2017_2018版高中数学第2章推理与证明2.1.3推理案例赏析学案苏教版选修1_2

第2章推理与证明【学习目标】1. 了解合情推理的含义，能利用归纳进行简单的推理 2 了解合情推理的含义，能利用类比进行简单的推理3 了解直接证明的两种基本方法：分析法和综合法，并能利用分析法和综合法证明简单的问题 4 了解反证法的思想，并能灵活应用.新知探究点点落实问题导学知识点一合情推理1 .归纳推理⑴ 定义：从个别事实中推演出__________ 的结论的推理称为归纳推理. 归纳推理的思维过程大致是：____________ 工_______________ 工 __________________ .⑵特点：由__________ 到整体、由_________ 到一般的推理.2 .类比推理(1) 定义：根据两个(或两类)对象之间在某些方面的相似或相同，推演出它们在其他方面也相似或相同，像这样的推理通常称为类比推理.类比推理的思维过程为：⑵ 特点：类比推理是由__________ 到________ 的推理.3 .合情推理合情推理是根据_________________ 、__________________ 、 _____________________ ，以及个人的________ 和直觉等推测某些结果的推理过程. ______________ 和____________ 都是数学活动中常用的合情推理.知识点二演绎推理1•演绎推理由一般性的命题推演出特殊性命题的推理方法叫演绎推理•简言之，演绎推理是由_到________ 的推理.2 •“三段论”是演绎推理的一般模式(1) 大前提——已知的 _____________;(2) 小前提一一所研究的 _____________ ;(3) 结论——根据一般原理，对 ______________ 做出的判断.知识点三直接证明1 .综合法(1)定义：从已知条件出发，以已知的定义、公理、定理为依据，逐步下推，直到推出要证明的结论为止，这种证明方法常称为综合法.⑵推证过程：已知条件？…？…？薈论(3)思维过程：由因导果.2 •分析法(1)定义：从问题的结论出发，追溯导致结论成立的条件，逐步上溯，直到使结论成立的条件和已知条件吻合为止，这种证明方法常称为分析法.⑵推证过程：|结论?…?…?|已知条件(3)思维过程：执果索因. 知识点四间接证明用反证法来证明时，要从否定结论开始，经过正确的推理，导致逻辑矛盾，从而达到新的否定(即肯定原命题).题型探究类型一归纳思想a n n例1 已知数列｛a n｝满足a i= 1, = (n= 1,2 , 3，…).a n+1 n+ 1(1) 求a2, a3, a4, a5，并猜想通项公式a n；(2) 根据(1)中的猜想，有下面的数阵：S = a1,a2+ a3,S3= a4+ a5 + a6,S4= a7+ a8 + a9+ a1o,S5= a“+ a12+ ai3 + a14+ a15.试求S, S+ S, S + S + S，并猜想S+ S s+ $+•••+ Sa n-1 的值.反思与感悟归纳猜想是理性思维的重要体现，是获得发现的源泉.具有共同特征的归纳推理，首先要观察式子的共同结构特点，其次是式子中出现的数字、字母之间的关系，这样便于观察运算规律和结构上的共同点.跟踪训练1设｛a n｝是集合｛2t+ 2s|0 < s W t,且s, t € Z｝中所有的数从小到大排列的数列, 且a1 = 3, a2= 5, a3= 6, a4 = 9, a5= 10, &= 12,….将数列｛a n｝中的各项按照上小下大、左小右大的原则写成如图所示的三角形数表: ■!5 6Q in 12(1)写出这个三角形数表中的第4行、第5行各数；⑵求出a ioo.类型二类比思想例2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常数，那么这个数列叫等和数列，这个常数叫该数列的公和.已知数列｛a n｝为等和数列，且a i= 2，公和为5.那么a i8的值为________ ，这个数列前n项和S的计算公式为__________________________ . 反思与感悟事物的各个性质之间不是孤立的，而是相互联系相互制约的，等和数列与等差数列之间有着很多类似的性质，利用类比推理可得出等和数列的性质.跟踪训练2已知面积为S的凸四边形中，四条边长分别记为a i, a2, a3, a4,点P为四边形_ ai a2 a3 a4内任意一点，且点P到四条边的距离分别记为h i, h2, h3, h4,若—=—=-3 = — = k,贝U h i ++ 2H 2 + 3H 3+ 4H 4= ________ .类型三正难则反思想例3 已知△ ABC 中，/ C 是直角，求证：/ B 一定是锐角.反思与感悟 反证法是假设原命题不成立，经过正确的推理，最后推出矛盾，这里得出的矛 盾可以是与某个已知条件矛盾，可以是与某个事实、定理、公理相矛盾，也可以是自身相矛 盾•反证法的使用范围：唯一性问题，“至少”“至多”问题，问题本身是否定语气提出的 问题.1 1 1跟踪训练3证明：无论x , y 取任何非零实数，等式 -+-=总不成立.x y x + y类型四综合法与分析法2 2例 4 已知 x , y >0, x + y = 1,求证：log 2（xy + 1） — log 2X — log 2y >log 217— 2. 反思与感悟 证明问题时，往往利用分析法寻找解题思路，用综合法书写证明过程. 跟踪训练 4 求证：川 sin^T — 2cos( a+ B )=2^4.2S出+ 3IW 4h 4 = °类比以上性质，体积为 V 的三棱锥的每个面的面积分别记为 S 4,此三棱锥内任一点 Q 到每个面的距离分别为 H , ", H 3, H 4,达标检测当堂推测巩固反谟1 •有一个奇数列135,7,9 ，…，现在进行如下分组：第一组含一个数{1};第二组含两个数{3,5};第三组含三个数{7,9,11};第四组含四个数{13,15,17,19};…，则每组内各数之和f (n)( n € N*)与组的编号数n的关系式为________________________________________ .2.已知△ ABC中, ADLBC于D,三边是a, b, c,则有a= c cos B+ b cos C;类比上述推理结论，写出下列条件下的结论：四面体LABC中，△ ABC △ PAB △ PBC △ PCA的面积分别是S, S, S2, S3,二面角P—AB— C, P—BC— A, P—AC— B 的度数分别是a , 3 , Y ,则S= ____________________ .3 •将下列给出的反证法证明过程填写完整.已知0,证明关于x的方程ax= b有且仅有一个根.b证明由于a^0,因此方程ax = b至少有一个根x=.a假设方程不止一个根，不妨设X1, x是______________ ,即ax1 = b, ax z= b,所以a(X1 —X2) = 0,因为X1^ X2,所以X1 —X2工0,所以a= 0,这与___________ 矛盾，故假设错误.所以当a^0时，关于x的方程ax= b有且仅有一个根.4 .若tan( a + 3 ) = 2tan a，求证：3sin 3 = sin(2 a + 3 ).