第五节合情推理与演绎推理
[知识能否忆起]
一、合情推理
二、演绎推理
1.定义: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.
2.特点:演绎推理是由一般到特殊的推理.
3.模式:三段论.“三段论”是演绎推理的一般模式,包括:
[小题能否全取]
1.(教材习题改编)命题“有些有理数是无限循环小数,整数是有理数,所以整数是无
限循环小数”是假命题,推理错误的原因是( )
A .使用了归纳推理
B .使用了类比推理
C .使用了“三段论”,但推理形式错误
D .使用了“三段论”,但小前提错误
解析:选C 由条件知使用了三段论,但推理形式是错误的. 2.数列2,5,11,20,x,47,…中的x 等于( ) A .28 B .32 C .33
D .27
解析:选B 由5-2=3,11-5=6,20-11=9. 则x -20=12,因此x =32.
3.(教材习题改编)给出下列三个类比结论. ①(ab )n =a n b n 与(a +b )n 类比,则有(a +b )n =a n +b n
;
②log a (xy )=log a x +log a y 与sin(α+β)类比,则有sin(α+β)=sin αsin β; ③(a +b )2
=a 2
+2ab +b 2
与(a +b )2
类比,则有(a +b )2
=a 2
+2a ·b +b 2
. 其中结论正确的个数是( ) A .0 B .1 C .2
D .3
解析:选B 只有③正确.
4.在平面上,若两个正三角形的边长的比为1∶2,则它们的面积比为1∶4.类似地,在空间中,若两个正四面体的棱长的比为1∶2,则它们的体积比为________.
解析:V 1V 2=13S 1h 1
13S 2h 2=? ????S 1S 2·h 1h 2=14×12=18
.
答案:1∶8
5.(2012·陕西高考)观察下列不等式 1+122<32, 1+122+132<53, 1+122+132+142<74 ……
照此规律,第五个不等式为___________________________________________________. 解析:观察得出规律,左边为项数个连续自然数平方的倒数和,右边为项数的2倍减1
的差除以项数,即1+122+132+142+152+…+1n 2<2n -1n
(n ∈N *
,n ≥2),
所以第五个不等式为1+122+132+142+152+162<11
6.
答案:1+122+132+142+152+162<11
6
1.合情推理主要包括归纳推理和类比推理,合情推理具有猜测和发现结论,探索和提供思路的作用.合情推理的结论可能为真,也可能为假,结论的正确性有待于进一步的证明.
2.应用三段论解决问题时,应首先明确什么是大前提,什么是小前提,如果大前提、小前提与推理形式是正确的,结论必定是正确的.如果大前提错误,尽管推理形式是正确的,所得结论也是错误的.
典题导入
[例1] (2012·河南调研)已知函数f (x )=
x
x +2
(x >0).如下定义一列函数:f 1(x )=
f (x ),f 2(x )=f (f 1(x )),f 3(x )=f (f 2(x )),…,f n (x )=f (f n -1(x )),…,n ∈N *,那么由归
纳推理可得函数f n (x )的解析式是f n (x )=________.
[自主解答] 依题意得,f 1(x )=
x
x +2
,
f 2(x )=
x
x +2x x +2
+2
=x 3x +4=x
22-1x +2
2, f 3(x )=x 3x +4x 3x +4
+2=x 7x +8=x 23-1x +23,…,由此归纳可得f n (x )=x
2n -1x +2
n
(x >0).
[答案]
x
2n
-1x +2n
(x >0)
由题悟法
1.归纳是依据特殊现象推断出一般现象,因而由归纳所得的结论超越了前提所包含的范围.
2.归纳的前提是特殊的情况,所以归纳是立足于观察、经验或试验的基础之上的. [注意] 归纳推理所得结论未必正确,有待进一步证明,但对数学结论和科学的发现很有用.
以题试法
1.(2012·枣庄模拟)将正奇数按如图所示的规律排列,则第21行从左向右的第5个数为( )
13 5 7
9 11 13 15 1719 21 23 25 27 29 31
… … …
A .809
B .852
C .786
D .893
解析:选A 前20行共有正奇数1+3+5+…+39=202
=400个,则第21行从左向右的第5个数是第405个正奇数,所以这个数是2×405-1=809.
