专题算法与推理(理).ppt
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1、理 数,第8专题 算法与推理,回归课本与创新设计,高考命题趋势,重点知识回顾,主要题型剖析,专题训练,试题备选,一、算法,1.算法的含义,重点知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新设计,试题备选,(1)一般而言,对一类问题的机械的、统一的求解方法称为算法.,(2)算法是指用一系列运算规则能在有限步骤内求解某类问题,其中的每条规则是明确定义的、可行的.,(3)算法从初始步骤开始,每一个步骤只能有一个确定的后继步骤,从而组成一个步骤序列,序列的终止表示问题得到解答或指出问题没有解答.,2.流程图(也叫程序框图、算法框图)是由一些框图和带箭头,的流线组成的,其中框图表示各种操
2、作的类型,框图中的文字和符号表示操作的内容,带箭头的流线表示操作的先后次序.流程图通常由输入、输出框、流程线、处理框、判断框、起止框等构成.,重点知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新设计,试题备选,3.算法的三种基本逻辑结构,顺序结构:如图(1)所示.,条件结构(也称选择结构、条件分支结构):如图(2)和图(3)所示.,循环结构:如图(4)和图(5)所示.,重点知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新设计,试题备选,1.合情推理,(1)归纳推理和类比推理统称为合情推理.,(2)归纳推理是由部分到整体、由特殊(个别)到一般的推理.,(3)类比推理是
3、由特殊到特殊的推理.,2.演绎推理,演绎推理是由一般到特殊的推理.,二、推理,重点知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新设计,试题备选,(1)综合法的思维特点是:由因导果.,(2)分析法的思维特点是:执果索因.,4.间接证明法反证法,反证法是一种间接证法,它是先提出一个与命题的结论相反的假设,然后从这个假设出发,经过正确的推理,导致矛盾,从而否定相反的假设,达到肯定原命题正确的一种方法.,反证法的步骤是:反设、归谬、存真.,3.直接证明法,重点知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新设计,试题备选,(1)证明当n取第一个值n0(初始值)时结论正确;
4、,(2)假设当n=k(kN+,且kn0)时结论正确,证明当n=k+1时结论也正确.,由(1)(2)可知,命题对于从n0开始的所有正整数n都正确.,5.数学归纳法的步骤:,重点知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新设计,试题备选,算法考题模式仍将保持稳定,还是以算法框图为考查要点,仍以数列、函数和统计等知识为背景,但试题将更加新颖灵活.,推理与证明贯穿于整个高中数学的始终.解题过程中处处离不开分析与综合的思想方法,某些试题要靠归纳和类比得到问题的答案或者解决问题的方法,在解答题的推理论证中,大多数题目要靠演绎推理来完成,可以说推理与证明伴随在解题的整个过程中.高考试题中出
5、现考查归纳推理和类比推理的试题,也出现过用反证法证明的题目,随着新课标高考的深入,对推理与证明的考查会更加科学合理,特别在合情推理的考查方面定会有新的试题出现在高考试卷中.,算法考题基本上是1道客观题,分值为5分,常以数列、函数、统计等知识为背景,主要考查算法框图,试题难度不大.展望2012年高考,重点知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新设计,试题备选,算法与框图是高考中经常考查的内容,常见于选择题和填空题,以容易题、中档题为主.考查的热点是算法框图、条件语句和循环语句的理解和应用,主要是利用算法解决代数式、方程、不等式、函数、数列、统计等知识交汇的小综合问题.,重点
6、知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新设计,试题备选,例1(1)定义函数CONRND(a,b)是产生区间(a,b)内的任何一个实数的随机数函数.如图所示的算法框图可用来估计的值.现在N输入的值为100,结果m的输出值为21,则由此可估计的近似值为.,重点知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新设计,试题备选,(2)(2011年江西)下图是某算法的程序框图,则程序运行后输出的结果是.,【分析】(1)读懂算法框图的循环结构和随机数函数,用几何概型求之.,(2)先考虑循环变量s和计数变量n的初始值,再确定循环体及循环次数并计算每次的运算结果,最后确定输出
