2019-2020学年高中数学三维设计人教A版浙江专版选修2-2讲义:第二章 2.1 2.1.1 综合法和分析法
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2.1.1 综合法和分析法 预习课本P85~89,思考并完成下列问题 (1)综合法的定义是什么?有什么特点?
(2)综合法的推证过程是什么? (3)分析法的定义是什么?有什么特点? (4)分析法与综合法有什么区别和联系? [新知初探] 1.综合法 定义 推证过程 特点
利用已知条件和某些数学定义、公理、定理等,经过一系列的推理论证,最后推导出所要证明的结论成立,这种证明方法叫做综合法
P⇒Q1→Q1⇒Q2→Q2⇒Q3
→…→Qn⇒Q(P表示已知条件,已有的定义、公理、定理等,Q表示所要证明的结论).
顺推证法或由因导果法 2.分析法 定义 框图表示 特点 从要证明的结论出发,逐步寻求使它成立的充分条件,直至最后,把要证明的结论归结为判定一个明显成立的条件(已知条件、定理、定义、公理等)Q⇐P1→P1⇐P2 →P2⇐P3→…→ 得到一个明显成立的条件 逆推 证法 或执 果索 因法 为止.这种证明方法叫做分析法
3.综合法、分析法的区别 综合法 分析法 推理方向 顺推,由因导果 倒溯,执果索因 解题思路 探路较难,易生枝节 容易探路,利于思考 表述形式 形式简洁,条理清晰 叙述繁琐,易出错 思考的侧重点 侧重于已知条件提供的信息 侧重于结论提供的信息
[点睛] 一般来说,分析法解题方向明确,利于寻求解题思路;而综合法解题条理清晰,宜于表述.因此在解决问题时,通常以分析法为主寻求解题思路,再用综合法有条理地表述解题过程. [小试身手] 1.判断(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)综合法是执果索因的逆推证法.( ) (2)分析法就是从结论推向已知.( ) (3)所有证明的题目均可使用分析法证明.( ) 答案:(1)× (2)× (3)× 2.若a>b>0,则下列不等式中不正确的是( ) A.a2>ab B.ab>b2
C.1a>1b D.a2>b2 答案:C 3.欲证2-3<6-7成立,只需证( ) A.(2-3)2<(6-7)2 B.(2-6)2<(3-7)2 C.(2+7)2<(3+6)2 D.(2-3-6)2<(-7)2 答案:C 4.如果aa>bb,则实数a,b应满足的条件是________. 答案:a>b>0 综合法的应用 [典例] 在△ABC中,三边a,b,c成等比数列.求证:acos2 C2+ccos2 A2≥32b. [证明] ∵a,b,c成等比数列,∴b2=ac. ∵左边=a1+cos C2+c1+cos A2 =12(a+c)+12(acos C+ccos A) =12(a+c)+12a·a2+b2-c22ab+c·b2+c2-a22bc =12(a+c)+12b≥ac+b2=b+b2=32b=右边, ∴acos2C2+ccos2 A2≥32b. 当且仅当a=c时等号成立.
综合法的解题步骤
[活学活用] 1.已知a,b,c,d∈R,求证:(ac+bd)2≤(a2+b2)(c2+d2). 证明:∵左边=a2c2+2abcd+b2d2 ≤a2c2+(a2d2+b2c2)+b2d2 =(a2+b2)(c2+d2)=右边, ∴(ac+bd)2≤(a2+b2)(c2+d2).
2.设数列{an}满足a1=0,11-an+1-11-an=1. (1)求{an}的通项公式; (2)设bn=1-an+1n,Sn=b1+b2+…+bn,证明:Sn<1. 解:(1)∵11-an+1-11-an=1, ∴11-an是公差为1的等差数列. 又∵11-a1=1,∴11-an=n,an=1-1n. (2)证明:由(1)得 bn=1-an+1n=n+1-nn+1·n=1n-1n+1, ∴Sn=b1+b2+…+bn=1-12+12-13+…+1n-1n+1=1-1n+1<1. ∴Sn<1. 分析法的应用
[典例] 设a,b为实数,求证: a2+b2≥22(a+b). [证明] 当a+b≤0时,∵ a2+b2≥0, ∴a2+b2≥22(a+b)成立. 当a+b>0时, 用分析法证明如下:要证 a2+b2≥22(a+b), 只需证(a2+b2)2≥22a+b2. 即证a2+b2≥12(a2+b2+2ab),即证a2+b2≥2ab. ∵a2+b2≥2ab对一切实数恒成立, ∴ a2+b2≥22(a+b)成立.综上所述,不等式得证.