典题导入
[例2] 在平面几何里,有“若△ABC 的三边长分别为a ,b ,c 内切圆半径为r ,则三角形面积为S △ABC =1
2(a +b +c )r ”,拓展到空间,类比上述结论,“若四面体 ABCD 的四个
面的面积分别为S 1,S 2,S 3,S 4,内切球的半径为r ,则四面体的体积为________________”.
[自主解答] 三角形的面积类比为四面体的体积,三角形的边长类比为四面体四个面的面积,内切圆半径类比为内切球的半径.二维图形中12类比为三维图形中的1
3,得V
四面体ABCD
=1
3
(S 1+S 2+S 3+S 4)r .
[答案] V 四面体ABCD =1
3(S 1+S 2+S 3+S 4)r
由题悟法
1.类比推理是由特殊到特殊的推理,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:
(1)找出两类事物之间的相似性或一致性;
(2)用一类事物的性质去推测另一类事物的性质,得出一个明确的命题(猜想).
以题试法
2.若{a n }是等差数列,m 、n 、p 是互不相等的正整数,则有:(m -n )a p +(n -p )a m +(p -m )a n =0,类比上述性质,相应地,对等比数列{b n },有__________________.
解析:设{b n }的首项为b 1,公比为q ,则b m -n p ·b n -p m ·b p -m
n =(b 1q
p -1)m -n
·(b 1q
m -1)n -p
·(b 1q
n -1)p -m
=b 0
1·q 0
=1.
答案:b m -n
p ·b n -p
m ·b p -m
n =1
典题导入
[例3] 数列{a n }的前n 项和记为S n ,已知a 1=1,a n +1=
n +2
n
S n (n ∈N *).证明: (1)数列????
??
S n n 是等比数列;
(2)S n +1=4a n .
[自主解答] (1)∵a n +1=S n +1-S n ,a n +1=
n +2
n
S n , ∴(n +2)S n =n (S n +1-S n ),即nS n +1=2(n +1)S n . 故
S n +1n +1=2·S n
n
,(小前提) 故??????
S n n 是以2为公比,1为首项的等比数列.(结论) (大前提是等比数列的定义,这里省略了) (2)由(1)可知
S n +1n +1=4·S n -1
n -1
(n ≥2), ∴S n +1=4(n +1)·
S n -1n -1=4·n -1+2
n -1
·S n -1=4a n (n ≥2).(小前提) 又∵a 2=3S 1=3,S 2=a 1+a 2=1+3=4=4a 1,(小前提) ∴对于任意正整数n ,都有S n +1=4a n .(结论)
由题悟法
演绎推理是从一般到特殊的推理,其一般形式是三段论,应用三段论解决问题时,应当
首先明确什么是大前提和小前提,如果前提是显然的,则可以省略.
以题试法
3.如图所示,D ,E ,F 分别是BC ,CA ,AB 上的点,∠BFD =∠A ,
且DE ∥BA .求证:ED =AF (要求注明每一步推理的大前提、小前提和结论,并最终把推理过程用简略的形式表示出来).
证明:(1)同位角相等,两条直线平行,(大前提) ∠BFD 与∠A 是同位角,且∠BFD =∠A ,(小前提) 所以DF ∥EA .(结论)
(2)两组对边分别平行的四边形是平行四边形,(大前提)
DE ∥BA 且DF ∥EA ,(小前提)
所以四边形AFDE 为平行四边形.(结论) (3)平行四边形的对边相等,(大前提)
ED 和AF 为平行四边形的对边,(小前提)
所以ED =AF .(结论) 上面的证明可简略地写成:
?
???
?∠BFD =∠A ?DF ∥EA DE ∥BA ?四边形AFDE 是平行四边形?ED =AF .
