是个定值，它可以通过方程11xx+=，求得152x+=，类似上述过程，则222+++=（）A．2B．1C．2-D．1-2．李雷、韩梅梅、张亮、刘静四人考上大学后，就读于法学、教育学、医学和管理学四个学科，就他们分别就读于哪个学科，同学们做了如下猜测：同学甲猜，李雷就读于管理学，张亮就读于法学；同学乙猜，韩梅梅就读于管理学，刘静就读于医学；同学丙猜，李雷就读于管理学，张亮就读于教育学；同学丁猜，韩梅梅就读于法学，刘静就读于教育学.结果恰有三位同学的猜测各对一半，只有一位同学全部猜对，那么李雷、韩梅梅、张亮、刘静四人分别就读的学科是（）A．管理学、医学、法学、教育学B．教育学、管理学、医学、法学C．管理学、法学、教育学、医学D．管理学、教育学、医学、法学3．如图中的三角形图案称为谢宾斯基三角形.在四个三角形图案中，着色的小三角形的个数依次构成数列{}n a 的前4项，则{}n a的通项公式可以为（）A．21na n=-B．21nna=-C．3nna=D．13-=nna4．我国古代数学名著《九章算术》中割圆术有：“割之弥细，所失弥少，割之又割，以至于不可割，则与圆周合体而无所失矣，”其体现的是一种无限与有限的转化过程，比如在222+++⋅⋅⋅“…”.即代表无限次重复，但原式却是个定值x，这可以通过方程2x x+=确定出来2x=，类似地不难得到12122+=++⋅⋅⋅（）A．122B．122-C21D．21-5．三角形的面积为1()2S a b c r =++⋅，其中,,a b c 为三角形的边长，r 为三角形内切圆的半径，则利用类比推理，可得出四面体的体积为（ ） A ．13V abc = B ．13V Sh = C ．1()3V ab bc ca h =++，（h 为四面体的高） D ．()123413V S S S S r =+++，（1234,,,S S S S 分别为四面体的四个面的面积，r 为四面体内切球的半径）6．苏格兰数学家纳皮尔发明了对数表，这一发明为当时的天文学家处理“大数运算”做出了巨大贡献.法国著名数学家和天文学家拉普拉斯曾说过：“对数倍增了天文学家的寿命.”比如在下面的部分对数表中，16，256对应的幂指数分别为4，8，幂指数和为12，而12对应的幂4096，因此162564096.⨯=根据此表，推算51216384⨯=（ ）A ．524288B ．8388608C ．16777216D ．335544327．甲､乙､丙､丁四位同学一起去老师处问他们的成绩.老师说:“你们四人中有2位优秀,2位良好,我现在给丙看甲､乙的成绩,给甲看乙的成绩,给丁看丙的成绩.”看后丙对大家说:“我还是不知道我的成绩.”根据以上信息,则下列结论正确的是( ) A ．甲可以知道四人的成绩 B ．丁可以知道自己的成绩 C ．甲､丙可以知道对方的成绩D ．乙､丁可以知道自己的成绩8．分析法又称执果索因法，若用分析法证明：“设a >b >c ，且a ＋b ＋c ＝0，求证<”索的因应是（ ）A ．0a b ->B ．0a c ->C ．()>0)(a b a c --D ．()<0)(a b a c --9．现有甲、乙、丙、丁四人参加数学竞赛，其中只有一位获奖. 有人走访了四人，甲说：“乙、丁都未获奖”，乙说：“是甲或丙获奖”，丙说：“是甲获奖”，丁说：“是乙获奖”，四人所说话中只有一位是真话，则获奖的人是( ) A ．甲B ．乙C ．丙D ．丁10．在数学兴趣课堂上，老师出了一道数学思考题，某小组的三人先独立思考完成，然后一起讨论.甲说：“我做错了！”乙对甲说：“你做对了！”丙说：“我也做错了！”老师看了他们三人的答案后说：“你们三人中有且只有一人做对了，有且只有一人说对了.”请问下列说法正确的是（ ） A ．乙做对了B ．甲说对了C ．乙说对了D ．甲做对了11．在某次诗词大会决赛前，甲、乙、丙丁四位选手有机会问鼎冠军，,,A B C 三名诗词爱好者依据选手在之前比赛中的表现，结合自己的判断，对本场比赛的冠军进行了如下猜测：A 猜测冠军是乙或丁；B 猜测冠军一定不是丙和丁；C 猜测冠军是甲或乙。
高中数学(北师大版)选修1-2精品学案：第三章 推理与证明 章末小结
第三章章末小结问题1:推理一般包括合情推理和演绎推理,它们都是日常学习和生活中经常应用的思维方法,合情推理包括归纳推理和类比推理,具有猜测和发现新结论、探索和提供解决问题的思路和方向的作用;演绎推理则具有证明结论,整理和构建知识体系的作用,是公理体系中的基本推理方法.问题2: 三段论是演绎推理的主要形式,三段论的公式包括三个判断:第一个判断是大前提,它提供了一个一般性的原理;第二个判断是小前提,它指出了一种特殊情况,这两个判断联合起来,提示了一般原理和特殊情况的内在联系,从而产生了第三个判断——结论.问题3: 分析法和综合法是直接证明中最基本的两种证明方法,也是解决数学问题时常用的思维方式; 反证法是间接证明的一种基本方法,也是解决某些“疑难”问题的有力工具.问题4:解答证明题时,要注意是采用直接证明还是间接证明.直接证明时,综合法和分析法往往可以结合起来使用.综合法的使用是“由因索果”,分析法证明问题是“执果索因”,它们是两种思路截然相反的证明方法,分析法便于寻找解题思路,而综合法便于叙述,因此往往联合使用.分析法要注意叙述的形式:要证A,只要证明B,B应是A成立的充分条件.题型1:与数列结合的推理问题在数列{a n}中,a1=1,a n+1=,n∈N+,猜想这个数列的通项公式是什么?这个猜想正确吗?说明理由.【方法指导】先写出数列的前几项,寻找项与项数之间的关系,再作出猜想,最后证明.【解析】在数列{a n}中,a1=1,a2==,a3===,a4==,…,所以猜想{a n}的通项公式a n=.这个猜想是正确的.证明如下:因为a1=1,a n+1=,所以==+,即-=,所以数列{}是以=1为首项,为公差的等差数列,所以=1+(n-1)=n+,所以数列{a n}的通项公式a n=.【小结】归纳推理的常见形式:一是“具有共同特征型”,二是“递推型”,三是“循环型”(周期性),本题是根据数列的前几项,猜测数列的通项公式,属于第一类型;这种猜测不一定正确,需进一步证明.题型2:与立体几何结合的推理问题在△ABC中,若∠C=90°,AC=b,BC=a,则△ABC的外接圆半径r=,把上面的结论推广到空间,写出相类似的结论.【方法指导】【解析】取空间中有三条侧棱两两垂直的四面体A-BCD,且AB=a,AC=b,AD=c,可以将四面体补成一个长方体,则对角线长即为外接球的直径,即2R=,即R=, 则此三棱锥的外接球的半径R=.【小结】此题考查的是平面到空间的类比推广.解答这类题目不能只满足结论形式上的相似,还必须是真命题,结论的推导还是要从平面结论下手,一般在推导空间的结论时要用到平面的结论,或利用类似平面结论推导的方法,如等面积类比等体积,直线类比平面,等等.题型3:与三角结合的证明问题证明:=-.【方法指导】要证明=成立,可证AD=BC,因此在证明本题时,可以先将右侧进行通分,然后证明其对应的“AD=BC”成立.【解析】(法一)分析法要证原式成立,即证=成立;(1)当cos α=sin α时,上式显然成立,故原式成立;(2)当cos α≠sin α时,即证2(1+sin α)(1+cos α)=(1+sin α+cos α)2,即证2+2sin α+2cos α+2sin αcos α=1+sin2α+cos2α+2sin α+2cos α+2sin αcos α,即证1=sin2α+cos2α成立,显然成立,故原式成立.(法二)综合法。
