处理好猜测与证明的关系(1方程组加)
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技巧如何应对数学题中的推理与证明要求推理和证明是数学题中较为复杂和要求较高的一部分,需要运用一定的技巧和方法来应对。
本文将从数学思维、逻辑推理和数学证明等方面阐述如何应对数学题中的推理与证明要求。
一、数学思维的培养在应对数学题中的推理与证明要求之前,我们首先需要培养良好的数学思维能力。
数学思维是指通过数学问题的分析、演绎和综合等思维过程,得出正确答案或结论的能力。
为了培养良好的数学思维,可以采取以下方法:1. 注重基础知识的学习和掌握,掌握数学的基本概念、定理和公式,建立稳固的数学基础。
2. 多做数学题,培养问题意识和解题能力。
可以选择一些推理性和证明性较强的数学题目进行训练,提高解题能力。
3. 培养数学思维的灵活性,进行数学问题的多角度思考和创造性解决问题的能力。
二、逻辑推理技巧逻辑推理是解决数学题中推理要求的重要手段之一。
在推理过程中,我们需要运用一定的逻辑推理规则和技巧,来确保推理的准确性和合理性。
以下是一些常用的逻辑推理技巧:1. 直接推理:根据已知条件和推理规则,直接得出结论。
这是最常见的推理方法,需要运用已有的数学知识和逻辑规律来进行推理。
2. 反证法:通过假设结论不成立,然后利用已知条件和逻辑规律的矛盾性,推出矛盾,从而得出结论成立的证明。
3. 数学归纳法:通过证明当某个命题对于某个特殊情况成立时,它对于后续情况也成立,从而得出结论的证明。
这种方法常用于证明数列、等式等数学问题。
4. 递推法:通过对已知结果进行推导,得出要证明的结果。
这种方法常用于求解递归关系式的问题。
5. 分类讨论法:将问题分成几类,分别进行讨论,推理得出结论。
这种方法在问题较为复杂时常常使用。
三、数学证明的技巧数学证明是数学题中推理要求的一种更高层次的要求,需要运用推理规则和数学知识,以严密的逻辑演绎来证明数学命题和结论。
以下是一些常用的数学证明技巧:1. 直接证明法:根据已有条件,使用推理规则和数学知识来论证要证明的结论。
归纳——猜测——证明制卷人:歐陽文化、歐陽理複;制卷時間:二O 二二年二月七日数学归纳法可以用来证明与自然数有关的代数恒等式、三角恒等式、不等式、整除性问题及几何问题等。
在学习合情推理时所猜得的结论,其可靠性的证明,常常也需要数学归纳法来解决。
这就形成了数学中的一类典型题目,即:“归纳——猜测——证明〞。
例1 数列{}n a 满足()2*n n S n a n N =-∈。
〔1〕计算1a ,2a ,3a ,4a ,并由此猜测数列{}n a 的通项公式;〔2〕用数学归纳法证明〔1〕中的猜测。
分析:在用数学归纳法对〔1〕中的猜测证明时,关键是利用k a 求得1k a +,在此要注意条件中等式的应用,由于它适用于所有自然数,因此可将其中的k 换做1k +,然后两式相减,合并同类项即得到表达式。
解析:〔1〕11a =,232a =,374a =,4158a =, 由此可猜测1212n n n a --=。
〔2〕下面用数学归纳法证明:①当1n =时,左边11a ==,右边1112112--==,猜测成立。
②假设n k =时猜测成立,即1212k k k a --=, 那么据2k k S k a =-, ①()1121k k S k a ++=+-, ②由②- ①可得112k k k a a a ++=-+,∴()11111212121112222k k k k k k k k a a ++++----=+=+==,即当1n k =+时猜测也成立。
根据①②可知,猜测对任何*n N ∈都成立。
评注:高考对数学归纳法的考察时隐时现,有时隐蔽在递推数列中考察,应深入理解与把握“归纳——猜测——证明〞的根本方法,注重其应用。
例 2 11123n a =+++…()1*n N n+∈,是否存在n 的整式()q n ,使得等式12a a ++…()()11n n a q n a -+=-,对于大于1的一切自然数n 都成立,并证明你的结论。
第一篇:怎么证明1加1等于2怎么证明1加1等于2陈景润证明的叫歌德巴-赫猜想。
并不是证明所谓的1+1为什么等于2。
当年歌德巴-赫在给大数学家欧拉的一封信中说,他认为任何一个大于6的偶数都可以写成两个质数的和,但他既无法否定这个命题,也无法证明它是正确的。
欧拉也无法证明。
这“两个质数的和”简写起来就是“1+1”。
几百年过去了,一直没有人能够证明歌德巴-赫猜想,包括陈景润,他只是把证明向前推进了一大步,但还是没有完全证明21+1为什么等于2?这个问题看似简单却又奇妙无比。
在现代的精密科学中,特别在数学和数理逻辑中,广泛地运用着公理法。
什么叫公理法呢?从某一科学的许多原理中,分出一部分最基本的概念和命题,对这些基本概念不下定义,而这一学科的所有其它概念都必须直接或间接由它们下定义;对这些基本命题(也叫公理)也不给予论证,而这一学科中的所有其它命题却必须直接或间接由它们中推出。
这样构成的理论体系就叫公理体系,构成这种公理体系的方法就叫公理法。
1+1=2就是数学当中的公理,在数学中是不需要证明的。
又因为1+1=2是一切数学定理的基础,.........3由此我们可以得出如下规律:a+a=b、b+b=a、a+b=c;n+c=na*a=a、b*b=a、a*b=b;n*c=c(注:n为任意自然数)这八个等式客观准确地反映了自然数中各类数的相互关系。