1.推理“①矩形是平行四边形;②三角形不是平行四边形;③三角形不是矩形”中的小前提是( )
A .①
B .②
C .③
D .①和②
解析:选B 由演绎推理三段论可知,①是大前提;②是小前提;③是结论.故选B. 2.(2012·合肥模拟)正弦函数是奇函数,f (x )=sin(x 2
+1)是正弦函数,因此f (x )=sin(x 2
+1)是奇函数,以上推理( )
A .结论正确
B .大前提不正确
C .小前提不正确
D .全不正确
解析:选C 因为f (x )=sin(x 2
+1)不是正弦函数,所以小前提不正确.
3.(2012·泰兴模拟)在平面几何中有如下结论:正三角形ABC 的内切圆面积为S 1,外
接圆面积为S 2,则S 1S 2=1
4
,推广到空间可以得到类似结论;已知正四面体P -ABC 的内切球体
积为V 1,外接球体积为V 2,则V 1V 2
=( )
A.1
8 B.19 C.1
64
D.127
解析:选D 正四面体的内切球与外接球的半径之比为1∶3,故V 1V 2=1
27
.
4.(2012·德州模拟)给出下面类比推理(其中Q 为有理数集,R 为实数集,C 为复数集): ①“若a ,b ∈R ,则a -b =0?a =b ”类比推出“a ,c ∈C ,则a -c =0?a =c ”; ②“若a ,b ,c ,d ∈R ,则复数a +b i =c +d i ?a =c ,b =d ”类比推出“a ,b ,c ,d ∈Q ,则a +b 2=c +d 2?a =c ,b =d ”;
③“a ,b ∈R ,则a -b >0?a >b ”类比推出“若a ,b ∈C ,则a -b >0?a >b ”; ④“若x ∈R ,则|x |<1?-1<x <1”类比推出“若z ∈C ,则|z |<1?-1<z <1”. 其中类比结论正确的个数为( ) A .1 B .2 C .3
D .4
解析:选B 类比结论正确的有①②.
5.观察如图所示的正方形图案,每条边(包括两个端点)有n (n ≥2,n ∈N *
)个圆点,第
n 个图案中圆点的总数是S n .按此规律推断出S n 与n 的关系式为( )
A .S n =2n
B .S n =4n
C .S n =2n
D .S n =4n -4
解析:选D 由n =2,n =3,n =4的图案,推断第n 个图案是这样构成的:各个圆点排成正方形的四条边,每条边上有n 个圆点,则圆点的个数为S n =4n -4.
6.(2012·武汉市适应性训练)下列推理中属于归纳推理且结论正确的是( ) A .设数列{a n }的前n 项和为S n .由a n =2n -1,求出S 1=12
,S 2=22
,S 3=32
,…,推断:
S n =n 2
B .由f (x )=x cos x 满足f (-x )=-f (x )对? x ∈R 都成立,推断:f (x )=x cos x 为奇函数
C .由圆x 2
+y 2
=r 2
的面积S =πr 2
,推断:椭圆x 2a 2+y 2
b
2=1(a >b >0)的面积S =πab
D .由(1+1)2>21,(2+1)2>22,(3+1)2>23,…,推断:对一切n ∈N *,(n +1)2>2n
解析:选A 选项A 由一些特殊事例得出一般性结论,且注意到数列{a n }是等差数列,其前n 项和等于S n =n 1+2n -12
=n 2
,选项D 中的推理属于归纳推理,但结论不正确.因
此选A.
7.(2013·杭州模拟)设n 为正整数,f (n )=1+12+13+…+1n ,计算得f (2)=3
2
,f (4)>2,
f (8)>5
2
,f (16)>3,观察上述结果,可推测一般的结论为________.
解析:由前四个式子可得,第n 个不等式的左边应当为f (2n
),右边应当为n +2
2
,即可
得一般的结论为f (2n
)≥
n +2
2
.
答案:f (2n
)≥
n +2
2
8.(2011·陕西高考)观察下列等式
1=1 2+3+4=9 3+4+5+6+7=25 4+5+6+7+8+9+10=49
……
照此规律,第n 个等式为________.
解析:每行最左侧数分别为1、2、3、…,所以第n 行最左侧的数为n ;每行数的个数分别为1、3、5、…,则第n 行的个数为2n -1.所以第n 行数依次是n 、n +1、n +2、…、3n -2.其和为n +(n +1)+(n +2)+…+(3n -2)=(2n -1)2
.
