数学归纳法应用

数学归纳法应用
数学归纳法应用

第15讲 数学归纳法及其应用

(一)知识归纳:

数学归纳法是证明与正整数n 有关的数学命题的一种重要方法,其证题程序是: ①验证n 取第一个值n 0时结论正确;

②假设),(0n n N k k n ≥∈=*时结论正确,证明当1+=k n 时结论也正确. 如果①、②两个步骤都完成了,则可断定结论对0n n ≥的一切正整数都正确. 实际上,中学所学的这种数学归纳法称第一数学归纳法. (二)学习要点:

1.用数学归纳法证题要注意下面几点:

①证题的两个步骤缺一不可,要认真完成第一步的验证过程;

②成败的关键取决于第二步对1+=k n 的证明:1)突破对“归纳假设”的运用;2)用好命题的条件;3)正确选择与命题有关的知识及变换技巧.

2.中学教材内,用数学归纳法证明的问题的主要题型有“等式问题”、“整除问题”、“不等式问题”等,要积累这几种题型的证题经验.

3.必须注意,数学归纳法不是对所有“与正整数n 有关的命题”都有效. 【例1】用数学归纳法证明下述等式问题:

(Ⅰ))1)(1(41)()2(2)1(12

2

2

2

2

2

2

+-=

-++-?+-?n n n n n n n n . [证明] ?1. 当1=n 时,左边0)11(12

2=-?=,右边02014

12=???=,∴左边=右边,

1=n 时等式成立;

?2. 假设k n =时等式成立,即

)1)(1(4

1

)()2(2)1(12222222+-=-?++-?+-?k k k k k k k k ,

∴当1+=k n 时,

左边])1()1)[(1(])1[(]2)1[(2]1)1[(122222222+-+++-+?++-+?+-+?=k k k k k k k k

)]

12()12(2)12(1[)]()2(2)1(1[222222++++?++?+-?++-+-?=k k k k k k k k k

)]12(2)1)[(1(41)12(2)1()1)(1(412++-+=+?+++-=

k k k k k k k k k k )2()1(4

1

)23)(1(4122++=+++=k k k k k k k =右边,即1+=k n 时等式成立, 根据??21与,等式对*

∈N n 都正确.

(Ⅱ)1321232-?=++++n n n n n n n nC C C C .

[证明]?1. 当1=n 时,左边====01121C 右边,等式成立;

?2. 假设k n =时等式成立,即

1321232-?=++++k kC C C C k k k k k ,

∴当1+=k n 时,左边=)()1(2101112111k k k k k k k k C C C k kC C C +=++++++++++ +)()1()()(210121k k k k k k k k k k k k C C C C k C C k C C +++=++++++-

=?+=??+=++++-k k k k k k k k k kC C C 2)1(222)2(2121 右边,等式也成立;

由??2,1知等式对*

∈N n 都成立.

【评析】等式问题是比较基本的问题,1+=k n 的证明的技巧一般都不高,而且在高考中出现得不多.

【例2】用数学归纳法证明下述整除问题:

(Ⅰ)求证:)(53

*

∈+N n n n 能被6 整除.

[证明]?1. 当1=n 时,13+5×1=6能被6整除,命题正确;

?2. 假设k n =时命题正确,即k k 53+能被6整除,

∴当1+=k n 时,)5()55()133()1(5)1(3

233k k k k k k k k +=+++++=+++

6)1(3+++k k ,

∵两个连续的整数的乘积)1(+k k 是偶数,)1(3+∴k k 能被6整除,

6)1(3)5(3++++∴k k k k 能被6整除,即当1+=k n 时命题也正确,

由??2,1知命题时*

∈N n 都正确.

(Ⅱ)求证:)(1211122*++∈+N n n n 被133整除.

[证明]?1. 当n =1时,113+123=1331+1728=3059=133×23能被133整除,∴当n =1时命题正确;

?2. 假设当k n =时命题正确,即1221211+++k k 能被133整除,

1+=∴k n 当时,1232122323121112)1211(111211++++++?-++?=+k k k k k k

13312)1211(11)1112(12)1211(1112122212122?++?=-?++?=++++++k k k k k k

能被133整除,即当1+=k n 时命题也正确; 由??2,1知命题对*

∈N n 都正确.

[评析]在高考难度范围内,整除问题并不多见,如果与正整数n 有关的整除问题,在教材的范围内一般只有用数学归纳法解决,在1+=k n 的证明过程中应首先考虑拼凑出“归纳假设”,然后再想办法证明剩余部分.

【例3】已知n 个圆中每两个圆相交于两点,且无三圆过同一点, 用数学归纳法证明:这n 个圆将平面划分成22

+-n n 块区域. [证明]?1. 当1=n 时,1个圆将平面分成2部分,而2=12-1+2, ∴当n =1时命题正确;

?2. 假设k n =时命题正确,即满足条件的k 个圆将平面划分成22+-k k 部分,

∴当1+=k n 时,平面上增加了第1+k 个圆, 它与原来的k 个圆的每一个圆都相交于两个不同 点,共k 2个交点. 而这k 2个点将第1+k 个圆分 成k 2段弧,每段弧将原来的一块区域隔成了两 块区域,∴区域的块数增加了k 2块, ∴1+k 个圆将平面划分成的块数为

2)1()1(22)2(222++-+=++=++-k k k k k k k ,

1+=∴k n 时命题也正确,

根据??2,1知命题对*

∈N n 都正确.

[评析]用数学归纳法证明几何问题是教材中一种题型,但由于这种题型的证明主要是文字推理为主,在评分上不好把握,因此考试中很难见到这种题型.

【例4】用数学归纳法证明下述不等式;

(Ⅰ)

).2,(10

931312111≥∈>+++++++*n N n n n n n 且 [证明]?1. 当n =2时,左边10

9

6054605761514131=>=+++=,

∴当n =2时,不等式正确;

?2. 假设当)2(≥=k k n 不等式正确,即

10

9312111>+++++k k k , ∴当1+=k n 时,左边3

31

231131313121+++++++++++=k k k k k k >+-+++++++++++++=11331231131)31312111(k k k k k k k k 109)331231()331131(109332231131109>+-+++-++=+-++++k k k k k k k , ∴当1+=k n 时不等式也正确;

根据??2,1知对*

∈N n ,且2≥n ,不等式都正确.

(Ⅱ)),(|sin ||sin |R N n n n ∈∈≤*

θθθ

[证明]?1. 当1=n 时,左边|sin |θ==右边,1=∴n 时不等式正确;

?2. 假设当k n =时不等式正确,即|sin ||sin |θθk k ≤,

∴当1+=k n 时,左边≤?+?=+=|sin cos cos sin ||)1sin(|θθθθθk k k

|sin ||sin ||sin ||sin ||sin ||cos ||cos ||sin |θθθθθθθθ+≤+≤?+?k k k k =+=|sin |)1(θk 右边,∴当1+=k n 时不等式也正确;

根据??2,1知对*

∈N n ,不等式都正确.

(Ⅲ)

)(2

)1()1(32212)1(2

+∈+<+++?+?<+N n n n n n n .