下面我们就用abc属性分类对“猜想”做出证明,(我们只证明偶数中的偶a 数,另两类数的证明类同)设有偶a数p求证:p一定可以等于:一个质数+另一个质数证明:首先作数轴由原点0到p。
同时我们将数轴作90度旋转,由横向转为纵向,即改为原点在下、p在上。
我们知道任意偶数都可以从它的中点二分之一p 处折回原点。
把0_p/2称为左列,把p/2_p(0)称为右列。
这时,数轴的左右两列对称的每对数字之和都等于p:0+p=p;1+(p-1)=p;2+(p-2)=p;、、、、、、p/2+p/2=p。
2.6 大胆猜想小心求证善待归纳法猜想是数学家创造发明的法宝,也是数学学习中的一个重要思想方法. 你所看到的构思奇妙的数学定理、简明精巧的数学公式,大多数是先由数学家猜想得到结论,然后经过证明确认为真的. 正如波利亚所说:“数学家的创造性工作成果是论证推理,即证明;但是这个证明是通过合情推理,通过猜想而发现的. ”如果没有猜想,纯洁梦幻的数学巨轮将搁浅海滩;如果没有猜想,巍峨瑰丽的数学大厦将不复存在.在数学猜想中,归纳、类比是获得猜想的两个重要的方法.波利亚说:“猜想是合情推理的最普遍、最重要的一种,归纳也好,类比也好,都包含着猜想的成分. ”法国数学家、天文学家拉普拉斯也说过:“在数学里,发现真理的主要工具就是归纳和类比. ”数学解题与数学发现一样,通常都是在通过归纳、类比等探测性方法进行探测的基础上,获得对有关问题的结论或解决方法的猜想,然后再设法证明或否定猜想,进而达到解决问题的目的.一.枚举归纳猜想归纳猜想是通过对特例进行观察与综合以发现一般规律的渠道. 它是由特殊向一般的推理,它所得出的结论是或然的,但这种方法的重要性不容忽视,正如数学王子高斯所强调的:“用归纳法可萌发出极漂亮的新的真理”.枚举归纳是不完全归纳的一种. 枚举归纳是以对某些对象的重复验证作为归纳根据的,前面提到的找规律大都是枚举归纳. 这种归纳可以发现问题,但可靠性有一定问题. 比如,17世纪,法国数学家费马曾得到一个后人以其名字命名的定理:如果p为素数,a为任意自然数,那么a p-a是p的倍数. 上述定理的逆命题是否成立呢?费马之后,研究者数不胜数. 德国数学家莱布尼兹就曾提出:如果p不是素数,那么2p-2就不是p的倍数. 因此,在莱布尼兹看来,费马定理的逆命题是成立的:如果a p-a是p的倍数,那么p必为素数. 无独有偶,我国清代数学家李善兰也通过不完全归纳得到了类似的结论. 不幸的是,数学家萨吕斯发现了反例,彻底否定了莱布尼兹和李善兰的猜想:尽管2341-2,是341的倍数,但341=11×31却是一个合数!后来人们又相继发现了更多的反例:561,645,1105,1387,1729,1905,2407,…….因此,由不完全归纳得到的结论有时往往并不正确,必须给予严格的逻辑证明.正是由于归纳法的重要性和结论的或然性,波利亚提出要有科学的“归纳的态度”,他特别提出了下述三原则:第一,“理智上的勇气”:我们应当随时准备修正我们的任何一个猜测或信仰.第二,“理智上的诚实”:把事实摆在优先地位,如果有一种理由非使我们改变信念不可,我们就应当改变这一信念. 坚持自己那个显然与经验相抵触的猜想,就因为它正是我的猜想而坚持它,那将是不诚实的.第三,“明智的克制”:如果没有某种充分的理由,我们不应当轻率地改变一个信念. “不轻信任何事情,只探索那些值得探索的问题”.著名数学家克莱因也说过:“最初建立某一个假设的人所做的归纳工作,跟最初证明这个假设的人所做的演绎法的工作,当然具有同样的价值,因为这个和那个是同样必要的. ”就是说,我们可以大胆的猜想,但是必须谨慎小心的证明. 下面,我们举例说明归纳—猜想—证明的全过程.例求出所有公差为8,且由三个素数组成的等差数列.解:观察素数数列:2,3,5,7,11,13,17,19,23,29,…….我们从头开始,一个一个的检验,发现公差为8的三个素数唯有3,11,19. 由于素数列是无穷数列,此外还会有其他的公差为8的三个素数成等差数列吗?直觉告诉我们,可能没有了. 这是猜想,需要证明.显然,符合要求的三个素数一定都是奇数. 若首项为2n+1,则此数列的三项为2n+1,2n+9,2n+17 (n N×).以下讨论n被3除的所有可能情况:当n=3k时,2n+9=6k+3=3(2k+3),为非素数;当n=3k+1时,2n+1=6k+3=3(2k+1),除k=0以外,2n+1为非素数.当n=3k+2时,2n+17=6k+21=3(2k+7),为非素数.所以,只有当k=0,即n=3k+1=1时,所设三项2n+1=3,2n+9=11,2n+17=19都是素数.也就证明了除3,11,19外,没有其他公差为8的三个素数成等差数列了. 这里的演绎证明采用分类讨论,是完全归纳法.二. 因果归纳猜想因果归纳猜想是先观察现象再进一步分析现象背后一类事物中部分对象内在的因果关系,并以这些因果关系作为猜想前提的不完全归纳猜想.例平面上有n条直线,最多能把平面分割成多少个区域?解:要使区域分割成最多,那么就要求n条直线中没有两条平行,也没有三条经过同一点.设平面上n 条直线,最多能把平面分割成f(n)个区域. 我们还是从枚举开始,画图试验,可以发现:f(1)=2,f(2)=4,f(3)=7,f(4)=11,…….我们再进一步观察,发现f(2)-f(1)=2,f(3)-f(2)=3,f(4)-f(3)=4,继续下去还有f(5)-f(4)=5,f(6)-f(5)=6,……. 就是说,我们还发现了前后分割之间的因果关系.一般地,假设平面上的n-1条直线分平面为f(n-1)块. 