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课程目标 学习脉络 1.了解数学归纳法的原理;
2.掌握数学归纳法的步骤;
3.能够应用数学归纳法证明一些问题.
数学归纳法
一个与自然数相关的命题,如果(1)当n取第一个值n0时命题成立;(2)在假设当n=k(k∈N+,且k≥n0)时命题成立的前提下,推出当n=k+1时命题也成立,那么可以断定,这个命题对n取第一个值后面的所有正整数成立.
思考1 在数学归纳法的第一步中,第一个值n0是否一定等于1?
提示:不一定,n0还可以取其他值,如证明"2n>n2"中,n0=5,而证明"凸n边形内角和为(n-2)·180°"中,n0=3.
思考2 在数学归纳法的第二步中,所作的归纳假设是否一定要用上?
提示:一定要用上归纳假设.数学归纳法的实质在于递推,所以从"k"到"k+1"的过程,必须将归纳假设作为条件来导出"n=k+1"时的命题.也许有时不用归纳假设也能证得结论,但这不是用数学归纳法证明问题了.
点拨正确理解数学归纳法注意以下几点:
(1)数学归纳法是专门证明与自然数集有关的命题的一种方法,它是一种完全归纳法,是对不完全归纳法的完善.证明分两步,其中第一步是命题成立的基础,称为"归纳奠基";第二步解决的是延续性问题,又称"归纳递推".
(2)用数学归纳法证明问题的关键在第二步,即n=k+1时命题为什么成立?n=k+1时命题成立是利用假设n=k时命题成立,根据有关的定理、定义、公式、性质等数学结论推证出来的,而不是直接代入,否则n=k+1时
命题成立也成假设了,命题并没有得到证明.
(3)证明n=k+1时命题也成立,要注意明确证明的目标,根据这一个目标决定对归纳假设的合理变形及应用,必要时需进行适当的拼凑.
(4)用数学归纳法可证明有关的正整数问题,但并不是所有的正整数问题都能用数学归纳法证明,学习时要具体问题具体分析.
(5)数学归纳法是一种演绎推理.