反证法的原理是什么?
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发布时间:2022-05-16 16:07
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时间:2023-10-30 01:53
反证法是一类常用的间接证法,特别适用于否定性、存在性、唯一性问题。应该说“反证法是一个积极的、主动的证明*”。(注Ⅰ)
然而,对于反证法的理论依据,人们在认识上并不一致。现摘抄最近出版的几份教辅资料,便可知分岐之所在。
1.人民教育出版社、延边教育出版社联合出版的《全日制普通高中(人教版)教案系列丛书•数学第一册上教案》第55页第19行写到:反证法证题的理论依据:原命题与其逆否命题同真假,即要证“若P则q”为真,可证“若┐q则P”为假,从而“若┐q则┐P”为真(真值表),所以“若P则q”为真。为了方便,我们暂且将该书的观点称为“原命题与其逆否命题同真假”说,简称为“同真假说”。
2.陕西师范大学出版社出版的《人教社新教材同步学案•黄冈兵法•高一数学上》第69页第5行写到:反证法是证明命题的一种间接方法,因为“若P则q”的否定形式是“若P则非q”,由真值表可知,若证得“若P则非q”是假命题,则“若P则q”必为真命题。它与证明原命题的逆否命题有着极大的区别,它的使用具体体现了数学解题中“正难则反”的辩证思想,因此除掌握好使用反证法的步骤外,还要注意掌握使用反证法的时机。显然,该书不同意“同真假说”,而认为反证法的理论依据是证原命题的否定为假。我们暂且将该书的观点称为“原命题的否定为假,必有原命题为真”说,简称为“命题否定说”。
3.苏州大学出版社出版的《高一数学教学与测试(学生用书)》第24页倒数第2行写到:用反证法证明“若P则q”为真的方法是证明它的否定“若P且非q”为假,因此从“非q”出发引出矛盾是反证法的特征。很明显,该书的观点应属于“命题否定说”,但与黄冈兵法的叙述稍有不同。
“同真假说”与“命题否定说”,针锋相对,孰对孰错呢?是不全对还是全不对呢?这正是本文所要辩析的问题。
问题的辩析
高一数学(人教版)第32页对反证法证明命题的三个步骤明示得十分清楚,大家在这方面无任何异意。为简便起见,不妨将三个步骤分别称为“反设”、“归谬”、及“结论”。“归谬”部分既是反证法的核心,也是其精神实质的具体体现。反证法的理论依据之所以认识不尽一致,恐怕也源于此。为明辨是非,我们有必要逐层剖析。
1.“归谬”的“出发点”是什么?是单独的“┐q”,还是“┐q且P”?笔者认为,一般情况是“┐q且P”,特殊情况下,才不用P而仅用“┐q”。先看下例:
题1、已知a、b、c是一组勾股数,求证a、b、c不能都是奇数。
证明: 旁白:
假设a、b、c都是奇数, “反设”(┐q)
则a2,b2,c2 都是奇数, 依据“┐q”推理
由题设得a2+b2 = c2 用到了条件p
∴a2+b2 = c2 为偶数 依据“┐q且P”推理
这与c2是奇数矛盾 推出矛盾
故原命题成立 得出结论
此题说明,在一般情况下,“归谬”的“出发点”是“┐q且P”
题2、高一数学教材(人教版)第32页例3,用反证法证明:如果a> b >0, 那么√a >√b
[分析]此题应改为:当:a > 0, b> 0 时,若a > b ,则√a >√b 。这样改动是将原命题仿本页的例2改成,“当a > 0, b> 0 时”是大前提,“若a > b”是条件P ,“则√a >√b ”是结论q
证明: 旁白:
假设√a不大于√b “反设”
即或√a <√b ,或√a =√b 得“┐q”
∵a > 0 , b > 0 照用大前提,未用条件P
∴√a <√b = √a ·√a<√b·√a
与√a·√b<√b·√b = a< b 依据“┐q”推理
√a =√b = a= b
这与已知条件a > b矛盾 归谬于 “a≤b”与“a > b”矛盾
∴√a >√b 得出结论
此题说明,在特殊情况下,归谬的“出发点”仅是“┐q”。