7、变量s的值.,重点知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新设计,试题备选,【解析】(1)点(A,B)应在矩形区域(A,B)|-11时,输出m=21,表示点(A,B)在矩形区域内部和单位圆的外部有21个点,根据几何概率得=,=4=3.16.,(2)第一次,s1=0+(-1)1+1=0,n=2;第二次,s2=0+(-1)2+2=3,n=3;第三次,s3=3+(-1)3+3=5,n=4;第四次,s4=5+(-1)4+4=109,故填10.,【答案】(1)3.16(2)10,(1)算法用来解决实际问题会是高考的一个命题亮点.本题借助框图,考查了几何概型,又验证了圆周率的近似值,是
8、一道好题.(2)算法框图命题背景常常是数列、统计、函数等等.在知识的交汇处命题是高考的一大特色.本题就是用框图解决数列的一道好题.,重点知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新设计,试题备选,同类拓展1(1)(2011年山东)执行如图所示的算法框图,输入l=2,m=3,n=5,则输出的y的值是.,重点知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新设计,试题备选,(2)执行如图所示的算法框图,若输出的S=88,则判断框内应填入的条件是(),(A)k7?.(B)k6?.(C)k5?.(D)k4?.,重点知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与
9、创新设计,试题备选,【解析】(1)输入l=2,m=3,n=5,l2+m2+n20,故y=702+213+155=278,因y=278105,故y=278-105=173,又y=173105,故y=173-105=68.,(2)第一次循环:k=1+1=2,S=20+2=2;,第二次循环:k=2+1=3,S=22+3=7;,第三次循环:k=3+1=4,S=27+4=18;,第四次循环:k=4+1=5,S=218+5=41;,第五次循环:k=5+1=6,S=241+6=88,满足条件则输出S的值,而此时k=6,故判断框内应填入的条件应是k5?.故选C.,【答案】(1)68(2)C,重点知识回顾,主要
10、题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新设计,试题备选,合情推理是科学发现和创造的基础,尽管合情推理的结果不一定正确.高考常在归纳与类比中择一命题,题型较灵活,难度中等,主要是选择或填空题.考查两个推理的应用能力.,例2(1)(2011年山东)设函数f(x)=(x0),观察:,f1(x)=f(x)=,f2(x)=f(f1(x)=,f3(x)=f(f2(x)=,f4(x)=f(f3(x)=,重点知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新设计,试题备选,当nN+且n2时,fn(x)=f(fn-1(x)=.,根据以上事实,由归纳推理可得:,(2)在平面几何中,ABC的内角
11、平分线CE分AB所成线段的比=,把这个结论类比到空间:在三棱锥ABCD中,ABCD(如图所示),面DEC平分二面角ACDB且与AB相交于E,则得到的类比的结论是.,重点知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新设计,试题备选,(2)类比时,面积常与线段长类比.ACD类比AC,BCD类比BC.,【解析】(1)观察给定的各个函数解析式,可知分子都为x,分母都为关于x的一次式的形式且每个式子的常数项为2,4,8,16,这样fn(x)对应的函数的分母的常数为2n,x的系数为2n-1;因此fn(x)=f(fn-1(x)=.,【分析】(1)从给出的函数解析式中x的系数分析归纳出一般性结
12、论.,(2)ABCD,过E作EFCD交CD于点F,连结AF,BF,则CD平面ABF.故AFB为二面角A-CD-B的平面角,于是EF是AFB的平分线.类比=成立.,重点知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新设计,试题备选,【答案】(1)(2)=,(1)本题实质是考查数列的通项归纳,这是归纳推理经常考查的方面.(2)类比时要了解一些类比对象的对应关系,这便于快捷找到解决问题的思想方法.,重点知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新设计,试题备选,同类拓展2(1)观察下列恒等式:,=-,tan-=-,tan 2-=-,tan 4-=-,由此可知:tan+
