苏教版选修22 2.2.2间接证明 学案.docx

2.2.2间接证明学习目标1.了解反证法是间接证明的一种基本方法.2.理解反证法的思考过程，会用反证法证明数学问题知识点一间接证明思考阅读下列证明过程，若a2b2c2，则a，b，c不可能都是奇数证明：假设a，b，c都是奇数，则a2，b2，c2都是奇数，a2b2为偶数，a2b2c2，这与已知矛盾a，b，c不可能都是奇数请问上述证法是直接证明吗？为什么？答案不是直接证明，因为这种证明既不是直接从条件出发，也不是从结论出发梳理间接证明不是直接从原命题的条件逐步推得命题成立，像这种不是直接证明的方法通常称为间接证明反证法就是一种常用的间接证明方法间接证明还有同一法、枚举法等知识点二反证法王戎小时候，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”思考1本故事中王戎运用了什么论证思想？答案运用了反证法思想思考2反证法解题的实质是什么？答案否定结论，导出矛盾，从而证明原结论正确梳理(1)反证法证明过程反证法证明时，要从否定结论开始，经过正确的推理，导致逻辑矛盾，从而达到新的否定(即肯定原命题)，用反证法证明命题“若p则q”的过程可以用下图表示：(2)反证法证明命题的步骤反设假设命题的结论不成立，即假定原结论的反面为真归谬从反设和已知条件出发，经过一系列正确的逻辑推理，得出矛盾结果存真由矛盾结果，断定反设不真，从而肯定原结论成立类型一用反证法证明否定性命题例1设an是公比为q的等比数列设q1，证明：数列an1不是等比数列证明假设an1是等比数列，则对任意的kn*，(ak11)2(ak1)(ak21)，a2ak11akak2akak21，即aq2k2a1qka1qk1a1qk1a1qk1a1qk1，a10，2qkqk1qk1.q0，q22q10，q1，这与已知矛盾假设不成立，故an1不是等比数列反思与感悟(1)用反证法证明否定性命题的适用类型：结论中含有“不”“不是”“不可能”“不存在”等词语的命题称为否定性命题，此类问题的正面比较模糊，而反面比较具体，适合使用反证法(2)用反证法证明数学命题的步骤跟踪训练1已知三个正数a，b，c成等比数列但不成等差数列求证：，不成等差数列证明假设，成等差数列，则2，4bac2.a，b，c成等比数列，b2ac，由得b，代入式，得ac2()20，ac，从而abc.这与已知a，b，c不成等差数列相矛盾，假设不成立故，不成等差数列类型二用反证法证明“至多、至少”类问题例2a，b，c(0,2)，求证：(2a)b，(2b)c，(2c)a不能都大于1.证明假设(2a)b，(2b)c，(2c)a都大于1.因为a，b，c(0,2)，所以2a0,2b0,2c0.所以1.同理，1，1.三式相加，得3，即33，矛盾所以(2a)b，(2b)c，(2c)a不能都大于1.引申探究已知a，b，c(0,1)，求证：(1a)b，(1b)c，(1c)a不能都大于.证明假设(1a)b，(1b)c，(1c)a都大于.a，b，c都是小于1的正数，1a,1b,1c都是正数.同理，.三式相加，得，即，显然不成立(1a)b，(1b)c，(1c)a不能都大于.反思与感悟应用反证法常见的“结论词”与“反设词”当命题中出现“至多”“至少”等词语时，直接证明不易入手且讨论较复杂这时，可用反证法证明，证明时常见的“结论词”与“反设词”如下：结论词反设词结论词反设词至少有一个一个也没有对所有x成立存在某个x0不成立至多有一个至少有两个对任意x不成立存在某个x0成立至少有n个至多有n1个p或q綈p且綈q至多有n个至少有n1个p且q綈p或綈q跟踪训练2已知a，b，c，dr，且abcd1，acbd1.求证：a，b，c，d中至少有一个是负数证明假设a，b，c，d都不是负数，即a0，b0，c0，d0.abcd1，b1a0，d1c0，acbdac(1a)(1c)2ac(ac)1(aca)(acc)1a(c1)c(a1)1.a(c1)0，c(a1)0，a(c1)c(a1)11，即acbd1，与acbd1相矛盾，假设不成立，a，b，c，d中至少有一个是负数类型三用反证法证明惟一性命题例3求证：方程2x3有且只有一个根证明2x3，xlog23.