[解析]记)1(3221+++?+?=n n a n ,

?1. 当1=n 时,2)11(22,22112212

11+=<=?=>=?=a a 而,

∴当1=n 时,不等式2

)11(2212

1+<

)1(2)1(2

+<<+k a k k k ,

当1+=k n 时,

,)2)(1(2

)1()2)(1()2)(1(2)1(2

++++<+++<++++k k k k k a k k k k k 而

)1(2

)

1()1(2)1()2)(1(2)1(2+++=+++>++++k k k k k k k k k k 2

)

2)(1()12)(1(++=++=k k k k ,

而2

)2(2442)2()1(2)1()2)(1(2)1(2

222+=

++=+++++<++++k k k k k k k k k , 2

)2(2)2)(1(2

1+<<++∴+k a k k k ,即1+=k n 时不等式正确;

根据??2,1知对*

∈N n ,不等式正确.

[评析]用数学归纳法证明与正整数n 有关的不等式,是数学归纳法学习重点,也是考试中的重点题型之一,在1+=k n 的证明过程中还需要熟练运用不等式证明的一些技巧,有时有一定的难度,不过必须注意,不是所有的与正整数n 有关的不等式证明都能用数学归纳法证明成功.

【例5】解答下述问题:

(Ⅰ)若数列}{n a 的前n 项和S n 与a n 满足关系:2

)

(1n n a a n S +=, 求证:}{n a 为等差数列.

[证明]用数学归纳法证明:

?1. 当3=n 时,)(3)(22

)

(331321313a a a a a a a S +=++?+=

, 2312a a a =+?,即321,,a a a 成等差数列,命题正确;

?2. 假设)3(≥=k k n 时k a a a ,,21成等差数列,且公差为d ,

当1+=k n 时,???+=++=++)

(2))(1(21111k k k k a a k S a a k S ,

①—②得=+-=-?+-+=+++k k k k k ka a a k a ka a k a 11111)1()1(2

d k k a k d k a k a )1()1(])1([111-+-=-++-,

d a d d k a kd a a k k +=+-+=+=∴+)1(111,

1321,,,,,+∴k k a a a a a 成等差数列(公差为d ), 即1+=k n 时命题成立,由?1、?2知}{n a 成等差数列.

(Ⅱ)数列}{n a 和}{n b 分别是等比数列和等差数列,它们的前四项之和分别是120和60,而第二项与第四项之和分别是90和34.

集合},,,,{},,,,,{2122221 n n b b b B a a a A ==,求证:A B. [证明]设}{n a 的公比为q ,}{n b 的公差为d ,(易知)0,1≠≠d q

由条件得n n n n a a q a q q a q

q a 9,3,3390

)1(1201)

1(2

121

41==∴???==??????=+=--; 而54,4

9

34426064111+=∴???==???

?=+=+n b d b d b d b n ;

∵A B ?对任意正整数n ,都存在整数m 使549+=m n

, 对n 用数学归纳法证明:

② ?≠

?

?1 当1=n 时,5149+?= ,1=∴n 时命题正确;

?2 假设当k n =时命题正确,即存在整数m 使549+=m k ,

1+=∴k n 时,5)109(49)54(91++=?+=+m m k , 109+m 为整数,∴当1+=k n 时命题成立, A B

[评析]例5是两个与正整数n 有关的命题,也可以不用数学归纳法证明,因此考试中要迅速作出抉择是否用数学归纳法证明.

?≠

《训练题》

1.已知n 为正偶数,用数学归纳法证明 )214121(2114131211n

n n n +++++=-++-+-

时,若已假设2(≥=k k n 为偶 数)时命题为真,则还需要用归纳假设再证

( )

A .1+=k n 时等式成立

B .2+=k n 时等式成立

C .22+=k n 时等式成立

D .)2(2+=k n 时等式成立

2.设)(21

312111)(*∈+++++++=N n n n n n n f ,则=-+)()1(n f n f ( )

A .121+n

B .221+n

C .221121+++n n

D .2

21

121+-+n n 3.用数学归纳法证明3

)

12(12)1()1(2122

2

2

2

2

2

2

+=+++-++-+++n n n n n 时,

由k n =的假设到证明1+=k n 时,等式左边应添加的式子是 ( )

A .2

2

2)1(k k ++ B .2

2)1(k k ++

C .2)1(+k

D .]1)1(2)[1(3

12

+++k k

4.某个命题与正整数n 有关,如果当)(+∈=N k k n 时命题成立,那么可推得当1+=k n 时 命题也成立. 现已知当5=n 时该命题不成立,那么可推得

( )

A .当n=6时该命题不成立

B .当n=6时该命题成立

C .当n=4时该命题不成立

D .当n=4时该命题成立

5.用数学归纳法证明“)12(212)()2)(1(-????=+++n n n n n n

”(+∈N n )时,从 “1+==k n k n 到”时,左边应增添的式子是 ( )

A .12+k

B .)12(2+k

C .

11

2++k k D .

1

2

2++k k

6.用数学归纳法证明“n

n n n n 212111211214131211+++++=--++-+-

”时, 由k n =的假设证明1+=k n 时,如果从等式左边证明右边,则必须证得右边为( ) A .

121

2111+++++k k k B .

221

1212111+++++++k k k k

C .1

21

2121+++++k k k D .2

21

12121++++++k k k 二、填空题

7.凸k 边形内角和为)(k f ,则凸1+k 边形的内角为+=+)()1k f fk . 8.平面上有n 条直线,它们任何两条不平行,任何三条不共点,设k 条这样的直线把平面分 成)(k f 个区域,则1+k 条直线把平面分成的区域数+=+)()1(k f k f . 9.用数学归纳法证明“)(2221*+∈++≥N n n n n ”时,第一步验证为 . 10.用数学归纳法证明“当n 为正奇数时,n n y x +能被y x +整除”,当第二步假设 )(12*∈-=N k k n 命题为真时,进而需证=n 时,命题亦真. 11.用数学归纳法证明:

)

12(2)

1()12)(12(532311222++=

+-++?+?n n n n n n ; 12.用数学归纳法证明: (Ⅰ)2974722--n n

能被264整除;

(Ⅱ)121

)1(-+++n n a a

能被12++a a 整除(其中n ,a 为正整数)

13.用数学归纳法证明:

(Ⅰ)n n ≤-+++++

121

4131211 ; (Ⅱ))1(11

211112>>++++++

n n

n n n ; 14.设数列1

2

12,2,}{--==n n n a p p a p a a 中,其中p 是不等于零的常数,

求证:p 不在数列}{n a 中. 15.设数列2112

183,163:}{-+==

n n n x x x x ,其中*∈≥N n n ,2, 求证:对*

∈N n 都有 (Ⅰ)210<

1(21->.

《答案与解析》

一、1.B 2.D 3.B 4.C 5.B 6.D

二、7.π, 8.1+k , 9.当1=n 时,左边=4=右边,命题正确. 10.12+k

11.当1+=k n 时,左边=)

32(2)

2)(1()32)(12()1()12(2)1(2+++=

++++++k k k k k k k k k . 12.(Ⅰ)当1+=k n 时,29748433)29747(4929747222)1(2)1(2?+?+--?=--++k k k k k

)29747(49)9482(833)29747(49223422--?=?+??+--?=-k k k k k )9482(26434?+?+-k 能被264整除,命题正确.

(Ⅱ)1+=k n 时,2121212122

)1(])1([)1()1(+-++++=++++-+++a a a a a a a a k k k k k k

)1(])1([)1(211212++-+++=+-+a a a a a a k k k 能被12++a a 整除.

13.(Ⅰ)当1+=k n 时,左边+≤-+++-+++

=+k k k k )1

21

21()121211(1 (k k k 212121+++ )12

12+=?+=k k k k

=右边,命题正确

(Ⅱ)1+=k n 时,左边>++++++++=

))1(111(1112

22k k k k 2k 项

.)1)

1(1

1111)12(12

22>+--+=-+?++k k k k k k k 14.先用数学归纳法证明p n

n a n 1

+=

;假设001=?=?=p p n p a n 与条件矛盾.