规律与方法直接证明和间接证明是数学证明的两类基本证明方法•直接证明的两类基本方法是综合法和分析法：综合法是从已知条件推导出结论的证明方法；分析法是由结论追溯到条件的证明方法，在解决数学问题时，常把它们结合起来使用•间接证明的一种方法是反证法，反证法是从结论反面成立出发，推出矛盾的证明方法.问题导学 知识点一 1. (1) 一般性 实验、观察概括、推广猜测一般性结论⑵部分个别2 . (1)观察、比较 联想、类推 猜测新的结论 (2)特殊 特殊3 .已有的事实 正确的结论 实验和实践的结果 经验归纳推理类比推理 知识点二 1.一般特殊 2 . (1) 一般原理 (2)特殊情况 (3)特殊情况题型探究 例 1 解 (1)因为 a 1 = 1,由=—-知 a n +1 = +• a n ，故 a 2= 2, a 3= 3, a 4= 4,a 5 = 5.a n +1 n + 1n可归纳猜想出 a n = n (n € N*).⑵根据(1)中的猜想，数阵为：S= 1,S 2= 2 + 3= 5, S 3= 4 + 5+ 6 = 15, S = 7 + 8+ 9 + 10= 34, S 5= 11+ 12+ 13+ 14+ 15= 65,故 S = 1 = 14, S + S 3= 1 + 15= 16= 2, S + S 3 + S 5= 1 + 15 + 65= 81 = 34. 可猜想 S + S 3 + S 5 + …+ S an -1 = n 4.跟踪训练 1 解（1）第 1 行：3 = 21 + 2°;第 2 行：5 = 22 + 20,6 = 22 + 21 ;第 3 行：9= 23 + 2。

2.1.3 推理案例赏析[学习目标] 1.通过对具体的数学思维过程的考察，进一步认识合情推理和演绎推理的作用、特点以及两者之间的联系.2.尝试用合情推理和演绎推理研究某些数学问题，提高分析问题、探究问题的能力．[知识链接]1．归纳推理的结论是否正确？它在数学活动中有什么作用？答 归纳推理的结论具有猜测的性质，结论不一定正确；它可以为数学活动的结论提供目标和方向． 2．类比推理的结论是否一定正确？答 从类比推理的思维过程可以看出：类比的前提是观察、比较和联想，其结论只是一种直觉的、经验式的推测，它还只是一种猜想，结论的正确与否，有待于进一步论证． 3．合情推理与演绎推理有何异同之处？答 合情推理是从特殊到一般，思维开放，富于创造性，但结论不一定正确，是一种或然推理．演绎推理是从一般到特殊，思维收敛，较少创造性，当前提和推理形式都正确时，结论一定正确，是一种必然推理．合情推理为演绎推理确定了目标和方向，而演绎推理又论证了合情推理结论的正误，二者相辅相成，相互为用，共同推动着发现活动的进程． [预习导引] 1．数学活动与探索数学发现活动是一个探索创造的过程，是一个不断地提出猜想、验证猜想的过程． 2．合情推理和演绎推理的联系在数学活动中，合情推理具有提出猜想、发现结论、提供思路的作用，演绎推理为合情推理提供了前提，对猜想作出“判决”或证明，从而为调控探索活动提供依据．要点一 运用归纳推理探求结论例1 已知数列的前4项为32，1，710，917，试写出这个数列的一个通项公式．解 把已知4项改写为32，55，710，917，记此数列的第n 项为a n ，则有a 1＝2×1＋112＋1，a 2＝2×2＋122＋1，a 3＝2×3＋132＋1，a 4＝2×4＋142＋1，…. 据此猜测a n ＝2n ＋1n 2＋1.规律方法 运用归纳推理猜测一般结论，关键在于挖掘事物的变化规律和相互关系，可以对式子或命题进行适当转换，使其中的规律明晰化．跟踪演练1 下列各图均由全等的小等边三角形组成，观察规律，归纳出第n 个图形中小等边三角形的个数为________．答案 n 2解析 前4个图中小等边三角形的个数分别为1,4,9,16. 猜测：第n 个图形中小等边三角形的个数为n 2. 要点二 运用类比推理探求结论例2 Rt △ABC 中，∠C ＝90°，CD ⊥AB 于D ，则BC 2＝BD ·BA (如图甲)．类比这一定理，在三条侧棱两两垂直的三棱锥P －ABC (如图乙)中，可得到什么结论？解 如图，在三棱锥P －ABC 中，作PO ⊥平面ABC ，连结OB ，OC ，猜想下列结论：S 2△PBC ＝S △OBC ·S △ABC .证明：连结AO ，并延长交BC 于D ，连结PD .PA ⊥PB ，PA ⊥PC ⇒PA ⊥平面PBC .∵PD ⊂平面PBC ，BC ⊂平面PBC ，∴PA ⊥PD ，PA ⊥BC .∵PO ⊥平面ABC ，AD ⊂平面ABC ，BC ⊂平面ABC ， ∴PO ⊥AD ，PO ⊥BC .∴BC ⊥平面PAD . ∴BC ⊥AD ，BC ⊥PD .S 2△PBC ＝(12BC ·PD )2＝14BC 2·PD 2，S △OBC ·S △ABC ＝12BC ·OD ·12BC ·AD＝14BC 2·OD ·AD . ∵PD 2＝OD ·AD ， ∴S 2△PBC ＝S △OBC ·S △ABC .规律方法 在类比推理中，要提炼两类事物的共同属性．一般而言，提炼的共同属性越本质，则猜想的结论越可靠．跟踪演练2 如图，设△ABC 中，BC ＝a ，AC ＝b ，AB ＝c ，BC 边上的高AD ＝h .扇形A 1B 1C 1中，＝l ，半径为R ，△ABC 的面积可通过下列公式计算：(1)S ＝12ah ；(2)S ＝12bc sin ∠BAC .运用类比的方法，猜想扇形A 1B 1C 1的面积公式，并指出其真假．(1)________________________________________________________________________； (2)________________________________________________________________________． 答案 (1)S ＝12lR 真命题(2)S ＝12R 2sin A 1 假命题要点三 运用演绎推理证明结论的正确性例3 在数列{a n }中，a 1＝2，a n ＋1＝4a n －3n ＋1，n ∈N *. (1)求证数列{a n －n }是等比数列； (2)求数列{a n }的前n 项和S n ；(3)求证不等式S n ＋1≤4S n 恒成立(n ∈N *)．11B C(1)证明 由a n ＋1＝4a n －3n ＋1， 得a n ＋1－(n ＋1)＝4(a n －n )，n ∈N *. ∴a n ＋1－(n ＋1)a n －n＝4 (n ∈N *)．∴数列{a n －n }是以a 1－1，即2－1＝1为首项，以4为公比的等比数列． (2)解 由(1)可知a n －n ＝4n －1，∴a n ＝n ＋4n －1.∴S n ＝a 1＋a 2＋…＋a n＝(1＋40)＋(2＋41)＋…＋(n ＋4n －1) ＝(1＋2＋…＋n )＋(1＋4＋…＋4n －1)＝n (n ＋1)2＋13·4n－13. (3)证明 由(2)知，S n ＋1－4S n ＝(n ＋1)(n ＋2)2＋13·4n ＋1－13－4[n (n ＋1)2＋13·4n －13]＝(n ＋1)(n ＋2)2－2n (n ＋1)＋1＝－(n －1)(3n ＋4)2≤0，∴S n ＋1≤4S n 恒成立(n ∈N *)．规律方法 演绎推理的一般形式是三段论，证题时要明确三段论的大前提、小前提和结论，写步骤时常省略大前提或小前提．跟踪演练3 已知函数y ＝f (x )满足：对任意a ，b ∈R ，a ≠b ，都有af (a )＋bf (b )>af (b )＋bf (a )，试证明：f (x )为R 上的单调增函数． 