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《数学归纳法及其应用课堂实录

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  (1)n=1时,通过验证,等式成立.
  (2)假设n=k时等式成立,即1+3+5+……+(2k-1)=k2
  则
  这就是说,当n=k+1时等式也成立,由(1)和(2),可知对任何n∈N等式都成立.
  生甲:证明是对的.
  生乙:证明方法不是数学归纳法.因为第二步证明时,未用到归纳假设.

  [指出错误,并分析出错原因,是澄清学生模糊认识的有效方法.]
  师:从形式上看这种证法,用的是数学归纳法,实质上不是,因为证明n=k+1正确时,未用到归纳假设,而用的是等差数列求和公式.数学归纳法的核心是在验证n取第一值n0正确的基础上,由P(k)正确证明P(k+1)正确,也就是说核心是证明命题的正确具有递推性.因此,今后用数学归纳法证明时,第二步必须由归纳假设P(k)的正确性来推导出P(k+1)的正确性,简记作.可见,正确使用归纳假设,是用数学归纳法证题的关键.
  [教师的概括与强调,能使学生运用数学归纳法证题的思路进一步清晰和明确,不再机械地套用两个步骤,而且能深入理解实质及两个步骤之间的内在联系.]
  师:用数学归纳法证明命题的两个步骤中,仅有第一步骤验证而没有第二步骤递推性的证明是不行的,那么,没有第一步行吗?
  [新的问题引起学生新的思索.]
  生甲:第一步仅是验证当n取第一个值n0时结论正确.其实,这是显然的,可以省略.
  生乙:第一步是第二步递推的基础,没有第一步是不行的.
  师:让我们举一个例子来看一下:试问等式2+4+6+……+2n=n2+n+1成立吗?
  设n=k时成立,即2+4+6+……+2k=k2+k+1
  则2+4+6+……+2k+2(k+1)=k2+k+1+2k+2=(k+1)2+(k+1)+1
  这就是说,n=k+1时等式也成立,若仅由这一步就得出等式对任何n∈N都成立的结论,那就错了.事实上,当n=1时左边=2,右边=3,左边≠右边,可能有的同学已经看出,该式左边总是偶数,而右边总是奇数,因此对任何n∈N该式都是不成立的.因此,用数学归纳法证明命题的两个步骤,缺一不可.第一步是递推的基础,第二步是递推的依据.缺了第一步,递推失去基础;缺了第二步,递推失去依据,因此无法递推下去.
  三、练习
  用数学归纳法证明:n边形的对角线的条数是(n≥4)
  四、小结
  师:本节课主要讲了数学归纳法及其应用,应掌握下列几个要点:
  (1)数学归纳法证题的步骤:
  ①验证P(n0)成立.
  ②假设P(k)成立(k∈N且k≥n0),推证P(k+1)成立.
  (2)数学归纳法的核心,是在验证P(n0)正确的基础上,证明P(n)的正确具有递推性(n≥n0).第一步是递推的基础或起点,第二步是递推的依据.因此,两步缺一不可,证明中,恰当地运用归纳假设是关键.
  (3)数学归纳法适用的范围是:证明某些与连续自然数有关的命题.
  (4)归纳法是一种推理方法,数学归纳法是一种证明方法,归纳法帮助我们提出猜想,而数学归纳法的作用是证明猜想.
  五、布置作业(略)
  点评:本节课练中有讲,讲中有练,讲与练结合.在讲与练的相互作用下,使学生的思维逐步深化,教师提出的问题和例题,先由学生自己解答,然后教师分析与概括,在教师讲解新课中,又不断提出问题让学生解答和练习,以求在练习中加深理解.

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