15.三小题都用数学归纳法证明:

(Ⅰ)?1. 当1=n 时,21

0,16311<<∴=

x x 成立; ?2. 假设k n =时,2

1

0<

∴当1+=k n 时,2

1

412183218321=?+<+=+k k x x ,

而2

1

0,08311<<∴>>++k k x x ;

由??2,1知,对*

∈N n 都有210<

(Ⅱ)?1. 当n =1时,12128

3

2183x x x >>+= ,命题正确;

?2. 假设k n =时命题正确,即1+

当1+=k n 时,2

211,0k k k k x x x x >∴>>++ ,

12

2122

1832183+++=+>+=

∴k k k k x x x x ,命题也正确; 由?1,?2知对*

∈N n 都有1+

1)2

1(21163->=

x ,命题正确; ?2. 假设k n =时命题正确,即k k x )2

1

(21->

∴当1+=k n 时,])2

1()21(41[2183])21(21[218321832221k

k k k k x x +-?+=-?+>+=+

1121)2

1

(21)21()21(21+++->+-=k k k ,命题正确; 由?1、?2知对*

∈N n 都有n n x )2

1(21->.

《数学归纳法及其应用举例》教案

《数学归纳法及其应用举例》教案 中卫市第一中学 俞清华 教学目标: 1.认知目标:了解数学归纳法的原理,掌握用数学归纳法证题的方法。 2.能力目标:培养学生理解分析、归纳推理和独立实践的能力。 3.情感目标:激发学生的求知欲,增强学生的学习热情,培养学生辩证唯物主义的世界观 和勇于探索的科学精神。 教学重点: 了解数学归纳法的原理及掌握用数学归纳法证题的方法。 教学难点: 数学归纳法原理的了解及递推思想在解题中的体现。 教学过程: 一.创设情境,回顾引入 师:本节课我们学习《数学归纳法及其应用举例》(板书)。首先给大家讲一个故事:从前有 一个员外的儿子学写字,当老师教他写数字的时候,告诉他一、二、三的写法时,员外儿子很高兴,告诉老师他会写数字了。过了不久,员外要写请帖宴请亲朋好友到家里做客,员外儿子自告奋勇地要写请帖。结果早晨开始写,一直到了晚间也没有写完,请问同学们,这是为什么呢? 生:因为有姓“万”的。 师:对!有姓“万”的。员外儿子万万也没有想到“万”不是一万横,而是这么写的“万”。通过这个故事,你对员外儿子有何评价呢? 生:(学生的评价主要会有两种,一是员外儿子愚蠢,二是员外儿子还是聪明的。) 师:其实员外儿子观察、归纳、猜想的能力还是很不错的,但遗憾的是他猜错了!在数学 上,我们很多时候是通过观察→归纳→猜想,这种思维过程去发现某些结论,它是一种创造性的思维过程。那么,我们在以前的学习过程中,有没有也像员外儿子那样猜想过某些结论呢? 生:有。例如等差数列通项公式的推导。 师:很好。我们是由等差数列前几项满足的规律:d a a 011+=,d a a +=12,d a a 213+=,d a a 314+=,……归纳出了它的通项公式的。其实我们推导等差数列通项公式的方法和员外儿子猜想数字写法的方法都是归纳法。那么你能说说什么是归纳法,归纳法有什么特点吗? 生:由特殊事例得出一般结论的归纳推理方法,通常叫做归纳法。特点:特殊→一般。 师:对。(投影展示有关定义) 像这种由特殊事例得出一般结论的归纳推理方法,通常叫做归纳法。根据推理过程中考察的 对象是涉及事物的一部分还是全部,分为不完全归纳法和完全归纳法。 完全归纳法是一种在研究了事物的所有(有限种)特殊情况后得出一般结论的推理方法,又 叫做枚举法。那么,用完全归纳法得出的结论可靠吗? 生:(齐答)可靠。 师:用不完全归纳法得出的结论是不是也是可靠的呢?为什么?

数学归纳法及其应用举例1

数学归纳法及其应用举例 【本章学习目标】 人们在研究数量的变化时,常常会遇到有确定变化趋势的无限变化过程,这种无限变化过程就是极限的概念与思想,极限是人们研究许多问题的工具。以刘微的“割圆术”为例,圆内接正n 边形的边数无限增加时,正n 边形的周长P n 无限趋近于圆周长2πR 。这里的是个有限多项的数列,人们可以从这个有限多项的数列来探索无穷数列的变化趋势。不论n 取多么大的整数,n P 都是相应的圆周长的近似值,但是我们可以从这些近似值的精确度的无限提高中(限n 无限增大)找出圆周长的精确值2πR 。随着n 的增加,n P 在变化,这可以认为是量变(即只要n 是有限数,n P 都是圆内接正多边形的周长);但是我们可以从这些量变中来发现圆周长。一旦得出2πR ,就是质的变化(即不再是正多边形的周长)。这种从有限中认识无限,从近似中认识精确,从量变中认识质变的思想就是极限的思想。 本章重点内容是: (1)数学归纳法及其应用。 (2)研究性课题:杨辉三角。 (3)数列的极限。 (4)函数的极限。 (5)极限的四则运算。 (6)函数的连续性。 本章难点内容是: (1)数学归纳法的原理及其应用。 (2)极限的概念。 【基础知识导引】 1.了解数学推理中的常用方法——数学归纳法。 2.理解数学归纳法的科学性及用数学归纳法来证明与正整数有关命题的步骤。 3.掌握数学归纳法的一些简单应用。 【教材内容全解】 1.归纳法

前面我们在学习等差数列时,通过等差数列的前几项满足的关系式归纳出等差数列的通项公式。再如根据三角形、四边形、五边形、六边形等的内角和归纳出凸n 边形内角和公式。像这样由一系列有限的特殊事例得出一般结论的推理方法,叫做归纳法。 对于归纳法我们可以从以下两个方面来理解。 (1)归纳法可以帮助我们从具体事列中发现事物的一般规律。 (2)根据考察的对象是全部还是部分,归纳法又分完全归纳法与不完全归纳法。显然等差数列通项公式,凸n 边形内角和公式都是通过不完全归纳法得出的,这些结论是正确的。但并不是所有由不完全归纳法得出的结论都是正确的。这是因为不完全归纳只考察了部分情况,结论不具有普遍性。例如课本62P 数列通项公式22)55(+-=n n a n 就是一个典型。 2.数学归纳法 在生活与生产实践中,像等差数列通项公式这样与正整数有关的命题很多。由于正整数有无限多个,因而不可能对所有正整数一一加以验证。如果只对部分正整数加以验证就得出结论,所得结论又不一定正确,要是找到把所得结论递推下去的根据,就可以把结论推广到所有正整数。这就是数学归纳法的基本思想:即先验证使结论 有意义的最小正整数0n ,如果当0n n =时,命题成立,再假设当 ),(*0N k n k k n ∈≥=时,命题成立(这时命是否成立不是确定的),根据这个假设,如能推出当n=k+1时,命题也成立,那么就可以递推出对所有不小于0n 的正整数命题都成立。 由此可知,用数学归纳法证明一个与正整数有关的命题时,要分两个步骤,且两个步骤缺一不可。 第一步递推的基础,缺少第一步,递推就缺乏正确的基础,一方面,第一步再简单,也不能省略。另一方面,第一步只要考察使结论成立的最小正整数就足够了,一般没有必要再多考察几个正整数。 第二步是递推的根据。仅有这一步而没有第一步,就失去了递推的基础。例如,假设n=k 时,等式 成立,就是。那么, 。这就是说,如果n=k 时等式成立, 那么n=k+1时等式也成立。但仅根据这一步不能得出等式对于任何n ∈N*都成立。因为当n=1时,上式左边=2,右边31112=++=,左边≠右边。这说明了缺少第一步这个基础,第二步的递推也就没有意义了。只有把第一步的结论与第二步的结论结合在一起,才能得出普遍性结论。因此,完成一、二两点后,还要做一个小结。 在证明传递性时,应注意: (1)证n=k+1成立时,必须用n=k 成立的假设,否则就不是数学归纳法。应当指出,n=k 成立是假设的,这一步是证明传递性,正确性由第一步可以保证,有了递推这一步,联系第一步的结论(命题对0n n =成立),就可以知道命题对10+n 也成立,进而再由第二步可知1)1(0++=n n ,即20+=n n 也成立。这样递推下去,就可以知道命题对所有不小于0n 的正整数都成立。 (2)证n=k+1时,可先列出n=k+1成立的数学式子,作为证明的目标。可以作为条件加以运用的有n=k 成立的假设,已知的定义、公式、定理等,不能直接将n=k+1代入命题。 3.这一节课本中共安排了五个例题,例1~例3是用数学归纳法证明等式。其步骤是先证明当0n n =(这里10=n )时等式成立。再假设当n=k 时等式成立,利用这一条件及已知的定义、公式、定理证明当n=k+1时等式也成立。注意n=k+1时的等式是待证明的,不能不利用假设。例如:求证:。

