摘要:目标意识是一种重要的思维策略。在数学归纳法中,目标意识的作用特别重要。本文结合实例,对数学归纳法中目标意识的定向、调控、选择、推理、化简、验证等作用,分别进行了介绍和论述。
论文关键词:数学,归纳法,目标意识,思维策略
一、目标意识的定向作用
例1(1998年高考题文)用数学归纳法证明:
数学归纳法中目标意识的思维策略
证明:⑴当n=1时,左边,右边 ,∴n=1时,等式成立。
⑵假设n=k时,等式成立,即
思维策略
对上式两边同时加上思维策略得:
思维策略
即当n=k+1时,等式成立。由⑴、⑵知,对任意的,等式都有成立。
评析:上述数学归纳法证明过程中,为什么只有在等式两端同时加上一项
数学归纳法中目标意识的思维策略,才能使证明过程比较简捷?这是由解题目标决定的。在思考第二步证明过程时,可先将n=k+1时要证明的等式:
数学
事先写出,作为目标,然后与n=k时假设成立的等式
思维策略
进行比较,就会发现n=k+1时成立的等式左边多了一项数学归纳法中目标意识的思维策略,所以,证明时应该在假设成立的等式两端同时加上这一项,从而确定了证明过程的思维方向,这正是上述证明方法的来由。这就是目标意识的定向作用。
二、目标意识的调控作用
例2(1993年高考题理)已知数列:归纳法 ,Sn为其前n项和,经过计算得:思维策略 ,观察上述结果,推测出Sn的计算公式,并用数学归纳法加以证明。
解:由已经计算的结果可以推测出:数学。现在对上式用数学归纳法进行证明:
⑴当n=1时,等式已经成立。
⑵假设n=k时,等式归纳法成立。当n=k+1时,
数学
所以当n=k+1时,等式成立。由⑴、⑵知对所有的自然数n,等式都有成立。
评析:把要证明的等式数学归纳法中目标意识的思维策略作为目标,注意到等式右边有“1”的特征,就应该在证明过程中始终把“1”保持不变。这样就会使证明过程更简单一些,从而有效地把握和控制了证明思路,这就是目标意识的调控作用。
三、目标意识的选择作用
例3用数学归纳法证明:“目标意识,数学归纳法中目标意识的思维策略”的过程中,从假设n=k成立到证明n=k+1成立时,在等式两端需要乘的是( )。
(A)(B) (C)思维策略 (D)
分析:先把n=k+1时要证明的等式
目标意识
写出来当作目标,然后与n=k时假设成立的等式
目标意识
进行对比,就会发现两个等式左面的差异,由此可知需要乘的代数式是数学。所应该选(C)。这就是目标意识的选择作用。
四、目标意识的分析作用
例4(1992年高考题理)证明不等式:数学归纳法中目标意识的思维策略 归纳法
证明:⑴当n=1时,左面=1,右面=2,不等式成立。
⑵假设n=k时,不等式成立,即
目标意识,对此式两端同时加上得:
数学归纳法中目标意识的思维策略,
又目标意识,
归纳法。
即当n=k+1时,不等式也成立。由⑴、⑵知对于任意,不等式都成立。
评析:上述证明过程中,对分子进行放大
数学这一步是不容易想到的。对此可以用目标意识进行分析。先把写出n=k+1时要证明的不等式目标意识,并作为目标,观察不等式右面就可以看出,必须证明不等式思维策略成立,即只需证明不等式,即证明数学。由基本不等式知,最后这个不等式成立。
这样用目标意识进行逆向分析,就能迅速找到解题思路,较快地解决关键的一步。这就是目标意识的分析作用。
五、目标意识的推理作用
例4用数学归纳法证明:思维策略 ()
证明:⑴当n=1时,左面=,右面=,数学归纳法中目标意识的思维策略成立。
⑵假设n=k时,数学归纳法中目标意识的思维策略成立。当n=k+1时,因为
思维策略
即当n=k+1时,不等式也成立。由⑴、⑵知对于任意,不等式都成立。
评析:在上述证明过程中,只所以要用不等式思维策略、目标意识进行放大消去、数学归纳法中目标意识的思维策略。这是因为要证明的目标不等式数学的右面没有、思维策略。可见利用目标意识就能正确推理,使证明过程能够顺利进行。这就是目标意识的推理作用。
六、目标意识的化简作用
例4设sinα≠0,对于任意用数学归纳法证明:
目标意识。
证明:⑴当n=1时,左面=,右面=目标意识,等式成立。
⑵假设n=k时,等式成立,即
思维策略。当n=k+1时,就有
目标意识 目标意识
这就是说,当n=k+1时,等式也成立。根据⑴、⑵知对于任意,等式都成立。
评析:这是高中代数课本下册等121页的内容,课本中给出的证明过程有点繁。如果运用目标意识进行分析,那么就能简化证明过程。先把n=k+1时,要证明的等式
数学
写出作为目标,进行观察,因为上式右边的分子中有目标意识,所以在证明过程中就应该把目标意识保留,按下面的方法进行变形:
数学
这样就会使证明过程简单一些,这就是目标意识的化简作用。
七、目标意识的验证作用
例7(1989年高考题)是否存在常数a、b、c使得等式:
数学归纳法中目标意识的思维策略对于一切自然数n都成立,并用证明你的结论。
解:分别取n=1、2、3,就可以求得a=3、b=11、c=10,于是对于n=1、2、3等式
思维策略成立。
下面用数学归纳法证明对于一切自然数n,这个等式都成立。
⑴当n=1时,等式已经成立。
⑵假设n=k时,等式成立,即
目标意识
当n=k+1时,对上式两端同时加上目标意识得:
归纳法
评析:在上述证明过程进行到倒数第二步时,即得到目标意识时,不容易判断推理过程是否正确。这时就可以先把要证明的等式写出来:
目标意识
作为目标,并将右边方括号中的数学展开并化简数学然后相互进行比较,就能验证推理过程是否正确。这就是目标意识的验证作用。
参考文献:
1、曹平原 《目标意识在数学归纳法中的作用》(数学大世界)1999年第3期。
2、曾晓新 乌玫 《分析目标比较差异实现解题》(数学通讯)1999年第9期。 |