考点48 推理与证明-备战2020年高考数学(文)考点一遍过_20210103224746.docx
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1、考点48 推理与证明(十八)推理与证明1合情推理与演绎推理(1)了解合情推理的含义,能利用归纳和类比等进行简单的推理,了解合情推理在数学发现中的作用.(2)了解演绎推理的重要性,掌握演绎推理的基本模式,并能运用它们进行一些简单推理.(3)了解合情推理和演绎推理之间的联系和差异.2直接证明与间接证明(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.一、推理1推理(1)定义: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是推理推理一般包含两个部分:一是前提,是指已知的事实(或假设);二是结
2、论,是由已知判断推出的新的判断,即推理的形式为“前提结论”.(2)分类:推理2合情推理(1)定义: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叫做合情推理.(2)特点:合情推理的结论是猜想,不一定正确;合情推理是发现结论的推理.(3)分类:合情推理(4)归纳推理和类比推理的定义、特征及步骤名称归纳推理类比推理定义根据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,叫做归纳推理由两类对象具有某些类似特征和其中一类对象的某些已知特征,推出另一类对象也具有这些特征的推理,叫做类比推理特征由部分到整体、由
3、个别到一般的推理由特殊到特殊的推理步骤通过观察部分对象发现某些相同性质 从已知的一个明确表达的一般性命题(猜想)中推出相似性或一致性 找出两类事物之间的相同性质 用一类事物的性质去推测另一类事物的性质,得出一个明确的命题(猜想)3演绎推理(1)定义:从一般性的原理出发,推出某个特殊情况下的结论,我们把这种推理称为演绎推理,简言之,演绎推理是由一般到特殊的推理(2)特点:演绎推理在大前提、小前提和推理形式都正确时,得到的结论一定正确;若大前提、小前提、推理形式三者中有一个是错误的,所得的结论就是错误的.演绎推理是证明结论的推理(3)模式:三段论是演绎推理的一般模式,即大前提已知一般的原理;小前提
4、所研究的特殊情况;结论根据一般原理,对特殊情况作出的判断.【注】三段论常用的格式为:大前提:M是P.小前提:S是M.结论:S是P.二、证明1直接证明综合法与分析法(1)综合法定义:利用已知条件和某些数学定义、定理、公理等,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框图表示:(其中P表示已知条件、已有的定义、定理、公理等,Q表示要证的结论)思维过程:由因导果(2)分析法定义:从要证明的结论出发,逐步寻求使它成立的充分条件,直到最后,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,这种证明方法叫做分析法框图表示:(其中P表示要证明的结
5、论)思维过程:执果索因2间接证明反证法(1)定义:一般地,假设原命题不成立(即在原命题的条件下,结论不成立),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.(2)反证法中的矛盾主要是指以下几方面:与已知条件矛盾;与假设矛盾;与定义、公理、定理矛盾;与公认的简单事实矛盾;自相矛盾考向一 合情推理常见的类比、归纳推理及求解策略:(1)在进行类比推理时,不仅要注意形式的类比,还要注意方法的类比,且要注意以下两点:找两类对象的对应元素,如:三角形对应三棱锥,圆对应球,面积对应体积等等;找对应元素的对应关系,如:两条边(直线)垂直对应线面垂直或面面垂直,