高中数学《数学归纳法及其应用举例》教学设计附反思

课题:数学归纳法及其应用举例 【教学目标】 知识与技能: 1. 了解由有限多个特殊事例得出的一般结论不一定正确,使学生深入认识归纳法, 理解数学归纳法的原理与实质; 2. 掌握数学归纳法证题的两个步骤;初步会用“数学归纳法”证明简单的与自然数有关的命题(如恒等式等). 3. 培养学生观察、分析、论证的能力, 进一步发展学生的抽象思维能力和创新能力,让学生经历数学归纳法原理的构建过程, 体会类比的数学思想.过程与方法: 1.努力创设和谐融洽的课堂情境,使学生处于积极思考、大胆质疑氛围,提高学生学习的兴趣和课堂效率.让学生体验知识的构建过程, 体会源于生活的数学思想; 2. 通过对数学归纳法的学习、应用,逐步体验观察、归纳、猜想、论证的过程,培养学生由特殊到一般的思维方式和严格规范的论证意识,并初步掌握论证方法; 3. 让学生经历发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的过程,培养学生创新能力. 情感、态度、价值观: 1. 通过对数学归纳法原理的探究,培养学生严谨的、实事求是的科学态度和不怕困难,勇于探索的精神; 2. 让学生通过对数学归纳法原理和本质的理解,感受数学内在美的震撼力,从而使学生喜欢数学,激发学生的学习热情,使学生初步形成做数学的意识和科学精神; 3. 学生通过置疑与探究,培养学生独立的人格与敢于创新的精神; 4. 持续增进师生互信,生生互助,共创教学相长的教与学的氛围和习惯. 【教学重点】 归纳法意义的认识和数学归纳法产生过程的分析,初步理解数学归纳法的原理并能简单应用. 【教学难点】 数学归纳法中递推思想的理解,初步明确用数学归纳法证明命题的两个步骤. 【教学方法】师生互动讨论、共同探究的方法 【教学手段】多媒体辅助课堂教学 【教学过程】 一、创设情境,启动思维 情境一、财主儿子学写字的笑话、“小明弟兄三个,大哥叫大毛……”的脑筋急转弯等; 教师总结:财主的儿子很傻很天真,但他懂一样思想方法,是什么?以上都是由特殊情况归纳出一般情况的方法---归纳法,这就是今天的课题. 人们通常

浅谈数学归纳法在高考中的应用

1、数学归纳法的理论基础 数学归纳法,人类天才的思维、巧妙的方法、精致的工具,解决无限的问题。它体现的是利用有限解决无限问题的思想,这一思想凝结了数学家们无限的想象力和创造力,这无疑形成了数学证明中一道绚丽多彩的风景线。它的巧妙让人回味无穷,这一思想的发现为后来数学的发展开辟了道路,如用有限维空间代替无限维空间(多项式逼近连续函数)用有限过程代替无限过程(积分和无穷级数用有限项和答题,导数用差分代替)。 1.1数学归纳法的发展历史 自古以来,人们就会想到问题的推广,由特殊到一般、由有限到无限,可人类对无限的把握不顺利。在对无穷思考的过程中,古希腊出现了许多悖论,如芝诺悖论,在数列中为了确保结论的正确,则必须考虑无限。还有生活中一些现象,如烽火的传递,鞭炮的燃放等,触动了人类的思想。 安提丰用圆周内接正多边形无穷地逼近圆的方法解决化圆为方;刘徽、祖冲之用圆内接正多边形去无穷地逼迫圆,无穷的问题层出不穷,后来古希腊欧几里得对命题“素数的个数是无穷的”的证明,通过了有限去实现无限,体现了数学归纳法递推思想。但要形成数学归纳法中明确的递推,清晰的步骤确是一件不容易的事,作为自觉运用进行数学证明却是近代的事。 伊本海塞姆(10世纪末)、凯拉吉(11世纪上叶)、伊本穆思依姆(12世纪末)、伊本班纳(13世纪末)等都使用了归纳推理,这表明数学归纳法使用较普遍,尤其是凯拉吉利用数学归纳法证明 22 333 (1)124n n n +++??????+= 这是数学家对数学归纳法的最早证明。 接着,法国数学家莱维.本.热尔松(13世纪末)用"逐步的无限递进",即归纳推理证明有关整数命题和排列组合命题。他比伊斯兰数学家更清楚地体现数学归纳法证明的基础,递进归纳两个步骤。 到16世纪中叶,意大利数学家毛罗利科对与全体和全体自然数有关的命题的证明作了深入的考察在1575年,毛罗利科证明了 21n n a a n ++= 其中1231,2k a k =+++?????? =?????? 他利用了逐步推理铸就了“递归推理”的思路,成为了较早找到数学归纳中“递 归推理”的数学家,为无限的把握提供了思维。 17世纪法国数学家帕斯卡为数学归纳法的发明作了巨大贡献,他首先明确而清晰地阐述数学归纳法的运用程序,并完整地使用数学归纳法,证明了他所发

数学归纳法的应用习题

第2课时数学归纳法的应用双基达标(限时20分钟) 1.利用数学归纳法证明1 n+ 1 n+1 + 1 n+2 +…+ 1 2n<1(n∈N *,且n≥2)时,第二步 由k到k+1时不等式左端的变化是 (). A.增加了 1 2k+1 这一项 B.增加了 1 2k+1 和 1 2k+2 两项 C.增加了 1 2k+1 和 1 2k+2 两项,同时减少了 1 k这一项 D.以上都不对 解析不等式左端共有n+1项,且分母是首项为n,公差为1,末项为2n 的等差数列,当n=k时,左端为1 k+ 1 k+1 + 1 k+2 +…+ 1 2k;当n=k+1时, 左端为 1 k+1 + 1 k+2 + 1 k+3 +…+ 1 2k+ 1 2k+1 + 1 2k+2 ,对比两式,可得结论. 答案 C 2.用数学归纳法证明“当n为正奇数时,x n+y n能被x+y整除”的第二步是 ().A.假使n=2k+1时正确,再推n=2k+3正确 B.假使n=2k-1时正确,再推n=2k+1正确 C.假使n=k时正确,再推n=k+1正确 D.假使n≤k(k≥1),再推n=k+2时正确(以上k∈N*) 解析因为n为正奇数,据数学归纳法证题步骤,第二步应先假设第k个正奇数也成立,本题即假设n=2k-1正确,再推第(k+1)个正奇数即n=2k+1正确. 答案 B 3.已知平面内有n条直线(n∈N*),设这n条直线最多将平面分割成f(n)个部分,则f(n+1)等于

