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在推理和证明中常常会出现以下一些问题,不妨让我们走进这些思维的误区:
一、归纳推理中因归纳结论导致错误
例1设f(n)=n2+n+41,n∈N*,计算f(1)、f(2)、f(3)、f(4),…,f(10)的值,并作出归纳推理,猜想f(40)的值.
错解:f(1)=12+1+41=43,f(2)=22+2+41=47,f(3)=32+3+41=53,
f(4)=42+4+41=61,f(5)=52+5+41=71,f(6)=62+6+41=83,
f(7)=72+7+41=97,f(8)=82+8+41=113,f(9)=92+9+41=131,
f(10)=102+10+41=151.
猜想,因为43,47,53,61,71,83,97,113,131,151都是质数,则当n∈N*时,f(n)=n2+n+41都是质数,所以f(40)也为质数.
剖析:上述解法的错误在于归纳推理的结论不正确,从而导致错误.
正解:f(1)=43,f(2)=47,f(3)=53,f(4)=61,f(5)=71,f(6)=83,f(7)=97,f(8)=113,f(9)=131,f(10)=151都是质数,但f(40)=402+40+41=41×41,所以f(40)为合数.
二、因大、小前提、推理形式之一错误导致推理过程或结论错误例2如图,在△ABC中,CD⊥AB,AC>BC,求证:∠ACD>∠BCD.
错解:在△ABC中,因为CD⊥AB,AC>BC,所以AD>BD,则∠ACD>∠BCD.
剖析:错误的原因在于运用的大前提正确,在同一个三角形内,大边对大角;而AD与BD并不是同一个三角形的两边,即小前提并不成立,因此推理过程错误.
正解:∵CD⊥AB,∴∠ADC=∠BDC=90°,∴∠A+∠ACD=∠B+∠BCD=90°,
∴∠A-∠B=∠BCD-∠ACD.
在△ABC中,∵AC>BC,∴∠B>∠A,即∠A-∠B<0,∴∠BCD-∠ACD<0,
∴∠ACD>∠BCD.
三、因忽略已知条件导致错误
例3设a+b>0,n为偶数,求证:bn-1an+an-1bn≥1a+1b.
错解:∵bn-1an+an-1bn-1a-1b=
(an-bn)(an-1-bn-1)(ab)n,且n为偶数,∴(ab)n>0.
又∵an-bn和an-1-bn-1同号,∴bn-1an+an-1bn-1a-1b≥0,∴bn-1an+an-1bn≥1a+1b.
剖析:当n为偶数时,an-bn和an-1-bn-1不一定同号,这里忽略了在题设条件a+b>0的情况下,应该分a>0且b>0和a、b有一个为负值两种情况加以讨论.
正解:bn-1an+an-1bn-1a-1b
=(an-bn)(an-1-bn-1)(ab)n,
(1)当a>0且b>0时,(an-bn)(an-1-bn-1)≥0,(ab)n>0,
∴(an-bn)(an-1-bn-1)(ab)n≥0,则bn-1an+an-1bn≥1a+1b.
(2)当a、b有一个为负值时,不妨设a>0,b<0,且a+b>0,则a>|b|.
又∵n为偶数,∴(an-bn)(an-1-bn-1)>0,
又∵(ab)n>0,∴(an-bn)(an-1-bn-1)(ab)n>0,即bn-1an+an-1bn>1a+1b.
综合(1)(2)知原不等式成立.
(作者:周文国,江苏省张家港职业教育中心校)
一、归纳推理中因归纳结论导致错误
例1设f(n)=n2+n+41,n∈N*,计算f(1)、f(2)、f(3)、f(4),…,f(10)的值,并作出归纳推理,猜想f(40)的值.
错解:f(1)=12+1+41=43,f(2)=22+2+41=47,f(3)=32+3+41=53,
f(4)=42+4+41=61,f(5)=52+5+41=71,f(6)=62+6+41=83,
f(7)=72+7+41=97,f(8)=82+8+41=113,f(9)=92+9+41=131,
f(10)=102+10+41=151.
猜想,因为43,47,53,61,71,83,97,113,131,151都是质数,则当n∈N*时,f(n)=n2+n+41都是质数,所以f(40)也为质数.
剖析:上述解法的错误在于归纳推理的结论不正确,从而导致错误.
正解:f(1)=43,f(2)=47,f(3)=53,f(4)=61,f(5)=71,f(6)=83,f(7)=97,f(8)=113,f(9)=131,f(10)=151都是质数,但f(40)=402+40+41=41×41,所以f(40)为合数.
二、因大、小前提、推理形式之一错误导致推理过程或结论错误例2如图,在△ABC中,CD⊥AB,AC>BC,求证:∠ACD>∠BCD.
错解:在△ABC中,因为CD⊥AB,AC>BC,所以AD>BD,则∠ACD>∠BCD.
剖析:错误的原因在于运用的大前提正确,在同一个三角形内,大边对大角;而AD与BD并不是同一个三角形的两边,即小前提并不成立,因此推理过程错误.
正解:∵CD⊥AB,∴∠ADC=∠BDC=90°,∴∠A+∠ACD=∠B+∠BCD=90°,
∴∠A-∠B=∠BCD-∠ACD.
在△ABC中,∵AC>BC,∴∠B>∠A,即∠A-∠B<0,∴∠BCD-∠ACD<0,
∴∠ACD>∠BCD.
三、因忽略已知条件导致错误
例3设a+b>0,n为偶数,求证:bn-1an+an-1bn≥1a+1b.
错解:∵bn-1an+an-1bn-1a-1b=
(an-bn)(an-1-bn-1)(ab)n,且n为偶数,∴(ab)n>0.
又∵an-bn和an-1-bn-1同号,∴bn-1an+an-1bn-1a-1b≥0,∴bn-1an+an-1bn≥1a+1b.
剖析:当n为偶数时,an-bn和an-1-bn-1不一定同号,这里忽略了在题设条件a+b>0的情况下,应该分a>0且b>0和a、b有一个为负值两种情况加以讨论.
正解:bn-1an+an-1bn-1a-1b
=(an-bn)(an-1-bn-1)(ab)n,
(1)当a>0且b>0时,(an-bn)(an-1-bn-1)≥0,(ab)n>0,
∴(an-bn)(an-1-bn-1)(ab)n≥0,则bn-1an+an-1bn≥1a+1b.
(2)当a、b有一个为负值时,不妨设a>0,b<0,且a+b>0,则a>|b|.
又∵n为偶数,∴(an-bn)(an-1-bn-1)>0,
又∵(ab)n>0,∴(an-bn)(an-1-bn-1)(ab)n>0,即bn-1an+an-1bn>1a+1b.
综合(1)(2)知原不等式成立.
(作者:周文国,江苏省张家港职业教育中心校)