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,