2.1合情推理与演绎推理

                            第一课时  归纳推理

[教学目标]

  一、引入:对于n∈N,f(n)=n2-n+11是否为质数?

 (f(0)=11、f(1)=11、f(2)=13、f(3)=17、f(4)=23、f(5)=31都是质数,由此可以猜测,f(n)为质数)

在这一过程中,由一个判断推导出另外一个判断,称推理;以上是有一些特殊结论导出一般结论的推理过程,称归纳推理。引入主题:归纳推理

   二、新课推进

   定义:由特殊到一般的推理称归纳推理

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   例1、三角形的内角和是1800,凸四边形的内角和是3600,凸五边形的内角和是5400,凸六边形的内角和是7200, ……,由此归纳:凸n边形的内角和是_______________((n-2)1800)

   说明1:归纳推理的过程是:实验观察→概括推广→猜测一般结论

S1具有性质P,

S1具有性质P,

S1具有性质P,

………………

猜测Sn具有性质P

 

 

 

 

 

 

 

  思考:通过观察引例和例1中的结果正确性,说明归纳推理的结论是否一定正确?

  引例中的结论是错误的,因f(11)不是质数;例1中的结论是正确的,因构成等差数列。归纳推理的结论未必正确,若正确一定可以证明,不正确可以举出反例,既不能证明又不能举出反例的结论只能是猜想。正因如此,将这种合乎情理的推理称合情推理。

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   练习:数列{an}满足,猜测an=_________________(

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   例2、自然数的平方的末位数字能否为2?

   解答:自然数平方的末位数字取决于自然数的末位数字,一个自然数的末位数字可以是0,1,2,3,4,5,6,7,8,9十种情况,于是有

N的末位数字

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

N2的末位数字

0

1

4

9

6

5

6

9

4

1

末位数字不可能是2

   说明:这种将所有情况列举出的归纳推理称完全归纳法,它适用于有限的情况,结论一定正确。相应的没有说明所有情况的归纳推理称不完全归纳法

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   例3、(1)<, <,<,<,…………,由此归纳出一般结论

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   (2) <,<,<,......由此归纳出一般结论

  (3)由(1)和(2),归纳出一个更一般的结论,并证明

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解答:(1)d>0,<

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(2)d>0,<

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(3)m>n>0,d>0则<,证明-=>0,故猜想归纳正确

 练习:教材P64---练习题

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三、课堂小结:

  1、由特殊到一般的推理称归纳推理

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  2、归纳推理分完全归纳和不完全归纳法,完全归纳法得到的结论是正确的,不完全归纳法得到的结论未必正确(若正确需要证明,不正确需要举反例,不能说明正确与否的只能算做猜想)

[补充习题]

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四、作业:教材P78---1,2

1、观察下列式子1+<,1++<,1+++<,…,由此可以得出结论___________

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2、f(x)=,归纳出=_________________

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3、因当n=0,1,2,3时,2n<n2+8,故对于所有的自然数n,2n<n2+8,这样的推理是否为归纳推理?结论正确吗?

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4、圆内彼此两两相交的n(n≥2)条线段,彼此最多能分成多少条线段?将圆最多分成多少部分?

[答案]

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1、<

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2、

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3、是归纳推理,结论不正确

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4、n2,

                            第二课时   类比推理

[教学目标]

[教学重点]类比推理

[教学难点]类比推理的正确性

[教学过程]

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一、引入:1、复习归纳推理的实质、模式与正确性

2、鲁班通过被刺菜发明了锯,这一推理过程是归纳推理吗?实质是什么?(不是归纳推理,是由特殊到特殊的推理,将这种推理命名为类比推理)

汇总1:类比推理的一般模式是

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二、引入主体内容:看书P65---P67内容

汇总2:类比推理结果未必正确,也属于一种合情推理。这样合情推理中最常见的两种推理就是归纳与类比,前者是由特殊到一般,后者是由特殊到特殊

汇总3:类比推理的过程:观察比较→联想类推→猜测新结论

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例、三角形内切圆半径为r,三边长为a,b,c,则三角形的面积V=r(a+b+c),写出空间一个类似结论。

