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四知识分析
【知识梳理】
数学归纳法是证明关于正整数
的命题的一种方法,在高等数学中有着重要的用途,因而成为高考的热点之一。近几年的高考试题,不但要求能用数学归纳法去证明现代的结论,而且加强了对于不完全归纳法应用的考查,既要求归纳发现结论,又要求能证明结论的正确性,因此,初步形成“观察-归纳-猜想-证明”的思维模式,就显得特别重要。
一般地,证明一个与正整数
有关的命题,可按下列步骤进行:
(1)(归纳奠基)证明当
取第一个值
0时命题成立;
(2)(归纳递推)假设
k(时命题也成立。
)时命题成立,证明当
只要完成这两个步骤,就可以断定命题对从开始的所有正整数
都成立。上述证明方法叫做数学归纳法。
数学归纳法是推理逻辑,它的第一步称为奠基步骤,是论证的基础保证,即通过验证落实传递的起点,这个基础必须真实可靠;它的第二步称为递推步骤,是命题具有后继传递性的保证,即只要命题对某个正整数成立,就能保证该命题对后继正整数都成立,两步合在一起为完全归纳步骤,称为数学归纳法,这两步各司其职,缺一不可,特别指出的是,第二步不是判断命题的真伪,而是证明命题是否具有传递性,如果没有第一步,而仅有第二步成立,命题也可能是假命题。
【要点解析】
1、用数学归纳法证明有关问题的关键在第二步,即
=k+1时为什么成立,
=k+1时成立是利用假设
=k时成立,根据有关的定理、定义、公式、性质等数学结论推证出
=k+1时成立,而不是直接代入,否则
=k+1时也成假设了,命题并没有得到证明。
用数学归纳法可证明有关的正整数问题,但并不是所有的正整数问题都是用数学归纳法证明的,学习时要具体问题具体分析。
2、运用数学归纳法时易犯的错误
(1)对项数估算的错误,特别是寻找
=k与
=k+1的关系时,项数发生什么变化被弄错。
f(2)没有利用归纳假设:归纳假设是必须要用的,假设是起桥梁作用的,桥梁断了就通不过去了。
(3)关键步骤含糊不清,“假设
=k时结论成立,利用此假设证明
=k+1时结论也成立”,是数学归纳法的关键一步,也是证明问题最重要的环节,对推导的过程要把步骤写完整,注意证明过程的严谨性、规范性。
【典型例题】
例1用数学归纳法证明:
时,
解析:①当式成立。
时,左边
,右边
②假设
时等式成立,即有
则当
时,
。,左边右边,所以等


所以当
时,等式也成立。
由①,②可知,对一切
等式都成立。
点评:(1)用数学r
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