().A.f(n)+n-1 B.f(n)+n C.f(n)+n+1 D.f(n)+n+2 解析要使这n条直线将平面所分割成的部分最多,则这n条直线中任何两条不平行,任何三条不共点.因为第n+1条直线被原n条直线分成n+1条线段或射线,这n+1条线段或射线将它们所经过的平面区域都一分为二,故f(n+1)比f(n)多了n+1部分. 答案 C 4.已知S n=1 1·3+ 1 3·5+ 1 5·7+…+ 1 (2n-1)(2n+1) ,则S1=________,S2=________, S3=________,S4=________,猜想S n=________. 解析分别将1,2,3,4代入观察猜想S n=n 2n+1 . 答案1 3 2 5 3 7 4 9 n 2n+1 5.用数学归纳法证明“当n为正偶数时x n-y n能被x+y整除”第一步应验证n =________时,命题成立;第二步归纳假设成立应写成________________.解析因为n为正偶数,故第一个值n=2,第二步假设n取第k个正偶数成立,即n=2k,故应假设成x2k-y2k能被x+y整除. 答案2x2k-y2k能被x+y整除 6.用数学归纳法证明: 1+1 22+ 1 32+…+ 1 n2<2- 1 n(n≥2). 证明:(1)当n=2时,1+1 22= 5 4<2- 1 2= 3 2,命题成立. (2)假设当n=k时命题成立,即1+1 22+ 1 32+…+ 1 k2<2- 1 k,当n=k+1时, 1+1 22+ 1 32+…+ 1 k2+ 1 (k+1)2 <2- 1 k+ 1 (k+1)2 <2- 1 k+ 1 k(k+1) =2- 1 k+ 1 k- 1 k+1=2- 1 k+1 ,命题成立. 由(1)、(2)知原不等式在n≥2时均成立. 综合提高(限时25分钟)

浅谈数学归纳法及其在中学数学中的应用2

目录 1、数学归纳法---------------------------------------------------------- 3 1.1 归纳法定义-------------------------------------------------------- 3 1.2 数学归纳法体现的数学思想----------------------------------------- 4 1.2.1 从特殊到一般------------------------------------------------ 4 1.2.2 递推思想---------------------------------------------------- 4 2、数学归纳法在中学数学中的应用技巧------------------------------------- 5 2.1 强调------------------------------------------------------------- 5 2.1.1 两条缺一不可------------------------------------------------ 5 2.2 技巧------------------------------------------------------------- 5 2.2.1 认真用好归纳假设-------------------------------------------- 5 2.2.2 学会从头看起------------------------------------------------ 6 2.2.3 在起点上下功夫---------------------------------------------- 7 2.2.4 正确选取起点和过渡------------------------------------------ 8 2.2.5 选取适当的归纳假设形式-------------------------------------- 9 3、数学归纳法在中学数学中的应用 ---------------------------------------- 9 3.1 证明有关自然数的等式--------------------------------------------- 9 3.2 证明有关自然数的不等式------------------------------------------ 11 3.3 证明不等式------------------------------------------------------ 11 3.4 在函数迭代中的应用---------------------------------------------- 12 3.5 在几何中的应用-------------------------------------------------- 14 3.6 在排列、组合中的应用-------------------------------------------- 16 3.7 在数列中的应用-------------------------------------------------- 16 3.8 有关整除的问题-------------------------------------------------- 17

数学归纳法的应用

数学归纳法的应用 姓名 甘国优 指导教师 赵慧炜 中文摘要:数学归纳法是数学中一种非常普遍的证题的方法,其应用极为广泛.本次主要简述了数学归纳法的简略步骤:观察(探索)﹑归纳﹑猜想﹑证明于一体的数学思想,体现出数学归纳法的证题思路.并归纳总结了数学归纳法解决代数恒等式﹑几何等方面的一些简单应用问题的方法,对应用中常见的误区加以剖析,以及介绍一些证题方法技巧,有助于提高对数学归纳法的应用能力. 关键词:数学归纳法;步骤;证明方法. Abstract: Mathematical induction is a common evidence method in mathematics, it is have very broad application. In this paper, author research into the step of the Mathematical induction , it includes summariz ,evidence and guess embody the idea of the evidence of mathematical induction. Also at here ,we summariz the method of the mathematical induction application in solve algebra identities , geometric ,order and portfolio ,and so on .also analyze the common errors on application and into duct skill of the proof ,proof of skills introduced. It is help to increased the level of the Mathematical induction’s application . Key words :Mathematical induction; Steps ; Proof. 引言 演绎和归纳是人在思维过程中两个完全相反的过程.同时又是数学思维中两种基本的方法.数学归纳法是一种重要的数学证明方法,他有着其他方法所不能代替的作用,也是证明与自然数有关的数学命题的一种完全归纳法.我们在学习运用数学归纳法应具备两个条件:①当1n =时,这个命题为正确的(奠基),②当n k =时,这个命题也为正确的.推出当+1n k =时,这个命题也为正确的(递推).通过“递推”链接,实现从特殊到一般的转化,抽象的进行数学归纳.首先