当新添上第n 条直线时,这条直线被原来的n-1条直线分截成n 段,每段都把所在平面区域一分为二,因此会增加n 个区域,即有递推关系式f(n)=f(n-1)+n ,且f(1)=2,所以f(n)=f(n-1)+n=f(n-2)+(n-1)+n=……=f(1)+2+3+…+n=2+2+3+…+n=1+21n(n+1). 类似的问题还有:平面上有n 个圆,每两个圆都相交于两点,每三个圆都不相交于同一点,这n 个圆把平面分成多少部分?因果归纳与枚举归纳的不同在于,枚举归纳是直接猜测结论,而因果归纳是先猜测一个因果关系,比如一个递推关系式,然后再推测结论. 正因为因果归纳猜想是建立在因果关系基础上产生的结论,比枚举归纳显然进了一步,因而可靠性更大些. 但由于仍然只考察了部分对象,猜想还不一定正确,还是要给予证明. 一般都可以应用这个因果关系给予数学归纳法的证明.三.类比猜想用类比联想的方法猜想,称为类比猜想.例 空间有n 个平面最多能把空间分成多少个区域?解:就是在没有两个平面平行,也没有三个平面相交于同一条直线,没有四个平面过同一点的条件下,n 个平面能够把空间分成多少个区域?这个“空间问题”比较困难,我们可以降维处理,类比直线分平面的“平面问题”. 刚才,我们已经得到f(n)=1+21n(n+1). 假设n 个平面把空间分成F(n)个区域. F(1)=2,F(2)=4,F(3)=8. 下面,F(4)=16吗?我们不要急于下这个结论,因为我们可以利用因果关系来分析. 当新添上第n 个平面时,这平面与原来的n-1个平面有n-1条交线,这些交线把新添的平面分成f(n-1)块,每块都把所在的空间区域一分为二,因此会增加f(n-1)个区域,于是有递推关系式F(n)=F(n-1)+f(n-1),且f(1)=2,分别以n-1,n-2,…,3,2代入上式:F(2)=F(1)+f(1), F(3)=F(2)+f(2), ………………… F(n)=F(n-1)+f(n-1).将上面各式相加,得到F(n)=F(1)+f(n-1)+f(n-2)+…+f(2)+f(1)=2+∑-=11)(n k k f =2+∑-=++11]1)1(21[n k k k=2+(n-1)+21∑-=+11)1(n k k k=(n+1)+61∑-=+--++11)]1()1()2)(1([n k k k k k k k=(n+1)+61(n-1)n(n+1) =61(n+1)(n 2-n+6). 所以,n 个平面把空间分成F(n)=61(n+1)(n 2-n+6)个区域.注意F(4)=61(4+1)(42-4+6)=15,可见4个平面把空间分成15个区域,而不是原来猜测的24=16个区域.四.猜测结论由归纳产生的猜想主要有两种类型:一种是猜测结论的,一种是猜测解题方法、途径的. 大多数问题都是猜测结论的,再举一个猜测结论的例子,并给出数学归纳法的证明.例 斐波那契数列1,1,2,3,5,8,……中,连续n(n>2)项相加,会是斐波那契数列的某一项吗?解:从试验、观察开始枚举归纳. 1+1+2在斐波那契数列中没有,1+2+3在斐波那契数列中也没有,…;1+1+2+3在斐波那契数列中没有,1+2+3+5在斐波那契数列中还是没有,…,于是我们自然地会产生猜想:当n >2时,斐波那契数列的连续n 项相加,不可能是斐波那契数列的某一项.这仅仅是一个猜想,必须要经过严格的演绎证明,一般可以采用数学归纳法.第一步,我们先对n=3,n=4的情形作出证明.当n=3时,由于a k +a k+1+a k+2=a k+2+a k+2<a k+2+a k+3=a k+4, 且a k +a k+1+a k+2>a k+1+a k+2=a k+3,即有a k+3<a k +a k+1+a k+2<a k+4.所以,a k +a k+1+a k+2不是该数列的任何一项.当n=4时,由上面的结果可知a k +a k+1+a k+2+a k+3<a k+4+a k+3=a k+5, 且a k +a k+1+a k+2+a k+3>a k+2+a k+3=a k+4,可见,任意连续四项之和仍然不是该数列的另一项.由上述n=3,4的讨论,我们很自然会猜测:当n ≥3时,对任意的k ∈N ×,都有a k+n <a k +a k+1+…+a k+n-1<a k+n+1. ① 我们再证明第二步:设a k+m <a k +a k+1+…+a k+m-1<a k+m+1,则a k +ak+1+…+ak+m-1+ak+m<ak+m+1+ak+m= ak+m+2,且ak +ak+1+…+ak+m-1+ak+m>ak+m-1+ak+m=ak+m+1故①式对所有的n≥3成立.综合这两步,根据数学归纳原理,我们就完成了演绎推理的全过程. 证明了我们猜想的结论正确.五.猜测解题方法在对未知结论大胆作出合乎情理猜想的同时,再根据这个猜测去考虑相应的解题方法,这是猜想的另一种类型.例已知f1(n)=1+2+…+n=21n(n+1),由此出发能递推出f m(n)=1m+2m+…+n m(m∈N)的结果吗?解:先考虑最简单的m=2情形,f2(n)=12+22+…+n2.23 = (1+1)3=13+3×12+3×1+1,33 = (2+1)3=23+3×22+3×2+1,43 = (3+1)3=33+3×32+3×3+1,……………………………n3 =(n-1+1)3=(n-1)3+3(n-1)2+3(n-1)+1,(n+1)3 =n3+3n2+3n+1.将这n个等式相加,容易得到(n+1)3 =1+3f2(n)+3f1(n)+n即有f2(n)=31[(n+1)3-1-3f1(n)-n]=61n(n+1)(2n+1)所以由f1(n)可推知f2(n). 