高中数学 （主干知识+典例精析）6.5合情推理与演绎推理课件 理 新人教B版.ppt

第五节合情推理与演绎推理 三年20考高考指数 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 1 归纳推理与数列相结合问题是考查重点 2 类比推理 演绎推理是重点 也是难点 3 以选择题 填空题的形式考查合情推理 以选择题或解答题的形式考查演绎推理 题目难度不大 多以中低档题为主 1 合情推理 1 归纳推理 概念 根据一类事物的具有某种性质 推出这类事物的都具有这种性质的推理 叫做归纳推理 简称归纳 特点 归纳是从到的过程 所有对象 部分对象 特殊 一般 归纳推理的一般步骤 通过观察个别情况发现某些 从已知的相同性质中推出一个明确表述的 猜想 相同性质 一般性命题 2 类比推理 概念 根据两类不同事物之间具有某些 或一致 性 推测其中一类事物具有与另一类事物类似 或相同 的性质的推理 叫做类比推理 简称类比 类比推理的一般步骤 找出两类事物之间的 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 类似 相似性或一致性 即时应用 1 判断下列命题是否正确 请在括号中填 或 ab n anbn与 a b n类比 则有 a b n an bn loga xy logax logay与sin 类比 则有sin sin sin a b 2 a2 2ab b2与 a b 2类比 则有 a b 2 a2 2a b b2 2 在平面上 若两个正三角形的边长的比为1 2 则它们的面积的比为1 4 类似地 在空间内 若两个正四面体的棱长的比为1 2 则它们的体积的比为 解析 1 错 a b 2 a2 2ab b2 a2 b2 错 sin sin cos cos sin sin sin 对 a b 2 a b a b a2 2a b b2满足向量数量积的运算 2 两个正四面体的棱长的比为1 2 则其高之比为1 2 底面积之比为1 4 故其体积的比为1 8 答案 1 2 1 8 2 演绎推理 1 概念 由概念的定义或一些真命题 依照 得到 的过程 通常叫做演绎推理 2 特点 当前提为真时 结论必然为真 一定的逻辑规则 正确结论 3 模式 三段论 三段论 是演绎推理的一般模式 其结构和表示为 大前提 已知的一般性原理 小前提 所研究的特殊情况 结论 根据一般性原理 对特殊情况做出的判断 三段论 的表示 大前提 m是p 小前提 s是m 结论 s是p 即时应用 1 命题 有些有理数是无限循环小数 整数是有理数 所以整数是无限循环小数 是假命题 判断下列说法的真假 请在括号中填 真 或 假 使用了归纳推理 使用了类比推理 使用了演绎推理 使用了 三段论 但推理形式错误 使用了 三段论 但小前提错误 2 判断下列推理过程是否是演绎推理 请在括号中填 是 或 否 两条直线平行 同旁内角互补 如果 a和 b是两条平行直线的同旁内角 则 a b 180 某校高三 1 班有55人 2 班有54人 3 班有52人 由此得高三所有班级人数超过50人 由平面三角形的性质 推测空间四边形的性质 在数列 an 中 a1 1 an an 1 n 2 n n 由此归纳出 an 的通项公式 解析 1 假 不满足归纳推理的定义 假 不满足类比推理的定义 真 满足演绎推理的定义 真 使用了 三段论 但大前提中的 有些有理数 与小前提中的 有理数 不是同一概念 故不符合三段论的推理形式 假 使用了 三段论 但小前提是正确的 2 是 使用了 三段论 不是 使用了归纳推理不是演绎推理 不是 使用了类比推理 不是 使用了归纳推理 答案 1 假 假 真 真 假 2 是 否 否 否 归纳推理 方法点睛 归纳推理的特点 1 归纳推理是由部分到整体 由个别到一般的推理 2 归纳推理所得结论不一定正确 通常归纳的个体数目越多 越具有代表性 推广的一般性结论也会越可靠 其结论的正确性往往通过演绎推理来证明 3 它是一种发现一般性规律的重要方法 例1 1 已知 设f1 x f x fn x fn 1 