内容正文:
第一章 推理与证明
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章末优化整合
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1体系构建
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专题一 归纳推理和类比推理
1.归纳推理的应用
归纳推理法是由部分特殊的对象得到一般性的结论的推理法,它在数学研究或数学学习中有着重要的作用:发现新知识、探索真理、预测答案、探索解题思路等.
2专题归纳
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设n∈N+,且sin x+cos x=-1,求sinnx+cosnx的值.(先观察n=1,2,3,4时的值,再归纳猜想sinnx+cosnx的值)
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[解析] 先观察研究n=1,2,3,4时的情形.
当n=1时,有sin x+cos x=-1.
当n=2时,有sin2x+cos2x=1.
当n=3时,有sin3x+cos3x=(sin2x+cos2x)(sin x+cos x)-sin xcos x·(sin x+cos x).
因为(sin x+cos x)2=(-1)2,
所以sin2x+2sin xcos x+cos2x=1.
所以sin xcos x=0.
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代入前面的式子,
即得sin3x+cos3x=1×(-1)-0×(-1)=-1.
当n=4时,有sin4x+cos4x=(sin3x+cos3x)(sin x+cos x)-sin xcos x(sin2x+cos2x)=(-1)2-0×1=1.
由以上我们可以猜测,
当n∈N+时,有sinnx+cosnx=(-1)n成立.
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2.类比推理的应用
类比是从特殊到特殊的推理,它以比较为基础,类比法有助于启迪思维、触类旁通、拓宽知识、发现命题等.著名哲学家康德说过“每当理智缺乏可靠论证思路时,类比法往往能指明前进的方向”.
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现有一个关于平面图形的命题:如图所示,同一个平面内有两个边长都是a的正方形,其中一个的某顶点在另一个的中心,则这两个正方形重叠部分的面积恒为eq \f(a2,4).类比到空间,有两个棱长均为a的正方体,其中一个的某顶点在另一个的中心,则这两个正方体重叠部分的体积恒为________.
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[解析] 平面内eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a,2)))
eq \s\up12(2)类比到空间eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a,2)))
eq \s\up12(3)=eq \f(a3,8).
[答案] eq \f(a3,8)
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专题二 综合法与分析法
综合法和分析法是直接证明中的两种最基本的证明方法,但两种证明方法思路截然相反,分析法既可用于寻找解题思路,也可以是完整的证明过程,分析法和综合法可相互转换,相互渗透,充分利用这一辩证关系,在解题中综合法和分析法联合运用,转换解题思路,增加解题途径.反证法是一种间接证明的方法,它从命题结论的反面出发引出矛盾,从而肯定命题的结论.
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试用多种方法推证下列命题:
已知α∈(0,π),求证:2sin 2α≤eq \f(sin α,1-cos α).
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[证明] 证法一 (作差比较法)
2sin 2α-eq \f(sin α,1-cos α)=4sin αcos α-eq \f(sin α,1-cos α)
=eq \f(sin α(4cos α-4cos2α-1),1-cos α)
=eq \f(-sin α(2cos α-1)2,1-cos α).
∵α∈(0,π),
∴sin α>0,1-cos α>0,(2cos α-1)2≥0.
∴2sin2α-eq \f(sin α,1-cos α)≤0,∴2sin 2α≤eq \f(sin α,1-cos α).
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证法二 (作商比较法)
eq \f(2sin 2α,\f(sin α,1-cos α))=eq \f(4sin α·cos α,sin α)·(1-cos α)
=4cos α(1-cos α)=1-(2cos α-1)2≤1.
∵0<α<π,
∴sin α>0,1-cos α>0,∴eq \f(sin α,1-c