这说明方程2x3有根下面用反证法证明方程2x3的根是惟一的假设方程2x3至少有两个根b1，b2(b1b2)，则3,3，两式相除得1，b1b20，则b1b2，这与b1b2矛盾假设不成立，从而原命题得证反思与感悟用反证法证明惟一性命题的一般思路：证明“有且只有一个”的问题，需要证明两个命题，即存在性和惟一性当证明结论以“有且只有”“只有一个”“惟一存在”等形式出现的命题时，可先证“存在性”，由于假设“惟一性”结论不成立易导出矛盾，因此可用反证法证其惟一性跟踪训练3若函数f(x)在区间a，b上是增函数，求证：方程f(x)0在区间a，b上至多有一个实根证明假设方程f(x)0在区间a，b上至少有两个实根，设、为其中的两个实根因为 ，不妨设，又因为函数f(x)在a，b上是增函数，所以f()f()这与假设f()0f()矛盾，所以方程f(x)0在区间a，b上至多有一个实根1证明“在abc中至多有一个直角或钝角”，第一步的假设应是_答案三角形中至少有两个直角或钝角2用反证法证明“在三角形中至少有一个内角不小于60”，应先假设这个三角形中_答案每一个内角都小于603“ab4用反证法证明“在同一平面内，若ac，bc，则ab”时，应假设_答案a与b相交5求证：过一点只有一条直线与已知平面垂直已知：平面和一点p.求证：过点p与垂直的直线只有一条证明如图所示，不论点p在内还是在外，设pa，垂足为a(或p)假设过点p不止有一条直线与垂直，如还有另一条直线pb，设pa，pb确定的平面为，且a，于是在平面内过点p有两条直线pa，pb垂直于a，这与过一点有且只有一条直线与已知直线垂直相矛盾，假设不成立，原命题成立用反证法证题需把握三点(1)必须先否定结论，对于结论的反面出现的多种可能，要逐一论证，缺少任何一种可能，证明都是不全面的(2)反证法必须从否定结论进行推理，且必须根据这一条件进行论证，否则，仅否定结论，不从结论的反面出发进行论证，就不是反证法(3)反证法的关键是在正确的推理下得出矛盾，这个矛盾可以与已知矛盾，或与假设矛盾，或与定义、公理、定理、事实矛盾，但推导出的矛盾必须是明显的课时作业一、填空题1反证法的关键是在正确的推理下得出矛盾，这个矛盾可以是下列叙述中的某些情况，则叙述正确的序号是_与已知条件矛盾；与假设矛盾；与定义、公理、定理矛盾；与事实矛盾答案2命题“a，b是实数，若|a1|b1|0，则ab1”用反证法证明时应假设为_答案a1或b1解析“ab1”是“a1且b1”，又“p且q”的否定为“綈p或綈q”，所以“ab1”的否定为“a1或b1”3有下列叙述：“ab”的反面是“ay或xy”；“三角形的外心在三角形外”的反面是“三角形的外心在三角形内”；“三角形最多有一个钝角”的反面是“三角形没有钝角”其中正确叙述的序号为_答案解析错，应为ab；对；错，应为三角形的外心在三角形内或在三角形的边上；错，应为三角形有2个或2个以上的钝角4已知平面平面直线a，直线ba，直线c，baa，ca，求证：b与c是异面直线，若利用反证法证明，则应假设_答案b与c共面解析“异面”的否定为“共面”5(1)已知p3q32，证明：pq2.用反证法证明时，可假设pq2；(2)若a，br，|a|b|2，故(1)中的假设错误；对于(2)，其假设正确6“任何三角形的外角都至少有两个钝角”的否定应是_.答案存在一个三角形，其外角最多有一个钝角解析“任何三角形”的否定是“存在一个三角形”，“至少有两个”的否定是“最多有一个”7用反证法证明命题“若x2(ab)xab0，则xa且xb”时，应假设_答案xa或xb8设a，b，c都是正数，则三个数a，b，c不能都_于2.(填“大”或“小”)答案小解析假设a2，b2，c2，则(a)(b)(c)2；a2b22.其中能推出“a，b中至少有一个大于1”的条件是_(填序号)答案10某珠宝店丢了一件珍贵珠宝，以下四人中只有一人说真话，只有一人偷了珠宝甲：我没有偷；乙：丙是小偷；丙：丁是小偷；丁：我没有偷根据以上条件，可以判断偷珠宝的人是_答案甲解析假如甲：我没有偷是真的，则乙：丙是小偷；丙：丁是小偷是假的；丁：我没有偷就是真的，与他们四人中有一人说真话矛盾假如甲：我没有偷是假的，则丁：我没有偷就是真的，乙：丙是小偷，丙：丁是小偷是假的，成立可以判断偷珠宝的人是甲11用反证法证明“一个三角形不能有两个直角”有三个步骤：abc9090c180，这与三角形内角和为180矛盾，故假设错误；所以一个三角形不能有两个直角；假设abc中有两个直角，不妨设a90，b90.上述步骤的正确顺序为_(填序号)答案二、解答题12若a，b，c均为实数，且ax22y，by22z，cz22x.求证a，b，c中至少有一个是大于0的证明假设a，b，c都不大于0，则a0，b0，c0，abc0，而abc(x22y)(y22z)(z22x)(x22x)(y22y)(z22z)(x1)2(y1)2(z1)23，abc0.这与abc0矛盾，假设不成立，故a，b，c中至少有一个是大于0的13已知f(x)ax(a1)，求证：方程f(x)0没有负数根证明假设x0是f(x)0的负数根，则x00且x01，且ax0，0ax01，01，解得x02，这与x00矛盾，故方程f(x)0没有负数根三、探究与拓展14若下列两个方程x2(a1)xa20，x22ax2a0中至少有一个方程有实根，则实数a的取值范围是_答案(，21，)解析若两方程均无实根，则1(a1)24a2(3a1)(a1)0，a.2(2a)28a4a(a2)0，2a0，故2a1.若两个方程至少有一个方程有实根，则a