fn 1 x n 1且n n 则f3 x 的表达式为 猜想fn x n n 的表达式为 2 2012 德州模拟 观察式子 你可以猜出的一个一般性结论是 3 设先分别求f 0 f 1 f 1 f 2 f 2 f 3 然后归纳猜想一般性结论 并给出证明 解题指南 1 由已知条件及递推关系可推得f2 x f3 x 及fn x 2 由三个等式可推第四 第五个等式 从而得第n个等式即一般结论 3 由0 1 1 1 2 1 2 3 1 以及f 0 f 1 f 1 f 2 f 2 f 3 的值可猜想f x f 1 x 规范解答 1 由f1 x f x 得 故猜想 答案 2 由前三个等式得13 15 17 19 64 43 21 23 25 27 29 125 53 所以第n个等式的第一个数应为第 1 2 n 1 1 个奇数 即为2 1 1 n n 1 1 共有n个奇数 即第n个等式应为 n n 1 1 n n 1 3 n n 1 5 n n 1 2n 1 n3 即 n2 n 1 n2 n 3 n2 n 1 n3 答案 n2 n 1 n2 n 3 n2 n 1 n3 3 f 0 f 1 同理可得 f 1 f 2 f 2 f 3 由此猜想f x f 1 x 证明 f x f 1 x 互动探究 利用本例第 3 题中的结论计算f 2012 f 2011 f 1 f 0 f 1 f 2013 的值 解析 由本例第 3 题中的结论f x f 1 x 得方法一 f 2012 f 2013 f 2011 f 2012 故f 2012 f 2011 f 1 f 0 f 1 f 2013 2013 方法二 令s f 2012 f 2011 f 2013 则s f 2013 f 2012 f 2012 2s 4026 f 2012 f 2013 4026 s 2013 反思 感悟 解决与归纳推理有关问题的关键点是找出其中的规律 如第 1 题中通过递推关系得f2 x f3 x f4 x 可观察其分子一样 分母变化的是x的系数 故可推出一般结论 第 2 题中的关键问题是第n个等式的左边第一个数是多少 通过观察可看出是第 1 2 n 1 1 个奇数 从而确定其等式关系 第 3 题中规律是0 1 0 1 0 1 2 1 1 1 2 3 2 1 2 从而得x 1 x 的联想 x 1 x 也可看成 x 1 x 即f x f 1 x 也成立 变式备选 已知函数f x 1 分别求f 2 f f 3 f f 4 f 的值 2 归纳猜想一般性结论 并给出证明 3 求值 f 1 f 2 f 3 f 2011 f f f 解析 1 f x 同理可得f 3 f 1 f 4 f 1 2 由 1 猜想f x f 1 证明 3 由 2 可得 原式 f 1 f 2 f f 3 f f 2011 f f 1 2010 2010 类比推理 方法点睛 类比的方法类比推理的关键是找到合适的类比对象 平面几何中的一些定理 公式 结论等 可以类比到立体几何中 得到类似的结论 一般平面中的一些元素与空间中的一些元素的类比如表所示 点 线 线 面 圆 球 三角形 三棱锥 角 二面角 面积 体积 周长 表面积 例2 2012 聊城模拟 已知命题 若数列 an 是等比数列 且an 0 则数列 n n 也是等比数列 类比这一性质 你能得到关于等差数列的一个什么性质 并证明你的结论 解题指南 等差数列中的和类比等比数列中的积 等差数列中的算术平均数类比等比数列中的几何平均数 故本题中的等比数列的几何平均数应与等差数列的算术平均数类比 规范解答 类比等比数列的性质 可以得到等差数列的一个性质是 若数列 an 是等差数列 则数列也是等差数列 证明如下 设等差数列 an 的公差为d 则所以数列 bn 是以a1为首项 为公差的等差数列 反思 感悟 1 在数学中 类比是发现概念 方法 定理和公式的重要手段 数与式 平面与空间 一元与多元 低次与高次 等差与等比之间有不少结论 都是先用类比法猜想 而后加以证明的 2 类比的关键是确定两类对象之间 某些性质的可比性与合理性 变式训练 平面内的一个四边形为平行四边形的充要条件有多个 