2019_2020学年高中数学第三章推理与证明章末优化总结课件北师大版选修1_2
[解析] 对平行四边形中的结论是：平行四边形的两条对角线长的平方和，等于四条边的 平方和，类比到平行六面体中就是：平行六面体的四条对角线长的平方和等于十二条棱 长的平方和． 在平行六面体 ABCD-A1B1C1D1 中，连接 BD、B1D1，在▱BB1D1D 中，有 BD21＋B1D2＝2(BB21 ＋B1D21)．同理 AC21＋CA2＝2(AA21＋AC2)，两式相加得 AC21＋A1C2＋BD21＋B1D2＝2(AA21＋ AC2＋BB21＋B1D21)＝4AA21＋2(AB2＋AD2)＋2(A1B21＋A1D21)＝4(AA21＋AB2＋AD2)．
4936 f(3)＝(1－a1)(1－a2)(1－a3)＝f(2)·(1－116) ＝2×15＝5，
3 16 8 由此猜想：f(n)＝2nn＋＋21.
考点 2 类比推理的应用 类比是从特殊到特殊的推理，它以比较为基础，类比法有助于启迪思维，触类旁通，拓 宽知识，发现命题等，著名哲学家康德说过“每当理智缺乏可靠论证思路时，类比法往 往能指明前进的方向．”
已知△ABC 的三边 a、b、c 的倒数成等差数列，试分别用综合法和分析法证明
B 为锐角．
[证明] 证法一(分析法) 要证明 B 为锐角，因为 B 为三角形的内角，则只需证 cos B>0.
又∵cos B＝a2＋2ca2c－b2，
∴Байду номын сангаас需证明 a2＋c2－b2>0.
∴即证 a2＋c2>b2.
∵a2＋c2≥2ac，∴只需证明 2ac>b2.
已知 f(x)＝x2＋ax＋b. (1)求 f(1)＋f(3)－2f(2)； (2)求证：|f(1)|，|f(2)|，|f(3)|中至少有一个不小于21.
2019—2020年北师大版高中数学选修1-2《推理与证明》章末综合测评及解析.docx
（新课标）2017-2018学年北师大版高中数学选修1-2 章末综合测评(三) 推理与证明(时间120分钟，满分150分)一、选择题(本大题共12小题，每小题5分，共60分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1．下面四个推理不是合情推理的是( )A．由圆的性质类比推出球的有关性质B．由直角三角形、等腰三角形、等边三角形的内角和都是180°，归纳出所有三角形的内角和都是180°C．某次考试张军的成绩是100分，由此推出全班同学的成绩都是100分D．蛇、海龟、蜥蜴是用肺呼吸的，蛇、海龟、蜥蜴是爬行动物，所以所有的爬行动物都是用肺呼吸的【解析】逐项分析可知，A项属于类比推理，B项和D项属于归纳推理，而C项中各个学生的成绩不能类比，不是合情推理．【答案】 C2．用反证法证明命题“若直线AB，CD是异面直线，则直线AC，BD也是异面直线”的过程归纳为以下三个步骤：①则A，B，C，D四点共面，所以AB，CD共面，这与AB，CD是异面直线矛盾；②所以假设错误，即直线AC，BD也是异面直线；③假设直线AC，BD是共面直线．则正确的序号顺序为( )A．①②③B．③①②C．①③②D．②③①【解析】结合反证法的证明步骤可知，其正确步骤为③①②.【答案】 B3．下列推理是归纳推理的是( )A．A，B为定点，动点P满足|PA|＋|PB|＝2a>|AB|，得P的轨迹为椭圆B．由a1＝1，a n＝3n－1，求出S1，S2，S3，猜想出数列的前n项和S n的表达式C．由圆x2＋y2＝r2的面积πr2，猜出椭圆x2a2＋y2b2＝1的面积S＝πabD．科学家利用鱼的沉浮原理制造潜艇【解析】由归纳推理的特点知，选B.【答案】 B4．用反证法证明“a，b，c中至少有一个大于0”，下列假设正确的是( ) A．假设a，b，c都小于0B．假设a，b，c都大于0C．假设a，b，c中都不大于0D．假设a，b，c中至多有一个大于0【解析】用反证法证明“a，b，c中至少有一个大于0”，应先假设要证命题的否定成立．而要证命题的否定为“假设a，b，c中都不大于0”，故选C.5．下面给出了四个类比推理．①a，b为实数，若a2＋b2＝0则a＝b＝0；类比推出：z1，z2为复数，若z21＋z22＝0，则z1＝z2＝0；②若数列{a n}是等差数列，b n＝1n(a1＋a2＋a3＋…＋a n)，则数列{b n}也是等差数列；类比推出：若数列{c n}是各项都为正数的等比数列，d n＝nc1c2c3…c n，则数列{d n}也是等比数列；③若a，b，c∈R，则(ab)c＝a(bc)；类比推出：若a，b，c为三个向量，则(a·b)·c＝a·(b·c)；④若圆的半径为a，则圆的面积为πa2；类比推出：若椭圆的长半轴长为a，短半轴长为b，则椭圆的面积为πab.上述四个推理中，结论正确的是( )A．①②B．②③C．①④D．②④【解析】①在复数集C中，若z1，z2∈C，z21＋z22＝0，则可能z1＝1且z2＝i，故错误；②在类比等差数列性质推理等比数列性质时，一般思路有：由加法类比推理为乘法，由减法类比推理为除法，由算术平均数类比推理为几何平均数等，故正确；③由于向量的数量积运算结合律不成立，错误；④若圆的半径为a，则圆的面积为πa2；类比推出，若椭圆长半轴长为a，短半轴长为b，则椭圆面积为πab，正确．6．将平面向量的数量积运算与实数的乘法运算相类比，易得下列结论：①a·b＝b·a；②(a·b)·c＝a·(b·c)；③a·(b＋c)＝a·b＋a·c；④由a·b＝a·c(a≠0)可得b＝c.以上通过类比得到的结论正确的个数为( )A．1 B．2C．3 D．4【解析】平面向量的数量积的运算满足交换律和分配律，不满足结合律，故①③正确，②错误；由a·b＝a·c(a≠0)得a·(b－c)＝0，从而b－c＝0或a⊥(b －c)，故④错误．故选B.【答案】 B7．已知{b n}为等比数列，b5＝2，则b1·b2·b3·b4·b5·b6·b7·b8·b9＝29.若{a n}为等差数列，a5＝2，则{a n}的类似结论为( )A．