分析法证明不等式的依据、方法与技巧 (1)解题依据:分析法证明不等式的依据是不等式的基本性质、已知的重要不等式和逻辑推理的基本理论; (2)适用范围:对于一些条件复杂,结构简单的不等式的证明,经常用综合法.而对于一些条件简单、结论复杂的不等式的证明,常用分析法; (3)思路方法:分析法证明不等式的思路是从要证的不等式出发,逐步寻求使它成立的充分条件,最后得到的充分条件是已知(或已证)的不等式; (4)应用技巧:用分析法证明 数学命题时,一定要恰当地用好“要证”、“只需证”、“即证”等词语. [活学活用]
已知a,b,c都为正实数,求证: a2+b2+c23≥a+b+c3. 证明:要证 a2+b2+c23≥a+b+c3, 只需证a2+b2+c23≥a+b+c32, 只需证3(a2+b2+c2)≥a2+b2+c2+2ab+2bc+2ac, 只需证2(a2+b2+c2)≥2ab+2bc+2ac,
只需证(a-b)2+(b-c)2+(c-a)2≥0,而这是显然成立的,所以 a2+b2+c23≥a+b+c3
成立. 分析法与综合法的综合应用
[典例] 已知a,b,c是不全相等的正数,且0<x<1. 求证:logxa+b2+logxb+c2+logxa+c2<logxa+logxb+logxc. [证明] 要证明logxa+b2+logxb+c2+logxa+c2 <logxa+logxb+logxc, 只需要证明logxa+b2·b+c2·a+c2<logx(abc),
由已知0<x<1,只需证明a+b2·b+c2·a+c2>abc, 由公式a+b2≥ab>0,b+c2≥bc>0, a+c2≥ac>0.又∵a,b,c是不全相等的正数,
∴a+b2·b+c2·a+c2> a2b2c2=abc. 即a+b2·b+c2·a+c2>abc成立. ∴logxa+b2+logxb+c2+logxa+c2<logxa+logxb+logxc成立.
分析综合法的应用 综合法由因导果,分析法执果索因,因此在实际解题时,常常把分析法和综合法结合起来使用,即先利用分析法寻找解题思路,再利用综合法有条理地表述解答过程. [活学活用] 已知△ABC的三个内角A,B,C成等差数列,a,b,c为三个内角对应的边长,求证:1a+b+1b+c=3a+b+c.
证明:要证1a+b+1b+c=3a+b+c, 即证a+b+ca+b+a+b+cb+c=3,即证ca+b+ab+c=1. 即证c(b+c)+a(a+b)=(a+b)(b+c), 即证c2+a2=ac+b2. ∵△ABC三个内角A,B,C成等差数列. ∴B=60°. 由余弦定理,有b2=c2+a2-2cacos 60°, 即b2=c2+a2-ac. ∴c2+a2=ac+b2成立,命题得证.
层级一 学业水平达标 1.若a>b>1,x=a+1a,y=b+1b,则x与y的大小关系是( ) A.x>y B.x<y C.x≥y D.x≤y
解析:选A 因为函数y=x+1x在[1,+∞)上是增函数,又因为a>b>1,∴x>y.
2.已知a,b,x,y均为正实数,且1a>1b,x>y,则xx+a与yy+b的大小关系为( ) A.xx+a>yy+b B.xx+a≥yy+b C.xx+a<yy+b D.xx+a≤yy+b 解析:选A ∵a,b均为正数, ∴由1a>1b得0<a<b, 又∵x>y>0, ∴xb>ay. ∴xy+xb>xy+ay. 即x(y+b)>y(x+a). 两边同除正数(y+b)(x+a),
得xx+a>yy+b,故选A. 3.在不等边三角形中,a为最大边,要想得到∠A为钝角的结论,三边a,b,c应满足什么条件( ) A.a2<b2+c2 B.a2=b2+c2 C.a2>b2+c2 D.a2≤b2+c2
解析:选C 由cos A=b2+c2-a22bc<0,得b2+c2<a2. 4.若a=ln 22,b=ln 33,c=ln 55,则( ) A.a<b<c B.c<b<a C.c<a<b D.b<a<c
解析:选C 利用函数单调性.设f(x)=ln xx,则f′(x)=1-ln xx2,∴0<x<e时,f′(x)>0,f(x)单调递增;x>e时,f′(x)<0,f(x)单调递减.又a=ln 44,∴b>a>c. 5.设f(x)是定义在R上的奇函数,且当x≥0时,f(x)单调递减,若x1+x2>0,则f(x1)+f(x2)的值( ) A.恒为负值 B.恒等于零 C.恒为正值 D.无法确定正负 解析:选A 由f(x)是定义在R上的奇函数, 且当x≥0时,f(x)单调递减, 可知f(x)是R上的单调递减函数, 由x1+x2>0,可知x1>-x2,f(x1)6.命题“函数f(x)=x-xln x在区间(0,1)上是增函数”的证明过程“对函数f(x)=x-xln x取导得f′(x)=-ln x,当x∈(0,1)时,f′(x)=-ln x>0,故函数f(x)在区间(0,1)上是增函数”应用了________的证明方法. 解析:该证明过程符合综合法的特点. 答案:综合法 7.如果aa+bb>ab+ba,则正数a,b应满足的条件是________. 解析:∵aa+bb-(ab+ba) =a(a-b)+b(b-a)=(a-b)(a-b) =(a-b)2(a+b). ∴只要a≠b,就有aa+bb>ab+ba.