进一步地利用(n+1)4=n4+4n3+6n2+4n+1,类似上面进行推导,又可得到(n+1)4=1+4f3(n)+6f2(n)+4f1(n)+n,即有f3(n)=41[(n+1)4-1-6f2(n)-4f1(n)-n]至此,我们已猜想出从f1(n)出发,对任意的m∈N,可以递推地得出f m(n).证明:当m=2时,f2(n)=31[(n+1)3-1-3f1(n)-n].设m≤k时,f m(n)可由f1(n)出发递推地求出.当m=k+1时,由于2K+2=(1+1)k+2=1k+2+12+kC×1k+1+22+k C×1k+…+12++k k C×1+1,3K+2=(2+1)k+2=2k+2+12+kC×2k+1+22+k C×2k+…+12++k k C×2+1,4K+2=(3+1)k+2=3k+2+12+kC×3k+1+22+k C×3k+…+12++k k C×3+1,…………………………………………(n+1)k+2=n k+2+12+kC×n k+1+22+k C×n k+…+12++k k C×n+1.将这n个等式相加,不难得到(n+1)k+2=1+12+kC f k+1(n)+22+k C f k(n)+…+12++k k C f1(n)+n.于是有 fk+1(n)=121+kC[(n+1)k+2-1-22+kC f k(n)-…-12++k k C f1(n)-n].由归纳假设知f2(n),f3(n),…fk(n)都可从f1(n)出发递推地求出,所以fk+1(n)也可由f1(n)出发递推地求出. 从而f m(n)(m∈N)可由f1(n)出发递推地求出.在这个例题中,我们通过分析(n+1)3、(n+1)4的展开式,归纳出了利用(n+1)m(m∈N)的二项展开式进行证明的方法. 一般性的证明方法产生于特殊的问题的证明方法,这正是归纳所起的作用.领会到了吧,猜想的缘由,归纳的方法;体验到了吧,猜想撞击了创造的火花,扣开了发现的大门. 归纳,类比,联想,猜想,……交织在一起,谱写了一篇又一篇成功探索的乐章.正是:长风破浪会有时,直挂云帆济沧海. .以下是附加文档,不需要的朋友下载后删除,谢谢班主任工作总结专题8篇第一篇:班主任工作总结小学班主任特别是一年级的班主任,是一个复合性角色。
高考数学技巧如何利用逻辑推理解决数学证明题高考数学的证明题是考察学生逻辑思维和推理能力的重要部分。
在解决数学证明题时,我们可以通过运用一些数学技巧和逻辑推理方法来提高解题效率和准确性。
本文将介绍一些常用的高考数学技巧,以及如何利用逻辑推理来解决数学证明题。
一、利用代入法验证等式在解决等式证明题时,我们可以使用代入法来验证等式是否成立。
首先,我们假设等式中的变量满足一定的条件,然后代入等式,验证两边是否相等。
如果等式成立,则可以得到证明结论。
例如,对于一个等差数列的前n项和公式"Sn=n(a1+an)/2",我们可以假设n为任意正整数,然后代入等式进行验证。
如果验证结果成立,则可以得到结论:等差数列的前n项和公式成立。
二、利用反证法证明命题在解决数学证明题时,我们可以运用反证法来证明命题的真假。
反证法的基本思想是假设命题不成立,然后通过推理得出与已知条件矛盾的结论,从而否定假设,证明命题成立。
例如,对于一个要证明的命题“如果一个自然数是素数,那么它不是合数”,我们可以先假设有一个素数同时也是合数,然后通过推理可以得出矛盾的结论,即与已知条件相违背。
由此可见,原命题成立。
三、利用数学归纳法证明等式数学归纳法是证明自然数性质的常用方法。
在解决数学证明题中,我们可以利用数学归纳法来证明等式成立。
数学归纳法的基本思想是首先证明当n为某一特定自然数时等式成立,然后假设当n=k时等式成立,再用这个假设证明当n=k+1时等式也成立。
通过这种逐步推理的方法,可以得出等式对于所有自然数n成立的结论。
例如,对于一个要证明的等式「1+2+3+...+n=n(n+1)/2」,我们首先可以验证当n为1时等式成立,然后假设当n=k时等式成立,即1+2+3+...+k=k(k+1)/2。
接下来,我们可以利用这个假设证明当n=k+1时等式也成立,即1+2+3+...+k+(k+1)=(k+1)(k+2)/2。
课题学习猜想、证明与拓广汪国刚贵阳市开阳县宅吉中学课时安排2 课时从容说课本课题学习中的课题背景是:是否存在一个矩形,其周长与面积是已知矩形周长与面积相同的若干倍.探索活动从学生熟悉的简单情形出发,引导学生逐步思考一个个看似简单但又具挑战性的问题,不断经历判断、选择及综合运用二次方程、方程组、不等式、函数等知识的过程,在做中学,体验以数学的方式来做数学^本课题学习整体上是一个开放性、研究性的课题,主要意图不在于回答一些具体问题,而是提供一个思考、探究的平台,在活动中体现归纳、综合和拓展.感悟处理问题的策略和方法,积累数学活动的经验 .在内容设计上,教科书为学生自主探索留有较大空间:通过“做一做”积累经验,通过“想一想”诱导发现,“议一议”中提出的问题均有一定深度和相当大的弹性,不同的学生可以找到自己感兴趣的问题,在“读一读”中引出两种思路,对问题的解决有很大的启发性 .教学时要为学生提供充分思考和交流的空间,鼓励学生在自主探索和猜测的基础上及时交流自己的想法和做法,可以采用小组合作的方法进行教学,注意问题的连贯性和前后内容的一致性,引导学生分类研究,由特殊到一般,启发学生发现更具一般性的结论,寻找一般性的解决方法,对不同学生有不同要求,分层教学,渗透处理问题的策略和方法^第一课时课题课题学习一一猜想、证明与拓广(一)教学目标(一)教学知识点探索“任意给定一个矩形.