数学理科课件与练习数学第十二章.ppt
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1、第十二章推理证明与算法初步,目 录,12.1合情推理与演绎推理,12.2直接证明、间接证明与数学归纳法,12.3算法与程序框图,本 章 总 结,高 端考 向 透 析,本节概念比较抽象,在讲解中可以通过举实例来帮助学生理解概念对于一些重难点则应注意去强化,例如合情推理与演绎的区别,归纳推理与类比推理的一般步骤等,12.1合情推理与演绎推理,1合情推理(1)归纳推理:由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,称为归纳推理简言之,归纳推理是由部分到整体,由个别到一般的推理(2)类比推理:由两类对象具有某些类似特征和其中一类,对象
2、的某些已知特征,推出另一类对象也具有这些特征的推理称为类比推理简言之,类比推理是由特殊到特殊的推理(3)合情推理:归纳推理和类比推理都是根据已有的事实,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,我们把它们统称为合情推理,【探究与思考】由合情推理所获得的结论一定正确吗?为什么?【提示】所得的结论仅仅是一种猜想,不一定正确,其可靠性还需做进一步证明【温馨提示】归纳推理和类比推理都是数学的基本思维过程,能帮助猜测和发现结论,常常能为证明提供思路与方向,其过程可概括为,2演绎推理(1)演绎推理: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
3、绎推理是由一般到特殊的推理(2)“三段论”是演绎推理的一般模式,包括:大前提已知的一般性原理;小前提所研究的特殊情况;结论根据一般原理,对特殊情况作出的判断,【温馨提示】演绎推理是数学证明的基本推理形式,也是公理化体系所采用的推理形式,因此它可以作为严格的证明工具,1有一段演绎推理是这样的:“直线平行于平面,则平行于平面内所有的直线;已知直线b不在平面内,直线a在平面内,直线b平面,则直线b直线a”,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【解析】本题的大前提不对,直线平行于平面,并不是与平面内的所有直线都平行,【答案】A 2如下图为一串白黑相间排列的
4、珠子,按这种规律往下排,那么第22颗珠子的颜色是()A白色 B黑色 C白色可能性大 D黑色可能性大【解析】每五颗珠子重复一次,其中每五颗珠子为一组,则第22颗珠子落在第5组第2颗,为白色【答案】A,推理能力是高考考查的基本能力之一,它有力地渗透到高中课程的各个章节对于本节内容的复习,应引导学生先掌握合情推理与演绎推理的基本概念、基本原理,并通过具体实例的讲解及强化训练,促使学生正确掌握归纳推理、类比推理这两类题型的求解方法与技巧,类型一归纳推理的应用【温馨提示】1.归纳推理分为完全归纳和不完全归纳,用归纳推理得到的结论,虽然无须证明,但一定要保证所得命题为真2归纳推理的一般步骤是:(1)通过观
5、察个别情况发现某些相同性质;(2)从已知的相同性质中推出一个明确表述的一般性命题(猜想),(1)根据图中的5个图形及相应点的个数的变化规律,试猜测第n个图中有_个点(2)(2011年山东淄博)函数f(x)由下表定义:,若a11,a25,an2f(an),nN*,则a2010的值为_【切入思维】(1)计算图形中相应点的数量,然后寻找它们之间的规律(2)我们可以利用a11,a25,an2f(an),nN*,并结合表格中给出的函数信息求出a3,a4,a5,的值,从而观察出规律,然后求解【解答】(1)(法一)观察图中五个图形点的个数分别为1,121,231,341,451,故第n个图中点的个数为(n1
6、)n1n2n1.,(法二)序号n决定了每图的分支数,而每分支有(n1)个点,中心再加一点,故有n(n1)1n2n1.(2)a11,a25,an2f(an),nN*,a3f(a1)f(1)3,a4f(a2)f(5)1,a5f(a3)f(3)5,a6f(a4)f(1)3,由此可知数列an是以3为周期的数列,a2010a6703a33.【答案】(1)n2n1(2)3,【点评】(1)法一是根据图形写出数列的前5项,然后分析每一项与该项的序号之间的关系,归纳概括出an与n之间的一般规律,从而作出猜想解决问题;法二是直接由图形观察出规律进而得出结论的,需要较强的观察归纳能力(2)中由题设条件归纳出an值的