证明 设x 1，x 2∈R ，取x 1<x 2，则由题意得x 1f (x 1)＋x 2f (x 2)>x 1f (x 2)＋x 2f (x 1)， ∴x 1[f (x 1)－f (x 2)]＋x 2[f (x 2)－f (x 1)]>0， [f (x 2)－f (x 1)](x 2－x 1)>0，∵x 1<x 2，∴f (x 2)－f (x 1)>0，f (x 2)>f (x 1)． ∴y ＝f (x )为R 上的单调增函数.1．一个数列的第2项到第4项分别是3，15，21，据此可以猜想这个数列的第一项是________． 答案3解析 ∵a 2＝9＝6×2－3，a 3＝15＝6×3－3， a 4＝21＝6×4－3，∴猜想a 1＝6×1－3＝ 3.2．在平面中，圆内接平行四边形一定是矩形．运用类比，可猜想在空间有如下命题：________________________________________________________________________. 答案 球内接平行六面体一定是长方体3．设x i >0 (i ∈N *)，有下列不等式成立，x 1＋x 2≥2x 1x 2；x 1＋x 2＋x 3≥33x 1x 2x 3，…类比上述结论，对于n 个正数x 1，x 2，…，x n ，猜想有下述结论________________________________． 答案 x 1＋x 2＋…＋x n ≥n nx 1x 2…x n4．已知a ，b ∈N *，f (a ＋b )＝f (a )f (b )，f (1)＝2，则f (2)f (1)＋f (3)f (2)＋…＋f (2015)f (2014)＝________. 答案 4028解析 令b ＝1，则f (a ＋1)＝f (a )f (1)， ∴f (a ＋1)f (a )＝f (1)＝2. ∴f (2)f (1)＋f (3)f (2)＋…＋f (2015)f (2014)＝2＋2＋…＋2＝2×2014＝4028.1.数学活动中，合情推理和演绎推理相辅相成，共同推动发现活动的进程．2．合情推理中要对已有事实进行分析，作出猜想，猜想的结论为演绎推理提供了目标和方向．一、基础达标1．有两种花色的正六边形地板砖，按下面的规律拼成若干个图案，则第6个图案中有底纹的正六边形的个数是________．答案 31解析 有底纹的正六边形的个数组成等差数列a 1＝6，d ＝5，∴a 6＝6＋(6－1)×5＝31.2．观察下列不等式：1>12，1＋12＋13>1,1＋12＋13＋…＋17>32，1＋12＋13＋…＋115>2,1＋12＋13＋…＋131>52，… 由此猜测第n 个等式为________________________________________________________________________(n ∈N *)． 答案 1＋12＋13＋…＋12n －1>n23．已知数列{a n }的前n 项和为S n ，且S n ＝n 2＋1.则此数列的前4项分别为a 1＝________，a 2＝________，a 3＝________，a 4＝________.据此猜测，数列{a n }的通项公式为a n ＝______________________.答案 2 3 5 7 ⎩⎪⎨⎪⎧2，n ＝12n －1，n ≥24．正方形ABCD 中，对角线AC ⊥BD .运用类比的方法，猜想正方体ABCD －A 1B 1C 1D 1中，相关结论：______________________. 答案 对角面AA 1C 1C ⊥面BB 1D 1D5．如果函数f (x )是奇函数，那么f (0)＝0.因为函数f (x )＝1x是奇函数，所以f (0)＝0.这段演绎推理错误的原因是__________________． 答案 大前提错误6．已知△ABC 中，AD ⊥BC 于D ，三边是a ，b ，c ，则有a ＝c cos B ＋b cos C ；类比上述推理结论，写出下列条件下的结论：四面体P －ABC 中，△ABC ，△PAB ，△PBC ，△PCA 的面积分别是S ，S 1，S 2，S 3，二面角P －AB －C ，P －BC －A ，P －AC －B 的度数分别是α，β，γ，则S ＝__________________________. 答案 S 1cos α＋S 2cos β＋S 3cos γ7．已知等式：3tan30°·tan30°＋tan30°＋tan30°＝3， 3tan20°·tan40°＋tan20°＋tan40°＝3， 3tan15°·tan45°＋tan15°＋tan45°＝ 3. 据此猜想出一个一般性命题，并证明你的猜想． 解 猜想：3tan α·tan β＋tan α＋tan β＝3， 其中α＋β＝60°.证明：∵tan(α＋β)＝tan α＋tan β1－tan α·tan β，即3＝tan α＋tan β1－tan α·tan β.整理，得3tan α·tan β＋tan α＋tan β＝ 3. 二、能力提升8．已知等式：(tan5°＋1)(tan40°＋1)＝2；(tan15°＋1)·(tan30°＋1)＝2；(tan25°＋1)(tan20°＋1)＝2.据此可猜想出一个一般性命题：________________________________________________________________________. 答案 (tan α＋1)[tan(45°－α)＋1]＝29．设M 是具有以下性质的函数f (x )的全体：对于任意s >0，t >0，都有f (s )＋f (t )<f (s ＋t )．给出函数f 1(x )＝log 2x ，f 2(x )＝2x－1.下列判断正确的是________． ①f 1(x )∈M ；②f 1(x )∉M ；③f 2(x )∈M ；④f 2(x )∉M . 答案 ②③解析 对于f 1(x )＝log 2x ；log 22＋log 24>log 2(2＋4)，所以f 1(x )∉M .对于f 2(x )＝2x－1：2s－1＋2t－1－(2s ＋t－1)＝－(2s －1)(2t－1)<0，f 2(x )∈M .10．已知命题：平面直角坐标系xOy 中，△ABC 的顶点A (－p,0)和C (p,0)，顶点B 在椭圆x 2m 2＋y 2n2＝1(m >n >0，p ＝m 2－n 2)上，椭圆的离心率是e ，则sin A ＋sin C sin B ＝1e .将该命题类比到双曲线中，给出一个命题：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.答案 平面直角坐标系xOy 中，△ABC 的顶点A (－p,0)和C (p,0)，顶点B 在双曲线x 2m 2－y 2n 2＝1(m ，n >0，p ＝m 2＋n 2)上，双曲线的离心率为e ，则|sin A －sin C |sin B ＝1e11．已知等差数列{a n }的公差d ＝2，首项a 1＝5. (1)求数列{a n }的前n 项和S n ；(2)设T n ＝n (2a n －5)，求S 1，S 2，S 3，S 4，S 5；T 1，T 2，T 3，T 4，T 5，并归纳出S n 与T n 的大小规律． 解 (1)∵a 1＝5，d ＝2， ∴S n ＝5n ＋n (n －1)2×2＝n (n ＋4)．