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充分利用教材认识数学归纳法

2016-04-23徐永红

数学教学通讯·高中版 2016年3期
关键词:问题

徐永红

摘 要:数学归纳法是一种特殊的推理论证的方法,准确把握其本质,是正确应用该法的先决条件.

关键词:归纳奠基;归纳推理;问题

数学归纳法的本质是递推,其形式是固定的两步:(1)归纳奠基;(2)归纳推理,用它证明一个与正整数n有关的命题时:

(1)n取第一个值n0(n0∈N*)时命题成立;

(2)假设n=k(k≥n0k∈N*)时命题成立,证明当n=k+1时命题也成立.

若两个步骤完成,则命题由n=n0成立,就有n=n0+1也成立;n=n0+1成立,就有n=n0+2也成立;n=n0+2成立,就有n=n0+3也成立;…… 连续递推,形象地可看成引发了一个连锁反应(类似于多米诺骨牌倒下的过程). 但在应用数学归纳法时,特别是初学者对其本质把握不准的情况下,会出问题,以下就此谈几点看法.

奠基必须有

问题1:用数学归纳法证明

即当n=k+1时等式成立.

数学归纳法第(1)步的证明一般都比较简单,一些初学者觉得它可有可无,与第(2)步的证明无关.上述证明就无第(1)步而直接证明第(2)步,但显然当n=1时等式不成立(该命题为假命题). 其实数学归纳法第(2)步中的“假设n=k时命题成立”要以第(1)步为依托,即证明了第(1)步中“n=n0时命题成立”,第(2)步的“假设n=k时命题成立”中的“k”至少有“n0”为保证(奠基),所以第(1)步必须证明,因此上述数学归纳法的应用错误.

[?] 奠基必须实

问题2:用数学归纳法证明:n2<2n(n∈N*)(现行人教版4-5P50例1改编).

证明:(1)当n=1时,有12<21,不等式成立.

至此,从形式上看完成第(1)步的证明,但显然当n=2,3,4时不等式不成立(该命题是假命题). 其实使“不等式 n2<2n成立的正整数n为1或5或大于5”,这里若用数学归纳法证明时,第(1)步中的“n0”应为

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