13、2tan+4tan-=.,(2)边长为a的等边三角形内任意一点到三边距离之和为定值.将这个结论推广到空间,棱长为a的正四面体内任意一点到各面距离之和为定值,则这个定值为.,重点知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新设计,试题备选,【解析】(1)tan+2tan+4tan-,=2tan-+4tan=4tan-4=-8.,(2)在等边三角形中,设任意一点到三边的距离分别为x1、x2、x3,则ax1+ax2+ax3=a2x1+x2+x3=a,同理,在正四面体中,可设正四面体内任一点到四个面的距离分别为h1、h2、h3、h4,因为每个面的面积为a2,a2(h1+h2+h3+h4
14、)=a2a,h1+h2+h3+h4=a,即为此正四面体的高.,【答案】(1)-8(2)a,重点知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新设计,试题备选,综合法是“由因导果”,而分析法则是“执果索因”,它们是截然相反的两种证明方法,分析法便于我们去寻找思路,而综合法便于过程的叙述,两种方法各有所长,在解决具体的问题中,综合应用,效果会更好.一般直接证明中的综合法会在解答题中重点考查.而反证法一般作为客观题的判断方法,很少单独命题,但可能会在大题中用到.,重点知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新设计,试题备选,例3如图,四棱锥P-ABCD中,PA底面A
15、BCD,PCAD,底面ABCD为梯形,ABDC,ABBC,AB=BC,点E在棱PB上,且PE=2EB.,(1)求证:平面PAB平面PCB;,(2)求证:PD平面EAC.,【分析】本题以立体几何中的四棱锥为载体,重点考查平行与垂直这两大位置关系的推理论证,其中第(1)问,要证面面垂直,即要证两平面中的一个平面经过另一平面的一条垂线,从而问题的关键在于寻找平面PAB或平面PCB的垂线,根据图形的特征,可证CB与平面PAB垂直,这可由条件ABBC,PACB即得;第(2)问要使得线面平行,只需保证线线平行,即使PD,重点知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新设计,试题备选,与平
16、面AEC内的一条直线平行,连结BD交AC于M,从而问题转化为探究PD与EM能否平行的问题.,【解析】(1)PA底面ABCD,PABC,又ABBC,PAAB=A,BC平面PAB.,又BC平面PCB,平面PAB平面PCB.,(2)PA底面ABCD,AC为PC在平面ABCD内的射影.,又PCAD,ACAD.,在梯形ABCD中,由ABBC,AB=BC,得BAC=,重点知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新设计,试题备选,又ABDC,DCA=BAC=,又ACAD,故DAC为等腰直角三角形.,DC=AC=AB=2AB.,连结BD交AC于点M,连结EM,则=2.,在BPD中,=2,P
17、DEM.,又PD平面EAC,EM平面EAC,PD平面EAC.,立体几何是高中数学的重要组成部分,在高考中的试,题多以中档题形式出现,综合考查线面平行及垂直问题等基础知识,在备考复习时,要依据课本知识,构建空间思维网络,熟练掌握线面平行、垂直的性质、判定定理.,重点知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新设计,试题备选,同类拓展3,(2011年江苏)如图,在四棱锥P-ABCD中,平面PAD平面ABCD,AB=AD,BAD=60,E,F分别是AP,AD的中点.,求证:(1)直线EF平面PCD;,(2)平面BEF平面PAD.,【解析】(1)在PAD中,因为E,F分别为AP,AD
18、的中点,所以EFPD.,又因为EF平面PCD,PD平面PCD,所以直线EF平面PCD.,重点知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新设计,试题备选,(2)连结BD,因为AB=AD,BAD=60,所以ABD为正三角形.因为F是AD的中点,所以BFAD.,因为平面PAD平面ABCD,BF平面ABCD,平面PAD平面ABCD=AD,所以BF平面PAD.,又因为BF平面BEF,所以平面BEF平面PAD.,重点知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新设计,试题备选,例4已知a0,b0,a+b=1,求证:+2.,【分析】若采用分析法,则易找到思路,用综合法结合基
19、本不等式进行书写证明过程.,【证明】(法一)要证原不等式只要证a+b+24,即只要证明1.,也就是要证明ab+(a+b)+1.从而只要证ab.,1=a+b2ab,原不等式成立.,重点知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新设计,试题备选,(法二)1=a+b2,ab,(a+b)+ab+1,1,从而有2+24,即(a+)+(b+)+24,+24,+2.,本题的关键在于找准突破口,合理选择方法.分析法中的联结词语必不可少,优点是利于思考.综合法条理清楚,但不好下手,两者结合较好.,重点知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新设计,试题备选,同类拓展4已知函