(2)∵T n ＝n (2a n －5)＝n [2(2n ＋3)－5]＝4n 2＋n . ∴T 1＝5，T 2＝4×22＋2＝18，T 3＝4×32＋3＝39，T 4＝4×42＋4＝68，T 5＝4×52＋5＝105.S 1＝5，S 2＝2×(2＋4)＝12，S 3＝3×(3＋4)＝21， S 4＝4×(4＋4)＝32，S 5＝5×(5＋4)＝45.由此可知S 1＝T 1，当2≤n ≤5，n ∈N 时，S n <T n .归纳猜想：当n ＝1时，S n ＝T n ；当n ≥2，n ∈N 时，S n <T n .12．在平面中有命题：等腰三角形底边上任一点到两腰距离之和等于一腰上的高．把此结论类比到空间的正三棱锥，猜想并证明相关结论．解 猜想结论：正三棱锥底面上任一点到三个侧面的距离之和等于以侧面为底时三棱锥的高．证明如下：设P 为正三棱锥A －BCD 底面上任一点，点P 到平面ABC ，ACD ，ABD 的距离分别为h 1，h 2，h 3，以侧面ABC 为底时对应的高为h ，则： V P －ABC ＋V P －ACD ＋V P －ABD ＝V D －ABC .即：13S △ABC ·h 1＋13S △ACD ·h 2＋13S △ABD ·h 3＝13S △ABC ·h . ∵S △ABC ＝S △ACD ＝S △ABD ，∴h 1＋h 2＋h 3＝h ，此即要证的结论． 三、探究与创新13．记S n 为数列{a n }的前n 项和，给出两个数列： (Ⅰ)5,3,1，－1，－3，－5，－7，… (Ⅱ)－14，－10，－6，－2,2,6,10,14,18，…(1)对于数列(Ⅰ)，计算S 1，S 2，S 4，S 5；对于数列(Ⅱ)，计算S 1，S 3，S 5，S 7；(2)根据上述结果，对于存在正整数k ，满足a k ＋a k ＋1＝0的这一类等差数列{a n }的和的规律，猜想一个正确的结论，并加以说明．解 (1)对于数列(Ⅰ)，S 1＝S 5＝5，S 2＝S 4＝8；对于数列(Ⅱ)，S 1＝S 7＝－14，S 3＝S 5＝－30. (2)对于等差数列{a n }，当a k ＋a k ＋1＝0时，猜想S n ＝S 2k －n (n ≤2k ，n ，k ∈N *)． 下面给出证明：设等差数列{a n }的前项为a 1，公差为d . ∵a k ＋a k ＋1＝0，∴a 1＋(k －1)d ＋a 1＋kd ＝0， ∴2a 1＝(1－2k )d .又S 2k －n －S n ＝(2k －n )a 1＋(2k －n )(2k －n －1)2d －na 1－n (n －1)2d＝[(k －n )(1－2k )＋(2k －n )(2k －n －1)2－n (n －1)2]d ＝0.∴S 2k －n ＝S n ，猜想正确．。

高中数学第二章推理与证明2-1-3推理案例赏析学案苏教版选修2_21(1)数学发现活动是一个探索创造的过程．这是一个不断地________________的过程．合情推理和演绎推理相辅相成，相互为用，共同推动着发现活动的进程．(2)________是富于创造性的或然推理，在数学发现活动中，它为演绎推理确定了目标和方向，具有提出猜想、发现结论、提供思路的作用．(3)________是形式化程度较高的必然推理，在数学发现活动中，它具有类似于“实验”的功能，它不仅为合情推理提供了前提，而且可以对猜想作出“判决”和证明，从而为调控探索活动提供依据．2．数学命题推理数学命题推理有合情推理和演绎推理，__________和________是常用的合情推理．从推理形式上看，________是由部分到整体、个别到一般的推理，________是由特殊到特殊的推理，而演绎推理是由一般到特殊的推理；从推理所得的结论来看，________的结论不一定正确，有待于进一步证明，________在前提和推理形式都正确的前提下，得到的结论一定正确．预习交流1做一做：在数列{an}中，a1＝1，Sn，Sn＋1,2S1成等差数列(不必证明)(Sn表示{an}的前n项和)，则S2，S3，S4分别为________，由此猜想Sn＝________.预习交流2做一做：从大、小正方形的数量关系上，观察下图，归纳得出的结论是__________．预习交流3做一做：已知P＞Q.答案：预习导引1．(1)提出猜想、验证猜想(2)合情推理(3)演绎推理2．归纳推理类比推理归纳推理类比推理合情推理演绎推理预习交流1：提示：∵Sn，Sn＋1，2S1成等差数列，∴2Sn＋1＝Sn＋2S1.∵S1＝a1＝1，∴2Sn＋1＝Sn＋2.∴当n＝1,2,3时，依次得S2＝，S3＝，S4＝.猜想Sn＝.预习交流2：提示：从大、小正方形的数量关系上，容易发现1＝12，1＋3＝2×2＝22，1＋3＋5＝3×3＝32，1＋3＋5＋7＝4×4＝42，1＋3＋5＋7＋9＝5×5＝52，1＋3＋5＋7＋9＋11＝6×6＝62.观察上述算式的结构特征，我们可以猜想：1＋3＋5＋7＋…＋(2n－1)＝n2.预习交流3：证明：当a＞1时，a3＋1＞a2＋1，∴loga(a3＋1)＞loga(a2＋1)．当0＜a＜1时，a3＋1＜a2＋1，∴loga(a3＋1)＞loga(a2＋1)．综上，P＞Q.一、利用合情推理提出猜想设k棱柱有f(k)个对角面，则k＋1棱柱对角面的个数为f(k＋1)＝f(k)＋________.思路分析：注意几何图形参数在由k变到k＋1时，发生了哪些变化，增加了多少．1．观察下列各等式：＋＝2，＋＝2，＋＝2，＋＝2，依照以上各式成立的规律，得到一般性的等式为__________．2．我们知道：周长一定的所有矩形中，正方形的面积最大；周长一定的所有矩形与圆中，圆的面积最大，将这些结论类比到空间，可以得到的结论是____________________________________________________________________________________________ ____.合情推理和演绎推理的关系是：(1)联系：两个推理是相辅相成的，演绎推理是证明数学结论，建立数学体系的重要思维过程，但数学结论、证明思路的发现，主要靠合情推理．(2)区别：合情推理的前提为真时，结论不一定为真，而演绎推理的前提为真时，结论必定为真．二、利用演绎推理证明已知{an}为等差数列，首项a1＞1，公差d＞0，n＞1且n∈N*.求证：lg an＋1lg an－1＜(lg an)2.思路分析：对数之积不能直接运算，必须由均值不等式转化为对数之和进行运算．如图所示，在梯形ABCD中AB=DC=DA，AC和BD是梯形的对角线．求证：AC平分。

