高2下册北师大版数学 推理习题课 逐字稿-3,497字

  师:我们知道归纳推理是根据一类事物中部分事物具有某种属性,推出该类事物中每一个事物都有这种属性,它是由部分到整体、由个别到一般的推理。而类比推理是由两类对象具有某些类似特征,以及其中一类对象的某一特征,推出另一类对象也具有这些特征的推理,是由特殊到特殊的推理。例如,已知正三角形内切圆的半径是高的1/3,把这个结论推广到空间正四面体,类似的结论是什么呢?

  我们来看,在平面三角形ABC中,上节课讲过,从平面类比到空间,一般点类比到点,线类比到面,面类比到体。这里告诉我们三角形内切圆半径是高的1/3,这是利用面积转化得到的。假设内切圆的圆心为O点,三角形面积等于1/2底乘高,假设边长设为a,高设为h,它等于3个小三角形面积之和,也就是3倍的1/2乘以a乘以r,由此可得h = 3r,这是利用等面积转换法。那到空间正四面体,我们利用等体积转化,设内切球的球心为O,它到正四面体四个面的距离都是r,分别连接球心O与A点、B点、C点、D点,这样就把正四面体分成四个小三棱锥。

  设正四面体的底面为S,其余三个面也都是S,利用体积转化,正四面体体积等于1/3Sh(h为高),又等于4倍的1/3Sr(分成4个小三棱锥),于是可得h = 4r。所以结论就是在空间正四面体中,内切球的半径是高的1/4。

  归纳推理和类比推理都是根据已有的事实,经过观察、分析、比较、联想,再进行归纳、类比,然后提出猜想的推理,我们把它称为合情推理。回顾完知识之后,我们先来做一个简单的测评。第一题,已知I? = 3,I? = 6,I??? = I??? - I?,求I??。

  拿到这个题,我们发现可以通过计算I?、I?、I?、I?……一直求到I??,但我们思考能不能算出几项后发现规律。一起来看,计算可得I? = 3,I? = -3,I? = -6,I? = -3,I? = 3,I? = 6。所以我们发现{I?}是以6个项为周期循环出现的,所以I?? = I? = 3,正确答案应该是A选项。看第二题,对于命题“正三角形内任意一点到各边的距离之和为定值”,推广到空间,正四面体内任意一点到各面的距离之和是否为定值呢?

  我们来看,假设S - ABC为正四面体,在正四面体内任意取一点O。假设正四面体的边长为a,那么正四面体一个面三角形ABC的面积应该是√3/4 a2。设点S到底面ABC的距离为h,我们很容易得到正四面体的体积V????? = 1/3 × √3/4 a2 × h。从S向底面ABC作垂线段,垂足设为E点,E点就是三角形ABC的重心,因为这是正三角形ABC,设CF为高,CF = √3/2 a,于是可得CE = 2/3 CF = √3/3 a。所以h2 = SC2 - CE2 = a2 - 1/3 a2 = 2/3 a2,所以h = √6/3 a。于是正四面体体积V????? = 1/3 × √3/4 a2 × √6/3 a。

  同样,从O点连接S、A、B、C四个点,把正四面体分解为四个小三棱锥。设O到四个面的距离分别设为H?、H?、H?、H?,那么它的体积就等于1/3 × √3/4 a2 ×(H? + H? + H? + H?)。于是可得H? + H? + H? + H? = √6/3 a,也就是说正四面体内任意一点到各个面的距离之和等于边长的√6/3倍,正好等于S到面ABC的距离h,所以正确答案应该是A正确。第三题,设f(x) = x / (x + 2),观察下列四个式子,根据以上事实由归纳推理可以得到f?(x)等于什么?

  我们发现,观察f?(x)、f?(x)、f?(x)、f?(x),分母2、4、8、16分别是2的1次方、2的平方、2的3次方、2的4次方,而前面的系数1、3、7、15正好是2的n次方减1。于是我们可以得到f?(x) = x / ((2? - 1)x + 2?),通过前面的归纳我们得到了f?(x)。下面我们来看推理在它的应用是什么样的,我们来看看首先在代数中的归纳推理。应用归纳推理推测2n个1减去n个2的值是多少?第二,已知数列{a?}满足a??? = 1 / (2 - a?),其中a? = 0,通过计算a?、a?、a?、a?的值归纳猜想a?的通项公式。

  我们来看第一题,从题目直接看可能猜不到值,但我们可以从n取不同值时找规律。例如n = 1时,它等于3;n = 2时,得到33;n = 3时,得到333;n = 4时,得到3333。于是我们猜想2n个1减去n个2应该等于n个3,这是由特殊到一般。

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