a1a2a3…a9＝29B．a1＋a2＋a3＋…＋a9＝29C．a1a2a3…a9＝2×9D．a1＋a2＋a3＋…＋a9＝2×9【解析】根据等差、等比数列的特征知，a1＋a2＋…＋a9＝2×9.【答案】 D8．袋中装有偶数个球，其中红球、黑球各占一半．甲、乙、丙是三个空盒．每次从袋中任意取出两个球，将其中一个球放入甲盒，如果这个球是红球，就将另一个球放入乙盒，否则就放入丙盒．重复上述过程，直到袋中所有球都被放入盒中，则( )A．乙盒中黑球不多于丙盒中黑球B．乙盒中红球与丙盒中黑球一样多C．乙盒中红球不多于丙盒中红球D．乙盒中黑球与丙盒中红球一样多【解析】取两个球往盒子中放有4种情况：①红＋红，则乙盒中红球数加1；②黑＋黑，则丙盒中黑球数加1；③红＋黑(红球放入甲盒中)，则乙盒中黑球数加1；④黑＋红(黑球放入甲盒中)，则丙盒中红球数加1.因为红球和黑球个数一样多，所以①和②的情况一样多，③和④的情况完全随机．③和④对B选项中的乙盒中的红球数与丙盒中的黑球数没有任何影响．①和②出现的次数是一样的，所以对B选项中的乙盒中的红球数与丙盒中的黑球数的影响次数一样．综上，选B.【答案】 B9．在等差数列{a n}中，若a10＝0，则有等式a1＋a2＋…＋a n＝a1＋a2＋…＋a19－n(n<19且n∈N＋)成立，类比上述性质，在等比数列{b n}中，若b11＝1，则有( )A．b1·b2·…·b n＝b1·b2·…·b19－nB．b1·b2·…·b n＝b1·b2·…·b21－nC．b1＋b2＋…＋b n＝b1＋b2＋…＋b19－nD ．b 1＋b 2＋…＋b n ＝b 1＋b 2＋…＋b 21－n 【解析】 令n ＝10时，验证即知选B. 【答案】 B10．将石子摆成如图1的梯形形状．称数列5,9,14,20，…为“梯形数”．根据图形的构成，此数列的第2 016项与5的差，即a 2 016－5＝( )图1A ．2 018×2 014B ．2 018×2 013C ．1 010×2 012D ．1 011×2 015【解析】 a n －5表示第n 个梯形有n －1层点，最上面一层为4个，最下面一层为n ＋2个．∴a n －5＝(n －1)(n ＋6)2，∴a 2 016－5＝2 015×2 0222＝2 015×1 011. 【答案】 D11．在直角坐标系xOy 中，一个质点从A(a 1，a 2)出发沿图2中路线依次经过B(a 3，a 4)，C(a 5，a 6)，D(a 7，a 8)，…，按此规律一直运动下去，则a 2 015＋a 2 016＋a 2 017＝( )图2A．1 006 B．1 007C．1 008 D．1 009【解析】依题意a1＝1，a2＝1；a3＝－1，a4＝2；a5＝2，a6＝3；…，归纳可得a1＋a3＝1－1＝0，a5＋a7＝2－2＝0，…，进而可归纳得a2 015＋a2 017＝0，a2＝1，a4＝2，a6＝3，…，进而可归纳得a2 016＝12×2 016＝1 008，a2 015＋a2 016＋a2 017＝1 008.故选C.【答案】 C12．有甲、乙、丙、丁四位歌手参加比赛，其中只有一位获奖，有人走访了四位歌手，甲说：“是乙或是丙获奖．”乙说：“甲、丙都未获奖．”丙说：“我获奖了．”丁说：“是乙获奖了．”四位歌手的话只有两句是对的，则获奖歌手是( ) A．甲B．乙C．丙D．丁【解析】甲乙丙丁甲获奖××××乙获奖√√×√丙获奖√×√×丁获奖×√××由上表可知：获奖歌手是丙．【答案】 C二、填空题(本大题共4小题，每小题5分，共20分．将答案填在题中的横线上)13．已知圆的方程是x2＋y2＝r2，则经过圆上一点M(x0，y0)的切线方程为x0x＋y0y＝r2.类比上述性质，可以得到椭圆x2a2＋y2b2＝1类似的性质为__________．【解析】圆的性质中，经过圆上一点M(x0，y0)的切线方程就是将圆的方程中的一个x与y分别用M(x0，y0)的横坐标与纵坐标替换．故可得椭圆x2a2＋y2b2＝1类似的性质为：过椭圆x2a2＋y2b2＝1上一点P(x0，y0)的切线方程为x0xa2＋y0yb2＝1.【答案】经过椭圆x2a2＋y2b2＝1上一点P(x0，y0)的切线方程为x0xa2＋y0yb2＝114．观察下列等式：13＝1，13＋23＝9，13＋23＋33＝36，13＋23＋33＋43＝100，…照此规律，第n个等式可为__________．【解析】 依题意，注意到13＝⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤12×1×(1＋1)2,13＋23＝⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤12×2×(2＋1)2＝9,13＋23＋33＝⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤12×3×(3＋1)2＝36，…，照此规律，第n 个等式可为13＋23＋33＋…＋n 3＝⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤12n (n ＋1)2.【答案】 13＋23＋33＋…＋n 3＝⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤12n (n ＋1)215．当n ＝1时，有(a －b)(a ＋b)＝a 2－b 2，当n ＝2时，有(a －b)(a 2＋ab ＋b 2)＝a 3－b 3，当n ＝3时，有(a －b)(a 3＋a 2b ＋ab 2＋b 3)＝a 4－b 4，当n ∈N ＋时，你能得到的结论是__________．【解析】 根据题意，由于当n ＝1时，有(a －b)(a ＋b)＝a 2－b 2，当n ＝2时，有(a －b)(a 2＋ab ＋b 2)＝a 3－b 3，当n ＝3时，有(a －b)(a 3＋a 2b ＋ab 2＋b 3)＝a 4－b 4，当n ∈N ＋时，左边第二个因式可知为a n ＋a n －1b ＋…＋ab n －1＋b n ，那么对应的表达式为(a －b)·(a n ＋a n －1b ＋…＋ab n －1＋b n )＝a n ＋1－b n ＋1.【答案】 (a －b)(a n ＋a n －1b ＋…＋ab n －1＋b n )＝a n ＋1－b n ＋116．如图3，如果一个凸多面体是n(n ∈N ＋)棱锥，那么这个凸多面体的所有顶点所确定的直线共有________条，这些直线共有f(n)对异面直线，则f(4)＝________，f(n)＝__________.(答案用数字或n 的解析式表示)图3【解析】 所有顶点所确定的直线共有棱数＋底边数＋对角线数＝n ＋n ＋n (n －3)2＝n (n ＋1)2.