6、边相等对应面积相等(2)归纳推理是由部分到整体、由特殊到一般的推理,由归纳推理所得的结论不一定正确,通常归纳的个体数目越多,越具有代表性,那么推广的一般性命题也会越可靠,它是一种发现一般性规律的重要方法.典例1 在等差数列中,若,则有等式成立.类比上述性质,相应地在等比数列中,若,则成立的等式是ABCD【答案】C【解析】在等差数列中,若,则有等式成立在等比数列中,若,则有等式成立.故选C【名师点睛】类比推理应用的类型及相应方法:(1)类比定义:在求解由某种熟悉的定义产生的类比推理型试题时,可以借助原定义来求解;(2)类比性质:从一个特殊式子的性质、一个特殊图形的性质入手,提出类比推理型问题,求
7、解时要认真分析两者之间的联系与区别,深入思考两者的转化过程是求解的关键;(3)类比方法:有一些处理问题的方法具有类比性,可以把这种方法类比应用到其他问题的求解中,注意知识的迁移典例2 观察下列式子:,根据以上式子可归纳:_【答案】【解析】因为,所以=【技巧点拨】解决此类问题时,通常利用归纳推理,其步骤如下:分别归纳各式左、右两边的规律;明确各式左、右两边之间的关系;按归纳出的规律写出即可.解决此类问题一般需要转化为求数列的通项公式或前n项和等.1在九章算术方田章圆田术(刘徽注)中指出,“割之弥细,所失弥少,制之又割,以至于不可割,则与圆周合体而无所失矣”注述中所用的割圆术是一种无限与有限的转化
8、过程,比如在中“”即代表无限次重复,但原式却是个定值x,这可以通过方程确定出来,类比上述结论可得的正值为A1BC2D42古希腊毕达哥拉斯学派研究了“多边形数”,人们把多边形数推广到空间,研究了“四面体数”,下图是第一至第四个四面体数.(已知)观察上图,由此得出第5个四面体数为_(用数字作答);第个四面体数为_.考向二 演绎推理(1)演绎推理是从一般到特殊的推理;其一般形式是三段论,应用三段论解决问题时,应当首先明确什么是大前提和小前提,如果前提是显然的,则可以省略.(2)演绎推理的结论是否正确,取决于该推理的大前提、小前提和推理形式是否全部正确,因此,分析推理中的错因实质就是判断大前提、小前提
9、和推理形式是否正确.典例3 有一段“三段论”,推理是这样的:对于可导函数,如果,那么是函数的极值点因为在处的导数值,所以是函数的极值点以上推理中A大前提错误 B小前提错误 C推理形式错误 D结论正确【答案】A【解析】因为对于可导函数,如果,那么不一定是函数的极值点,所以大前提错误.故选A典例4 甲、乙、丙三人中,一人是教师、一人是记者、一人是医生.已知:丙的年龄比医生大;甲的年龄和记者不同;记者的年龄比乙小.根据以上情况,下列判断正确的是A甲是教师,乙是医生,丙是记者B甲是医生,乙是记者,丙是教师C甲是医生,乙是教师,丙是记者D甲是记者,乙是医生,丙是教师【答案】C【解析】由甲的年龄和记者不同
10、和记者的年龄比乙小可以推得丙是记者,再由丙的年龄比医生大,可知甲是医生,故乙是教师.故选C.3“四边形是矩形,四边形的对角线相等”补充以上推理的大前提是A正方形都是对角线相等的四边形B矩形都是对角线相等的四边形C等腰梯形都是对角线相等的四边形D矩形都是对边平行且相等的四边形4某市为了缓解交通压力,实行机动车限行政策,每辆机动车每周一到周五都要限行一天,周末(周六和周日)不限行.某公司有,五辆车,每天至少有四辆车可以上路行驶.已知车周四限行,车昨天限行,从今天算起,两车连续四天都能上路行驶,车明天可以上路,由此可知下列推测一定正确的是A今天是周四B今天是周六C车周三限行D车周五限行考向三 直接证
