直接证明与间接证明

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1、精品范文模板 可修改删除撰写人:_日 期:_直接证明与间接证明目标要求:1.了解直接证明的两种基本方法分析法和综合法;了解分析法和综合法的思考过程、特点.2.了解间接证明的一种基本方法反证法;了解反证法的思考过程、特点考查角度直接证明1(2013课标全国卷)设AnBnCn的三边长分别为an,bn,cn,AnBnCn的面积为Sn,n1,2,3,.若b1c1,b1c12a1,an1an,bn1,cn1,则()ASn为递减数列BSn为递增数列CS2n1为递增数列,S2n为递减数列DS2n1为递减数列,S2n为递增数列解:在A1B1C1中,b1c1,b1c12a1,b1a1c1.在A2B2C2中,a2

2、a1,b2,c2,b2c22a1,c1b2a1c2b1.在A3B3C3中,a3a2a1,b3,c3,b3c32a1,a1b3c2,b2c3a1,c1b2c3a1b3c2b1.由归纳知,n越大,两边cn,bn越靠近a1且cnbn2a1,此时面积Sn越来越大,当且仅当cnbna1时AnBnCn的面积最大【答案】B2(2013北京高考)已知an是由非负整数组成的无穷数列该数列前n项的最大值记为An,第n项之后各项an1,an2,的最小值记为Bn,dnAnBn.(1)若an为2,1,4,3,2,1,4,3,是一个周期为4的数列(即对任意nN*,an4an),写出d1,d2,d3,d4的值;(2)设d是

3、非负整数证明:dnd(n1,2,3,)的充分必要条件为an是公差为d的等差数列;(3)证明:若a12,dn1(n1,2,3,),则an的项只能是1或者2,且有无穷多项为1.解:(1)d1d21,d3d43.(2)证明:(充分性)因为an是公差为d的等差数列,且d0,所以a1a2an.因此Anan,Bnan1,dnanan1d(n1,2,3,)(必要性)因为dnd0(n1,2,3,),所以AnBndnBn.又因为anAn,an1Bn,所以anan1.于是,Anan,Bnan1.因此an1anBnAndnd,即an是公差为d的等差数列(3)证明:因为a12,d11,所以A1a12,B1A1d11.

4、故对任意n1,anB11.假设an(n2)中存在大于2的项设m为满足am2的最小正整数,则m2,并且对任意1k2,于是,BmAmdm211,Bm1minam,Bm2.故dm1Am1Bm1220,与dm11矛盾所以对于任意n1,有an2,即非负整数列an的各项只能为1或2.因为对任意n1,an2a1,所以An2.故BnAndn211.因此对于任意正整数n,存在m满足mn,且am1,即数列an有无穷多项为1.命题规律预测命题规律从近几年高考试题看,高考对本节内容的考查主要体现在以下两点:1.对证明方法的考查主要以解答题的形式出现,且要求有较强的逻辑推理能力和综合能力2.与函数、数列、不等式等交汇命

5、题,以解答题为主考向预测预测2016年高考对本部分的考查主要与导数的应用,不等式的证明及数列的递推关系相结合,考查学生运用知识解决问题的能力,难度较大.考向一 综合法【例1】(2014北京高考)如图1131,在三棱柱ABCA1B1C1中,侧棱垂直于底面,ABBC,AA1AC2,BC1,E,F分别是A1C1,BC的中点(1)求证:平面ABE平面B1BCC1;(2)求证:C1F平面ABE;(3)求三棱锥EABC的体积图1131【思路点拨】(1)利用已知条件转化为证明AB平面B1BCC1;(2)取AB的中点G,构造四边形FGEC1,证明其为平行四边形,从而得证;(3)根据题中数据代入公式计算即可【解

6、】(1)证明:在三棱柱ABCA1B1C1中,BB1底面ABC,所以BB1AB.又因为ABBC,所以AB平面B1BCC1,所以平面ABE平面B1BCC1.(2)证明:取AB的中点G,连接EG,FG. 因为E,F分别是A1C1,BC的中点,所以FGAC,且FGAC.因为ACA1C1,且ACA1C1,所以FGEC1,且FGEC1,所以四边形FGEC1为平行四边形所以C1FEG.又因为EG平面ABE,C1F平面ABE,所以C1F平面ABE.(3)因为AA1AC2,BC1,ABBC,所以AB.所以三棱锥EABC的体积VSABCAA112.综合法的应用技巧:综合法从正确地选择已知真实的命题出发,依次推出一

