内容正文:
第29章 圆
29.1 圆的有关概念(第3课时)
反证法
数学新教材人教版 九年级上册
情境引入
示例
要证明“同一直线上的三个不同点不能作圆”,反证的第一句怎样写?
答:假设经过同一直线上的三个不同点可以作一个圆。
先假设要否定的对象存在。
情境引入
示例
一年最多有多少个不同的生日日期?人生日全部不同能否成立?
答:最多个,不可能。
即使把月日计算在内,也不足个。
新知探究
反证法的思路:观察与推理
研究问题
正面说明“不能”或“只有”困难时可以怎样想?
观察与依据
暂时假设结论不成立,检查这会产生什么不可能的结果。
新知讲授
反证法的思路
结论
它不是直接去证明命题的结论,而是先提出与结论相反的假设(即假设经过同一条直线上的三点可以作圆),再推出和定义、基本事实、定理或题设等相矛盾的结果,然后由矛盾断定所作假设不正确,从而得到原命题成立。这种方法叫作反证法。
条件与用法
反证的是结论的反面,题设条件始终保留。
新知探究
结论的否定:观察与推理
研究问题
“至少两人同生日”的反面是否为“恰有两人不同生日”?
观察与依据
不是。应是假设所有人的生日都不相同。
新知讲授
结论的否定
结论
“”的否定是“”;“至少两个”的否定是“至多一个”。
条件与用法
反面假设必须覆盖结论不成立的全部情况。
新知探究
寻找矛盾:观察与推理
研究问题
经过同一直线上三点的圆,为什么不可能存在?
观察与依据
它的圆心须在两条互相平行的垂直平分线上,二者不相交。
新知讲授
寻找矛盾
结论
矛盾可以来自题设、定义、已知定理或基本事实。
条件与用法
写出明确冲突的两句话,不能只写“显然矛盾”。
新知探究
共线三点不能成圆:观察与推理
研究问题
反设有圆后,圆心将满足什么位置条件?
观察与依据
圆心同时位于两条不同的平行线上,这不可能。
新知讲授
共线三点不能成圆
结论
经过同一条直线上的三个不同点不能作圆。
条件与用法
三个点不同且共线,作相邻两线段的垂直平分线会得到两条平行直线。
新知探究
反证法的书写:观察与推理
研究问题
推出一个不可能的结果后,证明是否结束?
观察与依据
还需说明假设错误,原结论因而成立,闭合逻辑。
新知讲授
反证法的书写
结论
反设结论不成立,依据已知条件推理,指出矛盾,否定反设,肯定结论。
条件与用法
最后要回到原命题,明确写出“所以原结论成立”。
例题讲解
示例
如图,若,求证:。
答:先建立解题所需的关系。
假设,过作使。
假设,过作使。
例题讲解
示例
如图,若,求证:。
答:。
假设,过作使。
则,过有两条直线平行于,与基本事实矛盾。
则,过有两条直线平行于,与基本事实矛盾。
例题讲解
示例
要证明“过点P只有一条直线与l平行”,反证时假设什么?
答:假设过P存在两条不同的直线都与l平行。
否定“唯一”时保留“存在”,引入两个不同对象。
变式训练
变式
已知,用反证法证明。
答:假设,两边减得到,与题设矛盾。
否定不等号时要包括等号。
例题讲解
示例
若反设得到同一点同时满足和,矛盾在哪里?
答:同一条线段不可能同时有两个不同长度。
指出冲突的具体数量关系。
变式训练
变式
已知,证明且。
答:若或,则,与题设矛盾。
“两者均非零”的反面是至少一个为零。
例题讲解
示例
用反证法证明三角形不能有两个钝角。
答:假设有两个钝角,则两角之和大于,与内角和矛盾。
钝角各大于。
变式训练
变式
证明两条不同直线不可能有两个不同公共点。
答:假设共有A、B两点,由两点确定一条直线可知两直线重合,矛盾。
矛盾来自题设“两条不同直线”。
例题讲解
示例
证明两条不同的直线至多有一个公共点。
答:假设有两个不同公共点,则两点确定一条直线,两直线重合,与不同矛盾。
矛盾来自两点确定一条直线。
变式训练
变式
将人分到组,证明至少有一组不少于人。
答:若每组至多人,最多人,与总数人矛盾。
先建立反设下的总人数上限。
例题讲解
示例
要证明自然数不小于,反面应写还是?