高中数学《数学归纳法及应用举例》说课稿

《数学归纳法及应用举例》第一课说课方案 一、说教材 (一)教材分析 本课是数学归纳法的第一节课。前面学生已经通过数列一章内容和其它相关内容的学习,初步掌握了 由有限多个特殊事例得出一般结论的推理方法,即不完全归纳法。不完全归纳法它是研究数学问题,猜想或发现数学规律的重要手段。但是,由有限多个特殊事例得出的结论不一定正确,这种推理方法不能作为 一种论证方法。因此,在不完全归纳法的基础上,必须进一步学习严谨的科学的论证方法─数学归纳法。 数学归纳法安排在数列之后极限之前,是促进学生从有限思维发展到无限思维的一个重要环节。并且,本 节内容是培养学生严密的推理能力、训练学生的抽象思维能力、体验数学内在美的好素材。 (二)教学目标 学生通过数列等相关知识的学习。已基本掌握了不完全归纳法,已经有一定的观察、归纳、猜想能力。通过近几年教学方法的改革和素质教育的实施,学生已基本习惯于对已给问题的主动探究,但主动提出问 题和置疑的习惯还未形成。能主动提出问题和敢于置疑是学生具有独立人格和创新能力的重要标志。如何 让学生主动置疑和提出问题?本课也想在这方面作一些尝试。 根据教学内容特点和教学大纲、根据学生以上实际、根据学生终身发展需要而制订以下教学目标。 1.知识目标 (1)了解由有限多个特殊事例得出的一般结论不一定正确。 (2)初步理解数学归纳法原理。 (3)理解和记住用数学归纳法证明数学命题的两个步骤。 (4)初步会用数学归纳法证明一些简单的与正整数有关的恒等式。 2.能力目标 (1)通过对数学归纳法的学习、应用,培养学生观察、归纳、猜想、分析能力和严密的逻辑推理能力。 (2)让学生经历发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的过程,培养学生的创新能力。 3.情感目标 (1)通过对数学归纳法原理的探究,培养学生严谨的、实事求是的科学态度和不怕困难,勇于探索的精神。 (2)让学生通过对数学归纳法原理的理解,感受数学内在美的振憾力,从而使学生喜欢数学。 (3)学生通过置疑与探究,培养学生独立的人格与敢于创新精神。 (三)教学重难点 根据教学大纲要求、本节课内容特点和学生现有知识水平,确定如下教学重难点: 1.重点 (1)初步理解数学归纳法的原理。 (2)明确用数学归纳法证明命题的两个步骤。 (3)初步会用数学归纳法证明简单的与正整数数学恒等式。 2.难点 (1)对数学归纳法原理的理解,即理解数学归纳法证题的严密性与有效性。 (2)假设的利用,即如何利用假设证明当n=k+1时结论正确。 二、说教法 本课采用交往式的教学方法。交往教学法的特点是:在教师的组织启发下,师生之间、学生之间共同 探讨,平等交流;既强调独立思考,又提倡团结合作;既重视教师的组织引导,又强调学生的主体性、主动 性、平等性、开放性、合作性。这种教学方法的优点是学生心态开放,主体性和主动性凸现,独立的个性 得到张扬,因而创造性得到解放。 三、说学法 本课以问题为中心,以解决问题为主线展开,学生主要采用“探究式学习法”进行学习。本课学生的 学习主要采用下面的模式进行: 观察情景提出问题分析问题猜想与置疑(结论或解决问题的途径) 论证应用。 探究学习法的好处是学生主动参与知识的发生、发展过程。学生在探究问题过程中学习,在探究问题 的过程中激发学生的好奇心和创新精神;在探究过程中学习科学研究的方法;在探究过程中形成坚韧不拔

数学归纳法在离散数学中的应用

数学归纳法在离散数学中的应用 在由一系列有限的特殊事例得出一般性结论的推理方法称为归纳法。而 数学归纳法则是用于证明与自然数n 有关的结论的归纳法:如果我们能够证明当n=1时结论是成立的,而且我们能用相同的方法由n=1命题成立证得n=2命题也成立;由n=2命题成立证得n=3成立;由n=3命题成立证得n=4成立…而且这个过程显然可以无穷进行下去。则我们就断言对于所有自然数n 命题都是成立的。数学归纳法的一般形式为,关键是归纳: 初始步):先证n =1时,结论成立; 归纳步):再证若假设对自然数n =k 结论成立(或者对所有小于等于n 的 自然数k 结论都成立),则对下一个自然数n =k+1结论也成立; 结论): 根据初始步和归纳步的证明得出结论对所有自然数都成立。 当结论与多个自然数有关时这样一类题目的时候,要注意的一点就是对所要进行归纳的自然数的选择。 例1、对群的任意元素 a,b ,及任何正整数m ,n, a m *a n = a n m + 问题解析:这是自然数有关的结论。但这里涉及到两个自然数,但由元素 的幂的定义以及m 和n 的作用的对称性,故只要任意选择其中一个即可。 证明:用数学归纳法对n 进行归纳证明。 对任何正整数m ,当n=0时,有 a m *a n = a m *a 0= a m *e= a 0+m 。 故结论成立。 假设当 n=k 时, a m *a k = a k m +。则当n=k+1时,由*满足结合律、 元素的幂的定义及归纳假设a m *a 1+k = a m *(a k *a)= (a m *a k )*a= a k m +*a= a )1(++k m ,即结论对n=k+1也成立。 故对任何正整数m,n, e a m *a n = a n m + n m m n m n n m n m a a a a a a a a +-+--------==*=*=*1 ) (1 1 1 ) () () () ( 例2、设d 1,d 2,…,d n 为n 个正整数,n ≥2,并且∑=n i i d 1 =2n-2。证明:存在 n 个顶点的树T 使它的顶点度数分别是d 1,d 2,…,d n 。

数学论文 浅谈数学归纳法的应用

浅谈数学归纳法的应用 数学归纳法是证明与自然数有关的命题的一种方法,应用广泛.在最近几年的高考试卷中体现的特别明显,以下通过几道高考试题来谈一谈数学归纳法的应用。 一、用数学归纳法证明整除问题 用数学归纳法证明整除问题时,由到时,首先要从要证的式子中拼凑出假设成立的式子,然后证明剩余的式子也能被某式(数)整除,这是数学归纳法证明问题的一大技巧。 例1、是否存在正整数m ,使得f (n )=(2n +7)·3n +9对任意自然数n 都能被m 整除?若存在,求出最大的m 值,并证明你的结论;若不存在,请说明理由. 证明:解:由f (n )=(2n +7)·3n +9,得f (1)=36, f (2)=3×36, f (3)=10×36, f (4)=34×36,由此猜想m =36. 下面用数学归纳法证明: (1)当n =1时,显然成立. (2)假设n =k 时, f (k )能被36整除,即f (k )=(2k +7)·3k +9能被36整除;当n =k +1时,[2(k +1)+7]·3k +1+9=3[(2k +7)·3k +9]+18(3k --1-1), 由于3k -1-1是2的倍数,故18(3k - 1-1)能被36整除.这就是说,当n =k +1时,f (n )也能被36整除. 由(1)(2)可知对一切正整数n 都有f (n )=(2n +7)·3n +9能被36整除,m 的最大值为36. 二、用数学归纳法证明恒等式问题 对于证明恒等的问题,在由证等式也成立时,应及时把结论和推导过程对比,也就是我们通常所说的两边凑的方法,以减小计算的复杂程度,从而发现所要证明的式子,使问题的证明有目的性. 例2、是否存在常数c b a ,,,使得等式)(12 )1()1(32212222c bn an n n n n +++=+?++?+?对一切自然数n 成立?并证明你的结论. 解:假设存在c b a ,,,使得题设的等式成立,则当时3,2,1=n 也成立,代入得 ???? ?????++=++=++=c b a c b a c b a 3970)24(2122)(614 解得10,11 ,3===c b a ,于是对3,2,1=n ,下面等式成立: )10113(12)1()1(32212222+++= +?++?+?n n n n n n 令222)1(3221+?++?+?=n n S n 假设k n =时上式成立,即)10113(12 )1(2+++= k k k k S k 那么21)2)(1(+++=+k k S S k k 22)2)(1()10113(12 )1(++++++=k k k k k k

