直接证明和间接证明

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【思路】 当所给的条件简单,所证的结论复杂的,一般采用 分析法.
【证明】 要证 a2+a12- 2≥a+1a-2, 只要证 a2+a12+2≥a+1a+ 2.
∵a>0,故只要证( a2+a12+2)2≥(a+1a+ 2)2,
即a2+a12+4 a2+a12+4≥a2+2+a12+2 2(a+1a)+2.
★状元笔记★
(1)利用放缩法证明不等式应适当掌握放缩尺度,否则放的
过大或缩的过小,如例2(1)方法一中若从第二项
1 22
开始放大,结
果为原式<1+(1-12+12-13+…+n-1 1-1n)=2-1n<2这样显然
放的过大.
(2)本例题是通过改变n2中一个因式或两个因式的大小达到
放缩的目的,对于多项式可通过添上或去掉个别项达到放缩的
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)√ 解析 (1)错误,综合法和分析法都是直接证明; (2)错误,寻找成立的充分条件; (3)错误,假设a≤b; (4)错误,只否定结论; (5)正确; (6)正确.
2.(课本习题改编)用分析法证明:欲使①A>B,只需 ②C<D,这里①是②的( )
综合法 一般地,利用_已__知__条_件__和_某__些__数_学__定_义__、__公_理__、_定__理__等__,经过一 系列的_推__理_论__证___,最后推导出所要证明的结论成立,这种证明 方法叫做综合法. 用P表示已知条件、已有的定义、公理、定理等,Q表示所 要证明的结论,则综合法可用框图表示为: P⇒Q1→Q1⇒Q2→Q2⇒Q3→……→Qn⇒Q
【解析】 (1)设{an}的前n项和为Sn, 当q=1时,Sn=a1+a1+…+a1=na1; 当q≠1时,Sn=a1+a1q+a1q2+…+a1qn-1,① qSn=a1q+a1q2+…+a1qn,② ①-②,得(1-q)Sn=a1-a1qn. ∴Sn=a1(11--qqn).
na1, ∴Sn=a1(11--qqn),
【探究】 容易出现令a=2cosθ,b=2sinθ,θ∈[0,2π]这样 错误的换元法,造成失误.
★状元笔记★ 有些不等式直接证明较为困难,但通过换元的思想方法可 使问题便于研究.常见的换元是三角换元,用三角代换把问题 转化为三角问题,利用三角函数的性质就可解决.根据实际情 况,实施的代换方法有: ①若x2+y2=a2(a>0), 可设x=acosα,y=asinα,α∈[0,2π);
题型四 放缩法 (1)对于任意n∈N*,求证:1+212+312+412+…+n12<74. 【思路】 通过变形将数列{n12}放缩为可求和数列. 【证明】 方法一:∵n12=n1·n<n(n-1 1)=n-1 1-1n(n≥2), ∴1+212+312+412+…+n12 <1+212+3×1 2+4×1 3+…+n(n-1 1)
5.用反证法证明命题:“a,b∈N,ab可被5整除,那么 a,b中至少有一个能被5整除”时,假设的内容应为________.
答案 a,b都不能被5整除
题型一 综合法 设a,b,c均为正数,且a+b+c=1,证明: (1)ab+bc+ac≤13; (2)ab2+bc2+ca2≥1.
【证明】 (1)由a2+b2≥2ab,b2+c2≥2bc,c2+a2≥2ac得 a2+b2+c2≥ab+bc+ca. 由题设得(a+b+c)2=1. 即a2+b2+c2+2ab+2bc+2ca=1. 所以3(ab+bc+ca)≤1,即ab+bc+ca≤13. 当且仅当a=b=c=13时,等号成立.
目的.
(3)均值不等式、绝对值不等式等一些重要不等式都可以作
为放缩公式,另外自己应该总结一些常见的放缩公式,如:
k+1-
k<2
1< k
k-
k-1,
真分数性质:ba++mm>ba(a>b>0,m>0),
k12<k-1 1-1k,n!>2n-1(n≥3),2n-1>n+1(n≥4).
题型五 反证法 (2013·陕西理)设{an}是公比为q的等比数列. (1)推导{an}的前n项和公式; (2)设q≠1,证明数列{an+1}不是等比数列.
(2)因为ab2+b≥2a,bc2+c≥2b,ca2+a≥2c, 故ab2+bc2+ca2+(a+b+c)≥2(a+b+c), 即ab2+bc2+ca2≥a+b+c.所以ab2+bc2+ca2≥1. 当且仅当a=b=c=13时,等号成立. 【答案】 (1)略 (2)略
题型二 分析法 (1)已知a>0,求证: a2+a12- 2≥a+1a-2.
5)>0.
4.(2019·西安五校联考)若a>b>0,给出以下几个命题:①
b a
<ba++55;②lga+2 b<lga+2 lgb;③a+1b>b+1a;④ a- b> a-b.其
中为真命题的是________.(请填写所有真命题的序号)
答案 ①③
解析
因为a>b>0,所以
b a
-ຫໍສະໝຸດ Baidu
b+5 a+5
第6课时 直接证明与间接证明