7、周期性是解题的关键【变式与思考】(1)归纳推理能作为证明的依据吗?(2)记第(1)小题中前n个图中的点数之和为Sn,试求Sn的值;(3)第(2)小题中,a2012的值为多少?,类型二类比推理的应用【温馨提示】1.类比推理是由特殊到特殊的推理,其命题有其特点和求解规律,可以从以下几个方面考虑类比:类比定义、类比性质、类比方法、类比结构2类比推理的一般步骤是:(1)找到两类对象之间可以确切表示的类似特征;(2)用一类对象的已知特征去推测另一类对象的特征,从而得出一个明确的命题(猜想),类型三演绎推理的应用【温馨提示】演绎推理最重要、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,其推理
8、的依据用集合论的观点来讲就是:若集合M的所有元素都具有性质P,S是M的子集,那么S中所有元素也都具有性质P.在应用三段论推理来证明问题时,要特别注意明确什么是问题中的大前提和小前提,如图,已知空间四边形ABCD中,点E,F分别是AB,AD的中点,求证:EF平面BCD.【切入思维】要证线面平行,一般通过证明线线平行来完成,这就需在平面BCD中找到直线同EF平行,结合两个中点,可利用中位线的性质来解决【解答】连接BD.点E,F分别是AB,AD的中点,EFBD.又EF平面BCD.,BD平面BCD,EF平面BCD.【点评】数学的证明主要是通过演绎推理来进行的,一个复杂的数学命题的推理往往是由多个“三段
9、论”构成的在本例题证明中,第一步,实际上暗含着一个一般性原理:三角形的中位线平行于第三边,这是大前提而对特殊的三角形BAD,EF是中位线,这是小前提把一般性原理用于前面的特殊情况,便得到结论EFBD.第二步,同样暗含着一个一般性原理:如果不在一个平面内的直线和,平面内的一条直线平行,那么这条直线和这个平面平行,这是大前提而EFBD,EF平面BCD,BD平面BCD,这是小前提,把一般性原理用于前面的特殊情况,便得到结论EF平面BCD.【变式与思考】(1)在演绎推理中,只要前提(大前提、小前提)和推理形式是正确的,结论必定正确,这句话对吗?(2)若G、H分别为BC、CD的中点,则四边形EFGH是平
10、行四边形吗?试说明理由【提示】(1)正确;(2)是,理由略,类型四合情推理与演绎推理的综合运用【温馨提示】对于某些复杂问题,有时我们往往采用以下策略加以解决:观察归纳猜想证明,这也是数学中发现新规律的一种主要方法,是归纳推理的一种重要体现,而其中的证明过程则显然为演绎推理的应用,1(2010年陕西)观察下列等式:132332,13233362,13233343102,根据上述规律,第五个等式为_【解析】1323(12)232,132333(123)262,13233343(1234)2102,故第五个等式为132333435363212.【答案】132333435363212【考题赏析】本题主
11、要考查学生的归纳推理能力,属容易题,感悟提升1在归纳推理中,前提和结论之间的联系不是必然的,在前提真实的情况下,结论未必真运用类比推理,不仅可以跨越各类事物的界限,进行不同事物的对比,而且还可以比较事物的本质属性,也可以比较非本质属性,同时类比推理比归纳推理更富有想象,因而也更具有创造性2在推理论证的过程中,一个稍复杂一点的证明题经常要由几个三段论才能完成,大前提通常省略不写,,或者写在结论后面的小括号内,小前提有时也可以省去,或采取某种简明的格式 3合情推理得到的结论不一定为真,但合情推理常常帮我们猜测和发现新的规律,为我们提供证明的思路和方法,它有助于发现新的事实在实际问题的解决中,合情推