从题图中能看出四棱锥中异面直线的对数为f(4)＝4×2＋4×12×2＝12，所以f(n)＝n(n －2)＋n (n －3)2·(n －2)＝n (n －1)(n －2)2.【答案】 n (n ＋1)2 12 n (n －1)(n －2)2三、解答题(本大题共6小题，共70分．解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤)17．(本小题满分10分)用综合法或分析法证明： (1)如果a ，b>0，则lg a ＋b 2≥lg a ＋lg b2；(2)6＋10>23＋2.【证明】 (1)当a ，b>0时，有a ＋b2≥ab ，∴lg a ＋b 2≥lgab ，∴lg a ＋b 2≥12lg ab ＝lg a ＋lg b 2.(2)要证6＋10>23＋2， 只要证(6＋10)2>(23＋2)2，即260>248，这是显然成立的，所以，原不等式成立．18．(本小题满分12分)观察以下各等式：sin 230°＋cos 260°＋sin 30°cos 60°＝34，sin 220°＋cos 250°＋sin 20°cos 50°＝34，sin 215°＋cos 245°＋sin 15°cos 45°＝34.分析上述各式的共同特点，猜想出反映一般规律的等式，并对等式的正确性作出证明．【解】 猜想：sin 2α＋cos 2(α＋30°)＋sin αcos(α＋30°)＝34.证明如下：sin 2α＋cos 2(α＋30°)＋sin αcos(α＋30°) ＝sin 2α＋⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫32cos α－12sin α2＋sin α⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫32cos α－12sin α＝sin 2α＋34cos 2α－32sin αcos α＋14sin 2α＋32sin α·cos α－12sin 2α ＝34sin 2α＋34cos 2α＝34.19．(本小题满分12分)点P为斜三棱柱ABCA1B1C1的侧棱BB1上一点，PM⊥BB1交AA1于点M，PN⊥BB1交CC1于点N.(1)求证：CC1⊥MN；(2)在任意△DEF中有余弦定理：DE2＝DF2＋EF2－2DF·EF·cos∠DFE.扩展到空间类比三角形的余弦定理，写出斜三棱柱的三个侧面面积与其中两个侧面所成的二面角之间的关系式，并予以证明．【解】(1)证明：因为PM⊥BB1，PN⊥BB1，又PM∩PN＝P，所以BB1⊥平面PMN，所以BB1⊥MN.又CC1∥BB1，所以CC1⊥MN.(2)在斜三棱柱ABCA1B1C1中，有S2ABB1A1＝S2BCC1B1＋S2ACC1A1－2SBCC1B1SACC1A1cos α.其中α为平面BCC1B1与平面ACC1A1所成的二面角．证明如下：因为CC1⊥平面PMN，所以上述的二面角的平面角为∠MNP.在△PMN中，因为PM2＝PN2＋MN2－2PN·MNcos∠MNP，所以PM2·CC21＝PN2·CC21＋MN2·CC21－2(PN·CC1)·(MN·CC1)cos∠MNP，由于SBCC1B1＝PN·CC1，SACC1A1＝MN·CC1，SABB1A1＝PM·BB1＝PM·CC1，所以S2ABB1A1＝S2BCC1B1＋S2ACC1A1－2SBCC1B1·SACC1A1·cos α.20．(本小题满分12分)如图4，在三棱锥PABC中，D，E，F分别为棱PC ，AC ，AB 的中点．已知PA ⊥AC ，PA ＝6，BC ＝8，DF ＝5.求证：图4(1)直线PA ∥平面DEF ； (2)平面BDE ⊥平面ABC.【证明】 (1)因为D ，E 分别为棱PC ，AC 的中点，所以DE ∥PA. 又因为PA 平面DEF ，DE 平面DEF ，所以直线PA ∥平面DEF.(2)因为D ，E ，F 分别为棱PC ，AC ，AB 的中点，PA ＝6，BC ＝8，所以DE ∥PA ，DE ＝12PA ＝3，EF ＝12BC ＝4.又因为DF ＝5，故DF 2＝DE 2＋EF 2， 所以∠DEF ＝90°，即DE ⊥EF. 又PA ⊥AC ，DE ∥PA ，所以DE ⊥AC. 因为AC ∩EF ＝E ，AC 平面ABC ，EF 平面ABC ，所以DE ⊥平面ABC. 又DE平面BDE ，所以平面BDE ⊥平面ABC.21．(本小题满分12分)在数列{a n }中，a 1＝1，a 2＝14，且a n ＋1＝(n －1)a nn －a n (n≥2)．(1)求a3，a4，猜想a n的表达式，并加以证明；(2)设b n＝a n·a n＋1a n＋a n＋1，求证：对任意的n∈N＋，都有b1＋b2＋…＋b n<n3.【解】(1)容易求得：a3＝17，a4＝110.故可以猜想a n＝13n－2，n∈N＋.下面利用数学归纳法加以证明：①显然当n＝1,2,3,4时，结论成立，②假设当n＝k(k≥4，k∈N＋)时，结论也成立，即a k＝13k－2.那么当n＝k＋1时，由题设与归纳假设可知：a k＋1＝(k－1)a kk－a k＝(k－1)×13k－2k－13k－2＝k－13k2－2k－1＝k－1(3k＋1)(k－1)＝13k＋1＝13(k＋1)－2.即当n＝k＋1时，结论也成立，综上，对任意n∈N＋，a n＝13n－2成立．(2)证明：b n ＝a n ·a n ＋1a n ＋a n ＋1＝13n －2·13n ＋113n －2＋13n ＋1＝13n ＋1＋3n －2＝13(3n ＋1－3n －2)，所以b 1＋b 2＋…＋b n ＝13[(4－1)＋(7－4)＋(10－7)＋…＋(3n ＋1－3n －2)]＝13(3n ＋1－1)，所以只需要证明13(3n ＋1－1)<n 3⇔3n ＋1<3n ＋1⇔3n ＋1<3n ＋23n ＋1⇔0<23n(显然成立)，所以对任意的n ∈N ＋，都有b 1＋b 2＋…＋b n <n3. 22．(本小题满分12分)已知函数f(x)＝xcos x －sin x ＋1(x>0). 【导学号：67720022】(1)求f(x)的单调区间；(2)记x i 为f(x)的从小到大的第i(i ∈N *)个零点，证明：对一切n ∈N *，有1x 21＋1x 22＋…＋1x 2n <23.【解】 (1)f ′(x)＝cos x －xsin x －cos x ＝－xsin x. 令f ′(x)＝0，得x ＝k π(k ∈N *)．当x ∈(2k π，(2k ＋1)π)(k ∈N)时，sin x>0， 此时f ′(x)<0；当x ∈((2k ＋1)π，(2k ＋2)π)(k ∈N)时，sin x<0，此时f ′(x)>0.