7、系列的真命题,最后得到我们所要证明的结论;综合法是一种由因导果的证明方法,其逻辑依据是“三段论”式的演绎推理方法对点练习(2013江苏高考)设an是首项为a,公差为d的等差数列(d0),Sn是其前n项和记bn,nN*,其中c为实数(1) 若c0,且b1,b2,b4成等比数列,证明:Snkn2Sk(k,nN*);(2)若bn是等差数列,证明:c0.证明:由题设知,Snnad(1)由c0,得bnad.又因为b1,b2,b4成等比数列,所以bb1b4,即2a,化简得d22ad0.因为d0,所以d2a.因此,对于所有的mN*,有Smm2a.从而对于所有的k,nN*,有Snk(nk)2an2k2an2S

8、k.(2)设数列bn的公差是d1,则bnb1(n1)d1,即b1(n1)d1,nN*,代入Sn的表达式,整理得,对于所有的nN*,有n3n2cd1nc(d1b1)令Ad1d,Bb1d1ad,Dc(d1b1),则对于所有的nN*,有An3Bn2cd1nD.(*)在(*)式中分别取n1,2,3,4,得ABcd18A4B2cd127A9B3cd164A16B4cd1,从而有由得A0,cd15B,代入方程,得B0,从而cd10,即d1d0,b1d1ad0,cd10.若d10,则由d1d0,得d0,与题设矛盾,所以d10.又因为cd10,所以c0.考向二 分析法【例2】已知a0,证明a2.从结论出发,倒

9、着分析,逐步逼近已知条件,探寻上一步结论成立的充分条件【证明】要证a2,只需证(2)因为a0,所以(2)0,所以只需证22,即2(2)84,只需证a2.因为a0,a2显然成立,所以要证的不等式成立分析法证明问题的适用范围:当已知条件与结论之间的联系不够明显、直接,或证明过程中所需用的知识不太明确、具体时,往往采用分析法,特别是含有根号、绝对值的等式或不等式,常考虑用分析法对点练习已知函数f(x)tan x,x,若x1,x2,且x1x2,求证:f(x1)f(x2)f.【证明】要证f(x1)f(x2)f,即证明(tan x1tan x2)tan,只需证明tan,只需证明.由于x1,x2,故x1x2

10、(0,)所以cos x1cos x20,sin(x1x2)0,1cos(x1x2)0,故只需证明1cos(x1x2)2cos x1cos x2,即证1cos x1cos x2sin x1sin x22cos x1cos x2.即证:cos(x1x2)1.由x1,x2,x1x2知上式显然成立,因此,f(x1)f(x2)f成立考向三 反证法典例剖析【例3】(2013陕西高考)设an是公比为q的等比数列设q1,证明数列an1不是等比数列利用反证法,结合等比数列的性质证明便可证明:假设an1是等比数列,则对任意的kN,(ak11)2(ak1)(ak21),a2ak11akak2akak21,aq2k2

11、a1qka1qk1a1qk1a1qk1a1qk1,a10,2qkqk1qk1.q0,q22q10,q1,这与已知矛盾假设不成立,故an1不是等比数列反证法应用问题的常见类型及解题策略:(1)证明否定性命题解决此类问题分三步:假设命题的结论不成立,即假设结论的反面成立;由假设出发进行正确的推理,直到推出矛盾为止;由矛盾断言假设不成立,从而肯定原命题的结论正确(2)证明存在性问题证明此类问题的方法类同问题(1)对点练习若a,b,c均为实数,且ax22y,by22z,cz22x.求证:a,b,c中至少有一个大于0.证明:假设a,b,c都不大于0,即a0,b0,c0,则abc0.而abcx22yy22

12、zz22x(x1)2(y1)2(z1)23,30,且(x1)2(y1)2(z1)20,abc0,这与abc0矛盾,因此a,b,c中至少有一个大于0.应用直接证明与间接证明破解证明问题【例】(12分)(2014辽宁高考)已知函数f(x)(xcos x)2sin x2,g(x)(x) 1.证明:(1)存在唯一x0,使f(x0)0;(2)存在唯一x1,使g(x1)0,且对(1)中的x0,有x0x1.【审题指导】信息提取破题技巧(1)f(x)(xcos x)2sin x2,存在唯一x0,使f(x0)0先证明f(x)在上是单调的,再验证f(0)f0便可(2)g(x)(x)1.存在唯一x,使g(x1)0根

13、据要证的“x0x1”构造一个新函数g(t),说明它的单调性及零点所在的区间便可解:(1)当x时,f(x)sin x2cos x0,所以f(x)在上为增函数.2分又f(0)20,f40,所以存在唯一x0,使f(x0)0.4分(2)当x时,化简得g(x)(x)1.5分令tx,记u(t)g(t)t1,t,则u(t).7分由(1)得,当t(0,x0)时,u(t)0;当t时,u(t)0.在上u(t)为增函数,由u0知,当t时,u(t)0,所以u(t)在上无零点.9分在(0,x0)上u(t)为减函数,由u(0)1及u(x0)0知存在唯一t0(0,x0),使u(t0)0.于是存在唯一t0,使u(t0)0.10分设x1t0,则g

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