答案:n +(n +1)+(n +2)+…+(3n -2)=(2n -1)2
9.(2012·杭州模拟)在平面上,我们如果用一条直线去截正方形的一个角,那么截下的一个直角三角形,按图所标边长,由勾股定理有:c 2
=a 2
+b 2
.设想正方形换成正方体,把截线换成如图的截面,这时从正方体上截下三条侧棱两两垂直的三棱锥O -LMN ,如果用S 1,
S 2,S 3表示三个侧面面积,S 4表示截面面积,那么类比得到的结论是________.
解析:将侧面面积类比为直角三角形的直角边,截面面积类比为直角三角形的斜边,可
得S 21+S 22+S 23=S 2
4.
答案:S 2
1+S 2
2+S 2
3=S 2
4
10.平面中的三角形和空间中的四面体有很多相类似的性质,例如在三角形中:(1)三角形两边之和大于第三边;(2)三角形的面积S =1
2×底×高;(3)三角形的中位线平行于第
三边且等于第三边的1
2
;……
请类比上述性质,写出空间中四面体的相关结论. 解:由三角形的性质,可类比得空间四面体的相关性质为: (1)四面体的任意三个面的面积之和大于第四个面的面积; (2)四面体的体积V =1
3
×底面积×高;
(3)四面体的中位面平行于第四个面且面积等于第四个面的面积的1
4
.
11.定义“等和数列”:在一个数列中,如果每一项与它的后一项的和都为同一个常数,那么这个数列叫做等和数列,这个常数叫做该数列的公和.已知数列{a n }是等和数列,且a 1=2,公和为5.
(1)求a 18的值;
(2)求该数列的前n 项和S n .
解:(1)由等和数列的定义,数列{a n }是等和数列,且a 1=2,公和为5,易知a 2n -1=2,
a 2n =3(n =1,2…),故a 18=3.
(2)当n 为偶数时,
S n =a 1+a 2+…+a n =(a 1+a 3+…+a n -1)+(a 2+a 4+…+a n )
=2+2+…+22个2+3+3+…+32个3=52n ;
当n 为奇数时,
S n =S n -1+a n =52(n -1)+2=52n -12
.
综上所述:S n
=?????
5
2n ,n 为偶数,
52n -1
2,n 为奇数.
12.某少数民族的刺绣有着悠久的历史,如图(1)、(2)、(3)、(4)为她们刺绣最简单的四个图案,这些图案都是由小正方形构成,小正方形数越多刺绣越漂亮.现按同样的规律刺绣(小正方形的摆放规律相同),设第n 个图形包含f (n )个小正方形.
(1)求出f (5)的值;
(2)利用合情推理的“归纳推理思想”归纳出f (n +1)与f (n )之间的关系式,并根据你得到的关系式求出f (n )的表达式;
(3)求
1
f 1+1
f 2-1+1
f 3-1+…+1
f n -1
的值. 解:(1)f (5)=41.
(2)因为f (2)-f (1)=4=4×1,
f (3)-f (2)=8=4×2, f (4)-f (3)=12=4×3, f (5)-f (4)=16=4×4,
…
由上式规律,所以得出f (n +1)-f (n )=4n . 因为f (n +1)-f (n )=4n , 所以f (n +1)=f (n )+4n ,
f (n )=f (n -1)+4(n -1)
=f (n -2)+4(n -1)+4(n -2)
=f (n -3)+4(n -1)+4(n -2)+4(n -3) =…
=f (1)+4(n -1)+4(n -2)+4(n -3)+…+4 =2n 2
-2n +1. (3)当n ≥2时,
1
f n -1=12n n -1=12(1n -1-1
n ), ∴
1
f 1+1
f 2-1+1
f 3-1+…+1
f n -1
=1+12? ????1-12+12-13+13-1
4+…+1n -1-1n =1+12? ????
1-1n
=32-12n
.