故f(x)的单调递减区间为(2k π，(2k ＋1)π)(k ∈N)，单调递增区间为((2k ＋1)π，(2k ＋2)π)(k ∈N)．(2)由(1)知，f(x)在区间(0，π)上单调递减． 又f ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫π2＝0，故x 1＝π2.当n ∈N *时，因为f(n π)·f((n ＋1)π)＝[(－1)n n π＋1]×[(－1)n ＋1(n ＋1)π＋1]<0，且函数f(x)的图像是连续不断的，所以f(x)在区间(n π，(n ＋1)π)内至少存在一个零点．又f(x)在区间(n π，(n ＋1)π)上是单调的，故 n π<x n ＋1<(n ＋1)π.因此，当n ＝1时，1x 21＝4π2<23；当n ＝2时，1x 21＋1x 22＜1π2(4＋1)＜23；当n ≥3时，1x 21＋1x 22＋…＋1x 2n <1π2⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤4＋1＋122＋…＋1(n －1)2<1π2⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤5＋11×2＋…＋1(n －2)(n －1)＝ 1π2⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤5＋⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫1－12＋⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫12－13＋…＋⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫1n －2－1n －1 ＝1π2⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫6－1n －1<6π2<23. 综上所述，对一切n ∈N *，1x 21＋1x 22＋…＋1x 2n <23.。
2020北师大版高中数学选修1-2 课后习题：第三章 章末优化总结
章末检测(三) 推理与证明 (时间：90分钟 满分：100分) 第Ⅰ卷(选择题，共40分)一、选择题(本大题共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中只有一项是符合题目要求的)1．已知扇形的弧长为l ，半径为r ，类比三角形的面积公式：S ＝底×高2，可推出扇形面积公式S 扇等于( ) A.r 22 B.l 22C.lr 2D ．不可类比解析：由条件知S 扇＝12lr .答案：C2．给出下列推理：①由A ，B 为两个不同的定点，动点P 满足||P A |－|PB ||＝2a <|AB |，得点P 的轨迹为双曲线； ②由a 1＝1，a n ＝3n －1，求出S 1，S 2，S 3猜想出数列{a n }的前n 项和S n 的表达式； ③由圆x 2＋y 2＝r 2的面积为πr 2，猜想出椭圆x 2a 2＋y 2b2＝1的面积为S ＝ab π；④科学家利用鱼的沉浮原理制造潜艇． 其中是归纳推理的命题个数为( ) A ．0 B ．1 C ．2D ．3解析：由题意知只有②是归纳推理． 答案：B3．设f 0(x )＝cos x ，f 1(x )＝f 0′(x )，f 2(x )＝f 1′(x )，…，f n ＋1(x )＝f n ′(x )(n ∈N ＋)，则f 2 011(x )＝( ) A ．sin x B ．－sin x C ．cos xD ．－cos x 解析：由条件知f 0(x )＝cos x ， f 1(x )＝－sin x ，f 2(x )＝－cos x ，f 3(x )＝sin x ，f 4(x )＝cos x ，…，故函数f (x )以4为周期循环出现，故f 2 011(x )＝sin x . 答案：A4．已知{}b n 为等比数列，b 5＝2，则b 1·b 2·b 3·b 4·b 5·b 6·b 7·b 8·b 9＝29.若{}a n 为等差数列，a 5＝2，则{}a n 的类似结论为( ) A ．a 1a 2a 3…a 9＝29 B ．a 1＋a 2＋a 3＋…＋a 9＝29 C ．a 1a 2a 3…a 9＝2×9D ．a 1＋a 2＋a 3＋…＋a 9＝2×9解析：等比数列中积的关系在等差数列中应为加，同理，等比数列中的乘方在等差数列中应为积． 答案：D5．奇数不能被2整除，32 010－1是奇数，所以32 010－1不能被2整除，上述推理( ) A ．正确B ．推理形式不正确C ．错误，因为大前提错误D ．错误，因为小前提错误解析：因为32 010－1是偶数，所以小前提错误． 答案：D6．n 个连续自然数按规律排成下表根据规律，从2 009到2 011，箭头的方向依次为( ) A ．↓→ B ．→↑ C ．↑→D ．→↓解析：观察特例的规律知位置相同的数字都是以4为公差的等差数列．由此知从2 009到2 011为→↑，故选B. 答案：B7．若0<a <1,0<b <1且a ≠b ，则在a ＋b,2ab ，a 2＋b 2和2ab 中最大的是( ) A ．a ＋b B ．2ab C ．a 2＋b 2D ．2ab解析：因为0<a <1,0<b <1且a ≠b ，所以a ＋b >2ab ，a 2＋b 2>2ab ，又0<a <1,0<b <1，所以a 2<a ，b 2<b ，所以a 2＋b 2<a ＋b .答案：A8．将正整数排成下表： 1 2 3 4 5 6 7 8 910 11 12 13 14 15 16 ……则数表中的数字2 010出现在( ) A ．第44行第75列 B ．第45行第75列 C ．第44行第74列D ．第45行第74列解析：第n 行有2n －1个数字，前n 行的数字个数为1＋3＋5＋…＋(2n －1)＝n 2.∵442＝1 936,452＝2 025，且1 936<2 010,2 025>2 010，∴2 010在第45行．又2 025－2 010＝15，且第45行有2×45－1＝89个数字，∴2 010在第89－15＝74列，故选D. 答案：D9．若P ＝a ＋a ＋7，Q ＝a ＋3＋a ＋4(a ≥0)，则P ，Q 的大小关系为( ) A ．P >Q B ．P ＝QC ．P <QD ．由a 的取值确定解析：要比较P 与Q 的大小，只需比较P 2与Q 2的大小，只需比较2a ＋7＋2a (a ＋7)与2a ＋7＋2(a ＋3)(a ＋4)的大小，只需比较a 2＋7a 与a 2＋7a ＋12的大小， 即比较0与12的大小，而0<12. 故P <Q 成立． 答案：C10．