数学归纳法的七种变式及其应用

数学归纳法的七种变式及其应用

数学归纳法的七种变式及其应用 摘要:数学归纳法是解决与自然有关命题的一种行之有效的方法,又是数学证明 的又一种常用形式.数学归纳法不仅能够证明自然数命题,在实数中也广泛应用,还能对一些数学定理进行证明.在中学时学习了第一数学归纳法和第二数学归纳法,因而对一些命题进行了简单证明.在原有的基础上,给出了数学归纳法的另外五种变式,其中涉及到反向归纳法、二重归纳法、螺旋式归纳法、跳跃归纳法和关于实数的连续归纳法,并简单的举例说明了每种变式在数学各分支的应用.这就突破了数学归纳法仅在自然数中的应用,为今后的数学命题证明提供了一种行之有效的证明方法——数学归纳法. 关键词:数学归纳法;七种变式;应用 1引言 归纳法是由特殊事例得出一般结论的归纳推理方法,一般性结论的正确性依赖于各个个别论断的正确性。数学归纳法的本质[]4是证明一个命题对于所有的自然数都是成立的.由于它在本质上是与数的概念联系在一起,所以数学归纳法可以运用到数学的各个分支,例如:证明等式、不等式,三角函数,数的整除,在几何中的应用等. 数学归纳法的基本思想是用于证明与自然数有关的命题的正确性的证明方法,如第一数学归纳法,操作步骤简单明了.在第一数学归纳法的基础上,又衍生出了第二数学归纳法,反向归纳法,二重归纳法等证明方法.从而可以解决更多的数学命题. 2 数学归纳法的变式及应用 2.1 第一数学归纳法 设()p n 是一个含有正整数n 的命题,如果满足: 1) ()1p 成立(即当1n =时命题成立); 2)只要假设()p k 成立(归纳假设),由此就可证得()1p k +也成立(k 是自然数),就能保证对于任意的自然数n ,命题()p n 都成立. 通常所讨论的命题不都全是与全体自然数有关,而是从某个自然数a 开始的,因此,将第一类数学归纳法修改为:

利用数学归纳法解题举例

利用数学归纳法解题举例 归纳是一种有特殊事例导出一般原理的思维方法。归纳推理分完全归纳推理与不完全归纳推理两种。不完全归纳推理只根据一类事物中的部分对象具有的共同性质,推断该类事物全体都具有的性质,这种推理方法,在数学推理论证中是不允许的。完全归纳推理是在考察了一类事物的全部对象后归纳得出结论来。 数学归纳法是用来证明某些与自然数有关的数学命题的一种推理方法,在解数学题中有着广泛的应用。它是一个递推的数学论证方法,论证的第一步是证明命题在n=1(或n )时成立,这是递推的基础;第二步是假设在n=k时命题成立, 再证明n=k+1时命题也成立,这是无限递推下去的理论依据,它判断命题的正确性能否由特殊推广到一般,实际上它使命题的正确性突破了有限,达到无限。这两个步骤密切相关,缺一不可,完成了这两步,就可以断定“对任何自然数(或 n≥n 且n∈N)结论都正确”。由这两步可以看出,数学归纳法是由递推实现归纳0 的,属于完全归纳。 运用数学归纳法证明问题时,关键是n=k+1时命题成立的推证,此步证明要具有目标意识,注意与最终要达到的解题目标进行分析比较,以此确定和调控解题的方向,使差异逐步减小,最终实现目标完成解题。 运用数学归纳法,可以证明下列问题:与自然数n有关的恒等式、代数不等式、三角不等式、数列问题、几何问题、整除性问题等等。 一、运用数学归纳法证明整除性问题 例1.当n∈N,求证:11n+1+122n-1能被133整除。 证明:(1)当n=1时,111+1+1212×1-1=133能被133整除。命题成立。 (2)假设n=k时,命题成立,即11k+1+122k-1能被133整除,当n=k+1时,

数学归纳法几种常见方式及其应用中存在的问题论文

数学归纳法几种常见方式及其应用中存在的问题 摘要 在处理数学问题时,经常涉及与任意自然数有关的一些命题,这些命题实质上是由无限个n取具体整数时得到的无限个命题组成的,我们往往不能逐一验证,这时,数学归纳法就是我们最常应用的一个有效的推理方法,为什么我们能够相信数学归纳法的证明呢?因为数学归纳法实质上是一种演绎推理法,华罗庚老先生是这样解释数学归纳法原理的:“我们采用形式上的讲法,也就是:有一批编了号码的数学命题,我们能够证明第1号命题是正确的;如果我们能够证明在第K 号命题正确的时候,第K+1号命题也是正确的,那么,这一批命题就全部正确.”其实,数学归纳法的正确性在我们学到的自然数的公理系统已经得到说明,他是与皮亚诺公理等价的一个本原性命题. 关键字数学归纳法常见方式及问题无限有限 数学归纳法(Mathematical Induction,通常简称为MI)是一种数学证明方法,通常被用于证明某个给定命题在整个(或者局部)自然数范围内成立。是用来研究与正整数有关的数学问题,在高中数学中常用来证明等式(不等式)成立和数列通项公式成立。 数学归纳法一般分为以下几种常见的方式: (一)第一数学归纳法: 一般地,证明一个与自然数n有关的命题P(n),有如下步骤 (1)证明当n取第一个值n0时命题成立。n0对于一般数列取值为0或1,但也有特殊情况; (2)假设当n=k(k≥n0,k为自然数)时命题成立,证明当n=k+1时命题也成立。 综合(1)(2),对一切自然数n(≥n0),命题P(n)都成立。 (二)第二数学归纳法: 对于某个与自然数有关的命题P(n), (1)验证n=n0时P(n)成立; (2)假设n0≤n<=k时P(n)成立,并在此基础上,推出P(k+1)成立。 综合(1)(2),对一切自然数n(≥n0),命题P(n)都成立。 (三)倒推归纳法(反向归纳法): (1)验证对于无穷多个自然数n命题P(n)成立, (2)假设P(k+1)(k≥n0)成立,并在此基础上,推出P(k)成立, 综合(1)(2),对一切自然数n(≥n0),命题P(n)都成立。 (四)螺旋式归纳法

数学归纳法及其应用 论文

自学考试本科毕业论文论文题目:数学归纳法及其运用 学校名称:桂林师范高等专科学校 专业名称:数学教育 准考证号: 030114300393 姓名:何东萍 指导教师:李政

目录 内容摘要 一、数学归纳法的由来 (一)数学归纳法的概念 (二)数学归纳法的命名 (三)归纳法的证明 二、数学归纳法的步骤 三、数学归纳法的几种形式 (一)第一数学归纳法 (二)第二数学归纳法 (三)倒推归纳法 (四)跳跃归纳法 (五)螺旋式归纳法 四、数学归纳法的应用 (一)数学归纳法在生物方面的应用(二)数学归纳法在初等数学方面的应用(三)数学归纳法在几何方面的应用 五、数学归纳法的变体 (一)从0以外的数字开始 (二)针对偶数与奇数 (三)递归归纳法 六、数学归纳法常见误区及注意 (一)易错例题 (二)数学归纳法需注意 文献参考

数学归纳法及其应用 班级:数学教育2班姓名:何东萍指导老师:李政 【内容摘要】本文讲述了数学归纳法的历史由来和理论原理,通过数学归纳法的基本形式的学习和理解,用相应实例进行解析说明数学归纳法在各方面的具体应用。最后总结了数学归纳法的常见误区和应用技巧,并对未来发展的场景作出了预测。在中学数学的过程中,有一种很常见并且很基本的数学方法——数学归纳法。对于数学归纳法,人们常常有这样的疑问:数学归纳法的原理是什么?数学归纳法的证明过程为什么要用这样的规定格式?数学归纳法的应用前景会如何? 【关键词】数学归纳法;归纳法的分类;归纳法的应用; 一、数学归纳法的由来 在最早的使用数学归纳法的证明出现于Francesco Maurolico的Arithmeticorum libri duo(1575年)。Maurolico利用递推关系证明出前n个奇数的总和是n^2,数学归纳法之谜便由此解开。 (一)数学归纳法的概念 数学归纳法有这么一个典型的例子:如果你有一排很长的直立着的多米诺骨牌那么第一张骨牌将倒下,其中某一个骨牌倒了,与其相邻的下一个骨牌也会倒,所以我们可以由此推断出所有的的骨牌都将要倒。也就能确定出这么一种递推关系,只要能够满足这两个条件就会导致所有骨牌全都倒下,用数学的方式可以简述为: (1)第一块骨牌倒下; (2)任意两块相邻骨牌,只要前一块倒下,后一块必定倒下。这样,无论有多少骨牌,只要保证(1)(2)成立,就会全都倒下。 关于数学归纳法,新教材是这样描述的:“从特殊的事例推出一般原理的推

数学归纳法的七种变式及其应用..