2.1.3 推理案例赏析学习目标 1.进一步认识合情推理和演绎推理的作用、特点以及两者之间的紧密联系，利用合情推理和演绎推理进行简单的推理.2.掌握两种推理形式的具体格式．知识点合情推理与演绎推理思考1 合情推理的结论不一定正确，我们为什么还要学习合情推理？答案合情推理是富于创造性的或然推理．在数学发现活动中，它为演绎推理确定了目标和方向，具有提出猜想、发现结论、提供思路的作用．思考2 “演绎推理是由一般到特殊的推理，因此演绎推理所得结论一定正确”，这种说法对吗？答案不对，演绎推理只有在大、小前提和推理形式都正确的前提下，得到的结论才一定正确．梳理合情推理与演绎推理的比较1．演绎推理的一般模式是“三段论”的形式．( √)2．演绎推理得到的结论的正误与大前提、小前提和推理形式有关．( √)3．演绎推理是由一般到特殊的推理，归纳推理是由特殊到一般的推理，类比推理是由特殊到特殊的推理．( √)类型一归纳推理的应用例1 观察如图所示的“三角数阵”：记第n行的第2个数为a n(n≥2，n∈N*)，请仔细观察上述“三角数阵”的特征，完成下列各题：(1)第6行的6个数依次为________、________、________、________、________、________；(2)a2＝________，a3＝________，a4＝________，a5＝________；(3)a n＋1＝a n＋________.答案(1)6 16 25 25 16 6(2)2 4 7 11(3)n(n≥2，n∈N*)反思与感悟对于数阵问题的解决方法，既要清楚每行、每列数的特征，又要对上、下行，左、右列间的关系进行研究，找到规律，问题即可迎刃而解．跟踪训练1 下列四个图形中，阴影三角形的个数依次构成一个数列的前4项，则这个数列的一个通项公式为________．答案 a n ＝3n －1(n ∈N *)解析 a 1＝1＝30，a 2＝3＝31，a 3＝9＝32，a 4＝27＝33，…， 由此猜想a n ＝3n －1(n ∈N *)．类型二 类比推理的应用 例2 通过计算可得下列等式： 23－13＝3×12＋3×1＋1； 33－23＝3×22＋3×2＋1； 43－33＝3×32＋3×3＋1； …；(n ＋1)3－n 3＝3×n 2＋3×n ＋1. 将以上各等式两边分别相加，得(n ＋1)3－13＝3×(12＋22＋…＋n 2)＋3×(1＋2＋3＋…＋n )＋n ， 即12＋22＋32＋…＋n 2＝16n (n ＋1)(2n ＋1)(n ∈N *)．类比上述求法，请你求出13＋23＋33＋…＋n 3的值． 解 ∵24－14＝4×13＋6×12＋4×1＋1； 34－24＝4×23＋6×22＋4×2＋1； 44－34＝4×33＋6×32＋4×3＋1； …；(n ＋1)4－n 4＝4n 3＋6n 2＋4n ＋1. 将以上各式两边分别相加，得(n ＋1)4－14＝4×(13＋23＋…＋n 3)＋6×(12＋22＋…＋n 2)＋4×(1＋2＋…＋n )＋n ， ∴13＋23＋…＋n 3＝14⎣⎢⎡⎦⎥⎤(n ＋1)4－14－6×16n (n ＋1)·(2n ＋1)－4×n (n ＋1)2－n ＝14n 2(n ＋1)2(n ∈N *)． 反思与感悟 (1)解答类比推理的应用题的关键在于弄清原题解题的方法，将所要求值的式子与原题的条件相类比，从而产生解题方法上的迁移．(2)解答类比推理的应用问题要先弄清两类对象之间的类比关系及其差别，然后进行推测或证明．跟踪训练2 已知在Rt△ABC 中，AB ⊥AC ，AD ⊥BC 于D ，有1AD2＝1AB2＋1AC 2成立．那么在四面体A －BCD 中，类比上述结论，你能得到怎样的猜想，说明猜想是否正确，并给出理由． 考点 类比推理的应用题点 平面几何与立体几何之间的类比解 类比AB ⊥AC ，AD ⊥BC ，可以猜想在四面体A －BCD 中，AB ，AC ，AD 两两垂直，AE ⊥平面BCD ，则1AE2＝1AB2＋1AC2＋1AD 2.猜想正确．理由如下：如图所示，连结BE ，并延长交CD 于F ，连结AF .∵AB ⊥AC ，AB ⊥AD ，AC ∩AD ＝A ，∴AB ⊥平面ACD .而AF ⊂平面ACD ，∴AB ⊥AF .在Rt△ABF 中，AE ⊥BF ，∴1AE2＝1AB2＋1AF 2.在Rt△ACD 中，AF ⊥CD ， ∴1AF2＝1AC2＋1AD 2.∴1AE2＝1AB2＋1AC2＋1AD 2，故猜想正确．类型三 演绎推理的综合应用例3 已知椭圆具有性质：若M ，N 是椭圆x 2a 2＋y 2b 2＝1(a ＞b ＞0)上关于原点对称的两个点，点P 是椭圆上任意一点，当直线PM ，PN 的斜率都存在，并记为k PM ，k PN 时，k PM 与k PN 之积是与点P 的位置无关的定值，试对双曲线x 2a 2－y 2b 2＝1(a ＞0，b ＞0)写出类似的性质，并加以证明．解 类似性质：若M ，N 是双曲线x 2a 2－y 2b2＝1(a ＞0，b ＞0)上关于原点对称的两个点，点P 是双曲线上任意一点，当直线PM ，PN 的斜率都存在，并记为k PM ，k PN 时，k PM 与k PN 之积是与点P 的位置无关的定值．证明：设点M ，P 的坐标分别为(m ，n )，(x ，y )，则点N 的坐标为(－m ，－n )．因为点M (m ，n )在已知双曲线上，所以n 2＝b 2a2m 2－b 2，同理y 2＝b 2a2x 2－b 2.则k PM ·k PN ＝y －n x －m ·y ＋n x ＋m ＝y 2－n 2x 2－m 2＝b 2a 2·x 2－m 2x 2－m 2＝b 2a 2(定值)．故k PM 与k PN 之积是与点P 的位置无关的定值．反思与感悟 合情推理是提出猜想、提供解题的思路，而演绎推理则是证明猜想、判断猜想的正确性，通过合情推理得到的猜想缺少证明过程，是不完整的，平时解题都是二者的结合．跟踪训练3 已知{a n }为等差数列，首项a 1>1，公差d >0，n >1且n ∈N *.求证：lg a n ＋1lg a n －1<(lg a n )2.证明 ∵{a n }为等差数列，d >0， ∴a n －1a n ＋1＝(a n －d )(a n ＋d )＝a 2n －d 2<a 2n . ∵a 1>1，d >0，∴a n ＝a 1＋(n －1)d >1. ∴lg a n >0.∴lg a n ＋1·lg a n －1≤⎝⎛⎭⎪⎫lg a n ＋1＋lg a n －122＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤12lg (a n －1a n ＋1)2<⎝ ⎛⎭⎪⎫12lg a 2n 2＝(lg a n )2， 即lg a n ＋1·lg a n －1<(lg a n )2.1．设x i >0(i ∈N *)，有下列不等式成立，x 1＋x 2≥2x 1x 2；x 1＋x 2＋x 3≥33x 1x 2x 3，…，类比上述结论，对于n 个正数x 1，x 2，…，x i ，…，x n ，猜想有下述结论：__________.答案 x 1＋x 2＋…＋x n ≥n nx 1x 2…x n2．已知f (n )＝1＋12＋13＋…＋1n (n ∈N *)，经计算得f (4)>2，f (8)>52，f (16)>3，f (32)>72，则对于任意n (n ∈N *)有不等式__________________成立．答案 f (2n ＋1)>n ＋32解析 由所给不等式可得：f (4)＝f (22)＝1＋12＋ (14)1＋32， f (8)＝f (22＋1)＝1＋12＋ (18)2＋32， f (16)＝f (23＋1)＝1＋12＋ (116)3＋32，f (32)＝f (24＋1)＝1＋12＋ (132)4＋32，…，f (2n ＋1)＝1＋12＋…＋12n ＋1>n ＋32.即f (2n ＋1)>n ＋32.3．类比平面内“垂直于同一条直线的两条直线互相平行”的性质，可推出下列空间结论： ①垂直于同一条直线的两条直线互相平行；②垂直于同一平面的两条直线互相平行；③垂直于同一条直线的两个平面互相平行；④垂直于同一平面的两个平面互相平行，则其中正确的结论是________．(填序号) 答案 ②③解析 根据空间直线、平面的平行与垂直的判定与性质定理知，②③正确，①④错误． 4．