设f (x )＝1＋x1－x ，又记f 1(x )＝f (x )，f k ＋1(x )＝f [f k (x )]，k ＝1,2，…，则f 2 017(x )等于( )A ．－1xB ．x C.x －1x ＋1D.1＋x 1－x解析：计算f 2(x )＝f (1＋x 1－x )＝1＋1＋x 1－x 1－1＋x1－x ＝－1x ，f 3(x )＝f (－1x )＝1－1x 1＋1x ＝x －1x ＋1，f 4(x )＝1＋x －1x ＋11－x －1x ＋1＝x ，f 5(x )＝f 1(x )＝1＋x 1－x ，归纳得f 4k ＋1(x )＝1＋x 1－x ，k ∈N ＋，从而f 2 017(x )＝1＋x1－x .答案：D第Ⅱ卷(非选择题，共60分)二、填空题(本大题共4小题，每小题4分，共16分，把答案填在题中横线上)11．若数列{a n }中，a 1＝1，a 2＝3＋5，a 3＝7＋9＋11，a 4＝13＋15＋17＋19，…，则a 10＝________.解析：前10项共使用了1＋2＋3＋4＋…＋10＝55个奇数，a 10为由第46个到第55个奇数的和，即a 10＝(2×46－1)＋(2×47－1)＋…＋(2×55－1)＝10×(91＋109)2＝1 000.答案：1 00012．根据前面的推理，在下表的空白处添加相应的结论.解析：设△ABC 的内切圆的半径为r ，圆心为O ，三边长分别为a 、b 、c ，连接OA 、OB 、OC ，将△ABC 分割为三个小三角形△OAB 、△OAC 、△OBC ，其面积和为S △ABC ＝12(a ＋b ＋c )r .类似地，设三棱锥S -ABC 的内切球半径为R ，球心为O ，连接OS 、OA 、OB 、OC ，将三棱锥分割为四个小三棱锥O -SAB ，O -SAC ，O -SBC ，O -ABC ，其体积和为三棱锥S -ABC 的体积，则V ＝13S 1R ＋13S 2R ＋13S 3R ＋13S 4R ＝13(S 1＋S 2＋S 3＋S 4)R ＝13S 表R .答案：三棱锥的体积等于三棱锥的表面积与内切球半径的积的1313．设a ≥0，b ≥0，a 2＋b 22＝1，则a 1＋b 2的最大值为______．解析：∵a ≥0，b ≥0，∴a 1＋b 2＝22·2a 2·1＋b 2≤22·2a 2＋1＋b 22＝22×32＝324.答案：32414．观察下列等式： ①cos 2α＝2cos 2α－1；②cos 4α＝8cos 4 α－8cos 2 α＋1；③cos 6α＝32cos 6 α－48cos 4 α＋18cos 2α－1；④cos 8α＝128cos 8α－256cos 6α＋160cos 4α－32cos 2α＋1； ⑤cos 10α＝m cos 10α－1 280cos 8α＋1 120cos 6α＋n cos 4α＋p cos 2α－1. 可以推测，m －n ＋p ＝________.解析：观察各式容易得m ＝29＝512，注意各等式右面的表达式各项系数和均为1，故有m －1 280＋1 120＋n ＋p －1＝1，将m ＝512代入得n ＋p ＋350＝0. 对于等式⑤，令α＝60°，则有cos 600°＝512·1210－1 280·128＋1 120·126＋116n ＋14p －1，化简整理得n ＋4p ＋200＝0，联立方程组⎩⎪⎨⎪⎧ n ＋p ＋350＝0，n ＋4p ＋200＝0，得⎩⎪⎨⎪⎧n ＝－400，p ＝50.∴m －n ＋p ＝962. 答案：962三、解答题(本大题共4小题，共44分，解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤)15．(10分)已知a ＋b ＋c ＝1，求证：ab ＋bc ＋ca ≤13.证明：∵a ＋b ＋c ＝1，∴a 2＋b 2＋c 2＋2ab ＋2bc ＋2ca ＝1. 又∵a 2＋b 2≥2ab ，b 2＋c 2≥2bc ，c 2＋a 2≥2ca ，∴将以上三个不等式相加，得： 2(a 2＋b 2＋c 2)≥2(ab ＋bc ＋ca )． ∴a 2＋b 2＋c 2≥ab ＋bc ＋ca . ∴1＝a 2＋b 2＋c 2＋2ab ＋2bc ＋2ca≥ab ＋bc ＋ca ＋2ab ＋2bc ＋2ca ＝3(ab ＋bc ＋ca )， ∴ab ＋bc ＋ca ≤13.16．(10分)设{a n }是集合{2t ＋2s |0≤s <t ，且s ，t ∈Z }中所有的数从小到大排列的数列，即a 1＝3，a 2＝5，a 3＝6，a 4＝9，a 5＝10，a 6＝12，….将数列{a n }各项按照上小下大，左小右大的原则写成如图所示的三角形数表：(1)写出这个三角形数表中的第4行、第5行各数； (2)求a 100.解析：(1)将前三行各数分别写成2t ＋2s 的形式： 第1行：3＝21＋20；第2行：5＝22＋20,6＝22＋21；第3行：9＝23＋20,10＝23＋21,12＝23＋22； 由此归纳猜想：第4行：24＋20,24＋21,24＋22,24＋23； 第5行：25＋20,25＋21,25＋22,25＋23,25＋24.经计算可得第4行各数依次是：17,18,20,24；第5行各数依次是：33,34,36,40,48.(2)由每行数的个数与所在行数相同，即第1行1个数，第2行2个数，第3行3个数，…故前13行共有1＋2＋3＋…＋13＝91个数．因此，a 100应当是第14行中的第9个数． 所以a 100＝214＋28＝16 640.17．(12分)已知在Rt △ABC 中，AB ⊥AC ，AD ⊥BC 于D ，有1AD 2＝1AB 2＋1AC 2成立．那么在四面体A -BCD 中，类比上述结论，你能得到怎样的猜想，并说明猜想是否正确及理由．解析：猜想：类比AB ⊥AC ，AD ⊥BC ，可以猜想四面体A -BCD 中，AB ，AC ，AD 两两垂直，AE ⊥平面BCD .则1AE 2＝1AB 2＋1AC 2＋1AD 2.如图所示，连接BE ，并延长交CD 于F ，连接AF . ∵AB ⊥AC ，AB ⊥AD ， ∴AB ⊥平面ACD .而AF ⊂平面ACD ，∴AB ⊥AF . 在Rt △ABF 中，AE ⊥BF ， ∴1AE 2＝1AB 2＋1AF2. 在Rt △ACD 中，AF ⊥CD ， ∴1AF 2＝1AC 2＋1AD2. ∴1AE 2＝1AB 2＋1AC 2＋1AD2，故猜想正确． 18．(12分)设f (x )＝a x ＋a －x 2，g (x )＝a x －a －x2(其中a >0，a ≠1)．(1)请你推测g (5)能否用f (2)，f (3)，g (2)，g (3)来表示； (2)如果(1)中获得一个结论，请你推测能否推广并加以证明． 