数学归纳法的七种变式及其应用 摘要:数学归纳法是解决与自然有关命题的一种行之有效的方法,又是数学证明 的又一种常用形式.数学归纳法不仅能够证明自然数命题,在实数中也广泛应用,还能对一些数学定理进行证明.在中学时学习了第一数学归纳法和第二数学归纳法,因而对一些命题进行了简单证明.在原有的基础上,给出了数学归纳法的另外五种变式,其中涉及到反向归纳法、二重归纳法、螺旋式归纳法、跳跃归纳法和关于实数的连续归纳法,并简单的举例说明了每种变式在数学各分支的应用.这就突破了数学归纳法仅在自然数中的应用,为今后的数学命题证明提供了一种行之有效的证明方法——数学归纳法. 关键词:数学归纳法;七种变式;应用 1引言 归纳法是由特殊事例得出一般结论的归纳推理方法,一般性结论的正确性依赖于各个个别论断的正确性。数学归纳法的本质[]4 是证明一个命题对于所有的自然数都是成立 的.由于它在本质上是与数的概念联系在一起,所以数学归纳法可以运用到数学的各个分支,例如:证明等式、不等式,三角函数,数的整除,在几何中的应用等. 数学归纳法的基本思想是用于证明与自然数有关的命题的正确性的证明方法,如第一数学归纳法,操作步骤简单明了.在第一数学归纳法的基础上,又衍生出了第二数学归纳法,反向归纳法,二重归纳法等证明方法.从而可以解决更多的数学命题. 2 数学归纳法的变式及应用 2.1 第一数学归纳法 设()p n 是一个含有正整数n 的命题,如果满足: 1) ()1p 成立(即当1n =时命题成立); 2)只要假设()p k 成立(归纳假设),由此就可证得()1p k +也成立(k 是自然数),就能保证对于任意的自然数n ,命题()p n 都成立. 通常所讨论的命题不都全是与全体自然数有关,而是从某个自然数a 开始的,因此,将第一类数学归纳法修改为: 设()p n 是一个含有正整数n 的命题(n a ≥,*a N ∈), 如果 1)当n =a 时,()p a 成立;

第一数学归纳法及其应用 毕业论文

2012届本科毕业论文 第一数学归纳法及其应用 院(系)名称数学科学学院专业名称数学与应用数学学生姓名 学号 指导教师 完成时间2012.5

第一数学归纳法及其应用 摘要:数学归纳法是数学思维方法中最重要、最常用的方法之一, 这不仅因为其中大量问题都与自然数有关, 更重要的是它贯穿于发现问题和解决问题的全过程. 本文对数学归纳法的由来、运用技巧以及需要注意的问题进行较为完整的系统论述. 重点阐述了第一数学归纳法的精髓和一般的解题思路, 以及在求解数学问题中的应用和技巧. 关键词:归纳法第一数学归纳法不等式数列 1 引言 对于数学归纳法的研究国内已有不少论文, 这些论文在具体方面做了详尽的论述. 同时还有数量不少的论文从数学归纳法的细微处着眼. 我国的数学期刊或数理杂志, 如《数学教育报》, 《数学通报》, 《数学通讯》等, 刊载的相关文章都从各个角度具体阐述了数学归纳法的常见问题. 数学归纳法是数学中一种重要的证明方法, 也是中学数学一个非常重要的内容, 用于证明与无穷的自然数集相关的命题. 但凡涉及无穷, 总会花费数学家大量时间与精力, 去理解并弄清它的真正意义. 普通归纳法与自然数这一最古老的数学概念及“无穷”这个无法直观感觉的概念相结合的“数学归纳法”, 自然也需要一个漫长的认识过程.在16世纪晚期, 数学归纳法开始出现在代数中. 1575年意大利数学家莫洛里克斯(1494-1575)在他的著作《算术》中就提出了这种方法, 并证明了 2 135(21) +++++=, 虽然莫洛里克斯并没有把数学归纳法贯彻到底, 例如n n 经有限的验证后便以“等等”一类的话代替了必要的演绎, 但是可以说莫洛里克斯算是一个与数学归纳法有关的一个早期的数学家, 一般认为, 历史上第一次成功利用数学归纳法的是17世纪法国数学家帕斯卡(1623-1662), 1654年, 帕斯

高中数学选修2-2《数学归纳法及其应用举例》说课稿

说课题目:数学归纳法及其应用举例(第一课时) (选自人教版高中数学选修2-2第二章第3节) 一、教材分析 1.内容的前后联系、地位和作用 本课是数学归纳法的第一节课。前面学生已经通过数列一章内容和其它相关内容的 学习,初步掌握了由有限多个特殊事例得出一般结论的推理方法,即不完全归纳法。不 完全归纳法它是研究数学问题,猜想或发现数学规律的重要手段。但是,由有限多个特 殊事例得出的结论不一定正确,这种推理方法不能作为一种论证方法。因此,在不完全 归纳法的基础上,必须进一步学习严谨的科学的论证方法─数学归纳法。数学归纳法安 排在数列之后极限之前,是促进学生从有限思维发展到无限思维的一个重要环节。也是历年高考中比较常考的证明方法. 它可以证明某些与正整数有关且具有递推性的数学 命题,也可以通过?有限?来解决某些?无限?问题. 2. 教学目标 学生通过数列等相关知识的学习。已基本掌握了不完全归纳法,已经有一定的观察、归纳、猜想能力。通过近几年教学方法的改革和素质教育的实施,学生已基本习惯于对 已给问题的主动探究,但主动提出问题和置疑的习惯还未形成。能主动提出问题和敢于 置疑是学生具有独立人格和创新能力的重要标志。如何让学生主动置疑和提出问题?本课也想在这方面作一些尝试。 根据教学内容特点和教学大纲、根据学生以上实际、根据学生终身发展需要而制订 以下教学目标。 【知识目标】 (1)了解由有限多个特殊事例得出的一般结论不一定正确。 (2)初步理解数学归纳法原理。 (3)理解和记住用数学归纳法证明数学命题的两个步骤。 (4)初步会用数学归纳法证明一些简单的与正整数有关的恒等式。 【能力目标】 (1)通过对数学归纳法的学习、应用,培养学生观察、归纳、猜想、分析能力和严密 的逻辑推理能力。 (2)让学生经历发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的过程,培养学生的创新 能力。 【情感目标】 (1)通过对数学归纳法原理的探究,培养学生严谨的、实事求是的科学态度和不怕困 难,勇于探索的精神。 (2)让学生通过对数学归纳法原理的理解,感受数学内在美的振憾力,从而使学生喜 欢数学。 (3)学生通过置疑与探究,培养学生独立的人格与敢于创新精神。 3.教学重点、难点 【重点】(1)初步理解数学归纳法的原理。 (2)明确用数学归纳法证明命题的两个步骤。 (3)初步会用数学归纳法证明简单的与正整数数学恒等式。 【难点】(1)对数学归纳法原理的理解,即理解数学归纳法证题的严密性与有效性。 (2)假设的利用,即如何利用假设证明当n=k+1时结论正确。 二、教法、学法分析 【教法的选择】

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