是否存在另一个矩形,它的周长和面积分别是已知矩形周长和面积的2倍”的议题.(二)能力训练要求1. 经历猜想、证明、拓广的过程,增强问题意识和自主探索的意识^2. 在问题解决的过程中综合运用所学知识,体会知识之间的内在联系,形成对数学的整体性认识.3. 在探究过程中,感受由特殊到一般、形数结合的思想方法,体会证明的必要性.4. 在合作交流中扩展思路,发展学生的推理能力^(三)情感与价值观要求1. 积极参与数学活动,积极思考并与同学合作交流^2. 获得成功的体验和克服困难的经历,增强运用数学的信心^教学重点探究“任意给定一个矩形.是否存在另一个矩形,它的周长和面积分别是已知矩形周长和面积的2倍”,从而获得解决问题的方法和途径.教学难点从特殊到一般,启发学生综合运用一元二次方程、方程组、不等式等知识发现具有一般性的结论,寻求一般性的解决方法.教学方法自主探索——合作交流.教具准备多媒体演示教学过程I.创设情境问题,搭建探究平台[问题1]任意给定一个正方形,是否存在另一个正方形,它的周长和面积分别是已知正方形周长和面积的2倍?你是怎样做的?你有哪些解决方法?你能提出新的问题吗?[问题2]任意给定一个矩形,是否存在另一个矩形,它的周长和面积分别是已知矩形周长和面积的2倍?请大家结合自己学过的知识,认识思考问题1,并谈谈你自己的想法.[生1]若给定的正方形的边长是1,则它的周长是4,面积是1,另一个正方形周长变成它的2倍,即周长变为4X 2= 8,面积则变成了(8)2= 4,即这个正方形的面积是原来正方4形面积的4倍.若另一个正方形面积变成原正方形的2倍,即面积变为2.则这个正方形周长变为4.2.我认为不存在另一个正方形.它的周长和面积分别是已知正方形周长和面积的2倍.[生2]生1举的只是一个特例,不见得就没有存在的情况^[师]到底存不存在,同学们可在小组内讨论交流,然后发表看法 ^[组1]我们组找了几个已知的正方形,都不存在另一个正方形,它的周长和面积是已知正方形周长和面积的2倍.[组2]我们组从一般情况下证明不存在,设已知给定的正方形的边长为a,则其面积为a2,周长为4a,若周长倍增,即周长变为8a正方形的边长变为2a.面积变为4a2.不符合要求;若面积倍增,即面积变为2a2,正方形的边长变为J窑,周长变为4%,''公,不符合要求,即无论从哪个角度考虑,都说明不存在这样的正方形^[师]很好!我们举几个特例猜想这样的正方形不存在,又从一般情况验证了这样的正方形确实不存在.同学们已经历丁一一个数学问题的解决过程,但如果将问题1拓展,正方形不具有这样的特点,我们学过的其他图形如三角形、矩形、菱形等是否具有这样的特点呢?11.展示思维过程,构建探究空间[师]你是如何思考问题2的?[生]矩形的形状太多了,我们可以先来研究一个具体的^[师]很好,我们就来先看一个特殊的、具体的矩形^多媒体演示:做一做如果已知矩形的长和宽分别是2和1.结论会怎样呢?你是怎么做的?与同伴交流.[生]已知矩形的长和宽分别是2和1,则其周长和面积分别为6和2,则所求矩形的周长和面积分别为12和4.可以先固定所求矩形的周长:周长为12的矩形很多,它们的长和宽可以是5和1, 4一一一一11 一1和2, 3和3,也可以是和艾和《……其中是否有面积为4的呢?我们可以去尝试着找一下.(教师一定要给学生时间和空间去探索、猜测)[生]这样找太费劲。
第44讲 怎样解“归纳——猜想——证明”类问题一、知识与方法1"归纳一猜想一证明”类问题从观察一些特殊的简单的问题人手,根据它们所体现的共同性质,运用不完全归纳法作出一般命题的猜想,然后从理论上证明(或否定)这种猜想,这个过程叫作“归纳一猜想一证明”.这一由特殊到一般的推理方法是数学归纳法证明的一种重要题型.2"归纳一猜想一证明”类问题的解题步骤 第一步:给出命题(与正整数有关)的结构. 第二步:要求计算出最初的几个初始值.第三步:通过已计算出的初始值,应用不完全归纳法发现其一般性规律,作出科学的猜想和判断.第四步:用数学归纳法对所作的猜想一一一般性结论作出完整科学的证明. 3高中阶段与数列结合的“归纳一猜想一证明"类问题是最常见的问题二、典型例题【例1】在数列{}n a 与{}n b 中,111,4a b ==,数列{}n a 的前n 项和n S 满足1n nS +-1(3)0,2n n n S a ++=为n b 与1n b +的等比中项,*n ∈N .(1)求22,a b 的值;(2)求数列{}n a 与{}n b 的通项公式.【分析】运用“归纳一猜想一证明”求解数列问题的关键是准确求出数列的前几项,根据前几项的规律猜猜其通项公式,然后用数学归纳法证明,本题两个数列{}n a 、{}n b 交叉,是一种巧妙的结合.【解析】(1)由题设有121140,1a a a a +-==,解得23a =. 由题设又有222114,4a b b b ==,解得29b =.(2)由题设111(3)0,1,4n n nS n S a b +-+===,得223,9a b ==.进一步可得33446,16,10,25a b a b ====.猜想2*(1),(1),2n n n n a b n n +==+∈N 先证*(1),2n n n a n +=∈N . 当1n =时,11(11)12a ⨯+==,等式成立.当2n 时,用数学归纳法证明如下: (i)当2n =时,22(21)32a ⨯+==,等式成立. (i)和(ii )假设当n k =时等式成立,即(1),22k k k a k +=. 则由题设,1(3)k k kS k S +=+(1),1(1)(2)k k k S k S --=+.(2)式(1)两边分别减去式(2)两边,整理得1(2)k k ka k a +=+, 从而122(1)(1)[(1)1]22k k k k k k k k a a k k +++++++==⋅=. 这就是说,当1n k =+时等式也成立。