11、明利用综合法、分析法证明问题的策略:(1)综合法的证明步骤如下:分析条件,选择方向:确定已知条件和结论间的联系,合理选择相关定义、定理等;转化条件,组织过程:将条件合理转化,书写出严密的证明过程.特别地,根据题目特点选取合适的证法可以简化解题过程.(2)分析法的证明过程是:确定结论与已知条件间的联系,合理选择相关定义、定理对结论进行转化,直到获得一个显而易见的命题即可.(3)实际解题时,用分析法思考问题,寻找解题途径,用综合法书写解题过程,或者联合使用分析法与综合法,即从“欲知”想“已知”(分析),从“已知”推“可知”(综合),双管齐下,两面夹击,找到沟通已知条件和结论的途径.典例5 已知,求
12、证:.【答案】见解析.【解析】要证,只需要证.,只需要证,即,从而只需要证,只需要证,即,而上述不等式显然成立,故原不等式成立【名师点睛】逆向思考是用分析法证明的主要思想,通过反推,逐步寻找使结论成立的充分条件正确把握转化方向是使问题顺利获解的关键证明较复杂的问题时,可以采用两头凑的办法,即通过分析法找出某个与结论等价(或充分)的中间结论,然后通过综合法证明这个中间结论,从而使原命题得证.5在各项均为正数的数列中,且.(1)当时,求的值;(2)求证:当时,.考向四 间接证明1用反证法证明不等式要把握的三点(1)必须先否定结论,即肯定结论的反面(2)必须从否定结论进行推理,即应把结论的反面作为条
13、件,且必须依据这一条件进行推证.(3)推导出的矛盾可能多种多样,有的与已知矛盾,有的与假设矛盾,有的与已知事实矛盾等,且推导出的矛盾必须是明显的.2反证法的一般步骤用反证法证明命题时,要从否定结论开始,经过正确的推理,导出逻辑矛盾,从而达到新的否定(即肯定原命题)的过程.这个过程包括下面三个步骤:(1)反设假设命题的结论不成立,即假设原结论的反面为真;(2)归谬由“反设”作为条件,经过一系列正确的推理,得出矛盾;(3)存真由矛盾结果断定反设错误,从而肯定原结论成立.即反证法的证明过程可以概括为:反设归谬存真.典例6 用反证法证明某命题时,对结论“自然数a,b,c中恰有一个偶数”正确的反设是A自
14、然数a,b,c中至少有两个偶数B自然数a,b,c中至少有两个偶数或都是奇数C自然数a,b,c都是奇数D自然数a,b,c都是偶数【答案】B 【解析】“恰有一个偶数”的反面应是“至少有两个偶数或都是奇数”,故选B.【名师点睛】反证法证明含“至少”、“至多”型命题时,可减少讨论情况,目标明确.否定结论时需弄清楚结论的否定是什么,避免出现错误.需注意“至少有一个”的否定为“一个都没有”,“至多有一个”的否定为“至少有两个”.典例7 若a,b,c均为实数,.求证:a,b,c中至少有一个大于0.【答案】见解析.【解析】设a、b、c都小于或等于0,即a0,b0,c0,abc0,而abc(x22x)(y24y
15、)(z22z)(x1)2(y2)2(z1)26>0,这与假设矛盾,即原命题成立.【名师点睛】用反证法,假设都小于或等于0,推出的值大于0,出现矛盾,从而得到假设不正确,命题得证.反证法的适用范围:(1)否定性命题;(2)结论涉及“至多”、“至少”、“无限”、“唯一”等词语的命题;(3)命题成立非常明显,直接证明所用的理论较少,且不容易证明,而其逆否命题非常容易证明;(4)要讨论的情况很复杂,而反面情况较少6已知数列an的前n项和为Sn,且满足anSn2.(1)求数列an的通项公式;(2)求证:数列an中不存在三项按原来顺序成等差数列1有一段演绎推理是这样的:“直线平行于平面,则平行于平面
16、内所有直线;已知直线平面,直线平面,直线平面,则直线直线”的结论显然是错误的,这是因为A大前提错误 B小前提错误C推理形式错误 D非以上错误2用反证法证明命题:“三角形的内角中至少有一个不大于60度”时,反设正确的是A假设三内角都不大于60度B假设三内角至多有两个大于60度C假设三内角至多有一个大于60度D假设三内角都大于60度3用演绎法证明函数是增函数时的小前提是A函数满足增函数的定义B增函数的定义C若,则D若,则4现有一个关于平面图形的命题:如图所示,同一平面内有两个边长都是a的正方形,其中一个正方形的某顶点在另一个正方形的中心,则这两个正方形重叠部分的面积恒为,类比到空间,有两个棱长均为
