7. 命题p:已知椭圆+=1(a>b>0),F1,F2是椭圆的两个焦点,P为椭圆上的一个动点,过点F2作∠F1PF2的外角平分线的垂线,垂足为M,则OM的长为定值.类比此命题,在双曲线中也有命题q:已知双曲线-=1(a>0,b>0),F1,F2是双曲线的两个焦点,P为双曲线上的一个动点,过点F2作∠F1PF2的________的垂线,垂足为M,则OM的长为定值.
解析 对于椭圆,延长F2M与F1P的延长线交于Q.由对称性知,M为F2Q的中点,且PF2=PQ,从而OM∥F1Q且OM=F1Q.而F1Q=F1P+PQ=F1P+PF2=2a,所以OM=a.对于双曲线,过点F2作∠F1PF2内角平分线的垂线,垂足为M,类比可得OM=a.
答案 内角平分线
[方法总结] 归纳推理可以通过多求几项找规律.类比推理,从类比对象划分,主要有等差数列与等比数列的类比,其中等差数列中的加、减、乘、除运算与等比数列中的乘、除、乘方、开方运算对应.平面几何与立体几何的类比,其中平面几何中的点、线、面、长度、面积等,与立体几何中的线、面、体、面积、体积等对应.椭圆与双曲线的类比,其中椭圆与双曲线中有“互余”关系.
考向三 演绎推理
[例3] 数列{an}的前n项和记为Sn,已知a1=1,an+1=Sn(n∈N+),证明:
(1)数列是等比数列; (2)Sn+1=4an.
证明 (1)∵an+1=Sn+1-Sn,an+1=Sn,
∴(n+2)Sn=n(Sn+1-Sn),即nSn+1=2(n+1)Sn. ∴=2·,(小前提)
故是以2为公比的等比数列.(结论)
(大前提是等比数列的定义,这里省略了)
(2)由(1)可知=4·(n≥2),∴Sn+1=4(n+1)·=4··Sn-1=4an(n≥2)(小前提)
又a2=3S1=3,S2=a1+a2=1+3=4=4a1,(小前提)
∴对于任意正整数n,都有Sn+1=4an(结论)
(第(2)问的大前提是第(1)问的结论以及题中的已知条件)
[方法总结] 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.
考向四 数学归纳法的原理
7.圆x2+y2=r2在点(x0,y0)处的切线方程为x0x+y0y=r2,类似地,可以求得椭圆+=1在(2,1)处的切线方程为________.
解析 由类比结构可知,相应的切线方程为:+=1,
代入点坐标,所求切线方程为:+=1. 答案 +=1
6. 如果函数f(x)在区间D上是“凸函数”,则对于区间D内任意的x1,x2,…,xn,有≤f成立.已知函数y=sin x在区间[0,π]上是“凸函数”,则在△ABC中,sin A+sin B+sin C的最大值是________.
解析 由凸函数定义,知sin A+sin B+sin C≤3sin=. 答案
5. 若等差数列{an}的首项为a1,公差为d,前n项的和为Sn,则数列为等差数列,且通项为=a1+(n-1)·.类似地,若各项均为正数的等比数列{bn}的首项为b1,公比为q,前n项的积为Tn,则数列{}为等比数列,通项为________.
解析 由等差数列与等比数列的运算类比,可得=b1()n-1.答案 =b1()n-1
4. 在共有2 013项的等差数列{an}中,有等式(a1+a3+…+a2 013)-(a2+a4+…+a2 012)=a1 007成立;类比上述性质,在共有2 011项的等比数列{bn}中,相应的有等式________成立.
解析 将等式中加、减换成乘除可得=b1 006.答案 =b1 006
3.给出下列三个类比结论.①(ab)n=anbn与(a+b)n类比,则有(a+b)n=an+bn;②loga(xy)=logax+logay与sin(α+β)类比,则有sin(α+β)=sin αsin β;③(a+b)2=a2+2ab+b2与(a+b)2类比,则有(a+b)2=a2+2a·b+b2. 其中结论正确的序号是________.