如何提高学生的数学推理和证明能力数学推理和证明能力是学生在数学学习中至关重要的能力之一。
它涉及到学生对问题的分析、推理和证明的能力,是培养学生创新思维和解决问题能力的重要途径。
本文将从提高学生的数学思维能力、培养证明能力和促进合作学习三个方面,探讨如何有效地提高学生的数学推理和证明能力。
一、提高学生的数学思维能力数学思维是指学生运用数学知识解决实际问题的思维过程。
提高学生的数学思维能力对于培养他们的推理和证明能力至关重要。
以下是几种有效提高学生数学思维能力的方法:1.鼓励学生进行数学探究给学生提供一些开放性的问题,鼓励他们自主探索、独立思考。
例如,可以让学生发现一个数学规律或解决一个实际问题,引导他们通过实践和思考来获取数学知识。
2.培养学生的逻辑思维逻辑思维是数学推理和证明的基础。
鼓励学生进行逻辑推理,可以通过解决数学问题、进行数学推理游戏等方式培养学生的逻辑思维能力。
同时,引导学生运用逻辑思维来解决实际问题,促进他们在数学学习中的思维能力的提升。
3.提供多样化的学习资源为学生提供丰富的学习资源,包括教材、练习册、互联网等,使学生能够从不同的角度去理解和运用数学知识。
引导学生运用多角度思考问题,发现问题的多种解决方法,培养他们的数学思维的灵活性。
二、培养证明能力证明是数学推理的重要环节,培养学生的证明能力对于提高他们的数学推理能力至关重要。
以下是几种培养学生证明能力的方法:1.引导学生进行证明的训练通过教师的引导,让学生从简单问题开始,逐渐提高难度,积极参与证明过程。
可以利用课堂小组合作的形式,让学生共同合作解决问题,互相交流,共同思考并找到合适的证明方法。
2.提供典型例题的解析和解题思路教师可以给学生提供一些经典的例题,并提供详细的解析和解题思路。
学生可以通过分析这些例题的解法和证明过程,逐步理解证明的方法和技巧。
3.创设情境,激发学生的兴趣通过创设生活中或实际问题来引发学生的兴趣,激发他们对于证明问题的热情。
数学证明技巧高中数学证明题的解题思路与方法数学是一门充满着推理和证明的学科,而高中数学中的证明题更是考察学生逻辑思维、推理能力和证明能力的重要环节。
在解答高中数学证明题时,我们需要掌握一些解题思路和方法,以提高解题的效率和准确性。
本文将介绍一些解题思路与方法,并向大家展示高中数学证明题的解题技巧。
一、数学证明题的基本要求在解答数学证明题时,我们首先要明确题目中的要求,理解清楚需要证明的命题或关系,同时要熟悉题目给出的已知条件和待证明的结论。
在解答过程中,我们需要严谨地运用定义、公理、定理等数学知识,通过逻辑推理和数学推导来完成证明。
二、利用数学归纳法数学归纳法是一种常用的证明工具,适用于一些形式比较规律的问题。
一般而言,数学归纳法有三个步骤:归纳基础、归纳假设和归纳步骤。
其中,归纳基础用于证明命题在某一特殊情况下的成立,通过归纳假设和归纳步骤,我们可以推导出命题在下一级情况下的成立,从而证明该命题对于任意情况都成立。
三、利用反证法反证法是一种常用的证明方法,适用于一些假设性问题。
当我们无法直接证明某个命题时,可以尝试假设该命题不成立,通过推理和推导,找到矛盾的地方,从而推出假设的错误,进而证明命题的正确性。
在使用反证法时,我们需要注意推理的严密性和逻辑的合理性。
四、利用逆否命题逆否命题是根据原始命题的否定和逆命题推出的一个新的命题。
在解答数学证明题时,我们可以根据题目要求,对待证命题进行逆否化,即通过对命题的否定和逆命题的推导来完成证明。
逆否命题在形式上与原始命题相似,但在逻辑上等价。
五、利用等价命题等价命题是指两个命题在逻辑上完全等价,即两个命题具有相同的真值。
在解答数学证明题时,我们可以通过推理和推导,将题目中的待证命题转化为一些已知或常见的等价命题,从而简化证明的过程。
利用等价命题的思想,可以使证明过程更加简明扼要。
六、利用巧妙的代数运算在解答高中数学证明题时,我们可以灵活运用代数运算来辅助证明。
初中数学推理与证明题解题方法总结一、数学推理与证明题的概念和特点数学推理题是数学中的一类题型,要求通过逻辑推理或证明方法来解答问题。
它在初中数学中常常出现,不仅考察了学生的推理能力和逻辑思维能力,也培养了学生的分析问题和解决问题的能力。
在解答数学推理题时,我们可以采用以下步骤进行思考和解题。
二、数学推理题解题方法总结2.1 利用已知条件展开思路解答数学推理题的第一步是仔细阅读题目,并根据已知条件展开思路。
有时问题中所给的条件相对较多,需要我们对已知条件进行整理和归纳,从而找到解题的突破口。
例如,有一个经典的题目:“在直角三角形ABC中,∠B=90°,AC=12cm,BC=5cm。
若点D和点E分别在AC和BC边上,且满足BD=DC,AD=2cm,求DE的长度。
”解答这个问题时,我们可以利用已知条件列出等式,并通过计算找出DE的长度。
2.2 运用图形推理解题在部分数学推理题中,图形的特点是解题的关键。
我们可以通过观察和分析图形的性质推导出结论。
例如,有一个经典的题目:“在平面直角坐标系中,以原点为圆心,半径为R的圆向右上方扩张,与x轴和y轴分别交于A、B两点,若过点B作圆的切线交y轴于点C,则有AC=AB,求R的取值范围。
