2020年高考数学一轮复习教案：第6章 第5节　直接证明与间接证明(含解析)

第五节　直接证明与间接证明[考纲传真]　1.了解直接证明的两种基本方法：综合法和分析法；了解综合法和分析法的思考过程和特点.2.了解反证法的思考过程和特点．1．直接证明内容综合法分析法定义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思维过程由因导果执果索因框图表示→→…→→→… 书写格式因为…，所以…或由…，得…要证…，只需证…，即证…2.间接证明反证法：一般地，假设原命题不成立，经过正确的推理，最后得出矛盾，因此说明假设错误，从而证明了原命题成立，这样的证明方法叫做反证法．[基础自测]1．(思考辨析)判断下列结论的正误．(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)综合法的思维过程是由因导果，逐步寻找已知的必要条件． (　　)(2)分析法是从要证明的结论出发，逐步寻找使结论成立的充要条件．(　　)(3)用反证法证明时，推出的矛盾不能与假设矛盾． (　　)(4)在解决问题时，常常用分析法寻找解题的思路与方法，再用综合法展现解决问题的过程．                            (　　)[答案]　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√2．要证a2＋b2－1－a2b2≤0 ，只要证明(　　)A．2ab－1－a2b2≤0B．a2＋b2－1－≤0C.－1－a2b2≤0D．(a2－1)(b2－1)≥0D　[a2＋b2－1－a2b2≤0⇔(a2－1)(b2－1)≥0.]3．用反证法证明命题：“已知a，b为实数，则方程x2＋ax＋b＝0至少有一个实根”时，要做的假设是(　　)A．方程x2＋ax＋b＝0没有实根B．方程x2＋ax＋b＝0至多有一个实根C．方程x2＋ax＋b＝0至多有两个实根D．方程x2＋ax＋b＝0恰好有两个实根A　[“方程x2＋ax＋b＝0至少有一个实根”的反面是“方程x2＋ax＋b＝0没有实根”，故选A.]4．已知a，b，x均为正数，且a>b，则与的大小关系是________．>　[∵－＝>0，∴>.]5．(教材改编)在△ABC中，三个内角A，B，C的对边分别为a，b，c，且A，B，C成等差数列，a，b，c成等比数列，则△ABC的形状为__________三角形．等边　[由题意2B＝A＋C，又A＋B＋C＝π，∴B＝，又b2＝ac，由余弦定理得b2＝a2＋c2－2accos B＝a2＋c2－ac，∴a2＋c2－2ac＝0，即(a－c)2＝0，∴a＝c，∴A＝C，∴A＝B＝C＝，∴△ABC为等边三角形．]综合法1．已知m＞1，a＝－，b＝－，则以下结论正确的是(　　)A．a＞b　　　　　　 B．a＜bC．a＝b   D．a，b大小不定B　[∵a＝－＝，b＝－＝.而＋＞＋＞0(m＞1)，∴＜，即a＜b.]2．已知函数f(x)＝－(a＞0，且a≠1)．(1)证明：函数y＝f(x)的图象关于点对称；(2)求f(－2)＋f(－1)＋f(0)＋f(1)＋f(2)＋f(3)的值．[证明]　(1)函数f(x)的定义域为全体实数，任取一点(x，y)，它关于点对称的点的坐标为(1－x，－1－y)．由已知y＝－，则－1－y＝－1＋＝－，f(1－x)＝－＝－＝－＝－，∴－1－y＝f(1－x)，即函数y＝f(x)的图象关于点对称．(2)由(1)知－1－f(x)＝f(1－x)，即f(x)＋f(1－x)＝－1.∴f(－2)＋f(3)＝－1，f(－1)＋f(2)＝－1，f(0)＋f(1)＝－1.则f(－2)＋f(－1)＋f(0)＋f(1)＋f(2)＋f(3)＝－3.[规律方法]　综合法证题的思路 分析法 1．