如图(甲)是第七届国际数学教育大会(简称ICME －7)的会徽图案，会徽的主体图案是由如图(乙)的一连串直角三角形演化而成的，其中OA 1＝A 1A 2＝A 2A 3＝…＝A 7A 8＝1，如果把图(乙)中的直角三角形依此规律继续作下去，记OA 1，OA 2，…，OA n ，…的长度构成数列{a n }，则此数列{a n }的通项公式为a n ＝________.考点 归纳推理的应用题点 归纳推理在数对(组)中的应用 答案n (n ∈N *)解析 根据OA 1＝A 1A 2＝A 2A 3＝…＝A 7A 8＝1和图(乙)中的各直角三角形，由勾股定理，可得a 1＝OA 1＝1，a 2＝OA 2＝OA 21＋A 1A 22＝12＋12＝2，a 3＝OA 3＝OA 22＋A 2A 23＝(2)2＋12＝3，…，故可归纳推测出a n ＝n (n ∈N *)．5．如图所示，椭圆中心在坐标原点，F 为左焦点，当FB →⊥AB →时，其离心率为5－12，此类椭圆被称为“黄金椭圆”，类比“黄金椭圆”，可推算出“黄金双曲线”的离心率e ＝________.答案5＋12解析 根据“黄金椭圆”的性质是FB →⊥AB →，可以得到“黄金双曲线”也满足这个性质，设“黄金双曲线”的方程为x 2a 2－y 2b2＝1，则B (0，b )，F (－c,0)，A (a,0)．在“黄金双曲线”中，∵FB→⊥AB →，∴FB →·AB →＝0.又FB →＝(c ，b )，AB →＝(－a ，b )，∴－ac ＋b 2＝0.又b 2＝c 2－a 2，∴c 2－a 2＝ac ，等号两边同除以a 2求得e ＝5＋12.1．归纳推理和类比推理是常用的合情推理．从推理形式上看，归纳推理是由部分到整体、特殊到一般的推理；类比推理是由特殊到特殊的推理；演绎推理是由一般到特殊的推理． 2．从推理形式和所得结论的正确性讲，演绎推理与合情推理存在差异．从数学发现与认识事物的过程发挥的作用看，合情推理与演绎推理是相辅相成、相互为用的，合情推理提出猜想、发现结论，为演绎推理确定了目标和方向．演绎推理不仅为合情推理提供了前提，而且对合情推理的结果进行“判决”和证明．两者的综合运用才能推动人们对事物的认识不断向前发展.一、填空题 1．给出下列推理：①由A ，B 为两个不同的定点，动点P 满足|PA －PB |＝2a ＜AB ，得点P 的轨迹为双曲线； ②由a 1＝1，a n ＝3n －1(n ≥2)，求出S 1，S 2，S 3，猜想出数列{a n }的前n 项和S n 的表达式； ③科学家利用鱼的沉浮原理制造潜艇． 其中是归纳推理的是________．(填序号) 答案 ②解析 ①是演绎推理，②是归纳推理，③是类比推理．2．观察下列各等式：22－4＋66－4＝2，55－4＋33－4＝2，77－4＋11－4＝2，1010－4＋－2－2－4＝2，依照以上各式成立的规律，得到一般性的等式为________．(填序号) ①nn －4＋8－n (8－n )－4＝2； ②n ＋1(n ＋1)－4＋(n ＋1)＋5(n ＋1)－4＝2；③nn －4＋n ＋4(n ＋4)－4＝2； ④n ＋1(n ＋1)－4＋n ＋5(n ＋5)－4＝2.答案 ①解析 观察分子中2＋6＝5＋3＝7＋1＝10＋(－2)＝8.3．如果函数f (x )是奇函数，那么f (0)＝0.因为函数f (x )＝1x是奇函数，所以f (0)＝0.这段演绎推理错误的原因是________． 答案 大前提错误解析 如果f (x )是奇函数，并且在x ＝0处有定义，那么f (0)＝0，因此这段三段论推理中大前提是错误的，导致结论也是错误的．4．设k 棱柱有f (k )个对角面，则k ＋1棱柱对角面的个数为f (k ＋1)＝f (k )＋________. 答案 k －1解析 当k 棱柱增加一条侧棱时，这条侧棱和与之不相邻的k －2条侧棱可构成k －2个对角面，而当增加一条侧棱时也使一个侧面变成了对角面． 所以f (k ＋1)＝f (k )＋k －2＋1＝f (k )＋k －1. 5．在△ABC 中，不等式1A ＋1B ＋1C ≥9π成立，在四边形ABCD 中，不等式1A ＋1B ＋1C ＋1D ≥162π成立，在五边形ABCDE 中，不等式1A ＋1B ＋1C ＋1D ＋1E ≥253π成立，猜想在n 边形A 1A 2…A n 中的不等式为________________________________．答案1A 1＋1A 2＋…＋1A n ≥n 2(n －2)π(n ≥3，n ∈N *) 解析 不等式左边和式个数分别为3,4,5，…时，不等式右边的数依次为9π，162π，253π，…，其分子依次为32,42,52，…，分母依次为(3－2)π，(4－2)π，(5－2)π，….故当不等式左边和式个数为n 时，归纳猜想右边应为n 2(n －2)π(n ≥3，n ∈N *)，故所求不等式为1A 1＋1A 2＋…＋1A n ≥n 2(n －2)π(n ≥3，n ∈N *)．6．在一次珠宝展览会上，某商家展出一套珠宝首饰，第一件首饰是1颗珠宝，第二件首饰是由6颗珠宝(图中圆圈表示珠宝)构成如图①所示的六边形，第三件首饰是由15颗珠宝构成如图②所示的六边形，第四件首饰是由28颗珠宝构成如图③所示的六边形，第五件首饰是由45颗珠宝构成如图④所示的六边形，以后每件首饰都在前一件上按照这种规律增加一定数量的珠宝．使其构成更大的六边形，依此推断第六件首饰上应有________颗珠宝，第n 件首饰上应有________颗珠宝．(结果用n 表示，n ∈N *)答案 66 2n 2－n解析 设第n 件首饰上所用珠宝数为a n 颗，据题意可知，a 1＝1，a 2＝6，a 3＝15，a 4＝28，a 5＝45，即a 2＝2×3，a 3＝3×5，a 4＝4×7，a 5＝5×9，a 6＝6×11，由此猜测，a n ＝n (2n －1)＝2n 2－n .7．将自然数按如下规则排列在平面直角坐标系中：①每一个自然数对应一个整点(横、纵坐标均为整数的点)；②0在原点，1在(0,1)，2在(1,1)，3在(1,0)，4在(1，－1)，5在(0，－1)，9在(－1,2)，…，所有自然数按顺序顺时针“缠绕”在以“0”为中心的“桩”上且所有整点上均有自然数，则数字(2n ＋1)2(n ∈N *)的坐标为__________． 答案 (－n ，n ＋1)解析 9的坐标为(－1,2)，且9＝(2×1＋1)2,25的坐标为(－2,3)，且25＝(2×2＋1)2,49的坐标为(－3,4)，且49＝(2×3＋1)2，…，所以(2n ＋1)2的坐标为(－n ，n ＋1)． 8．观察以下等式：sin 230°＋cos 290°＋3sin30°·cos90°＝14；sin 225°＋cos 285°＋3sin25°·cos85°＝14；sin 210°＋cos 270°＋3sin10°·cos70°＝14.推测出反映一般规律的等式：_____________________________________________________. 答案 sin 2α＋cos 2(60°＋α)＋3sin α·cos(60°＋α)＝14解析 ∵90°－30°＝60°，85°－25°＝60°，70°－10°＝60°， ∴其一般规律为sin 2α＋cos 2(60°＋α)＋3sin α·cos(60°＋α)＝14.9．从大、小正方形的数量关系上，观察下图，归纳得出关于n (n ∈N *)的结论是______________ _____________．