”解答这个问题时,我们可以通过观察图形特点,找到若干个等腰直角三角形,进而建立等式关系,从而解出R的取值范围。
2.3 运用代数推理解题如果问题中涉及到方程与等式的关系,我们可以通过代数推理解答问题。
代数推理是一种基于数学符号和式子的推理方法,可以简化问题的复杂度,提高解题的效率。
例如,有一个题目如下:“已知a、b满足a+b=8,求证:a^3+b^3=512。
”解答这个问题时,我们可以通过立方和公式将a^3+b^3拆分成(a+b)(a^2-ab+b^2),代入a+b=8,最终得出等式a^3+b^3=512的正确性。
2.4 利用归纳法证明归纳法证明是数学中一种常用的证明方法。
推理能力一、推理能力的培养是数学课程的重要目标培养学生的推理能力是数学教育的重要目标之一。
推理既包括以三段论为主要形式的演绎推理,又包括以归纳、类比为主要途径的合情推理。
这两种推理形式无论是在数学的研究中还是在数学的学习中都是十分重要的。
合情推理是获得猜测提出猜想的有效途径,在数学的发现中扮演着不可或缺的角色。
演绎推理是数学学科的特点,是确认数学命题为真的推理。
但演绎推理所论证的对象往往是由合情推理得来的,同时,由合情推理所得到的猜测必须经过证明(即演绎推理)才能确定其正确性,因此,在数学的发展过程中二者是相辅相成、缺一不可的。
关于合情推理和演绎推理在人的发展和日常工作中的重要意义,著名的美国数学家和数学教育家波利亚(G.Polya)的一段话给出了很好的回答:“一个认真想把数学作为其终身职业的人,要学好论证推理,---------”。
在以往的数学教育教学中,我们对论证推理给与了充分的关注,在我们强调的基础知识、基本技能中,都表现出对逻辑的强调,即给出已知条件,求证一个结论,这是演绎的方法。
但我们对引导学生们尝试着去推测、猜想等关注的不够,也就是说对归纳、类比等合情推理强调的不够。
其中的原因可能是多方面的,既有主观认识上,也有客观的原因。
(引用史校的话)然而,归纳、类比等与创新思维的联系是非常密切的,因此不注重归纳等合情推理能力的培养,就不利于对学生创新精神的培养,不利于创新型的人才的培养。
在义务教育阶段和普通高中的数学课程标准中,都明确提出要让学生经历观察、实验、猜测的过程,要重视培养学生的合情推理能力,并提出了具体的内容要求。
例如,高中的数学课程标准中设立了专题“推理与证明”,就强调了培养学生两种推理的重要性,以及如何培养的问题(参见课标)。
课程标准中对推理能力的全面要求,推动了课程实施中对合情推理的关注,新课程的数学实验教材以及当前的数学课堂教学中,也都重视了学生探索、猜测的过程,为学生进行合情推理提供机会。
同时,由于评价(尤其是选拔性的考试)的导向作用,我们发现在各种类型的学业评价中也增加了对学生观察、探索、归纳、概括、猜测以及证明等能力的考察。
但是,归纳、类比等推理与演绎推理不同,它们没有固定的程序和具体的步骤,对它们的理解和把握以及运用更多的是需要学生在学习、探索的过程中自己去感悟和体会。
因此为学生提供必要的问题情景和探索性机会,在解决问题的过程中,让学生们亲自去观察、概括、抽象,进而发现规律并作出相应的猜测,是十分必要的。
同样,评价学生的推理能力也需要利用恰当的问题情境,以全面衡量学生的推理能力。
二、提供恰当的问题情境实现推理能力的培养1、问题的选择应与学生的知识相适应在有关合情推理的教学和评价方面,广大数学教育工作者和数学教师通过自己的努力,营造出学生观察、思考和探索的气氛,也编制出一些可供学生进行这方面探索的问题以及考察学生能力的测试题。
例如,如下的一道中考试题就是其中的一例。
问题①老师在黑板上写出三个算式,52-32=8×2,92-72=8×4,152-32=8×27,王华接着又写出了两个具有同样规律的算式:112-52=8×12,152-72=8×22,(1)请你再写出两个(不同于上面算式)具有上述规律的算式;(2)用文字写出反映上述算式的规律;(3)证明这个规律的正确性。
事实上,上面问题①的已知条件中,五个等式分两次给出,按照美国数学教育家波利亚的观点①,将前三个等式称之为启发式联想,因为对这三个等式的观察与分析,能够启发观察者获得对某种规律的初步认识,但这样的认识是模糊的;接下来的算式波利亚称之为支持性联想,也就是对前面得到的较为模糊的认识的进一步的清晰和认可,这个过程实际上就是获得了猜测的过程。
继续下去,对第一个问题的回答,我们可以看成是对前面的猜测进行验证的过程,也可以看成是支持性联想的一部分。
而对于第二个问题的回答,就已经是将发现的规律进行一般化的表述,形成猜想了。
最后则是给出形式化的数学证明。
在完成这个问题的解答过程中,既包含了对所给的算式的观察、分析和类比,又要求在此基础上归纳和探索出规律,并进一步对规律进行数学的表述,最后对此规律进行推理证明。
因此,笔者认为这样的一个问题就为学生进行合情推理和演绎推理提供了可能,作为试题也能全面地考察学生两种推理能力的情况。
①波利亚.《数学与猜想》.科学出版社, 1984, p2.上面这个例子中,无论是类比、归纳还是推理证明,都是学生们能够完成的,因此,它既适合对学生相应能力的培养,也适合考察学生相关的能力和水平。
对于小学生或者初中学生来说,通过对某些问题的观察、分析,进而发现一定的规律并获得猜测是可能做到的,但是要证明这个猜测的正确性有时就是学生们力所不能及得了。
例如,问题②计算21-1=1,22-1=3,23-1=7,24-1=15,25-1=31,…。
归纳各计算结果中的个位数字的规律,猜测22006-1的个位数字是()。