请注意 不等式的证明是高考的一个重要内容,也是一类难点.一 方面是证明的方法灵活多样,要依据题设、题目的特点和内在 联系,选择适当的证明方法,并掌握相应的步骤、技巧和语言 特点.另一方面是知识的交汇与解题能力的综合,传统的纯不 等式的证明问题很少在高考中出现,但是与三角函数、数列、 导数等知识的综合命题却显得非常活跃,对考生综合运用知识 和逻辑推理能力有较高的要求.
题型三 换元法 已知a,b∈R,a2+b2≤4,求证:|3a2-8ab-3b2|≤20.
【思路】 本题主要考查证明不等式的常用方法,根据条件a2 +b2≤4的特征,可运用换元法进行证明.
【证明】 ∵a,b∈R,a2+b2≤4, ∴可设a=rcosθ,b=rsinθ(θ∈R),其中0≤r≤2. ∴|3a2-8ab-3b2|=r2|3cos2θ-4sin2θ| =5r2|cos(2θ+φ)|≤5r2≤20. ∴原不等式成立. 【答案】 略
=1+14+(12-13+13-14+…+n-1 1-1n)=54+12-1n=74-1n<74. 方法二:∵n∈N*,当n≥2时,n2>n2-1=(n+1)(n-1), ∴n12<(n+1)1(n-1)=12(n-1 1-n+1 1). ∴1+212+312+412+…+n12 <1+12(1-13+12-14+13-15+…+n-1 1-n+1 1) =1+12(1+12-1n-n+1 1)=74-12(1n+n+1 1)<74. 【答案】 略
q=1, q≠1.
(2)证明:假设{an+1}是等比数列,则对任意的k∈N*, ∴(ak+1+1)2=(ak+1)(ak+2+1). ∴ak+12+2ak+1+1=akak+2+ak+ak+2+1. ∴a12q2k+2a1qk=a1qk-1·a1qk+1+a1qk-1+a1qk+1. ∵a1≠0,∴2qk=qk-1+qk+1. ∵q≠0,∴q2-2q+1=0.∴q=1,这与已知矛盾. ∴假设不成立,故{an+1}不是等比数列. 【答案】 略
②若xa22+by22=1(a>0,b>0), 可设x=acosα,y=bsinα,α∈[0,2π); ③若x2+y2≤1, 可设x=rcosθ,y=rsinθ(0≤r≤1),θ∈[0,2π); ④对于 1-x2,可设x=cosθ或x=sinθ; ⑤对于 1+x2,可设x=tanθ或x=cotθ; ⑥对于 x2-1,可设x=secθ或x=cscθ.
从而只要证2 a2+a12≥ 2(a+1a).
只要证4(a2+
1 a2
)≥2(a2+2+
1 a2
),即a2+
1 a2
≥2,而该不等式
显然成立.
故原不等式成立.
【答案】 略
方法二:(综合法)因为a,b,c∈(0,+∞), 所以a+2 b≥ ab>0,b+2 c≥ bc>0,a+2 c≥ ac>0. 又因为a,b,c不全相等,所以上述三个不等式中等号不能 同时成立,即a+2 b·b+2 c·c+2 a>abc成立. 上式两边同取常用对数,得lg(a+2 b·b+2 c·c+2 a)>lgabc, 即lga+2 b+lgb+2 c+lgc+2 a>lga+lgb+lgc. 【答案】 略
反证法 一般地,假设__原_命__题_不__成__立__,经过正确的推理,最后得出 __矛_盾___,因此说明__假_设__错_误___,从而证明了原命题成立,这样的 证明方法叫做反证法.
1.判断下面结论是否正确(打“√”或“×”). (1)综合法是直接证明,分析法是间接证明. (2)分析法是从要证明的结论出发,逐步寻找使结论成立的 充要条件. (3)用反证法证明结论“a>b”时,应假设“a<b”. (4)反证法是指将结论和条件同时否定,推出矛盾. (5)在解决问题时,常常用分析法寻找解题的思路与方法, 再用综合法展现解决问题的过程. (6)证明不等式 2+ 7< 3+ 6最适合的方法是分析法.
A.充分条件 C.充要条件
B.必要条件 D.既不充分也不必要条件
答案 B 解析 分析法证明的本质是证明结论的充分条件成立,即②⇒
①,所以①是②的必要条件.
3. 5-2________ 6- 5(填“>”或“<”).
答案 >
解析 ( 5-2)-( 6- 5)

51+2-
1 6+
5=(
6-2 5+2)( 6+
分析法 一般地,从要__证_明__的_结__论__出发,逐步寻求使它成立的 __充_分__条_件___,直至最后,把要证明的结论归结为判定一个明显成 立的条件(已知条件、定理、定义、公理等)为止.这种证明的方 法叫做分析法. 用Q表示要证明的结论,则分析法可用框图表示为: Q⇐P→P1⇐P2→P2⇐P3→……→得到一个明显成立的条件

5(b-a) a(a+5)
<0,则
b a
<
b+5 a+5
,因此①正确;因为a>b>0,所以lg
a+b 2
>lg
ab =
lga+lgb 2
,因此②不正确;因为a>b>0,所以(a+
1 b
)-(b+
1 a
)=(a
-b)(1+
1 ab
)>0,因此③正确;因为a>b>0,所以可取a=2,b=
1,则 a- b= 2-1< 2-1=1= a-b,因此④不正确.
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