合情推理一課件

1、合情推理一課件合情推理一課件 歌德巴赫猜想(Goldbach Conjecture)任何一個(gè)不小于6的偶數(shù)都等于兩個(gè)奇質(zhì)數(shù)之和不小于6的偶數(shù)奇質(zhì)數(shù)奇質(zhì)數(shù)世界近代三大數(shù)學(xué)難題之一第2頁(yè)/共30頁(yè) 歌德巴赫猜想(Goldbach Conjecture)不3710，31720，131730， 改寫為:1037，20317，30131763+3， 100029+971，83+5， 1002=139+863,105+5, 125+7，147+7，165+11,， 根據(jù)上述過程,歌德巴赫大膽地猜想:任何一個(gè)不小于6的偶數(shù)都等于兩個(gè)奇質(zhì)數(shù)之和歌德巴赫猜想的提出過程：歌德巴赫提出猜想的推理過程:通過對(duì)一些偶數(shù)

2、的驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)它們總可以表現(xiàn)成兩個(gè)奇質(zhì)數(shù)之和（而且沒有反例），于是猜想：任何一個(gè)不小于6的偶數(shù)都等于兩個(gè)奇質(zhì)數(shù)之和。第3頁(yè)/共30頁(yè)3710，31720，131730， 這種由某類事物的部分對(duì)象具有某些特征，推出該類事物的全部對(duì)象都具有這些特征的推理，或者由個(gè)別事實(shí)概括出一般結(jié)論的推理，稱為歸納推理（簡(jiǎn)稱歸納）.簡(jiǎn)言之：歸納推理是由特殊到一般的推理第4頁(yè)/共30頁(yè) 這種由某類事物的部分對(duì)象具有某些特征，推出該類事例如： 金受熱后體積膨脹， 銀受熱后體積膨脹， 銅受熱后體積膨脹， 鐵受熱后體積膨脹，金、銀、銅、鐵是金屬的部分小類對(duì)象，它們受熱后分子的凝聚力減弱，分子運(yùn)動(dòng)加速，分子彼此距離加大，從而

3、導(dǎo)致體積膨脹. 所以，所有的金屬受熱后都體積膨脹。第5頁(yè)/共30頁(yè)例如：金、銀、銅、鐵是金屬的部分小類對(duì)象，它們受熱后分子的凝 例1.已知數(shù)列an的第1項(xiàng)a1=1，且（n=1 , 2 , ),試歸納出這個(gè)數(shù)列的通項(xiàng)公式.分別把n=2,3,4代入 得:觀察可得：數(shù)列的前4項(xiàng)都等于相應(yīng)項(xiàng)數(shù)的倒數(shù)。由此猜想（歸納）這個(gè)數(shù)列的通項(xiàng)公式為：第6頁(yè)/共30頁(yè) 例1.已知數(shù)列an的第1項(xiàng)a1=1，且分別把n=2,歸納推理的一般步驟： 檢驗(yàn)猜想。 提出帶有規(guī)律性的結(jié)論，即猜想； （猜想不一定正確） 對(duì)有限的資料進(jìn)行觀察、分析、歸納整理；第7頁(yè)/共30頁(yè)歸納推理的一般步驟： 檢驗(yàn)猜想。 提出帶有規(guī)律性的結(jié)論，根

4、據(jù)圖中5個(gè)圖形及相應(yīng)點(diǎn)的個(gè)數(shù)的變化規(guī)律,試猜測(cè)第n個(gè)圖形中有 個(gè)點(diǎn).(1)(2)(3)(4)(5)練習(xí)書本P30 1, 2第8頁(yè)/共30頁(yè)根據(jù)圖中5個(gè)圖形及相應(yīng)點(diǎn)的個(gè)數(shù)的變化規(guī)律,試猜測(cè)第n個(gè)圖形中 二、除了歸納，在人們的創(chuàng)造發(fā)明活動(dòng)中，還常常應(yīng)用類比。例如：2.人們仿照魚類的外型和它們?cè)谒谐粮〉脑?發(fā)明了潛水艇.1.古代工匠魯班類比帶齒的草葉和蝗蟲的牙齒,發(fā)明了鋸3、火星上是否存在生命？第9頁(yè)/共30頁(yè) 二、除了歸納，在人們的創(chuàng)造發(fā)明活動(dòng)中，2.人們可能有生命存在有生命存在溫度適合生物的生存一年中有四季的變更有大氣層大部分時(shí)間的溫度適合地球上某些已知生物的生存一年中有四季的變更有大氣層火