问题③用计算器计算:,+99⨯19⨯请+⨯+99,1999,99999999199,你猜测9+⨯的结果为多少?991999999对于初中生来说,对观察到的结果进行分析,发现其中的规律并猜测结果是可以做到的,但是证明则不是本阶段数学学习所要求的了。
那么,与前面的问题①相比,在这两个问题中,主要是希望学生通过计算和观察,发现计算结果中的一些规律,对规律的验证只能是再多计算几个式子而已,而对规律的证明在初中阶段就不在要求之列了。
因此,这样的问题对学生来说容易形成固定的模式,缺少了一定的挑战性,归纳的味道也不足。
2、问题的提出和呈现应保证探究性和科学性还有一些问题,本身是具有探究价值的,但由于问题的提法不当,而使问题的可探究性大打折扣。
例如,问题④某公园的侧门口有九级台阶,小明一步只能上1级台阶或2级台阶,小明发现当台阶数分别为1级、2级、3级、4级、5级、6级、7级……逐渐增加时,上台阶不同方法的种数依次为1、2、3、5、8、13、21、……,这就是著名的菲波那契数列,那么小聪上这九级台阶共有种不同的方法。
实际上,这是一个富有一定探索和推理空间的问题,但由于出题者“不打自招”地将问题的规律道了出来,而且是强加给学生,所以学生思考此问题时就只能是对几个冰冷的数字进行加减计算,发现其规律了。
其中还很容易使学生将归纳和推理证明混为一谈,即把归纳代替了推理。
再看下面的例子,其中的问题更加需要给与关注,否则就会出现学科上的问题。
例如:问题⑤小王利用计算机设计了一个计算程序,输入和输出的数据如下,当输入数据为8时,输出的数据为 。
问题⑥ 观察分析下列数据,寻找规律: 0,6,3,3,23,15,32,……那么第10个数据是 。
类似这样的例子在目前的各种练习册以及考试的试题中会经常见到,而且通常从这类问题的表述上我们可以看出,它们所要求的答案似乎是唯一确定的,学生们需要通过观察、试误等的方法找出所给出的一组数的特征,并依此特征给出答案。
如,对于问题⑤,答案是这样给出的: 因为144174,133103,12252,111212222+=+=+=+=,……所以输入n 时,输出的数据为12+n n ,所以当n=8时,输出的数据为658。
类似的,问题⑥给出的答案是:因为0=)11(3-,,)13(36,)12(33-=-= )16(315,)15(332,)14(33-=-=-=,……所以第n 个数据应是)1(3-n ,当n=10时,所对应的数据是33。
对于中学生来说,这样的解答似乎是合理的。
然而,事实上这样的问题的答案不仅不是唯一的,而且可以是无穷多个。
我们可以构造出无穷多个类似于上述的12+n n 及)1(3-n 的所谓的通项公式,这些通项满足题目中给出的前几项的要求,而且依此通项我们可以使所求的项中的数值是任意的。
例如,对于问题⑤,当输入数据8时,我们可以使输出的数据为任意数M ,具体做法如下:定义多项式函数y=a 5x 5+a 4x 4+a 3x 3+a 2x 2+a 1x+a 0,并令其满足,当x=1,2,3,4,5,8时,y=,265,174,103,52,21M 。
由此我们能够得到一个关于a n (n=0,1,2,3,4,5) 的方程组,a5+a4+a3+a2+a1+a=2125a5+24a4+ 23a3+ 22a2+ 2a1+a=5235a5+34a4+ 33a3+ 32a2+ 3a1+a=10345a5+44a4+ 43a3+ 42a2+ 4a1+a=17455a5+54a4+ 53a3+ 52a2+ 5a1+a=26585a5+84a4+ 83a3+ 82a2+ 8a1+a=M解这个方程组,求出an(n=0,1,2,3,4,5),就得到了满足条件要求的多项式函数,即按此规律(多项式函数),它不仅满足原来题目已知的几项的要求,也能够使第8项有随意选择的余地,同样地,问题⑥的解答也是可以任意地选择一个实数添入空格内,并能类似地写出其满足的规律。
因此,从这个意义上讲,很多类似的问题的提法上就显得不那么严谨了,尽管这些还不至于使中学生产生怀疑。
三那么,与问题⑤类似的提法不严谨的探究规律的问题是不是这样就无法提供给学生了?如何改进这些问题情境呢?进一步的,如何为学生提供可供探究和思考、既包含合情推理有包含演绎证明的问题情境呢?其实,对于问题⑤和问题⑥这样的一类问题,我们是希望学生能通过观察、分析,发现一定的规律,而且整个的思考过程应该有一定的理性基础,即要么能证明之,要么能说明规律和理由,比如,我们的问题可以表述为,“观察下面的几个数……,那么第×个数可以添几,理由是什么?”,这样的提问,既避免了问题的漏洞,更主要的是增加了使学生进行理性思考意识和能力的要求。
另外,应多为学生提供一些像问题①那样的问题情境,给学生创造出既可以探究规律又能够加以证明的机会,一方面,提高学生的归纳、类比的能力,同时也能体会到合情推理与演绎推理之间的相依关系,发展学生的推理能力。
事实上,前面提到的问题④,如果经过适当的改造,也可以成为一个利于探究和证明的较好的素材。
如,可以让学生在规定的前提下(每一步只能上1级台阶或2级台阶)自行探究台阶数分别为1级、2级、3级、4级、5级……时,上台阶不同方法的种数,并在获得的数据的基础上,验证并获得猜测,进而去说明或证明。
这样就充分挖掘和利用了这个问题的可探究的空间。
总之,推力能力的培养是数学教学中的重要人无之一,我们的教学要努力从培养学生的合情推理和演绎推理的能力出发,为学生创设出体现数学的本质、富有探究和推理空间的问题情境,以此来培养学生的创新意识和能力,充分发挥数学在培养人的推理能力和创新思维方面的不可替代的作用。