17、a的正方体,其中一个的某顶点在另一个的中心,则这两个正方体重叠部分的体积恒为ABCD5有一个奇数列1,3,5,7,9,现进行如下分组:第1组为,第2组为;第3组为;试观察每组内各数之和与该组的编号数n的关系为A BC D6沈老师告知高三文数周考的附加题只有6名同学A,B,C,D,E,F尝试做了,并且这6人中只有1人答对了同学甲猜测:D或E答对了;同学乙猜测:C不可能答对;同学丙猜测:A,B,F当中必有1人答对了;同学丁猜测:D,E,F都不可能答对若甲、乙、丙、丁中只有1人猜对,则此人是A甲 B乙C丙 D丁7设为椭圆的左焦点,为椭圆的右顶点,为椭圆短轴上的一个顶点,当时,该椭圆的离心率为,将此结
18、论类比到双曲线,得到的正确结论为A设为双曲线的左焦点,为双曲线的右顶点,为双曲线虚轴上的一个顶点,当时,该双曲线的离心率为2B设为双曲线的左焦点,为双曲线的右顶点,为双曲线虚轴上的一个顶点,当时,该双曲线的离心率为4C设为双曲线的左焦点,为双曲线的右顶点,为双曲线虚轴上的一个顶点,当时,该双曲线的离心率为2D设为双曲线的左焦点,为双曲线的右顶点,为双曲线虚轴上的一个顶点,当时,该双曲线的离心率为48A4纸是生活中最常用的纸规格A系列的纸张规格特色在于:A0、A1、A2、A5,所有尺寸的纸张长宽比都相同在A系列纸中,前一个序号的纸张以两条长边中点连线为折线对折裁剪分开后,可以得到两张后面序号大小
19、的纸,比如1张A0纸对裁后可以得到2张A1纸,1张A1纸对裁可以得到2张A2纸,依此类推这是因为A系列纸张的长宽比为:1这一特殊比例,所以具备这种特性已知A0纸规格为84.1厘米×118.9厘米.118.9÷84.11.41,那么A4纸的长度约为A厘米B厘米C厘米D厘米9甲、乙、丙、丁四名同学组成一个4100米接力队,老师要安排他们四人的出场顺序,以下是他们四人的要求.甲:我不跑第一棒和第二棒;乙:我不跑第一棒和第四棒;丙:我也不跑第一棒和第四棒;丁:如果乙不跑第二棒,我就不跑第一棒.老师听了他们四人的对话,安排了一种合理的出场顺序,满足了他们的所有要求,据此我们可以断定在
20、老师安排的出场顺序中跑第三棒的人是A丁 B乙C丙 D甲10我国南宋数学家杨辉1261年所著的详解九章算法一书里出现了如图所示的表,即杨辉三角,这是数学史上的一个伟大成就.在“杨辉三角”中,第行的所有数字之和为,若去除所有为1的项,依次构成数列,则此数列的前55项和为A4072B2026C4096D204811若,都是正整数,且,则由下列不等式:;归纳推广出一个一般不等式为_12求“方程的解”有如下解题思路:设,则在上单调递增,且,所以原方程有唯一解.类比上述解题思路,方程的解集为_.13已知的内角,对应的边分别为,三边互不相等,且满足.(1)比较与的大小,并证明你的结论;(2)求证:不可能是钝
21、角.14已知函数,.(1)用分析法证明:;(2)证明:.1【2019年高考全国I卷文数】古希腊时期,人们认为最美人体的头顶至肚脐的长度与肚脐至足底的长度之比是(0.618,称为黄金分割比例),著名的“断臂维纳斯”便是如此此外,最美人体的头顶至咽喉的长度与咽喉至肚脐的长度之比也是若某人满足上述两个黄金分割比例,且腿长为105 cm,头顶至脖子下端的长度为26 cm,则其身高可能是A165 cmB175 cmC185 cmD190 cm2【2019年高考北京卷文数】在天文学中,天体的明暗程度可以用星等或亮度来描述两颗星的星等与亮度满足m2m1=lg,其中星等为mk的星的亮度为Ek(k=1,2)已知
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