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数学方法 | 间接证法(“数学思想方法导引”第30讲/共36讲)

 一个大风子 2021-10-24

 第30讲 摘要:数学解题的实践表明,当直接下手有困难时,化直接为间接就往往是最佳选择。化直接为间接是逆反原则的具体体现,它在解题中的作用充分体现了逆反原则的重要性,与此策略思想相适应的数学间接证法,指的是不从正面认定命题的正确性,而是通过证明其反面论题为假,或改证它的等价命题为真来间接证明原命题。间接证法包括反证法与同一法两种。

反证法是根据原命题与它的逆否命题等价这一事实,从反面的角度思考问题的证明方法,即:肯定题设而否定结论,从而导出矛盾推理而得。反证法所依据的是逻辑思维规律中的“矛盾律”和“排中律”。反证法的解题步骤分为三步:

第一步,反设:作出与求证结论相反的假设;

第二步,归谬:将反设作为条件,并由此通过一系列的正确推理导出矛盾;

第三步,下结论:说明反设不成立,从而肯定原命题成立。

在数学解题中,起始性命题、否定性命题和唯一性命题常常可应用反证法。

所谓同一法,就是当命题符合同一原理,要证明某图形具有某种特殊性质而不易直接证明时,可先作一个具有这一特殊性质的图形,然后证明所作的图形和原命题所要证明的图形是同一的,这种证法叫同一法。同一法的逻辑是逻辑学中的“排中律”。若以证几何题目为例,同一法的解题步骤可分为四步:

第一步:不从已知条件入手,而是另作图形,使它具有求证结论的特征;

第二步:证明所作的图形特征与已知条件相符;

第三步:因为已知条件和求证的结论所指的事物都是唯一的,从而推出所作的图形与已知条件要求是相同的;

第四步:断定原命题成立。

根据同一法与反证法的意义,我们不难得出结论,凡能用同一法证明的命题都可以用反证法证明,反之却不然。在立体几何中,证明“某图形具有某特性”,如果符合同一法则,可考虑使用同一法;证明有关“唯一性”“否定性”命题,或者命题结论的反面将会使结论更具体、明确、简单,可考虑使用反证法。在实际应用过程中,我们要把握好二者的区别和联系,将其应用到适合的场景中。

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课件制作 | 邱丙杰

责任编辑 | 邱丙杰

审核指导 | 段志贵

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