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新课标课件 选修2-2:2.3 数学归纳法


问题思考:
已知 a1 1 且 an1 2an 1(n N * ) ,求通项公式 an .
解:∵ a1 1 = 21 1
可从简单情形出发

a2 a3
2a1 2a2
1 1
21 1 3= 22 2 3 1 7= 23
1 1
观察、归纳、猜想
a4 2a3 1 2 7 1 15 = 24 1 a5 2a4 1 215 1 31= 25 1
多米诺是种文化。它起源于中国,有着上千年的历史。
思考:这个游戏中,能使所有多米诺骨全部倒 下的条件是什么?
只要满足以下两个条件,所有多米诺骨 牌就能全部倒下:
(1)第一块骨牌倒下;(基础)
(2)任意相邻的两块骨牌,前一块倒下 一定导致后一块倒下。 (传递)
条件(2)事实上给出了一个递推关系:当 第k块倒下时,相邻的第k+1块也倒下。
证明当n k 1时,命题也成立 (传递)
3.数学归纳法第二步的证明可以用各种证明方法, 但必须用到假设
思考5:试问等式2+4+6+…+2n=n2+n+1成立吗?某同学 用数学归纳法给出了如下的证明,请问该同学得到的 结论正确吗?
解:设n=k时成立,即 2+4+6+…+2k=k2+k+1
则当n=k+1时
2n
2n
成立的过程,它符合数学归纳法的证明要求吗?为什么?
思考1:与正整数n有关的数学命题都能否通 过一一验证的办法来加以证明呢?
思考2:如果一个数学命题与正整数n有关, 我们能否找到一种既简单又有效的证明方法 呢?
问题思考: 已知 a1 1 且 an1 2an 1(n N * ) ,求通项公式 an . 怎么证明我们的猜想呢?
你玩过多米诺骨牌游戏吗?
数学归纳法1
学习目标: 1.通过学习过的归纳推理及几个例子,弄明白 数学归纳法的证明原理(重点)
2.通过几个证明问题,梳理清楚数学归纳法的 一般实施步骤,并会证明等式与不等式恒成立 问题(难点)
你猜、你猜、你猜猜猜
1, 3, 5, 7, 9, 11, 15
归纳推理:由部分到整体的推理,结论未必正确
这种证明方法就叫做___数__学__归__纳__法___。
注意:
1.数学归纳法是用来证明与正整数有关的命题
2.数学归纳法的一般步骤
(1)证明当n取第一个值n0 时命题成立
n0 N*, n0 =1或n0 =2或n0 =3等
(基础)
(2)假设当 n k k N*, k n0 时,命题成立
那么n=k+1时, 左边 (1
1) (1
1)
(
1
1
)
2 23
k 1 k 2
1 1
k
=右边,
k 2 (k 1) 1
即n=k+1时,命题也成立.
由(1)(2)知,对一切正整数,命题均正确.
思考7:下面是某同学 用数学归纳法证明等式
1 2

1 22

1 23
+L
+ 1 1 1 (n∈N*)
费马(1601- ……100年后…
-伟1F6大565的)4法2业9国4余967297
6700417
641
欧拉 (1707~1783),
数学家。 费马您错了!
瑞士数学家
不完全归纳法能帮助我们发现猜想,但不能及保证自猜然想科正学确.
在使用归纳法探究数学命题时,必须对 任何可能的情况进行论证后,才能判别命题 正确与否。
思考:你认为证明数列的通项公式 an 2n 1是 这个猜想与上述多米诺骨牌游戏有相似性?你 能类比多米诺骨牌游戏解决这个问题吗?
思考:已知 a1 1 且 an1 2an 1(n N * ) ,求通项公式 an .
我们运用不完全归纳法得出猜想: an 2n 1 ,怎么 严格论证呢?尝试用多米诺骨牌游戏的原理证明猜想.
下面是某同学用数学归纳法证明命题
1 1 1 n
1• 2 2•3
n • (n 1) n 1
的过程.你认为他的证法正确吗?为什么?
(1).当n=1时,左边= 1 1, 右边= 1 1
1• 2 2
11 2
(2).假设n=k时命题成立 即
1 1 1 k
1• 2 2•3
k • (k 1) k 1
多米骨牌游戏的原理
⑴第一块骨牌倒下.(奠基)
尝试证明猜想 an 2n 1 的方法
⑴当 n 1 时猜想成立.
(2)若第 k 块倒下时,则 相邻的第 k+1 块也倒下.
⑵假设当n k 时猜想成立.即ak 2k 1
(传递性)
那么,当 n k 1 时 ak1 2ak 1
∴ ak1 2k1 1 猜想也成立.
根 据 (1) 和 (2), 可 知 不 论 有 多 少 块骨 牌 , 都 能
∴由⑴、⑵可知当 n N * 时
全部倒下.
an 2n 1
这种一种严格的证明方法──数学归纳法.
数学归纳法的概念:
定义:对于某些与正整数n有关的命题常 常采用下面的方法来证明它的正确性:
1.先证明当n取第一个值n0 (n0 N*)时命题成立 (归纳奠基) ; 2.然后假设当n=k(kN*,k≥n0)时命题成立, 证明当n=k+1时命题也成立(归纳递推)。
多米诺骨牌(domino)是一种用木制、骨
制或塑料制成的长方形骨牌。玩时将骨牌 按一定间距排列成行,轻轻碰倒第一枚骨 牌,其余的骨牌就会产生连锁反应,依次 倒下。
多米诺是一项集动手、动脑于一体的运动。 一幅图案由几百、几千甚至上万张骨牌组成。骨牌需 要一张张摆下去,它不仅考验参与者的体力、耐力和 意志力,而且还培养参与者的智力、想象力和创造力。
2+4+6+…+2k+2(k+1)
=k2+k+1+2k+2=(k+1)2+时也成立
所以等式对任何n∈N*都成立
该同学在没有证明当n=1时,等式是否成立的前提下, 就断言等式对任何n∈N*都成立,为时尚早
事实上,当n=1时,左边=2,右边=3 左边≠右边,等式不成立
思考6:
(不完全归纳法)
…… …
∴所求通项公式为 an 2n 1(n N * )
上面的解答是否正确?
不完全归纳法,可以帮助我们发现规律,但不够严密.
费马(Fermat) 曾经提出一个猜想:
形如Fn=22n+1(n=0,1,2…)的数都是质数
n 0, Fn 3 n 1, Fn 5 n 2, Fn 17 n 3, Fn 257 n 4, Fn 65537
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