答:。
反面须与原结论互斥且穷尽。
变式训练
变式
证明三角形至多有一个钝角。
答:若有两个钝角,二角和大于,违背三角形内角和。
一个明确矛盾即可否定反设。
例题讲解
示例
已知,证明。
答:假设,两边减得,与题设矛盾。
保留题设,否定结论。
变式训练
变式
过直线外一点不可能作两条不同直线都垂直于该直线,反证的矛盾是什么?
答:两条垂直于同一直线的直线平行,却又交于该外点,矛盾。
同时出现平行与相交。
课堂练习
练习
用反证法证明下列命题。
(1) 人中至少有两个人的生日相同。
(2) 一个三角形中不能有两个角是直角。
(1) 答:假设所有人的生日均不同,一年最多有个不同生日日期,>,矛盾。
所以至少有两人的生日相同。
(2) 答:假设两个角都是直角,则两角和为,第三角为,与三角形内角为正矛盾。
所以一个三角形中不能有两个直角。
方法归纳
本阶段的解题方法
如何反设
① 保留题设,把结论准确地改写为它的反面。
② “至少、至多、唯一、不能”等词要逐一检查。
如何完成证明
① 从反设推出与题设或定理的明确矛盾。
② 指出假设错误,再写出原结论成立。
巩固拓展
示例
举一个反例能否证明所有三角形都没有两个直角?
答:不能。个例不能证明全称命题,应从内角和定理推出普遍矛盾。
反例用于否定全称命题。
课堂总结
反证法
反设
准确否定结论,保持题设。
推理
调用定义、基本事实或定理。
矛盾
写清不能同时成立的关系。
回归
否定反设,得出原结论。
针对训练
训练
证明“a不等于”时应假设什么?A.a>;B.a<;;。
答:选C。
等于恰是原结论的反面。
等于恰是原结论的反面。
针对训练
训练
反证法的三个关键环节可概括为反设、________、结论。
答:推导矛盾。
必须指出矛盾来源。
必须指出矛盾来源。
针对训练
训练
判断下列说法是否正确,并说明理由。
(1) 可以随意改变题设
错
题设是整个反证推理必须保持的前提。
(2) 矛盾必须有依据
对
必须与题设、定义、基本事实或定理形成明确冲突。
(3) 反设应否定结论
对
反设要覆盖结论不成立的全部情况。
(4) 推出矛盾后需回到原结论
对
否定反设后,明确肯定原命题。
题设是反证推理始终保留的前提。
针对训练
训练
“人中至少有人同组”的反面是什么?
答:任何两人都不同组。
至少两人同组的否定是每组至多一人。
至少两人同组的否定是每组至多一人。
针对训练
训练
证明一个三角形至多有一个直角。
答:假设至少有两个直角,则它们之和为,第三个内角不能为正,矛盾。
至多一个的反面是至少两个。
至多一个的反面是至少两个。
针对训练
训练
说明经过同一直线上的三个不同点无法作圆的矛盾。
答:圆心必须同时在两条互相平行且不同的弦的垂直平分线上。
两条不同平行线没有公共点。
两条不同平行线没有公共点。
针对训练
训练
为什么不能有两个不同圆心都对应同一组三个不共线点?
答:两个圆心都必须是同两条边垂直平分线的交点,而交点唯一。
利用两条相交直线只有一个公共点。
利用两条相交直线只有一个公共点。
针对训练
训练
已知,用反证法证明。
答:假设,则,与题设矛盾。
反证要把假设推回题设的相反条件。
反证要把假设推回题设的相反条件。
针对训练
训练
将名同学分到个小组,证明至少有一组有两名或更多同学。
答:假设每组最多一人,则最多容纳人,与人矛盾。
建立容量上限并与总人数比较。
建立容量上限并与总人数比较。
针对训练
训练
一本记录本登记了人的出生月份。证明至少有人出生在同一个月。
答:假设每个月最多人,则个月最多人,与人矛盾。
不能把不同年份当作不同月份。
不能把不同年份当作不同月份。
方法归纳
本课方法总结
如何反设
① 保留题设,把结论准确地改写为它的反面。
② “至少、至多、唯一、不能”等词要逐一检查。
如何完成证明
① 从反设推出与题设或定理的明确矛盾。
② 指出假设错误,再写出原结论成立。
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