20、数f(x)=x2+ax+b,(a,bR),当实数p、q满足p+q=1时,若0p1,求证:pf(x)+qf(y)f(px+qy)对任意实数x,y成立.,【证明】欲证:pf(x)+qf(y)f(px+qy),只要证:p(x2+ax+b)+q(y2+ay+b)(px+qy)2+a(px+qy)+b.,p+q=1,只要证:px2+qy2(px+qy)2,只要证:p(1-p)x2-2pqxy+q(1-q)y20,只要证:pq(x-y)20.,0p1,p+q=1,0q1,(x-y)20,上式成立,故原不等式成立.,重点知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新设计,试题备选,例5求证:
21、当x2+bx+c2=0有两个不相等的非零实数根时,bc0.,【分析】从所证结论分析不好采用直接证法.若用反证法,则可分为3类情况讨论证明.,【证明】假设bc=0,则有三种情况出现:,若b=0,c=0,方程变为x2=0,x1=x2=0是方程x2+bx+c2=0的根,这与已知方程中有两个不相等的实根矛盾;,若b=0,c0,方程变为x2+c2=0,但当c0时x2+c20与x2+c2=0矛盾;,若b0,c=0,方程变为x2+bx=0,方程的根为x1=0,x2=-b,这与已知条件方程有两个非零实根矛盾.,综合可知,假设不成立,故当x2+bx+c2=0有两个不相等的非零实数根时,bc0.,重点知识回顾,主
22、要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新设计,试题备选,当结论的反面的情形比较多时,要对每一种情形分别推出矛盾.,同类拓展5设Sn为数列an的前n项和,Sn=2an-3n+5(nN+).,(1)证明:数列an+3是等比数列;,(2)证明:不存在正整数p,q,r(pqr)使得p,q,r和Sp,Sq,Sr同时成等差数列.,【证明】(1)因为Sn=2an-3n+5(nN+),所以a1=S1=2a1+2,所以a1=-2.,又因为an+1=Sn+1-Sn,=2an+1-3(n+1)+5-(2an-3n+5),=2an+1-2an-3,重点知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本
23、与创新设计,试题备选,所以an+1=2an+3,故an+1+3=2(an+3).,又因为a1+3=1,所以数列an+3是首项为1,公比为2的等比数列.,(2)由(1)得,an+3=(a1+3)2n-1=2n-1,所以an=2n-1-3,故Sn=2n-3n-1.,假设满足条件的正整数p、q、r存在,则p+r=2q,Sp+Sr=2Sq.,由得,(2p-3p-1)+(2r-3r-1)=2(2q-3q-1),重点知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新设计,试题备选,即2p+2r-3(p+r)=2q+1-6q.,将代入得,2p+2r=2q+1.,设等差数列p、q、r的公差为d,则
24、q=p+d,r=p+2d,d0.,代入上式有2p+2p+2d=2p+d+1,两边同除以2p,得1+22d=2d+1,即(2d-1)2=0,所以2d=1.,所以d=0,与d0矛盾.,故不存在满足条件的p、q、r.,重点知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新设计,试题备选,数学归纳法在高考中一般不单独命题,而是作为解答题的工具,且往往在与数列、函数、不等式等知识交汇处使用.,例6已知数列bn是等差数列,b1=1,b1+b2+b10=145.,(1)求数列bn的通项公式bn;,(2)设数列an的通项an=loga(1+)(其中a0且a1),记Sn是数列an的前n项和,试比较S
25、n与logabn+1的大小,并证明你的结论.,重点知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新设计,试题备选,【分析】(1)直接由已知求出b1和d即可.(2)将Sn和logabn+1分别求出表达式后使用数学归纳法证之.,【解析】(1)设数列bn的公差为d,由题意得,bn=3n-2.,(2)由bn=3n-2知Sn=loga(1+1)+loga(1+)+loga(1+)=loga(1+1)(1+)(1+),而logabn+1=loga,于是,比较Sn与logabn+1的大小比较(1+1)(1+)(1+)与的大小.,重点知识回顾,主要题型剖析,高考命题趋势,专题训练,回归课本与创新
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