例析推理与证明常见错误

来源 :高中生学习·高三版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hhl20020922
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  因大、小前提或推理形式错误导致出错
  例1 已知函数[f(x)=b-xax2+1]是定义在(-1,1)上的奇函数,且[f(12)=-25]. 若[f(1-m)+f(1-2m)<0],求[m]的取值范围.
  错解 依题意得,列方程组[f(0)=0,f(12)=-25,]
  解得[a=1,b=0.]
  所以[f(x)=-xx2+1].
  因为[f(1-m)+f(1-2m)<0],即[f(1-m)<-f(1-2m),]
  又函数[f(x)]是定义在(-1,1)上的奇函数,
  所以[-f(1-2m)=f(2m-1)].
  所以[f(1-m)  又因为[f(x)=-1-x2(x2+1)2=x2-1(x2+1)2],而[-1  所以[x2-1<0.]
  所以函数[f(x)=-xx2+1]在(-1,1)上单调递减.
  所以[1-m>2m-1],解得[m<23].
  所以[m]的取值范围是[(-∞,23)].
  分析 错解中大前提:函数[f(x)]的定义域是(-1,1),小前提却出现错误,其中的[1-m]和[2m-1]没有受到大前提函数的定义域(-1,1)的限制.
  正解 依题意得,列方程组[f(0)=0,f(12)=-25,]
  解得[a=1,b=0.]所以[f(x)=-xx2+1].
  因为[f(1-m)+f(1-2m)<0],即[f(1-m)<-f(1-2m),]
  又函数[f(x)]是定义在(-1,1)上的奇函数,
  所以[-f(1-2m)=f(2m-1)].
  所以[f(1-m)  又因为[f(x)=-1-x2(x2+1)2=x2-1(x2+1)2],而[-1  所以[x2-1<0.]
  所以函数[f(x)=-xx2+1]在(-1,1)上单调递减.
  所以[1>1-m>2m-1>-1,]解得[0  所以[m]的取值范围是[(0,23)].
  点拨 在三段论中,大前提是一般原理或已知条件,小前提是大前提的一个部分,小前提必须服从于大前提;同时推理形式也要正确.
  例2 设[m,n,p,q]是正有理数,[p,q]是无理数. 求证:[mp+nq]是无理数.
  错解 因为[p]是无理数,[m]是正有理数,
  所以[mp]为无理数.
  同理[nq]也为无理数.
  而两个正无理数的和是无理数.
  所以[mp+nq]是无理数.
  分析 以上证明过程中使用的论据是“两个正无理数的和是无理数”,这实际上就是本题所要证明的问题.犯了“因为他是张三,所以他是张三”的循环论证的错误.
  分析 用数学归纳法证明与正整数有关的数学命题,必须两个步骤齐全,缺一不可,尤其在第二步中必须要用到归纳假设,否则就不是数学归纳法.
  正解 (1)当[n=1]时,左边=1,右边=1,所以当[n=1]时,等式成立.
  点拨 运用数学归纳法,要严格按照数学归纳法的三个步骤书写,初始值的证明不能少,这是归纳的基础,在第二步中必须使用归纳假设,否则就不是数学归纳法.
  因归纳推理不全面、不深入导致错误
  观察发现:左边是[n]个正数的和,其乘积为1,右边的值是[n],运用重要不等式可得,[m]的值等于[sinα2]的系数的倒数之积. 即[m=2m].
  分析 在处理时只考虑到了不等式中左边的项数和右边的值的规律,出现变形错误:[sinα+4sin3α=][sinα2+sinα2+sinα2+8sin3α≥4,](不是恒等变形),没有更深层次地把握住[sinα]这一项的系数之和是1这个关键点,导致归纳的结论错误.
  正解 由试题给出的规律,再写出几个式子:
  观察发现:左边是[n]个正数的和,其乘积为1,右边的值是[n],运用重要不等式可得,[m]的值等于[sinαn]的系数的倒数之积. 所以[m=nn].
  答案 [nn]
  点拨 进行归纳时,为避免运算错误和以偏概全出错,应该尽可能地多验证几个式子,同时根据其变化规律和发展趋势作出预判.
  因反证法中的反设问题不全面导致错误
  例6 用反证法证明:若函数[f(x)]在[a,b]上是增函数,则方程[f(x)]=0在[a,b]上至多有一个实数根.
  错解 证明:假设方程[f(x)]=0在[a,b]上有两个实数根[α1,][α2,]并且[α1]<[α2,]则[f(α1)=f(α2)=0].
  因为函数[f(x)]在[a,b]上是增函数,
  所以[f(α1)  这与[f(α1)=f(α2)]相矛盾. 所以假设不成立.
  即方程[f(x)]=0在[a,b]上至多有一个实数根.
  分析 “至多有一个”的反面是“至少有两个”,而不是“有两个”. 本题错在假设结论的不准确性.
  正解 证明:假设方程[f(x)]=0在[a,b]上至少有两个实数根[α1,][α2,]…,[αn][(n≥2,][n∈N*)],并且不妨设[α1]<[α2<…<αn,]
  则[f(α1)=f(α2)=…=f(αn)=0].
  因为函数[f(x)]在[a,b]上是增函数,
  所以[f(α1)  这与[f(α1)=f(α2)=…=0]相矛盾.
  所以假设不成立.
  即方程[f(x)]=0在[a,b]上至多有一个实数根.
  点拨 命题中以“至多、至少、惟一”或以否定形式出现时,适合采用反证法. 注意:反证法的推理过程必须完全正确;否定结论时,要分析可能的全部情况,若有两种及以上情况,要应用穷举法,逐一验证,不能有遗漏;不能忽视题设条件,必须推出矛盾.
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