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解:四面体内切球半径为R,四个面的面积分别为S1,S2,S3,S3,则四面体的体积为V=R(S1+S2+S3+S4)

练习:教材P67---练习题

[补充习题]

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三、作业:教材P78---5

1、平行四边形对角线交于一点且互相平分,类比到空间有_______________

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2、在公差为d(d≠0)的等差数列{an}中,Sn是{an}的前n项和,则数列S20-S10,S30-S20,S40-S30也成等差数列,且公差为100d;类比此结论,对于公比为q的等比数列{bn}的前n项积为Tn,则满足______________

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3、平面直角坐标系xOy中,A、B不全为0,则Ax+By+C=0表示一条直线方程,且(A,B)为该直线的一个法向量,点(x0,y0)到直线的距离为,写出空间一个类似的结论

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4、平面内,若射线OM、ON上分别存在点M1、M2与点N1、N2,则三角形面积比=;类比到空间,若不在同一平面的射线OP、OQ、OQ上分别存在点P1和P2,Q1和Q2,R1和R2,则体积比=______________

[答案]

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1、平行六面体的体对角线交于一点且互相平分

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2、也成等比数列,且公差为q100

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3、空间直角坐标系O-xyz中,A、B、C不全为0,则Ax+By+Cz+D=0表示一个平面方程,且(A,B,C)为该平面的一个法向量,点(x0,y0,z0)到平面的距离为

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4、

                           第三课时   演绎推理

教学目标:

教学重点:三段论

教学难点:推理过程。

教学过程:

一.复习:合情推理

归纳推理    从特殊到一般

类比推理    从特殊到特殊

从具体问题出发??观察、分析比较、联想??归纳。类比??提出猜想

  观察与思考

1所有的金属都能导电

铜是金属,   

所以,铜能够导电

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二.问题情境。

2.一切奇数都不能被2整除,         

(2100+1)是奇数,

 所以,  (2100+1)不能被2整除.

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3.三角函数都是周期函数,         

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tan  是三角函数,  

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所以,tan 是 周期函数。

提出问题 :像这样的推理是合情推理吗?

二.学生活动 :

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1.所有的金属都能导电 ←――――大前提

铜是金属,    ←-----小前提

所以,铜能够导电   ←??结论

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2.一切奇数都不能被2整除 ←――――大前提

(2100+1)是奇数,←??小前提

 所以,  (2100+1)不能被2整除. ←???结论

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3.三角函数都是周期函数,    ←――大前提

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tan  是三角函数, ←??小前提

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所以,tan 是 周期函数。←??结论

三,建构数学

  演绎推理的定义:从一般性的原理出发,推出某个特殊情况下的结论,这种推理称为演绎推理.

1.演绎推理是由一般到特殊的推理;

2.“三段论”是演绎推理的一般模式;包括 

 ⑴大前提---已知的一般原理;        

⑵小前提---所研究的特殊情况;       

⑶结论-----据一般原理,对特殊情况做出的判断.

三段论的基本格式

M―P(M是P)   (大前提)

S―M(S是M)    (小前提)

S―P(S是P)     (结论)

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3.三段论推理,只要前提正确,推理形式也正确,结论必然正确

四,数学运用

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例1、三角形ABC中,D、E、F分别是BC、CA、AB的中点,∠BFD=∠A,DE∥BA,

求证:ED=AF

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(教材例1)

  写成推理模式说明有几个推理就有几个三段论

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练习1:

练习2:教材P71---3

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 例2、已知a,b,m为正实数,b<a,求证<并说明包含几个三段论

[法一]见教材解答

[法二]作差比较

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练习:.已知lg2=m,计算lg0.8,并说明其中含有几个三段论推理