解析：(1)5＝3＋2，且 f (3)g (2)＋g (3)f (2)＝a 3＋a －32·a 2－a －22＋a 3－a －32·a 2＋a －22＝a 5－a ＋a －1－a －5＋a 5＋a －a －1－a －54＝a 5－a －52.又g (5)＝a 5－a －52，因此，g (5)＝f (3)g (2)＋g (3)f (2)．(2)g (5)＝f (3)g (2)＋g (3)f (2)． 即g (3＋2)＝f (3)g (2)＋g (3)f (2)． 于是猜测g (x ＋y )＝f (x )g (y )＋g (x )f (y )． 证明：因为f (x )＝a x ＋a －x 2，g (x )＝a x －a －x2.∴g (x ＋y )＝a x ＋y －a －(x ＋y )2.g (y )＝a y －a －y 2，f (y )＝a y ＋a －y2，所以f (x )g (y )＋g (x )f (y )＝a x ＋a －x 2·a y －a －y 2＋a x －a －x 2·a y ＋a －y2＝a x ＋y －a －(x ＋y )2＝g (x ＋y )．即g (x ＋y )＝f (x )g (y )＋g (x )f (y )．。
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章末检测(三) 推理与证明 (时间：90分钟 满分：100分) 第Ⅰ卷(选择题，共40分)一、选择题(本大题共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中只有一项是符合题目要求的)1．已知扇形的弧长为l ，半径为r ，类比三角形的面积公式：S ＝底×高2，可推出扇形面积公式S 扇等于( ) A.r 22 B.l 22C.lr 2D ．不可类比解析：由条件知S 扇＝12lr .答案：C2．给出下列推理：①由A ，B 为两个不同的定点，动点P 满足||P A |－|PB ||＝2a <|AB |，得点P 的轨迹为双曲线； ②由a 1＝1，a n ＝3n －1，求出S 1，S 2，S 3猜想出数列{a n }的前n 项和S n 的表达式； ③由圆x 2＋y 2＝r 2的面积为πr 2，猜想出椭圆x 2a 2＋y 2b 2＝1的面积为S ＝ab π； ④科学家利用鱼的沉浮原理制造潜艇． 其中是归纳推理的命题个数为( ) A ．0 B ．1 C ．2D ．3解析：由题意知只有②是归纳推理． 答案：B3．设f 0(x )＝cos x ，f 1(x )＝f 0′(x )，f 2(x )＝f 1′(x )，…，f n ＋1(x )＝f n ′(x )(n ∈N ＋)，则f 2 011(x )＝( ) A ．sin x B ．－sin x C ．cos xD ．－cos x 解析：由条件知f 0(x )＝cos x ， f 1(x )＝－sin x ，f 2(x )＝－cos x ，f 3(x )＝sin x ，f 4(x )＝cos x ，…，故函数f (x )以4为周期循环出现，故f 2 011(x )＝sin x . 答案：A4．已知{}b n 为等比数列，b 5＝2，则b 1·b 2·b 3·b 4·b 5·b 6·b 7·b 8·b 9＝29.若{}a n 为等差数列，a 5＝2，则{}a n 的类似结论为( )A．a1a2a3…a9＝29B．a1＋a2＋a3＋…＋a9＝29C．a1a2a3…a9＝2×9D．a1＋a2＋a3＋…＋a9＝2×9解析：等比数列中积的关系在等差数列中应为加，同理，等比数列中的乘方在等差数列中应为积．答案：D5．奇数不能被2整除，32 010－1是奇数，所以32 010－1不能被2整除，上述推理() A．正确B．推理形式不正确C．错误，因为大前提错误D．错误，因为小前提错误解析：因为32 010－1是偶数，所以小前提错误．答案：D6．n个连续自然数按规律排成下表根据规律，从2 009到2 011，箭头的方向依次为()A．↓→B．→↑C．↑→D．→↓解析：观察特例的规律知位置相同的数字都是以4为公差的等差数列．由此知从2 009到2 011为→↑，故选B.答案：B7．若0<a<1,0<b<1且a≠b，则在a＋b,2ab，a2＋b2和2ab中最大的是()A．a＋b B．2abC．a2＋b2D．2ab解析：因为0<a<1,0<b<1且a≠b，所以a＋b>2ab，a2＋b2>2ab，又0<a<1,0<b<1，所以a2<a，b2<b，所以a2＋b2<a＋b.答案：A8．将正整数排成下表：123 45678910 11 12 13 14 15 16 ……则数表中的数字2 010出现在( ) A ．第44行第75列 B ．第45行第75列 C ．第44行第74列D ．第45行第74列解析：第n 行有2n －1个数字，前n 行的数字个数为1＋3＋5＋…＋(2n －1)＝n 2.∵442＝1 936,452＝2 025，且1 936<2 010,2 025>2 010，∴2 010在第45行．又2 025－2 010＝15，且第45行有2×45－1＝89个数字，∴2 010在第89－15＝74列，故选D. 答案：D9．若P ＝a ＋a ＋7，Q ＝a ＋3＋a ＋4(a ≥0)，则P ，Q 的大小关系为( ) A ．P >Q B ．P ＝QC ．P <QD ．由a 的取值确定解析：要比较P 与Q 的大小，只需比较P 2与Q 2的大小，只需比较2a ＋7＋2a (a ＋7)与 2a ＋7＋2(a ＋3)(a ＋4)的大小， 只需比较a 2＋7a 与a 2＋7a ＋12的大小， 即比较0与12的大小，而0<12. 故P <Q 成立． 答案：C10．设f (x )＝1＋x 1－x ，又记f 1(x )＝f (x )，f k ＋1(x )＝f [f k (x )]，k ＝1,2，…，则f 2 017(x )等于( )A ．－1xB ．x C.x －1x ＋1D.1＋x1－x解析：计算f 2(x )＝f (1＋x 1－x )＝1＋1＋x 1－x 1－1＋x1－x ＝－1x ，f 3(x )＝f (－1x )＝1－1x 1＋1x ＝x －1x ＋1，f 4(x )＝1＋x －1x ＋11－x －1x ＋1＝x ，f 5(x )＝f 1(x )＝1＋x 1－x ，归纳得f 4k ＋1(x )＝1＋x 1－x ，k ∈N ＋，从而f 2 017(x )＝1＋x1－x.答案：D第Ⅱ卷(非选择题，共60分)二、填空题(本大题共4小题，每小题4分，共16分，把答案填在题中横线上)11．若数列{a n }中，a 1＝1，a 2＝3＋5，a 3＝7＋9＋11，a 4＝13＋15＋17＋19，…，则a 10＝________. 