1.(2012·江西高考)观察下列各式:a +b =1,a 2+b 2=3,a 3+b 3=4,a 4+b 4=7,a 5
+b 5
=11,…,则a 10
+b 10
=( )
A .28
B .76
C .123
D .199
解析:选C 记a n
+b n
=f (n ),则f (3)=f (1)+f (2)=1+3=4;f (4)=f (2)+f (3)=3+4=7;f (5)=f (3)+f (4)=11.通过观察不难发现f (n )=f (n -1)+f (n -2)(n ∈N *
,n ≥3),则f (6)=f (4)+f (5)=18;f (7)=f (5)+f (6)=29;f (8)=f (6)+f (7)=47;f (9)=f (7)+f (8)=76;f (10)=f (8)+f (9)=123.所以a 10
+b 10
=123.
2.对于命题:若O 是线段AB 上一点,则有|OB |·OA +|OA |·OB
=0.
将它类比到平面的情形是:
若O 是△ABC 内一点,则有S △OBC ·OA +S △OCA ·OB +S △OBA ·OC
=0,将它类比到空间
情形应该是:若O 是四面体ABCD 内一点,则有________.
解析:将平面中的相关结论类比到空间,通常是将平面中的图形的面积类比为空间中的
几何体的体积,因此依题意可知若O 为四面体ABCD 内一点,则有V O -BCD ·OA +V O -ACD ·OB
+V O -ABD ·OC +V O -ABC ·OD
=0.
答案:V O -BCD ·OA +V O -ACD ·OB +V O -ABD ·OC +V O -ABC ·OD
=0
3.(2012·福建高考)某同学在一次研究性学习中发现,以下五个式子的值都等于同一个常数:
(1)sin 2
13°+cos 2
17°-sin 13°cos 17°; (2)sin 2
15°+cos 2
15°-sin 15°cos 15°; (3)sin 2
18°+cos 2
12°-sin 18°cos 12°; (4)sin 2
(-18°)+cos 2
48°-sin(-18°)cos 48°; (5)sin 2
(-25°)+cos 2
55°-sin(-25°)cos 55°. (1)试从上述五个式子中选择一个,求出这个常数;
(2)根据(1)的计算结果,将该同学的发现推广为三角恒等式,并证明你的结论. 解:(1)选择(2)式,计算如下:
sin 215°+cos 2
15°-sin 15°cos 15°=1-12sin 30°
=1-14=34
.
(2)三角恒等式为sin 2α+cos 2
(30°-α)-sin α·cos(30°-α)=34.
证明如下:
法一:sin 2
α+cos 2
(30°-α)-sin αcos(30°-α)
=sin 2α+(cos 30°cos α+sin 30°sin α)2
-sin α(cos 30°·cos α+sin 30°sin α)
=sin 2α+34cos 2α+32sin αcos α+14sin 2α-32sin αcos α-12sin 2
α
=34sin 2α+34cos 2
α =34
. 法二:sin 2
α+cos 2
(30°-α)-sin αcos(30°-α) =
1-cos 2α2+1+cos 60°-2α2
-sin α(cos 30°cos α+sin 30°sin α) =12-12cos 2α+12+12(cos 60°cos 2α+sin 60°si n 2α)-32sin αcos α-12sin 2
α =12-12cos 2α+12+14cos 2α+34sin 2α-34sin 2α-1
4(1-cos 2α) =1-14cos 2α-14+14cos 2α=34
.
1.(2012·江西高考)观察下列事实:|x |+|y |=1的不同整数解(x ,y )的个数为4,|x |+|y |=2的不同整数解(x ,y )的个数为8,|x |+|y |=3的不同整数解(x ,y )的个数为12,…,则|x |+|y |=20的不同整数解(x ,y )的个数为( )
A .76
B .80
C .86
D .92
解析:选B 由特殊到一般,先分别计算|x |+|y |的值为1,2,3时,对应的(x ,y )的不同整数解的个数,再猜想|x |+|y |=n 时,对应的不同整数解的个数.通过观察可以发现|x |+|y |的值为1,2,3时,对应的(x ,y )的不同整数解的个数为4,8,12,可推出当|x |+|y |=
n 时,对应的不同整数解(x ,y )的个数为4n ,所以|x |+|y |=20的不同整数解(x ,y )的个
数为80.
