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1、
綜合法與分析法解題全過程
分析法和綜合法是思維方向相反的兩種思考方法。在數(shù)學(xué)解題中,分析法是從數(shù)學(xué)題的待證結(jié)論或需求問題出發(fā),一步一步地探索下去,最后達(dá)到題設(shè)的已知條件。綜合法則是從數(shù)學(xué)題的已知條件出發(fā),經(jīng)過逐步的邏輯推理,最后達(dá)到待證結(jié)論或需求問題。對于解答證明來說,分析法表現(xiàn)為執(zhí)果索因,綜合法表現(xiàn)為由果導(dǎo)因,它們是尋求解題思路的兩種基本思考方法,應(yīng)用十分廣泛.
一. 綜合法
綜合法:從已知條件出發(fā),經(jīng)過逐步推理,最后達(dá)到待證結(jié)論,這種證明方法叫做綜合法。
用綜合法證明命題的邏輯關(guān)系是:
綜合法的思維特點(diǎn)是:由因?qū)Ч?,即由已知條件出發(fā),利用已知的數(shù)學(xué)定理、性質(zhì)和公式,推
2、出結(jié)論的一種證明方法.
例1、在△ABC中,三個(gè)內(nèi)角A,B,C的對邊分別為,且A,B,C成等差數(shù)列, 成等比數(shù)列,求證△ABC為等邊三角形.
分析:將 A , B , C 成等差數(shù)列,轉(zhuǎn)化為符號語言就是2B =A + C; A , B , C為△ABC的內(nèi)角,這是一個(gè)隱含條件,明確表示出來是A + B + C =;a , b,c成等比數(shù)列,轉(zhuǎn)化為符號語言就是.此時(shí)如果能把角和邊統(tǒng)一起來,那么就可以進(jìn)一步尋找角和邊之間的關(guān)系,進(jìn)而判斷三角形的形狀,余弦定理正好滿足要求.于是可以用余弦定理為工具進(jìn)行證明.
證明:由 A, B, C成等差數(shù)列,有 2B=A + C . ①
因?yàn)锳,B,C為
3、△ABC的內(nèi)角,所以A + B + C=.②
由①②得B=.
由a, b,c成等比數(shù)列有.
由余弦定理及③,可得.
再由④得., 因此.從而A=C.
- 1 - / 7
由②③⑤得:A=B=C=.所以△ABC為等邊三角形.
說明:解決數(shù)學(xué)問題時(shí),往往要先作語言的轉(zhuǎn)換,如把文字語言轉(zhuǎn)換成符號語言,或把符號語言轉(zhuǎn)換成圖形語言等.還要通過細(xì)致的分析,把其中的隱含條件明確表示出來.
例2、已知求證
本題可以嘗試使用差值比較和商值比較兩種方法進(jìn)行。
證明:1) 差值比較法:注意到要證的不等式關(guān)于對稱,不妨設(shè)
,從而原不等式得證。
2)商值比較法:設(shè)
故原不等式
4、得證。
說明:比較法是證明不等式的一種最基本、最重要的方法。用比較法證明不等式的步驟是:作差(或作商)、變形、判斷符號。
2. 分析法
分析法:從待證結(jié)論出發(fā),一步一步地尋求求結(jié)論成立的從分條件,最后達(dá)到題設(shè)的已知條件或已被證明的事實(shí),這種方法叫做分析法
用分析法證明命題的邏輯關(guān)系是:
分析法的思維特點(diǎn)是:執(zhí)果索因.
分析法的書寫格式:
要證明命題B為真,
只需要證明命題為真,從而有……
這只需要證明命題為真,從而又有……
……
這只需要證明命題A為真.
而已知A為真,故命題B必為真.
例3、求證
證明:因?yàn)槎际钦龜?shù),所
5、以為了證明
只需證明
展開得 即
因?yàn)槌闪?,所以成?
即證明了.
說明:①分析法是“執(zhí)果索因”,步步尋求上一步成立的充分條件,它與綜合法是對立統(tǒng)一的兩種方法.
②分析法論證“若A則B”這個(gè)命題的模式是:為了證明命題B為真,
這只需要證明命題B1為真,從而有……
這只需要證明命題B2為真,從而又有……
這只需要證明命題A為真
而已知A為真,故B必真
在本例中,如果我們從“21<25 ”出發(fā),逐步倒推回去,就可以用綜合法證出結(jié)論。但由于我們很難想到從“21<25”入手,所以用綜合法比較困難。
事實(shí)上,在解決問題時(shí),我們經(jīng)常把綜合法和分析法結(jié)合起來使用:根據(jù)條件的結(jié)
6、構(gòu)特點(diǎn)去轉(zhuǎn)化結(jié)論,得到中間結(jié)論Q‘;根據(jù)結(jié)論的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)去轉(zhuǎn)化條件,得到中間結(jié)論 P‘.若由P‘可以推出Q‘成立,就可以證明結(jié)論成立.下面來看一個(gè)例子.
例4 已知,且
①
②
求證:。
分析:比較已知條件和結(jié)論,發(fā)現(xiàn)結(jié)論中沒有出現(xiàn)角,因此第一步工作可以從已知條件中消去.觀察已知條件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),發(fā)現(xiàn)其中蘊(yùn)含數(shù)量關(guān)系:
,于是,由 ①2一2② 得.把與結(jié)論相比較,發(fā)現(xiàn)角相同,但函數(shù)名稱不同,于是嘗試轉(zhuǎn)化結(jié)論:統(tǒng)一函數(shù)名稱,即把正切函數(shù)化為正(余)弦函數(shù).把結(jié)論轉(zhuǎn)化為:
,再與比較,發(fā)現(xiàn)只要把
中的角的余弦轉(zhuǎn)化為正弦,就能達(dá)到目的.
證明:因?yàn)椋?/p>
7、所以將 ① ② 代入,可得
. ③
另一方面,要證 即證 ,
即證,即證,
即證。由于上式與③相同,于是問題得證。
例5 .證明:通過水管放水,當(dāng)流速相同時(shí),如果水管截面的周長相等,那么截面是圓的水管比截面是正方形的水管流量大.
分析:當(dāng)水的流速相同時(shí),水管的流量取決于水管截面面積的大小,設(shè)截面的周長為L,則周長為L的圓的半徑為,截面積為;周長為L的正方形邊長為,截面積為所以本題只需證明.
證明:設(shè)截面的周長為L,依題意,截面是圓的水管的截面面積為,截面是正方形的水管的截面面積為,所以本題只需證明
為了證明上式成立,只需證明 ,兩邊同乘以正數(shù),得.
因此只需證明,而該式是成立的,所以.
這就證明了,通過水管放水,當(dāng)流速相同時(shí),如果水管截面的周長相等,那么截面是圓的水管比截面是正方形的水管流量大.
說明:對于較復(fù)雜的不等式,直接運(yùn)用綜合法往往不易入手,因此通常用分析法探索證題途徑,然后用綜合法加以證明,所以分析法和綜合法經(jīng)常是結(jié)合在一起使用的.
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