解析：前10项共使用了1＋2＋3＋4＋…＋10＝55个奇数，a 10为由第46个到第55个奇数的和，即a 10＝(2×46－1)＋(2×47－1)＋…＋(2×55－1)＝10×(91＋109)2＝1 000.答案：1 00012．根据前面的推理，在下表的空白处添加相应的结论.将△ABC 分割为三个小三角形△OAB 、△OAC 、△OBC ，其面积和为S △ABC ＝12(a ＋b ＋c )r .类似地，设三棱锥S -ABC 的内切球半径为R ，球心为O ，连接OS 、OA 、OB 、OC ，将三棱锥分割为四个小三棱锥O -SAB ，O -SAC ，O -SBC ，O -ABC ，其体积和为三棱锥S -ABC 的体积，则V ＝13S 1R ＋13S 2R ＋13S 3R ＋13S 4R ＝13(S 1＋S 2＋S 3＋S 4)R ＝13S 表R . 答案：三棱锥的体积等于三棱锥的表面积与内切球半径的积的1313．设a ≥0，b ≥0，a 2＋b 22＝1，则a 1＋b 2的最大值为______． 解析：∵a ≥0，b ≥0，∴a 1＋b 2＝22·2a 2·1＋b 2≤22·2a 2＋1＋b 22＝22×32＝324. 答案：32414．观察下列等式： ①cos 2α＝2cos 2α－1；②cos 4α＝8cos 4 α－8cos 2 α＋1；③cos 6α＝32cos 6 α－48cos 4 α＋18cos 2α－1；④cos 8α＝128cos 8α－256cos 6α＋160cos 4α－32cos 2α＋1； ⑤cos 10α＝m cos 10α－1 280cos 8α＋1 120cos 6α＋n cos 4α＋p cos 2α－1. 可以推测，m －n ＋p ＝________.解析：观察各式容易得m ＝29＝512，注意各等式右面的表达式各项系数和均为1，故有m －1 280＋1 120＋n ＋p －1＝1，将m ＝512代入得n ＋p ＋350＝0. 对于等式⑤，令α＝60°，则有cos 600°＝512·1210－1 280·128＋1 120·126＋116n ＋14p －1，化简整理得n ＋4p ＋200＝0，联立方程组⎩⎪⎨⎪⎧ n ＋p ＋350＝0，n ＋4p ＋200＝0，得⎩⎪⎨⎪⎧n ＝－400，p ＝50.∴m －n ＋p ＝962. 答案：962三、解答题(本大题共4小题，共44分，解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤) 15．(10分)已知a ＋b ＋c ＝1，求证：ab ＋bc ＋ca ≤13.证明：∵a ＋b ＋c ＝1，∴a 2＋b 2＋c 2＋2ab ＋2bc ＋2ca ＝1. 又∵a 2＋b 2≥2ab ，b 2＋c 2≥2bc ，c 2＋a 2≥2ca ， ∴将以上三个不等式相加，得： 2(a 2＋b 2＋c 2)≥2(ab ＋bc ＋ca )． ∴a 2＋b 2＋c 2≥ab ＋bc ＋ca . ∴1＝a 2＋b 2＋c 2＋2ab ＋2bc ＋2ca≥ab ＋bc ＋ca ＋2ab ＋2bc ＋2ca ＝3(ab ＋bc ＋ca )， ∴ab ＋bc ＋ca ≤13.16．(10分)设{a n }是集合{2t ＋2s |0≤s <t ，且s ，t ∈Z }中所有的数从小到大排列的数列，即a 1＝3，a 2＝5，a 3＝6，a 4＝9，a 5＝10，a 6＝12，….将数列{a n }各项按照上小下大，左小右大的原则写成如图所示的三角形数表：(1)写出这个三角形数表中的第4行、第5行各数； (2)求a 100.解析：(1)将前三行各数分别写成2t ＋2s 的形式： 第1行：3＝21＋20；第2行：5＝22＋20,6＝22＋21；第3行：9＝23＋20,10＝23＋21,12＝23＋22； 由此归纳猜想：第4行：24＋20,24＋21,24＋22,24＋23； 第5行：25＋20,25＋21,25＋22,25＋23,25＋24.经计算可得第4行各数依次是：17,18,20,24；第5行各数依次是：33,34,36,40,48.(2)由每行数的个数与所在行数相同，即第1行1个数，第2行2个数，第3行3个数，…故前13行共有1＋2＋3＋…＋13＝91个数． 因此，a 100应当是第14行中的第9个数． 所以a 100＝214＋28＝16 640.17．(12分)已知在Rt △ABC 中，AB ⊥AC ，AD ⊥BC 于D ，有1AD 2＝1AB 2＋1AC 2成立．那么在四面体A -BCD 中，类比上述结论，你能得到怎样的猜想，并说明猜想是否正确及理由．解析：猜想：类比AB ⊥AC ，AD ⊥BC ，可以猜想四面体A -BCD 中，AB ，AC ，AD 两两垂直，AE ⊥平面BCD .则1AE 2＝1AB 2＋1AC 2＋1AD 2.如图所示，连接BE ，并延长交CD 于F ，连接AF . ∵AB ⊥AC ，AB ⊥AD ， ∴AB ⊥平面ACD .而AF ⊂平面ACD ，∴AB ⊥AF . 在Rt △ABF 中，AE ⊥BF ， ∴1AE 2＝1AB 2＋1AF 2. 在Rt △ACD 中，AF ⊥CD ， ∴1AF 2＝1AC 2＋1AD2. ∴1AE 2＝1AB 2＋1AC 2＋1AD2，故猜想正确． 18．(12分)设f (x )＝a x ＋a －x 2，g (x )＝a x －a －x2(其中a >0，a ≠1)．(1)请你推测g (5)能否用f (2)，f (3)，g (2)，g (3)来表示； (2)如果(1)中获得一个结论，请你推测能否推广并加以证明． 解析：(1)5＝3＋2，且 f (3)g (2)＋g (3)f (2)＝a 3＋a －32·a 2－a －22＋a 3－a －32·a 2＋a －22＝a 5－a ＋a －1－a －5＋a 5＋a －a －1－a －54＝a 5－a －52.又g (5)＝a 5－a －52，因此，g (5)＝f (3)g (2)＋g (3)f (2)．(2)g (5)＝f (3)g (2)＋g (3)f (2)． 即g (3＋2)＝f (3)g (2)＋g (3)f (2)． 于是猜测g (x ＋y )＝f (x )g (y )＋g (x )f (y )． 证明：因为f (x )＝a x ＋a －x 2，g (x )＝a x －a －x2.∴g (x ＋y )＝a x ＋y －a－(x ＋y )2.g (y )＝a y －a －y 2，f (y )＝a y ＋a －y2，所以f (x )g (y )＋g (x )f (y )＝a x ＋a －x 2·a y －a －y 2＋a x －a －x 2·a y ＋a －y2＝a x ＋y －a －(x ＋y )2＝g (x ＋y )．即g (x ＋y )＝f (x )g (y )＋g (x )f (y )．由Ruize收集整理。