如一组对边平行且相等 两组对边分别平行等 类似地 写出空间中的一个四棱柱为平行六面体的两个充要条件 充要条件 充要条件 解析 两组对边分别平行类比可得三组对面分别平行 一组对边平行且相等类比可得两组对面分别平行且全等 答案 三组对面分别平行两组对面分别平行且全等 答案不唯一 演绎推理 方法点睛 演绎推理的特点1 演绎推理的结构演绎推理是由一般到特殊的推理 其最常见的形式是三段论 它是由大前提 小前提 结论三部分组成的 三段论推理中包含三个判断 第一个判断称为大前提 它提供了一个一般的原理 第二个判断叫小前提 它指出了一个特殊情况 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 2 三段论的集合解释 1 集合m的所有元素都具有性质p 2 s是m的一个子集 3 s中所有元素都具有性质p 提醒 应用三段论时 应当首先明确什么是大前提和小前提 如果前提是显然的 有时可省略 例3 已知函数f x bx a 0 b 0 x 0 试确定f x 的单调区间 并说明在每个区间上的增减性 解题指南 证明函数的增减性 其大前提是单调性的定义 若函数满足单调性的定义 则其增减性可得 规范解答 f x 在 0 上是减函数 在 上是增函数 证明如下 设00 0b f x1 f x2 0 即f x1 f x2 f x 在 0 上是减函数 当x2 x1 时 x2 x1 0 x1x2 b f x1 f x2 0 即f x1 f x2 f x 在 上是增函数 反思 感悟 演绎推理是证明数学问题的基本推理形式 因此在高考中经常出现 三段论推理是演绎推理的一种重要的推理形式 是由一般到特殊的推理 在前提真实并且推理形式正确的前提下 其结论就必然真实 变式训练 已知函数y f x 满足 对任意a b r a b 都有af a bf b af b bf a 1 试证明 f x 为r上的单调增函数 2 若x y为正实数且 4 比较f x y 与f 6 的大小 解析 1 设x1 x2 r 取x1x1f x2 x2f x1 x1 f x1 f x2 x2 f x2 f x1 0 f x2 f x1 x2 x1 0 x10 f x2 f x1 所以y f x 为r上的单调增函数 2 因为x y为正实数 且 4 所以当且仅当即时取等号 因为f x 在r上是增函数 x y 6 所以f x y f 6 易错误区 归纳推理之解答误区 典例 2011 江西高考 观察下列各式 55 3125 56 15625 57 78125 则52011的末四位数字为 a 3125 b 5625 c 0625 d 8125 解题指南 由55 56 57可继续求58 59 从而寻求末四位数字的变化规律可解 规范解答 选d 由题意可得 58 390625 59 1953125 510 9765625 经观察易知 每个数的末四位数呈周期变化 周期为4 又因为2011 4 502 3 所以52011的末四位数字为8125 阅卷人点拨 通过高考中的阅卷数据分析与总结 我们可以得到以下误区警示和备考建议 1 2011 山东高考 设函数f x x 0 观察 f1 x f x f2 x f f1 x f3 x f f2 x f4 x f f3 x 根据以上事实 由归纳推理可得 当n n 且n 2时 fn x f fn 1 x 解析 由已知 f1 x f x f2 x f f1 x f3 x f f2 x f4 x f f3 x 猜想 答案 2 2011 陕西高考 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n个等式为 解析 把已知等式与行数对应起来 则每一个等式的左边的式子的第一个数是行数n 加数的个数是2n 1 等式右边都是完全平方数 行数等号左边的项数1 1112 3 4 9233 4 5 6 7 25354 5 6 7 8 9 10 4947 所以n n 1 n 2n 1 1 2n 1 2 即n n 1 3n 2 2n 1 2答案 n n 1 3n 2 2n 1 2 3 2012 济南