答案 1＋3＋5＋7＋…＋(2n －1)＝n 2解析 从大、小正方形的数量关系上，容易发现 1＝12，1＋3＝2×2＝22， 1＋3＋5＝3×3＝32，1＋3＋5＋7＝4×4＝42， 1＋3＋5＋7＋9＝5×5＝52， 1＋3＋5＋7＋9＋11＝6×6＝62.观察上述算式的结构特征，我们可以猜想： 1＋3＋5＋7＋…＋(2n －1)＝n 2.10．四个小动物换座位，开始是鼠，猴，兔，猫分别坐1,2,3,4号位子，第1次前后排动物互换座位，第2次左右列动物互换座位，…，这样交替进行下去，那么2012次互换座位后，小兔的座位对应的是编号________．答案 3解析 通过第1次、第2次、第3次、第4次互换后得到的结果与开始时一样，所以周期为4，又2012能被4整除，所以经过第2012次互换座位后，应为开始时的结果，即小兔的座位对应的是编号3.11．已知命题：在平面直角坐标系xOy 中，△ABC 的顶点A (－p ，0)和C (p,0)，顶点B 在椭圆x 2m 2＋y 2n 2＝1(m >n >0，p ＝m 2－n 2)上，椭圆的离心率是e ，则sin A ＋sin C sin B ＝1e.将该命题类比到双曲线中，给出一个命题：_______________________________________________________.答案 在平面直角坐标系xOy 中，△ABC 的顶点A (－p,0)和C (p,0)，顶点B 在双曲线x 2m 2－y 2n2＝1(m >0，n >0，p ＝m 2＋n 2)上，双曲线的离心率为e ，则|sin A －sin C |sin B ＝1e.解析 本题应是并列式类比，把椭圆方程x 2m 2＋y 2n 2＝1(m >n >0)改为x 2m 2－y 2n2＝1(m >0，n >0)，把p ＝m 2－n 2改为p ＝m 2＋n 2， 把sin A ＋sin C sin B ＝1e 改为sin A －sin C sin B ＝1e.注意到双曲线定义sin C －sin A sin B ＝1e 也应成立，从而|sin A －sin C |sin B ＝1e .二、解答题12．定义在实数集R 上的函数f (x )，对任意x ，y ∈R ，有f (x －y )＋f (x ＋y )＝2f (x )f (y )，且f (0)≠0.求证：f (x )是偶函数． 解 令x ＝y ＝0，则有f (0)＋f (0)＝2f (0)×f (0)， 因为f (0)≠0，所以f (0)＝1， 令x ＝0，则有f (－y )＋f (y )＝2f (0)f (y )＝2f (y )， 所以f (－y )＝f (y )， 因此，f (x )是偶函数．13．设a ＞0，且a ≠1，f (x )＝1a x＋a.(1)求值：f (0)＋f (1)，f (－1)＋f (2)；(2)由(1)的结果归纳概括对所有实数x 都成立的一个等式，并加以证明． 解 (1)f (0)＋f (1)＝11＋a ＋1a ＋a ＝1a ＝aa，f (－1)＋f (2)＝1a －1＋a ＋1a 2＋a＝1a＝aa. (2)由(1)归纳得对一切实数x ，有f (x )＋f (1－x )＝a a. 证明：f (x )＋f (1－x )＝1a x ＋a ＋1a 1－x ＋a ＝1a x ＋a ＋a x a (a ＋a x )＝a ＋a x a (a ＋a x )＝1a ＝aa.三、探究与拓展14．对于大于1的自然数m 的三次幂可用奇数进行以下方式的“分裂”：23＝⎩⎪⎨⎪⎧3，5，33＝⎩⎪⎨⎪⎧7，9，11，43＝⎩⎪⎨⎪⎧13，15，17，19，…仿此，若m 3的“分裂数”中有一个数是2015，则m ＝________. 答案 45解析 根据分裂特点，设最小数为a 1，则ma 1＋m (m －1)2×2＝m 3，∴a 1＝m 2－m ＋1.∵a 1为奇数，又452＝2025， ∴猜想m ＝45.验证453＝91125＝(1981＋2069)×452，故a 1＝1981，满足a 1＝m 2－m ＋1.15.如图所示，点P 为斜三棱柱ABC －A 1B 1C 1的侧棱BB 1上一点，PM ⊥BB 1交AA 1于点M ，PN ⊥BB 1交CC 1于点N.(1)求证：CC 1⊥MN ；(2)在任意△DEF 中有余弦定理DE 2＝DF 2＋EF 2－2DF ·EF cos∠DFE .拓展到空间，类比三角形的余弦定理，写出斜三棱柱的三个侧面面积与其中两个侧面所成的二面角之间的关系，并予以证明．(1)证明 ∵CC 1∥BB 1，∴CC 1⊥PM ，CC 1⊥PN ，又∵PM ∩PN ＝P ，PM ，PN ⊂平面PMN ， ∴CC 1⊥平面PMN .又MN ⊂平面PMN ，∴CC 1⊥MN . (2)解 在斜三棱柱ABC －A 1B 1C 1中有112ABB A S ＝112BCC B S ＋112ACC A S －211BCC B S ·11ACC A S cos x ，其中x 为平面BCC 1B 1与平面ACC 1A 1所成的二面角的大小． 证明如下：∵CC 1⊥平面PMN ，∴x ＝∠MNP .在△PMN 中，PM 2＝PN 2＋MN 2－2PN ·MN cos∠MNP .∴PM 2·CC 21＝PN 2·CC 21＋MN 2·CC 21－2(PN ·CC 1)·(MN ·CC 1)cos∠MNP . ∵11BCC B S ＝PN ·C 1C ，11ACC A S ＝MN ·CC 1，11ABB A S ＝PM ·BB 1，∴112ABB A S ＝112BCC B S ＋112ACC AS －211BCC B S ·11ACC A S cos x .。

第3节 数学归纳法一、学习目标：了解数学归纳法的原理，会用数学归纳法证明与自然数有关的命题。

二、重点、难点能运用数学归纳法证明和自然数有关的命题。

三、考点分析：数学归纳法中的归纳思想是比较常见的数学思想，因此要重视。

数学归纳法在考试中时隐时现，且较隐蔽，因此在复习中应引起重视。

只要与自然数有关，都可考虑使用数学归纳法，当然主要是恒等式、等式、不等式、整除问题、几何问题、三角问题、数列问题等联系得更多一些。

一、数学归纳法的定义：由归纳法得到的与自然数有关的数学命题常采用下面的证明方法： （1）先证明当n ＝n 0（n 0是使命题成立的最小自然数）时命题成立；（2）假设当n ＝k （k ∈N*， k ≥n 0）时命题成立，再证明当n ＝k ＋1时命题也成立，那么就证明这个命题成立，这种证明方法叫数学归纳法。

二、数学归纳法的应用：（1）证恒等式； （2）整除性的证明； （3）探求平面几何中的问题； （4）探求数列的通项； （5）不等式的证明。

特别提示（1）用数学归纳法证题时，两步缺一不可;（2）证题时要注意两凑：一凑归纳假设；二凑目标。

例1 已知n n n n n f 21312111)(+++++++=，则)1(+n f 的值为（ ） A. )(n f ＋)1(21+n B. )(n f ＋121+n ＋)1(21+nC. )(n f -)1(21+nD. )(n f ＋121+n -)1(21+n思路分析：)(n f 是从n ＋1开始的n 个连续自然数的倒数和，故)1(+n f 是从n ＋2开始的n ＋1个连续自然数的倒数和，即)1(+n f ＝111111113121+++++++-+++++++n n n n n n n n ＝)1(21121213121+++++++++n n n n n ＝)(n f ＋121+n ＋)1(21+n -11+n ＝)(n f ＋121+n -)1(21+n 故选D 。

