- 反证法
- 共255题
设A是由m×n个实数组成的m行n列的数表,满足:每个数的绝对值不大于1,且所有数的和为零,记s(m,n)为所有这样的数表构成的集合,对于A∈S(m,n),记ri(A)为A的第i行各数之和(1≤i≤m),Cj(A)为A的第j列各数之和(1≤j≤n);记K(A)为|r1(A)|,|R2(A)|,…,|Rm(A)|,|C1(A)|,|C2(A)|,…,|Cn(A)|中的最小值。
(1)如表A,求K(A)的值;
(2)设数表A∈(2,3),形如下表,求K(A)的最大值。
(3)给定正整数t,对于所有的A∈S(2,2t+1),求K(A)的最大值。
正确答案
解:(1)由题意可知r1(A)=1.2,r2(A)=-1.2,c1(A)=1.1,c2(A)=0.7,c3(A)=-1.8
∴K(A)=0.7 。
(2)先用反证法证明k(A)≤1:
若k(A)>1 则|c1(A)|=|a+1|=a+1>1,
∴a>0
同理可知b>0,
∴a+b>0
由题目所有数和为0
即a+b+c=-1
∴c=-1-a-b<-1 与题目条件矛盾
∴k(A)≤1
易知当a=b=0时,k(A)=1存在
∴k(A)的最大值为1。
(3)k(A)的最大值为
首先构造满足的A={ai,j}(i=1,2,j=1,2,…,2t+1);
,
经计算知,A中每个元素的绝对值都小于1,所有元素之和为0,
且,
,
下面证明是最大值,若不然,则存在一个数表A∈S(2,2t+1),使得
由k(A)的定义知A的每一列两个数之和的绝对值都不小于x,而两个绝对值不超过1的数的和,其绝对值不超过2,故A的每一列两个数之和的绝对值都在区间[x,2]中,由于x>1,故A的每一列两个数符号均与列和的符号相同,且绝对值均不小于x-1
设A中有g列的列和为正,有h列的列和为负,由对称性不妨设g<h,则g≤t,h≥t+1
另外,由对称性不妨设A的第一行行和为正,第二行行和为负
考虑A的第一行,由前面结论知A的第一行有不超过t个正数和不少于t+1个负数,每个正数的绝对值不超过1(即每个正数均不超过1),每个负数的绝对值不小于x-1(即每个负数均不超过1-x)
因此|r1(A)|=r1(A)≤t?1+(t+1)(1-x)=2t+1-(t+1)x=x+(2t+1-(t+2)x)<x,
故A的第一行行和的绝对值小于x,与假设矛盾
因此k(A)的最大值为。
设M是由满足下列条件的函数f(x)构成的集合:“①方程f(x)-x=0有实数根; ②函数f(x)的导数f'(x)满足0<f'(x)<1.”
(I)判断函数是否是集合M中的元素,并说明理由;
(II)集合M中的元素f(x)具有下面的性质:若f(x)的定义域为D,则对于
任意[m,n]D,都存在x0∈[m,n],使得等式f(n)-f(m)=(n-m)f'(x0)成立”,试用这一性质证明:方程f(x)-x=0只有一个实数根.
正确答案
解:(I)因为,
所以满足条件0<f'(x)<1,
又因为当x=0时,f(0)=0,
所以方程f(x)﹣x=0有实数根0.
所以函数是集合M中的元素.
(II)证明:假设方程f(x)﹣x=0存在两个实数根α,β(α≠β),
则f(α)﹣α=0,f(β)﹣β=0不妨设α<β,
根据题意存在数c∈(α,β),使得等式f(β)﹣f(α)=(β﹣α)f'(c)成立
因为f(α)=α,f(β)=β,且α≠β,
所以f'(c)=1与已知0<f'(x)<1矛盾,
所以方程f(x)﹣x=0只有一个实数根.
用反证法证明:钝角三角形最大边上的中线小于该边长的一半.
正确答案
已知:如图,在△ABC 中.∠A>90 °,D 是BC 边上的中点,求证:
证明:
(1)若,由平面几何中的定理三角形一边上的中线等于该边长的一半,那么,这条边所对的角为直角,∠A=90°,与题设矛盾.所以
(2)若
因为
所以在△ABD中,AD>BD,从而∠B>∠BAD;同理∠C>∠CAD.所以∠B+∠C>∠BAD+∠CAD,即∠B+∠C>∠A.因为∠B+∠C=180°-∠A,所以180°-∠A>∠A.则∠A<90°,与题设矛盾,(1)、(2)知
用反证法证明命题“若a2+b2=0,则a,b全为0(a、b为实数)”,其反设为( )。
正确答案
a,b不全为0
证明以下命题:
(Ⅰ)对任一正整数a,都存在正整数b,c(b<c),使得a2,b2,c2成等差数列;
(Ⅱ)存在无穷多个互不相似的三角形△n,其边长an,bn,cn为正整数且an2,bn2,cn2 成等差数列。
正确答案
证明:(Ⅰ)易知12,52,72成等差数列,则a2,(5a)2,(7a)2也成等差数列,
所以对任一正整数a,都存在正整数b=5a,c=7a(b<c),使得a2,b2,c2成等差数列.
(Ⅱ)若an2,bn2,cn2 成等差数列,则有bn2-an2=cn2-bn2,
即(bn-an)(bn+an)=(cn-bn)(cn+bn), ①
选取关于n的一个多项式,例如4n(n2-1),使得它可按两种方式分解因式,
由于4n(n2-1)=(2n-2)(2n2+2n)=(2n+2)(2n2-2n),
因此令,
可得,
易验证an,bn,cn满足①,因此an2,bn2,cn2 成等差数列,
当n≥4时,有an<bn<cn且an+bn-cn=n2-4n+1>0,
因此以an,bn,cn为边长可以构成三角形,将此三角形记为△n(n≥4).
其次,任取正整数m,n(m,n≥4,且m≠n),假若三角形△m与△n相似,
则有,
据比例性质有,
,
所以,由此可得m=n,与假设m≠n矛盾,
即任两个三角形△m与△n(m,n≥4,m≠n)互不相似;
所以存在无穷多个互不相似的三角形△n,其边长an,bn,cn为正整数且an2,bn2,cn2 成等差数列。
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