5、星圍繞太陽(yáng)運(yùn)行、繞軸自轉(zhuǎn)地球圍繞太陽(yáng)運(yùn)行、繞軸自轉(zhuǎn)火星地球3、火星上是否存在生命？第10頁(yè)/共30頁(yè)可能有生命存在有生命存在溫度適合生物的生存一年中有四季的變更以上幾個(gè)例子均是根據(jù)兩個(gè)(或兩類)對(duì)象之間在某些方面的相似或相同,推演出它們?cè)谄渌矫嬉蚕嗨苹蛳嗤?像這樣的推理通常稱為類比推理.(簡(jiǎn)稱:類比法)（2）類比推理的一般模式為:注：（1）簡(jiǎn)言之,類比推理是從特殊到特殊的推理.第11頁(yè)/共30頁(yè)以上幾個(gè)例子均是根據(jù)兩個(gè)(或兩類)對(duì)象之間在某些方面的相似或類比推理基礎(chǔ)類比推理以已知的、舊的知識(shí)為基礎(chǔ)由特殊到特殊的推理類比推理的結(jié)論不一定成立注意類比推理的作用推測(cè)新的結(jié)果，具有發(fā)現(xiàn)的功能第12頁(yè)

6、/共30頁(yè)類比推理基礎(chǔ)類比推理以已知的、舊的知識(shí)為基礎(chǔ)由特殊到特殊的推數(shù)有限相等四面體（各面均為三角形）球面線幾何中常見的類比對(duì)象三角形圓向量無(wú)限 不等代數(shù)中常見的類比對(duì)象線平面幾何立體幾何點(diǎn)第13頁(yè)/共30頁(yè)數(shù)有限相等四面體（各面均為三角形）球面線幾何中常見的類比對(duì)象例1、試根據(jù)等式的性質(zhì)猜想不等式的性質(zhì)。等式的性質(zhì)：(1) a=ba+c=b+c;(2) a=b ac=bc;(3) a=ba2=b2; 猜想不等式的性質(zhì)：(1) aba+cb+c;(2) ab acbc;(3) aba2b2;例題解析：?jiǎn)枺哼@樣猜想出的結(jié)論是否一定正確？第14頁(yè)/共30頁(yè)例1、試根據(jù)等式的性質(zhì)猜想不等式的性質(zhì)。

7、等式的性質(zhì)：猜想不等例2 類比實(shí)數(shù)的加法和乘法,列出它們相似的運(yùn)算性質(zhì).類比角度實(shí)數(shù)的加法實(shí)數(shù)的乘法運(yùn)算結(jié)果若a,bR,則a+bR運(yùn)算律(交換律和結(jié)合律)a+b=b+a(a+b)+c=a+(b+c)逆運(yùn)算加法的逆運(yùn)算是減法,使得方程a+x=0有唯一解x=-a單位元a+0=a若a,bR,則abRab=ba(ab)c=a(bc)乘法的逆運(yùn)算是除法,使得ax=1有唯一解x=1/aa1=a第15頁(yè)/共30頁(yè)例2 類比實(shí)數(shù)的加法和乘法,列出它們相似的運(yùn)算性質(zhì).類比角度例3、試將平面上的圓與空間的球進(jìn)行類比.圓的定義：平面內(nèi)到一個(gè)定點(diǎn)的距離等于定長(zhǎng)的點(diǎn)的集合.球的定義：空間中到一個(gè)定點(diǎn)的距離等于定長(zhǎng)的點(diǎn)的

8、集合.圓弦直徑周長(zhǎng)面積球截面圓大圓表面積體積第16頁(yè)/共30頁(yè)例3、試將平面上的圓與空間的球進(jìn)行類比.圓的定義：平面內(nèi)到一圓的概念和性質(zhì)球的概念和性質(zhì)與圓心距離相等的兩弦相等與圓心距離不相等的兩弦不相等,距圓心較近的弦較長(zhǎng)以點(diǎn)(x0,y0)為圓心, r為半徑的圓的方程為(x-x0)2+(y-y0)2 = r2圓心與弦(非直徑)中點(diǎn)的連線垂直于弦球心與不過球心的截面(圓面)的圓心的連線垂直于截面與球心距離相等的兩截面面積相等與球心距離不相等的兩截面面積不相等,距球心較近的面積較大以點(diǎn)(x0,y0,z0)為球心, r為半徑的球的方程為(x-x0)2+(y-y0)2+(z-z0)2 = r2利用圓的

9、性質(zhì)類比得出球的性質(zhì)球的體積球的表面積圓的周長(zhǎng) 圓的面積第17頁(yè)/共30頁(yè)圓的概念和性質(zhì)球的概念和性質(zhì)與圓心距離相等的兩弦相等與圓心距直角三角形C902條直角邊a，b和1條斜邊c3個(gè)面兩兩垂直的四面體PDFPDEEDF90三個(gè)兩兩垂直的面S1，S2，S3和1個(gè)“斜面” S例4：類比平面內(nèi)直角三角形的勾股定理， 試給出空間中四面體性質(zhì)的猜想。ABCbacs1s3PEF的面積為SPEs2DF？c2=a2+b2分析：M第18頁(yè)/共30頁(yè)直角三角形C903個(gè)面兩兩垂直的四面體PDFPDPEF的面積為S下面證明猜想是否成立：過D點(diǎn)作DMEF,垂足為M，連接PM，則PMEFPEDFM第19頁(yè)/共30頁(yè)P(yáng)E