2.1.3 推理案例赏析知识梳理数学命题推理有合情推理和演绎推理，_____________和_____________是常用的合情推理.从推理形式上看，_____________是由部分到整体，个别到一般的推理，_____________是由特殊到特殊的推理,而演绎推理是由一般到特殊的推理；从推理所得的结论来看，_____________的结论不一定正确，有待于进一步证明，_____________在前提和推理形式都正确的前提下，得到的结论一定正确.知识导学归纳与类比这两种合情推理都能帮助我们发现新的数学命题和新的数学规律，但得到的结论不一定正确，有待于进一步证明或验证.而演绎推理只要大、小前提都正确，结论就正确.所以我们常把两者结合起来，用合情推理来发现数学命题，用演绎推理进行系统的论证，二者相辅相成，从而推动数学的不断发展.学习时，要从具体例子来深刻体会合情推理与演绎推理之间的这种联系和差异，我们不仅要学会推理证明，也要学会猜想.疑难突破“推理”引发的思考.剖析：数学要进一步得到发展，关键是如何在已有知识的基础上发现新的数学问题.我们可以用归纳和类比两种办法，大胆猜想、归纳，小心比较，作出命题,推动数学的发展，要注意观察、总结、比较、验证、论证相结合.由此可以看出数学发现活动是一个探索创造的过程，这是一个不断地提出猜想、验证猜想的过程，合情推理是富有创造性的或然推理，在数学发现活动中，它为演绎推理确定了目标和方向，具有提出猜想、发现结论、提供思路的作用.数学问题无穷无尽，如何去探讨发展是我们现代人必须要做的，我们既要运用好原有的知识，但也不能维持原状，要有所发展，那么怎样去发展？也不是没有根据的乱想，我们可通过大量的事实，观察、归纳、类比原有的知识来合情推理我们所需要的结论，学会尝试，不怕失败.典题精讲【例1】 已知{a n }为等差数列，首项a 1＞1,公差d ＞0,n ＞1且n∈N *.求证：lga n+1lga n-1＜(lga n )2.思路分析：对数之积不能运算，必须由均值不等式转为对数之和进行运算.证明：∵{a n }为等差数列，∴a n+1+a n-1=2a n .∵d＞0,∴a n-1·a n+1=(a n -d)(a n +d)=a n 2-d 2＜a n 2.∵a 1＞1,d ＞0,∴a n =a 1+(n-1)d ＞1.∴lga n ＞0.∴lga n+1·lga n-1≤211)2lg lg (-++n n a a =［21lg(a n-1a n+1)］2＜［21lga n 2］2=(lga n )2, 即lga n+1·lga n-1＜(lga n )2.绿色通道：对于证明的不等式要分析，结合对数的性质和运算及均值不等式，给出综合法证明.变式训练：已知a ＞0且a≠1,P=log a (a 3+1),Q=log a (a 2+1).求证：P ＞Q.证明：当a ＞1时，a 3+1＞a 2+1,∴log a (a 3+1)＞log a (a 2+1);当0＜a ＜1时，a 3+1＜a 2+1,∴log a (a 3+1)＞log a (a 2+1),综上P ＞Q.【例2】 已知数列{a n },其中a 2=6,且1111+--+++n n n n a a a a =n. (1)求a 1、a 3、a 4；(2)写出{a n }的一个通项公式； (3)设数列{b n }是等差数列，b n =cn a n +(c 为非零常数).若S n =b 1+b 2+…+b n ,求)111(lim 21nn S S S +++∞→ .思路分析：本题已知递推关系，可写出数列的前几项，猜想a n ，进一步作答.解：(1)∵a 2=6,111212+--+a a aa =1,∴a 1=1. 又112323+--+a a a a =2,113434+--+a a aa =3,∴a 3=15,a 4=28.(2)a 1=1×1,a 2=2×3,a 3=3×5,a 4=4×7.猜想a n =n(2n-1).(3)∵{b n }为等差数列，∴2b 2=b 1+b 3. ∴c ac a c a +++=+3122312. ∵c≠0,∴c=21-.∴b n =21)12(21--=-n n n n an =2n.∴S n =b 1+b 2+…+b n =2)22(+n n =n(n+1). ∴)]111()3121()211[(lim ))1(1321211(lim +-++-+-=+++⨯+⨯∞→∞→n n n n n n=∞→n lim (1-11+n )=1.绿色通道：在研究数列问题时，常通过前n 项，观察、归纳、猜想出a n 、S n 的表达式. 变式训练:在数列{a n }中，a 1=1,S n 、S n+1、2S 1成等差数列(不必证明).(S n 表示{a n }的前n 项和)则S 2、S 3、S 4分别为____________，由此猜想S n =____________. 思路解析：由S n 、S n+1、2S 1成等差数列，∴2S n+1=S n +2S 1.∵S 1=a 1=1,∴2S n+1=S n +2.∴当n=1、2、3时，S 2=23,S 3=47,S 4=815. 猜想S n =1212--n n . 答案：815,47,23 1212--n n 【例3】 设k 棱柱有f(k)个对角面，则k+1棱柱对角面的个数为f(k+1)=f(k)+____________. 思路解析：k 棱柱增加一条侧棱时，则这条侧棱与之不相邻的k-2条侧棱可构成k-2个对角面，而增加一条侧棱时也使一个侧面变成了对角面.∴f(k+1)=f(k)+k -2+1=f(k)+k-1.答案：k-1绿色通道：注意几何图形参数在由k 变到k+1时，发生了哪些变化，增加了多少.变式训练：凸k 边形的内角和为f(k),则凸k+1边形的内角和f(k+1)=f(k)+_____________. 答案：π问题探究问题：平面内有n 条直线，其中没有两条平行，也没有三条或三条以上过同一点，设这n 条直线将平面分割成的区域为f(n),探求：f(n).导思：平面内的n 条直线研究起来比较抽象、陌生、困难，我们可从n 的最少取值开始，逐一探索研究，直至找出规律，发现规律来猜测.探究：当n=1时，一条直线将平面一分为二，∴f(1)=2.当n=2时，这两条直线不平行，只相交，将平面分为4份，∴f(2)=4.当n=3时，平面内这三条直线两两相交，且不共点，将平面分为7份，实质上是在两条直线的基础上进一步分割.设l 1、l 2相交于P 1，将平面分为S 1、S 2、S 3、S 4四个区域，如图2-1-16所示，若l 3不过P 1，与l 1、l 2分别交于P 2、P 3，则l 3又将S 2、S 3、S 4都一分为二，共6个区域，再加上S 1共7个区域，比n=2时多了3个区域.图2-1-16若n=4时，设l 4不过P 1、P 2、P 3，分别与l 1、l 2、l 3交于P 4、P 5、P 6，又将l 1、l 2、l 3的四个区域一分为二，即比f(3)多了四个区域，∴f(4)=f(3)+4=11.由此猜想：f(n)=f(n-1)+n.由f(2)=f(1)+2;f(3)=f(2)+3;f(4)=f(3)+4;……f(n)=f(n-1)+n;得f(n)=f(1)+2+3+…+n=2+2+3+…+n=2)1( 1++nn.。