若a，b∈(1，＋∞)，证明＜.[证明]　要证＜，只需证()2＜()2，只需证a＋b－1－ab＜0，即证(a－1)(1－b)＜0.因为a＞1，b＞1，所以a－1＞0,1－b＜0，即(a－1)(1－b)＜0成立，所以原不等式成立．2．已知△ABC的三个内角A，B，C成等差数列，A，B，C的对边分别为a，b，c.求证：＋＝.[证明]　要证＋＝，即证＋＝3，也就是＋＝1，只需证c(b＋c)＋a(a＋b)＝(a＋b)(b＋c)，需证c2＋a2＝ac＋b2，又△ABC三内角A，B，C成等差数列，故B＝60°，由余弦定理，得，b2＝c2＋a2－2accos 60°，即b2＝c2＋a2－ac，故c2＋a2＝ac＋b2成立．于是原等式成立．[规律方法]　分析法的证题思路1分析法的证题思路：先从结论入手，由此逐步推出保证此结论成立的充分条件，而当这些判断恰恰都是已证的命题定义、公理、定理、法则、公式等或要证命题的已知条件时命题得证.2证明较复杂的问题时，可以采用两头凑的办法，即通过分析法找出某个与结论等价或充分的中间结论，然后通过综合法证明这个中间结论，从而使原命题得证. 反证法 ►考法1　证明否定性命题【例1】　设{an}是公比为q的等比数列．(1)推导{an}的前n项和公式；(2)设q≠1，证明数列{an＋1}不是等比数列．[解]　(1)设{an}的前n项和为Sn.则Sn＝a1＋a1q＋a1q2＋…＋a1qn－1，qSn＝a1q＋a1q2＋…＋a1qn－1＋a1qn，两式相减得(1－q)Sn＝a1－a1qn＝a1(1－qn)，当q≠1时，Sn＝，当q＝1时，Sn＝a1＋a1＋…＋a1＝na1，所以Sn＝(2)证明：假设数列{an＋1}是等比数列，则(a1＋1)(a3＋1)＝(a2＋1)2，即a1a3＋a1＋a3＋1＝a＋2a2＋1，因为{an}是等比数列，公比为q，所以a1a3＝a，a2＝a1q，a3＝a1q2，所以a1(1＋q2)＝2a1q.即q2－2q＋1＝0，(q－1)2＝0，q＝1，这与已知q≠1矛盾，所以假设不成立，故数列{an＋1}不是等比数列．►考法2　证明“至多”“至少”命题【例2】　已知a，b，c是互不相等的非零实数，用反证法证明三个方程ax2＋2bx＋c＝0，bx2＋2cx＋a＝0，cx2＋2ax＋b＝0中至少有一个方程有两个相异实根．[证明]　假设三个方程都没有两个相异实根．则Δ1＝4b2－4ac≤0，Δ2＝4c2－4ab≤0，Δ3＝4a2－4bc≤0，上述三个式子相加得：a2－2ab＋b2＋b2－2bc＋c2＋c2－2ac＋a2≤0，即(a－b)2＋(b－c)2＋(c－a)2≤0.所以a＝b＝c这与a，b，c是互不相等的实数相矛盾．因此假设不成立，故三个方程ax2＋2bx＋c＝0，bx2＋2cx＋a＝0，cx2＋2ax＋b＝0中至少有一个方程有两个相异实根．[规律方法]　用反证法证明数学命题需把握的三点1必须先否定结论，即肯定结论的反面；2必须从否定结论进行推理，即应把结论的反面作为条件，且必须依据这一条件进行推证；3推导出的矛盾可能多种多样，有的与已知矛盾，有的与假设矛盾，有的与已知事实矛盾等，但是推导出的矛盾必须是明显的. (1)已知x∈R，a＝x2＋，b＝2－x，c＝x2－x＋1，试证明a，b，c至少有一个不小于1.(2)设a>0，b>0，且a＋b＝＋.证明：(1)a＋b≥2；(2)a2＋a<2与b2＋b<2不可能同时成立．[证明]　由a＋b＝＋＝，a>0，b>0，得ab＝1.(1)由基本不等式及ab＝1，有a＋b≥2＝2，当且仅当a＝b＝1时，等号成立，即a＋b≥2.(2)假设a2＋a<2与b2＋b<2同时成立，则由a2＋a<2及a>0，得0<a<1；同理，0<b<1，从而ab<1，这与ab＝1矛盾．故a2＋a<2与b2＋b<2不可能同时成立．