解 (1)  lgan=nlga(a>0)---------大前提

lg8=lg23――――小前提

lg8=3lg2――――结论

  lg(a/b)=lga-lgb(a>0,b>0)――大前提

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lg0.8=lg(8/10)――-小前提

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lg0.8=lg(8/10)――结论

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例3.下面推理正确吗?为什么?    “指数函数是单调增函数,因为y=0.5x是指数函数,所以y=0.5x是单调增函数”

   解答:不对,大前提不正确

  说明:在演绎推理中,只要两个前提正确,推理形式也是正确的,则结论是正确的

练习:第71页 练习第4题

五 回顾小结:

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1、演绎推理具有如下特点:见课本。

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2、演绎推理错误的主要原因是: 1.大前提不成立;2, 小前提不符合大前提的条件(推理形式不正确)。

六、作业:第78页  3,4,6,7。

[补充习题]

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1、已知数列{an}的首项a1=a≠,且an+1=,记bn=a2n-1-,n=1,2,3,…,

(1)求a3,a2;    (2)判断数列{bn}是否为等比数列,并证明

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   2、已知f(x)=x6-x3+x2-x+1求证对任意实数x,f(x)>0恒成立

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   3、设实数a、b、c成等比数列,非零实数x,y分别为a与b,b与c的等差中项,求证:=2

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   4、AB是⊙O的直径,PA垂直于⊙O所在的平面,C是圆周上不同于A、B的任意一点,求证BC⊥平面PAC,并说明含有几个三段论推理

   [答案]

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  1、a2=a+,a3=,{bn}是等比数列,证明bn+1=a2n+1-=-=+)-=

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  2、x<0时,f(x)>0显然成立;0<x≤1时,f(x)=x6+x2(1-x)+1-x>0;x>1时,f(x)=x3(x3-1)+x(x-1)+1>0。总之f(x)>0恒成立

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  3、4略

 

第四课时        推理案例赏识

教学目标:

教学重点:了解合情推理与演绎推理的混合应用

教学难点:形成完整的思路。

教学过程:

二、案例:

例1 、正整数平方和公式的推导。

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一、复习 合情推理和演绎推理的过程

提出问题(n)==?(见教材说明)

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说明:一般的一个数学发现的过程是:计算猜想证明的思路

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练习1:求

练习2:f(x)=x+ex对一切实数a,b,a+b≤0,说明f(a)+f(b)与f(-a)+f(-b)的大小关系,并证明思考:练习2中,f(x)解析式是否必要?修改成什么条件也可以比较大小?

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例2、台体体积公式的推导(见教材P74―P76)

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练习:直线P1P2上有点P,若,称P分的比为λ,则有,类比此结论,对于一个梯形ABCD(上底、下底分别为DC、AB),EF分梯形的高的自上而下的比为λ,求EF(用两底AB、CD表示),并证明;

再次类比,空间一个台体,上下底面面积分别为S1、S2,一个平行于底面的截面分高自上而下的比为λ,截面面积S与S1、S2满足关系______

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(EF=,)

说明:(1)数学发现过程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,合情推理和论证推理相辅相成,相互为用,共同推动着发现活动的进程。

(2)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。

(3)演绎推理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。

[补充习题]

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四、作业:教材P78---8,9,10

1、在三角形ABC中,三个内角A、B、C对应边分别为a,b,c,且A、B、C成等差数列,a、b、c成等比数列,判断三角形ABC的形状,并证明

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2、函数f(x)满足对任意非零实数a及任意x有f(x+a)=,判断f(x)是否为周期函数,如果是求出它的一个周期

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3、α、β是两个不同的平面,m、n是平面α、β之外的两条不同直线,给出四个论断:①m⊥n;②α⊥β;③n⊥β;④m⊥α,以其中三个论断为条件,余下一个论断为结论,写出你认为正确的一个命题

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[答案]1、等边三角形;2、4|a|是其一个周期;3、①③④②;②③④

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同步练习册答案