答案 ③
2.在平面上,若两个正方形的边长的比为1∶2,则它们的面积比为1∶4;类似地,在空间内,若两个正方体的棱长的比为1∶2,则它们的体积比为________.
解析 由正方体的体积之比等于棱长的立方之比可得.答案 1∶8
1. 记等差数列{an}的前n项和为Sn,利用倒序求和的方法,可将Sn表示成首项a1、末项an与项数n的一个关系式,即公式Sn=;类似地,记等比数列{bn}的前n项积为Tn,且bn>0(n∈N*),试类比等差数列求和的方法,可将Tn表示成首项b1、末项bn与项数n的一个关系式,即公式Tn=________.
解析 利用等比数列性质,即若m+n=p+q,则bm·bn=bp·bq,
得T=(b1b2…bn)·(bnbn-1…b2b1)=(b1bn)n,即Tn=(b1bn). 答案 (b1bn)
6. 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:
①sin2 13°+cos2 17°-sin 13°cos 17°;②sin2 15°+cos2 15°-sin 15°cos 15°;
③sin2 18°+cos2 12°-sin 18°cos 12°;④sin2 (-18°)+cos2 48°-sin(-18°)cos 48°;
⑤sin2(-25°)+cos2 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 法一(1)选择②式,计算如下:sin215°+cos215°-sin 15°cos 15°=1-sin 30°=1-=.
(2)三角恒等式为sin2α+cos2(30°-α)-sin αcos(30°-α)=.
证明如下:sin2α+cos2(30°-α)-sin αcos(30°-α)
=sin2α+(cos 30°cos α+sin 30°sin α)2-sin α(cos 30°cos α+sin 30°sin α)
=sin2α+cos2α+sin αcos α+sin2α-sin αcos α-sin2α=sin2α+cos2α=.
考向二 类比推理
[例2] (1)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=(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S1,S2,S3,S4,内切球的半径为r,则四面体的体积为________”.
解析 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.二维图形中类比为三维图形中的,得V四面体ABCD=(S1+S2+S3+S4)r.
答案 V四面体ABCD=(S1+S2+S3+S4)r
(2) 设等差数列{an}的前n项和为Sn,则S4,S8-S4,S12-S8,S16-S12成等差数列.类比以上结论有:设等比数列{bn}的前n项积为Tn,则T4,________,________,成等比数列.
[审题与转化] 第一步:观察等差数列{an}前n项和Sn的特点.
[规范解答] 第二步:由等差数列“S4,S8-S4,S12-S8,S16-S12”中的“差”,类比到等比数列中的“商”.故可得T4,,,成等比数列.
[反思与回顾] 第三步:类比推理是以比较为基础的,它是根据两个或两类不同对象的某些特殊属性的比较,而做出有关另一个特殊属性的结论,是从特殊到特殊的推理,利用这类推理所得到的结论需要进行严格的证明.
[方法总结] (1)类比是从已经掌握了的事物的属性,推测正在研究的事物的属性,是以旧有的认识为基础,类比出新的结果;(2)类比是从一种事物的特殊属性推测另一种事物的特殊属性;(3)类比的结果是猜测性的,不一定可靠,但它却有发现的功能.
[训练2]
4. 观察(x2)′=2x,(x4)′=4x3,(cos x)′=-sin x,由归纳推理可得:若定义在R上的函数f(x)满足f(-x)=f(x),记g(x)为f(x)的导函数,则g(-x)=________.
解析 归纳类比,得偶函数f(x)的导函数g(x)是奇函数,从而有g(-x)=-g(x).
答案 -g(x)
5. 将正奇数排列如图形式,其中第i行第j个数表示aij(i∈N*,j∈N*),例如a32=9,若aij=2 009,则i+j=________.
解析 根据正奇数排列的正三角图表知,2 009是第1 005个奇数,应排在i行(其中i∈N*),则1+2+3+…+(i-1)=<1 005①,且1+2+3+…+i=>1 005②;验证i=45时,①②式成立,所以i=45;第45行第1个奇数是2×44×452+1=1 981,而1 981+2(j-1)=2 009,∴j=15;所以,2 009在第45行第15个数,则i+j=60;
答案 60
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