12、理和演绎推理紧密联系,相辅相成4掌握常见的可以类比的知识点:(1)平面几何与立体几何(如:点与点、点与线、线与面、面与体、边长与面积、角与二面角、面积与体积等);(2)实数相等关系与,不等关系:方程与不等式;(3)实数运算律与向量的运算律;(4)等差数列与等比数列的定义与性质;(5)三种圆锥曲线的定义与性质;(6)不同类知识点之间的相似性质和结论5演绎推理是由一般性的命题推出特殊命题的一种推理模式,是一种必然性推理演绎推理的前提与结论之间有蕴涵关系,因而,只要前提是真实的,推理的形式是正确的那么结论必定是真实的,但是错误的前提可能导致错误的结论,创 新预 测 演 练,Loading,本节以证明
13、方法为主教学时,多注意讲述各种方法的具体步骤和适用情形,对于综合法可强调”由因导果”,分析法则强调”执果索因”;对于反证法可帮助学生归纳出几种常见的矛盾;对于数学归纳法,应指出它主要是用来证明与正整数有关的命题,且在证明过程中必须用到归纳假设,否则就不叫数学归纳法,12.2直接证明、间接证明与数学归纳法,1两类基本的证明方法:直接证明与间接证明综合法和分析法是直接证明中最基本的两种证明方法,也是解决数学问题时常用的思维方式2综合法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综合法的证明步骤用符号表示是:P0(已知)P1P2Pn(结论),3分析法从
14、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)为止用分析法证明的逻辑关系是:B(结论)B1B2BnA(已知)【变式与思考】综合法与分析法的区别和联系是什么?【提示】分析法是执果索因,综合法是由因寻果,在解决问题时,常将这两种方法结合起来使用:由分析法得思路,由综合法写步骤,4反证法先假设原命题不成立,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反证法是间接证明的一种基本方法【变式与思考】反证法的关键是什么?【提示】反证法的关键是在正确的推理下导出矛盾5数学归纳法(
15、1)数学归纳法是一种特殊的证明方法,是用来证明与正整数有关的命题的一种方法,(2)数学归纳法的证明步骤是:(归纳奠基)证明当n取第一个值(n0)时结论成立;(归纳递推)假设当nk(kN*,且kn0)时结论成立,证明当nk1时结论也成立(3)数学归纳法应用较广泛,可以证明恒等式问题,不等式问题,整除性问题,几何问题,以及与数列有关的问题【温馨提示】数学归纳法证明中的两个步骤体现了递推思想,第一步是递推的基础,第二步是递推的依据,两个步骤缺一不可,否则就会导致错误,本节内容着重考查学生的推理论证能力,因此在讲解时要注意强调证明步骤的规范性、条理性而对于数学归纳法这一重要证题方法,则应做到讲深、讲透
16、,对于数学归纳法可以解决的问题可分类进行讲解,此外还应注意在教学中渗透”猜想归纳证明”这一重要的证题思想,类型一综合法的应用【温馨提示】综合法是中学数学证明中常用的一种方法,它是一种从已知到未知(从题设到结论)的逻辑推理方法,即从题设中的已知条件或已证的真实判断(命题)出发,经过一系列的中间推理,最后导出所要求证结论的真实性综合法的逻辑依据是三段论式的演绎推理,类型二分析法的应用【温馨提示】分析法也是中学数学证明的常用方法,其主要过程是从结论出发,逐步寻求使结论成立的充分条件分析法是“执果索因”,它是从要证的结论出发,倒着分析,逐渐地靠近已知事实需指出的是,分析过程没有必要“步步可逆”,类型三
17、反证法的应用【温馨提示】适宜用反证法证明的数学命题:(1)结论本身是以否定形式出现的一类命题;(2)关于惟一性、存在性的命题;(3)结论以“至多”、“至少”等形式出现的命题;(4)结论的反面比原结论更具体更容易研究的命题反证法证题的关键是在正确的推理下导出矛盾,矛盾可以是与已知条件矛盾,与假设矛盾,与定义、公理、定理矛盾,与事实矛盾等,类型四数学归纳法的应用【温馨提示】数学归纳法常用于证明与n有关的命题,在高考中常与其他知识相结合,尤其是与数列中的归纳、猜想并证明问题或与数列中的不等式问题相结合综合考查,证明时要灵活应用题目中所给出的已知条件,充分考虑“假设”这一步的应用,不考虑假设而进行的证
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