人教版数学高二选修4-5导学案三反证法与放缩法

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学习目标 1.理解反证法的理论依据,掌握反证法的基本步骤,会用反证法证明不等式.2.理解用放缩法证明不等式的原理,会用放缩法证明一些不等式.

知识点一反证法

思考什么是反证法?用反证法证明时,导出矛盾有哪几种可能?

梳理反证法

(1)反证法证明的定义:先假设要证明的命题不成立,以此为出发点,结合已知条件,应用公理、定义、定理、性质等,进行________________,得到和命题的条件(或已证明的定理、性质、明显成立的事实等)矛盾的结论,以说明________不成立,从而证明原命题成立.(2)反证法证明不等式的一般步骤:①假设命题不成立;②依据假设推理论证;③推出矛盾以说明____________________,从而断定原命题成立.

知识点二放缩法

思考放缩法是证明不等式的一种特有的方法,那么放缩法的原理是什么?

梳理放缩法

(1)放缩法证明的定义

证明不等式时,通常把不等式中的某些部分的值______或________,简化不等式,从而达到证明的目的.这种方法称为放缩法.

(2)放缩法的理论依据

①不等式的传递性.

②等量加(减)不等量为____________.

③同分子(分母)异分母(分子)的两个分式大小的比较.

类型一 反证法证明不等式

命题角度1 证明“否定性”结论

例1 设a >0,b >0,且a +b =1a +1b

,证明: (1)a +b ≥2;(2)a 2+a <2与b 2+b <2不可能同时成立.

反思与感悟 当待证不等式的结论为否定性命题时,常用反证法来证明,对结论的否定要全面不能遗漏,最后的结论可以与已知的定义、定理、已知条件、假设矛盾.

跟踪训练1 设0<a <2,0<b <2,0<c <2,

求证:(2-a )·c ,(2-b )·a ,(2-c )·b 不可能同时大于1.

命题角度2 证明“至少”“至多”型问题

例2 已知f (x )=x 2+px +q ,

求证:(1)f (1)+f (3)-2f (2)=2;

(2)|f (1)|,|f (2)|,|f (3)|中至少有一个不小于12

.

反思与感悟 (1)在证明中含有“至多”“至少”“最多”等字眼时,若正面难以找到解题的突破口,可转换视角,用反证法证明.

(2)在用反证法证明的过程中,由于作出了与结论相反的假设,相当于增加了题设条件,因此在证明过程中必须使用这个增加的条件,否则将无法推出矛盾.

跟踪训练2 若a ,b ,c 均为实数,且a =x 2-2y +π2,b =y 2-2z +π3,c =z 2-2x +π6

,求证:a ,b ,c 中至少有一个大于零.

类型二 放缩法证明不等式

例3 已知实数x ,y ,z 不全为零,求证:

x 2+xy +y 2+y 2+yz +z 2+z 2+zx +x 2>32

(x +y +z ).

反思与感悟 (1)利用放缩法证明不等式,要根据不等式两端的特点及已知条件(条件不等式),谨慎地采取措施,进行恰当地放缩,任何不适宜的放缩都会导致推证的失败.

(2)一定要熟悉放缩法的具体措施及操作方法,利用放缩法证明不等式,就是采取舍掉式中一些正项或负项,或者在分式中放大或缩小分子、分母,或者把和式中各项或某项换成较大或较小的数,从而达到证明不等式的目的.

跟踪训练3求证:

3

2-

1

n+1

<1+

1

22+…+

1

n2<2-

1

n(n∈N+且n≥2).

1.用放缩法证明不等式时,下列各式正确的是()

A.

1

a+x

1

a B.

b

a<

b+m

a+m

C.x2+x+3>x2+3 D.|a+1|≥|a|-1

2.用反证法证明命题“a,b,c全为0”时,其假设为()

A.a,b,c全不为0 B.a,b,c至少有一个为0

C.a,b,c至少有一个不为0 D.a,b,c至多有一个不为0

3.如果a a+b b>a b+b a,则实数a,b应满足的条件是________.

4.求证:2是无理数.

1.常见的涉及反证法的文字语言及其相对应的否定假设

常见

词语

至少有

一个

至多有一个唯一一个不是不可能全都是否定

假设

一个也

没有

有两个或两

个以上

没有或有两个

或两个以上

是有或存在不全不都是

2.放缩法证明不等式常用的技巧

(1)增项或减项.

(2)在分式中增大或减小分子或分母.

(3)应用重要不等式放缩,如a2+b2≥2ab,ab≤a+b

2,ab≤(

a+b

2)

2,

a+b+c

3≥

3abc(a,b,

c>0).

(4)利用函数的单调性等.

答案精析

问题导学

知识点一

思考 (1)反证法就是在否定结论的前提下推出矛盾,从而说明结论是正确的.

(2)矛盾可以是与已知条件矛盾,也可以是与已知的定义,定理矛盾.

梳理 (1)正确的推理 假设

(2)假设不成立

知识点二

思考 ①不等式的传递性;②等量加(减)不等量为不等量.

梳理 (1)放大 缩小 (2)②不等量

题型探究

例1 证明 由a +b =1a +1b =a +b ab

,a >0,b >0,得ab =1. (1)由基本不等式及ab =1可知,a +b ≥2ab =2,即a +b ≥2,

当且仅当a =b =1时等号成立.

(2)假设a 2+a <2与b 2+b <2同时成立,

则由a 2+a <2及a >0,得0<a <1;

同理,0<b <1,从而ab <1,这与ab =1矛盾.

故a 2+a <2与b 2+b <2不可能同时成立.

跟踪训练1 证明 假设(2-a )·c ,(2-b )·a ,(2-c )·b 同时都大于1,

即(2-a )·c >1,(2-b )·a >1,(2-c )·b >1,

则(2-a )·c ·(2-b )·a ·(2-c )·b >1,

∴(2-a )(2-b )(2-c )·abc >1.①

∵0<a <2,0<b <2,0<c <2,

∴(2-a )·a ≤(2-a +a 2

)2=1, 同理(2-b )·b ≤1,(2-c )·c ≤1,

∴(2-a )·a ·(2-b )·b ·(2-c )·c ≤1,