10、F的面積為S下面證明猜想是否成立：過D點(diǎn)作DMEF, 變式練習(xí)：在三角形ABC中有結(jié)論：AB+BCAC，類似地在四面體P-ABC中有 .PABCS1S2S3PAB的面積為S第20頁(yè)/共30頁(yè) 變式練習(xí)：在三角形ABC中有結(jié)論：AB+BCAC，練習(xí)2. 由圖(1)有面積關(guān)系:則由圖(2)有體積關(guān)系:圖(1)圖(2)第21頁(yè)/共30頁(yè)練習(xí)2. 圖(1)圖(2)第21頁(yè)/共30頁(yè)第22頁(yè)/共30頁(yè)第22頁(yè)/共30頁(yè)類比推理由特殊到特殊的推理;以舊的知識(shí)為基礎(chǔ),推測(cè)新的結(jié)果；結(jié)論不一定成立.歸納推理由部分到整體、特殊到一般的推理;以觀察分析為基礎(chǔ),推測(cè)新的結(jié)論;具有發(fā)現(xiàn)的功能;結(jié)論不一定成立.具有發(fā)現(xiàn)

11、的功能;第23頁(yè)/共30頁(yè)類比推理由特殊到特殊的推理;以舊的知識(shí)為基礎(chǔ),推測(cè)新的結(jié)果； 合情推理歸納推理和類比推理都是根據(jù)已有的事實(shí)，經(jīng)過觀察、分析、比較、聯(lián)想，再進(jìn)行歸納、類比，然后提出猜想的推理，我們把它們統(tǒng)稱為合情推理。 通俗地說(shuō)，合情推理是指“合乎情理”的推理。 合情推理的應(yīng)用數(shù)學(xué)研究中，得到一個(gè)新結(jié)論之前，合情推理常常能幫助我們猜測(cè)和發(fā)現(xiàn)結(jié)論。證明一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)論之前，合情推理常常能為我們提供證明的思路和方向兩個(gè)推理的過程:從具體問題出發(fā)觀察,分析,比較,聯(lián)想歸納,類比提出猜想第24頁(yè)/共30頁(yè) 合情推理歸納推理和類比推理都是根據(jù)已有的事實(shí)，經(jīng)過觀察、例5:如圖有三根針和套在一根針上的若

12、干金屬片. 按下列規(guī)則,把金屬片從一根針上全部移到另一根針上. 1.每次只能移動(dòng)1個(gè)金屬片; 2.較大的金屬片不能放在較小的金屬片上面.試推測(cè);把n個(gè)金屬片從1號(hào)針移到3號(hào)針,最少需要移動(dòng)多少次?解;設(shè)an表示移動(dòng)n塊金屬片時(shí)的移動(dòng)次數(shù).當(dāng)n=1時(shí),a1=1當(dāng)n=2時(shí),a2=3123書本：p27第25頁(yè)/共30頁(yè)例5:如圖有三根針和套在一根針上的若干金屬片. 按下列當(dāng)n=1時(shí),a1=1當(dāng)n=2時(shí),a2=3解;設(shè)an表示移動(dòng)n塊金屬片時(shí)的移動(dòng)次數(shù).當(dāng)n=3時(shí),a3=7當(dāng)n=4時(shí),a4=15猜想 an=2n -1123第26頁(yè)/共30頁(yè)當(dāng)n=1時(shí),a1=1當(dāng)n=2時(shí),a2=3解;設(shè)an表示移動(dòng)n

13、小結(jié)歸納推理和類比推理的過程從具體問題出發(fā)觀察、分析、比較、聯(lián)想歸納、類比提出猜想通俗地說(shuō)，合情推理是指“合乎情理”的推理.合情推理歸納推理類比推理第27頁(yè)/共30頁(yè) 小結(jié)歸納推理和類比推理的過程從具體問題出發(fā)觀察、分 1.歸納推理: 由某類事物的部分對(duì)象具有某些特征，推出該類事物的全部對(duì)象都具有這些特征的推理，或者由個(gè)別事實(shí)概括出一般結(jié)論的推理，稱為歸納推理（簡(jiǎn)稱歸納）.簡(jiǎn)言之：歸納推理是由特殊到一般的推理2.歸納推理的一般步驟： 檢驗(yàn)猜想。 提出帶有規(guī)律性的結(jié)論，即猜想； 對(duì)有限的資料進(jìn)行觀察、分析、 歸納整理；小結(jié)第28頁(yè)/共30頁(yè) 1.歸納推理: 由某類事物的部分對(duì)象具有某些特征，2.類比推理:在兩類不同事物之間進(jìn)行對(duì)比,找出若干相同或相似點(diǎn)之后,推測(cè)在