2.(2012·豫东、豫北名校测试)已知如下等式: 3-4=17(32-42
),
32-3×4+42
=17(33+43),
33-32×4+3×42-43
=17
(34-44),
34-33×4+32×42-3×43+44
=17(35+45),
则由上述等式可归纳得到3n
-3
n -1
×4+3
n -2
×42-…+(-1)n 4n =________(n ∈N *
).
解析:依题意及不完全归纳法得,3n
-3
n -1
×4+3
n -2
×42-…+(-1)n 4n =17
[3n +1-(-4)
n
+1
].
答案:17
[3n +1-(-4)n +1
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2019高考数学一轮复习重点攻略 一、高三数学复习,大体可分四个阶段,每一个阶段的复习方法与侧重点都各不相同,要求也层层加深,因此,同学们在每一个阶段都应该有不同的复习方案,采用不同的方法和策略。 1.第一阶段,即第一轮复习,也称知识篇,大致就是高三第一学期。在这一阶段,老师将带领同学们重温高一、高二所学课程,但这绝不只是以前所学知识的简单重复,而是站在更高的角度,对旧知识产生全新认识的重要过程。因为在高一、高二时,老师是以知识点为主线索,依次传授讲解的,由于后面的相关知识还没有学到,不能进行纵向联系,所以,你学的往往时零碎的、散乱的知识点,而在第一轮复习时,老师的主线索是知识的纵向联系与横向联系,以章节为单位,将那些零碎的、散乱的知识点串联起来,并将他们系统化、综合化,侧重点在于各个知识点之间的融会贯通。所以大家在复习过程中应做到:①立足课本,迅速激活已学过的各个知识点。(建议大家在高三前的一个暑假里通读高一、高二教材)②注意所做题目使用知识点覆盖范围的变化,有意识地思考、研究这些知识点在课本中所处的地位和相互之间的联系。注意到老师选题的综合性在不断地加强。③明了课本从前到后的知识结构,将整个知识体系框架化、网络化。能提炼解题所用知识点,并说出其出处。④经常将使用最多的知识点总结起来,研究重点知识所在章节,并了解各章节在课本中的地位和作用。 2.第二轮复习,通常称为方法篇。大约从第二学期开学到四月中旬结束。在这一阶段,老师将以方法、技巧为主线,主要研究数学思想方
法。老师的复习,不再重视知识结构的先后次序,而是以提高同学们解决问题、分析问题的能力为目的,提出、分析、解决问题的思路用配方法、待定系数法、换元法、数形结合、分类讨论等方法解决一类问题、一系列问题。同学们应做到:①主动将有关知识进行必要的拆分、加工重组。找出某个知识点会在一系列题目中出现,某种方法可以解决一类问题。②分析题目时,由原来的注重知识点,渐渐地向探寻解题的思路、方法转变。③从现在开始,解题一定要非常规范,俗语说:不怕难题不得分,就怕每题都扣分,所以大家务必将解题过程写得层次分明,结构完整。④适当选做各地模拟试卷和以往高考题,逐渐弄清高考考查的范围和重点。 3.第三轮复习,大约一个月的时间,也称为策略篇。老师主要讲述选择题的解发、填空题的解法、应用题的解法、探究性命题的解法、综合题的解法、创新性题的解法,教给同学们一些解题的特殊方法,特殊技巧,以提高同学们的解题速度和应对策略为目的。同学们应做到:①解题时,会从多种方法中选择最省时、最省事的方法,力求多方位,多角度的思考问题,逐渐适应高考对减缩思维的要求。②注意自己的解题速度,审题要慢,思维要全,下笔要准,答题要快。③养成在解题过程中分析命题者的意图的习惯,思考命题者是怎样将考查的知识点有机的结合起来的,有那些思想方法被复合在其中,对命题者想要考我什么,我应该会什么,做到心知肚明。 4.最后,就是冲刺阶段,也称为备考篇。在这一阶段,老师会将复习的主动权交给你自己。以前,学习的重点、难点、方法、思路都是以