分析法与综合法

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分析法与综合法

一、分析法与综合法的定义

1、定义

所谓分析法,是指“执果索因”的思维方法,即从结论出发,不断地去寻找需知,直至达到已知事实为止的方法. 分析法的思维全貌可概括为下面形式: “结论需知1需知2…已知”.

所谓综合法,是指“由因导果”的思维方法,即从已知条件出发,不断地展开思考,去探索结论的方法.

综合法的思维过程的全貌可概括为下面形式: “已知可知1可知2…结论”.

二 、例题赏析

例1、已知:a b ∈R ,,且a b ≠,求证:3322a b a b ab +>+.

证明一:(分析法)要证3322

a b a b ab +>+, 即证2

2

()()()a b a ab b ab a b +-+>+, 因为0a b +>,

故只需证22

a a

b b ab -+>, 即证22

20a ab b -+>, 即证2

()0a b ->, 因为a b ≠,

所以2()0a b ->成立, 所以3322

a b a b ab +>+成立.

证明二:(综合法)由a b ≠,知2

()0a b ->,即2220a ab b -+>,则

22a ab b ab -+>.

又0a b +>,则2

2

()()()a b a ab b ab a b +-+>+,即3322

a b a b ab +>+.

实际证题过程中,分析法与综合法往往是结合起来运用的,把分析法和综合法孤立起来运用是比较少的.问题仅在于,在构建命题的证明路径时,有时分析法居主导地位,综合法伴随着它;有时却刚好相反,综合法居主导地位,而分析法伴随着它.

特别是,对于那些较为复杂的数学命题,不论是从“已知”推向“未知”,或者是由“未知”靠拢“已知”,都有一个比较长的过程,单靠分析法或综合法显得较为困难.为保证探索方向准确及过程快捷,人们又常常把分析法与综合法两者并列起来使用,即常采取同时从已知和结论出发,寻找问题的一个中间目标.从已知到中间目标运用综合法思索,而由结论到中间目标运用分析法思索,以中间目标为桥梁沟通已知与结论,构建出证明的有效路径.上面所言的思维模式可概括为如下图所示:

综合法与分析法是逻辑推理的思维方法,它对于培养思维的严谨性极为有用.把分析法与综合法两者并列起来进行思考,寻求问题的解答途径方式,就是人们通常所说的分析、综合法.

下面举一具体例子加以说明:

例2、若a b c ,,是不全相等的正数,求证:lg lg lg lg lg lg 222

a b b c c a

a b c +++++>

++.

证明:要证lg

lg lg lg lg lg 222a b b c c a

a b c +++++>++ 只需证lg lg()222a b b c c a

a b c +++>,

只需证222a b b c c a abc +++>.

但是,02a b ab +>≥,02b c bc +>≥,02

c a ca +>≥.

且上述三式中的等号不全成立,所以222

a b b c c a

abc +++>.

因此lg lg lg lg lg lg 222

a b b c c a

a b c +++++>++. 注:这个证明中的前半部分用的是分析法,后半部分用的是综合法.

例3、例1 如图1,在四面体A VBC -中,

60VA VB VC AVB AVC ==∠=∠=,,90BVC ∠=,

求证:平面VBC ⊥平面ABC .

分析:要证面面垂直需通过线面垂直来实现,可是哪一条直线是我们所需要的与平面垂直的直线呢? 我们假设两平面垂直已经知道,则根据两平面垂直的性质定理,在平面VBC 内作VD BC ⊥,则VD ⊥平面ABC ,所以VD 即为我们所要寻找的直线. 要证明VD ⊥平面ABC ,除了已知的VD BC ⊥之外,还需要在平面ABC 内找一条直线与VD 垂直,哪一条呢? 假设已知知道VD ⊥平面ABC ,则VD 与平面ABC 内的任意直线均垂直,即必有VD AB VD AC ,⊥⊥,但这两个垂直的证明较难入手,还有其他的直线吗? 连结AD 呢?假设已经知道VD ⊥平面ABC ,则必有VD AD ⊥.通过计算可得到

90VDA ∠=,原题得证.

证明:设BC 的中点为D ,连结VD AD ,,因为VB VC =,所以VD BC ⊥;

设1VA VB VC ===,因为6090AVB AVC BVC ∠=∠=∠=,,

所以

2

122

AB AC BC VD AD =====

,,,所以90VDA ∠=,即VD AD ⊥,又已知AD BC D =,所以VD ⊥平面ABC ,又VD ⊂平面VBC ,所以平面VBC ⊥平

面ABC .

例4、如图2,在长方体1111ABCD A B C D -中, 证明:平面1A BD ∥平面11CB D .

分析:要证明两平面平行,需在一平面内寻找两条相交直线与另一平面平行.

假设两平面平行已知,则一个平面内的任意直线均与另一个平面平行,所以有

11A B A D BD ,,均与平面11CB D 平行,选择任意两条均可,不妨选择11A B A D ,.

要想证明11A B A D ,与平面11CB D 平行,需在平面11CB D 内寻找两条直线分别与

11A B A D ,平行,假设11A B A D ,与平面11CB D 平行已知,则根据线面平行的性质定理,过

1A B 的平面11A BCD 与平面11CB D 相交所得的交线1CD 与1A B 平行;过1A D 的平面11A DCB 与平面11CB D 相交所得的交线1B C 与1A D 平行.11CD B C ,即为所要寻找的直线.

从而易知11CD B C ,分别与11A B A D ,平行,原题得证.

证明:因为1111ABCD A B C D -为长方体,所以有11A D BC

∥,即四边形11A BCD 为平行四边形,从而有11A B CD ∥,又已知1A B ⊄平面111CB D CD ⊂,平面11CB D ,进而有1A B ∥平面11CB D ;同理有11A D B C ∥,从而有1A D ∥平面11CB D ;又已知111A B A D A =,所以

有平面1A BD ∥平面11CB D .

从上面的两例可以看出,分析法的基本思路是:从“未知”看“需知”,逐步靠拢“已知”,其逐步推理,实际上是要寻找它的充分条件.同学们可以在学习过程中,沿着这样的解题思路,亲自体验一下分析法在立几证明中的妙用.

例4、 设A 、B 、C 是双曲线xy=1上的三点,求证:△ABC 的垂心H 必在此

双曲线上.

分析:如图1-1,设H 的坐标为(x 0,y 0),要证H 在此双曲线上,即证x 0y 0=1.而H 是两条高AH 与BH 的交点,因此需求直线AH 、BH 的方程,进而从所得方程组中设法推出x 0y 0=1.