毕业设计(论文)-数学归纳法及其运用
12页1、自学考试本科毕业论文论文题目:数学归纳法及其运用 学校名称:桂林师范高等专科学校专业名称:数学教育准考证号: 030114300393姓 名: 指导教师: 目录内容摘要一、 数学归纳法的由来(一)数学归纳法的概念(二)数学归纳法的命名(三)归纳法的证明二、数学归纳法的步骤三、数学归纳法的几种形式(一)第一数学归纳法(二)第二数学归纳法(三)倒推归纳法(四)跳跃归纳法(五)螺旋式归纳法四、数学归纳法的应用(一)数学归纳法在生物方面的应用(二)数学归纳法在初等数学方面的应用(三)数学归纳法在几何方面的应用五、数学归纳法的变体(一)从0以外的数字开始(二)针对偶数与奇数(三)递归归纳法六、数学归纳法常见误区及注意(一)易错例题(二)数学归纳法需注意文献参考数学归纳法及其应用班级:数学教育2班 姓名:何东萍 指导老师:李政 【内容摘要】本文讲述了数学归纳法的历史由来和理论原理,通过数学归纳法的基本形式的学习和理解,用相应实例进行解析说明数学归纳法在各方面的具体应用。最后总结了数学归纳法的常见误区和应用技巧,并对未来发展的场景作出了预测。在中学数学的过程中,有一种很常见并且很基本的数学方法数学归
2、纳法。对于数学归纳法,人们常常有这样的疑问:数学归纳法的原理是什么?数学归纳法的证明过程为什么要用这样的规定格式?数学归纳法的应用前景会如何?【关键词】 数学归纳法;归纳法的分类;归纳法的应用; 一、数学归纳法的由来在最早的使用数学归纳法的证明出现于Francesco Maurolico的Arithmeticorum libri duo(1575年)。Maurolico利用递推关系证明出前n个奇数的总和是n2,数学归纳法之谜便由此解开。(一)数学归纳法的概念 数学归纳法有这么一个典型的例子:如果你有一排很长的直立着的多米诺骨牌那么第一张骨牌将倒下,其中某一个骨牌倒了,与其相邻的下一个骨牌也会倒,所以我们可以由此推断出所有的的骨牌都将要倒。也就能确定出这么一种递推关系,只要能够满足这两个条件就会导致所有骨牌全都倒下,用数学的方式可以简述为:(1)第一块骨牌倒下; (2)任意两块相邻骨牌,只要前一块倒下,后一块必定倒下。这样,无论有多少骨牌,只要保证(1)(2)成立,就会全都倒下。关于数学归纳法,新教材是这样描述的:“从特殊的事例推出一般原理的推理方法叫做归纳法”。数学归纳法,是用来证明某
3、些与自然数有关的命题的一种推理方法。其既具有演绎法的特征,又具有归纳的特征,它是一种归纳公理综合运用归纳、演绎推理的一种特殊的数学证明法。(二)数学归纳法的命名从表面上来看,数学归纳法似乎是属于归纳推理,事实上却不是。因为:数学归纳法的证明过程,可以得出它总体上是由两个部分所组成的,第一是得出P(1)为真,且P(k)到P(k+1);第二是k=1,2,3,由其一得出对所有自然数n,P(n)都是成立的。这两个部分完成了用有限步来证明对无限多个数值都有命题P(n)为真的结论。证明之所以成立是因为阿皮诺公理中的归纳原理。由此可见,数学归纳法是属于演绎。数学归纳法是演绎推理,这岂不是与其名称中有“归纳”二字想矛盾吗?一个方面,从证明中涉及自然数n的角度看,证明第(1)步是针对n=1进行的,这里的1是特殊的数,所以这一步是对特殊对象进行讨论的;第(2)步是以“n=k时命题成立”为出发点,以此来推导出“n=k+1时命题也成立”,k是代表从“n=k到n=k+1”的一般性递推。证明中对n的讨论顺序是“先特殊,后一般”,符合“由易到难,由简到繁”的证明思路,同时也反映了人们发现规律的一般过程。另一个方面,
4、人们经历了无数次特殊的、具体的验证性实践后,总结出正整数集合的元素具有无穷次递推的后继关系,并概括了这种规律,得出了正整数的公理。当然,实验中的“验证发现想象”对数学归纳法原理的产生是功不可没的,如果没有验证性的探索和归纳,就没有对后继数及其间包含递归关系的一般性认识,也就没有数学归纳法原理的产生。数学归纳法所完成的认识过程中经历了两千多年的坎坷发展,直到十九世纪才获得“数学归纳法”这一美称。(三)归纳法的证明 既然数学归纳法(mathematical induction)是一种重要的数学证明方法,我们利用它证明某些命题对于一切正整数的成立。正整数是人类最早认识的数,它看似是最简单的数,但是由于其具有无限性的特征,在数学中严格地描述正整数集合并不简单。大家都知道的,正整数1,2,3,有无穷多个,数学归纳法用两个步骤是怎么完成对于这无穷多个情况的的证明呢?如果一个数、一个数地去研究关于正整数的问题,那么解决问题是非常困难的,探究如何对正整数集合进行整体性描述。在这方面德国数学家康托尔(G. Cantor,1845-1918)和意大利数学家皮亚诺(G. Peano,1858-1932)分别
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