例谈初中数学归纳法的应用

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  作为初中的一门重要课程,初中数学对培养学生的逻辑思维和归纳能力起到非常积极的作用,所以在进行初中数学教学的过程中,必须要强化对教学方式的选取。归纳法在数学证明题中有着广泛的应用,能够对命题进行论证,因此广大初中数学教师都非常注重学生对归纳法的掌握。通过开展初中数学归纳法的应用研究能够更好的解决数学问题,改善数学教学质量,并为相关研究提供参考意见。
  一、数学归纳法概述
  初中数学的一种关键证明方式就是归纳法,尤其适用于数学特定命题的解答,验证题目在整体/局部自然数内成立,完成数学题目的解答。此外,通常在良基结构中也能够运用数学归纳法,集合论中的树就是典型的数学题目。
  初中数学中归纳法的应用范围有限,仅限于解答有关正整数的数学问题,并对等式是否成立、数列通项公式是否成立等问题进行验证。归纳的过程就是数学归纳法运用的关键所在,在运用数学归纳法的过程中,获得的并非真理,而是一种经验,为了证明归纳结果是否成立,应进行进一步的演绎证明。
  二、数学归纳法的应用步骤分析
  在初中数学中运用数学归纳法时,需要通过两大步骤进行验证分析:
  首先,对n取值为m时(m为自然数),命题的成立与否进行验证。该数学问题的本质就是证明命题的最小自然数是否存在,阐释特殊状况中命题的正确与否。该数学问题的证明涉及到自然数集最小数原理,表明自然数下各非空子集是否存在最小数。这个分析过程就是归纳奠基,为数学命题的验证分析奠定了基础,是影响命题成立的关键所在。
  其次,设n取值为k时命题成立,其中k要比n大。通过推导的方式证明取n的连续自然数n 1时,该命题依然成立。这一步能够判断出命题正确性能够进行传递,并将这一结论进行普遍性推广。假设并验证的环节是归纳推理的核心,即找寻在n取值为k 1时和n取值为k时的相同命题结果。
  基于假设的思想,运用归纳法进行假设和分析是数学归纳推理的主要构思,单一的验证过程是利用归纳法的前提,归纳法的关键就是归纳递推,这两大步骤必须要同时存在。在明确归纳推理的思路后,要按照规定的格式对证明步骤进行书写,从而得出结论和结果,表明取值为自然数n(n大于等于零)时数学命题的成立。
  三、初中数学归纳法的应用研究
  (一)数学归纳法在初中数学证明恒等式中的应用
  初中数学恒等式的证明主要涵盖代数恒等式(正整数)、组合数学公式恒等式和三角恒等式,可以利用归纳法进行验证,证明的关键就在证实等式两边相同与否。
  例如:对n (n 1) (n 2) … (3n-2)=(2n-1)2,其中n∈N*。利用归纳法进行验证。
  证明过程为:
  (1)当n取值为1时,等式右边左边=左边=1=(2×1-1)2,等式成立。
  (2)假设n取值为k时,等式依然成立,即k (k 1) (k 2) … (3k-2)=(2k-1)2
  则当n取值为k 1时,等式为k (k 1) (k 2) … (3k-2) (3k-1) 3k (3k 1)
  =[k (k 1) (k 2) … (3k 2)] 8k=(2k-1)2 8k
  =4k2 4k 1
  =(2k 1)2
  =[2(k 1)-1]2
  则当n取值为k 1时,等式左右两边依然成立,所以取n(任意正整数)均可以使等式成立。
  (二)数学归纳法在初中数学证明不等式中的应用
  在对初中数学不等式进行验证的过程中,可以不等式划分成严格、不严格两大类,前者只需要原来不等式的>、<成立;而后者的证明过程比较繁琐。例如初中数学教师在开展教学活动的过程中,就可以充分运用归纳法的作用和优势,对公式中任意取值为1,假设公式在此情况下成立,之后假设自然数k也可以使不等式成立,这样就能够得出相应的不等式,之后归纳在取k 1时公式两边也成立,这样就能够使不等式的证明简化为验证,只需要对简单的不等式成立与否进行证明即可。
  (三)数学归纳法在初中数学整除问题证明中的应用
  初中数学整除问题也会广泛应用到数学归纳法,在解决这类数学证明问题时,需要基于整数的角度,运用添项和删项的方式进行配凑,从而得出是否可以被整除的问题。
  例如:验证f(n)=5n 2×3n 1是否可以被8整除。
  证明过程为:
  (1)当n取值为1时,f(n)=5n 2×3n 1即为f(1)=5 2×3 1=8,所以可以被8整除;
  (2)假设当n取值为k时,原命题依然成立,
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