2.“归谬”的“落脚点”是什么?众所周知,“归谬”中的推理必须是严谨无误的,推理的“落脚点”是推出矛盾。其中又按“归谬”的“出发点”不同,归谬的“落脚点”也不尽相同:凡是以“┐q且P”为“出发点”者,往往落脚到与公理、定理、推论、性质相矛盾,或出现“自相矛盾”的情况,而不会出现与已知条件相矛盾(如上述题1);凡是仅以“┐q”为“出发点”者,大都会落脚到与已知条件相矛盾(如上述题2)。
3.“命题否定说”,错在哪里?如前所述,“命题否定说”的核心是:“如果能证得‘若p则非q’是假命题,那么‘若p则q’必为真命题”。应该肯定,这个核心本身就是一个命题,而且是一个不容争论的真命题。然而,这个核心命题的“条件”——“如果能证得‘若p则非q’是假命题”——如何实现呢?“命题否定说”并未指明。事实上,反证法的“归谬”部分,与实现核心命题的“条件”,毫无共同之处;一是出发点不同。反证法以“┐q且p”或“┐q”为出发点,而实现核心命题的“条件”,必须从“p”出发。二是落脚点不同。反证法以“推出矛盾”为落脚点,而实现核心命题的“条件”,必须以“推不出┐q”为落脚点。显然,核心命题的“条件”无法实现时,其“结论”——“那么‘若p则q’必为真命题”——也就成为“空中楼阁”了。
4.“同真假说”不全对在何处?“同真假说”的核心是“要证明‘若p则q’为真,可证‘若┐q则p’为假,从而‘若┐q则┐p’为真”,显然,这段论述也是正确的,而且能够实现的。然而,实现上述论述仅限于“┐q”为“出发点”,即从“┐q”出发,推出与p相矛盾的“┐p”。而多数反证法,都是以“┐q且p”为出发点,落脚到推出的r与┐r相矛盾。因此,“同真假说”不全对。
问题的结论
通过上述的辩析,笔者认为,反证法的理论依据,既不是“命题否定说”也不全是“同真假说”,而应该是“否定——推理——否定”的间接肯定公式。说得具体点,就是“先否定命题的结论而肯定其条件,以此为前提进行严密推理,推出矛盾后达到新的否定,从而实现间接的肯定”。(注I)
以“间接肯定公式”为理论依据的反证法,其核心部分——“归谬”的前提条件一般是“┐q且p”,从此出发进行正确推理,推得r与┐r矛盾。特别地,当r=p时,推得与已知条件矛盾,转化为证原命题的逆否命题成立。
[注Ⅰ]罗增儒主编的《高中数学竞赛辅导》(陕西师范大学出版社出版,p31.)
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时间:2023-10-30 01:54
定义:证明定理的一种方法,先提出和定理中的结论相反的假定,然后从这个假定中得出和已知条件相矛盾的结果来,这样就否定了原来的假定而肯定了定理。也叫归谬法。
适用范围:证明一些命题,且正面证明有困难,情况多或复杂,而否定则比较浅显
具体方法(E.G):
命题r=在C下,若A则B
反证:若A则¬B
证明¬B与A的矛盾
举例:欲证“若P则Q”为真命题,从否定其结论即“非Q”出发,经过正确的逻辑推理导出矛盾,从而“非Q”为假,即原命题为真,这样的证明方法称为反证法,
先提出和定理中的结论相反的假定,然后从这个假定中得出和已知条件相矛盾的结果来。
【反证法】 间接论证的一种。先论证与原论题相矛盾的论题即反论题为假,然后根据排中律确定原论题为真。其论证过程可以表示如下:
[求证] A(原论题)
[证明] (1)设非A真(非A为反论题)
(2)如果非A,则B(B为由非A推出的论断)
(3)非B(已知)
(4)所以,并非非A(根据充分条件假言推理的否定后件式)
(5)所以,A(非非A=A)。
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例如,语言学工作者论证“语言的声音和它所表示的事物之间没有必然联系”这一论题时运用反证*证如下:“声音和词所表示的事物之间并没有什么必然的联系,并非
某一个声音必然表示某一个对象。声音和事物的结合假如有什么必然联系,世界上所有的语言中表示同一事物的词的声音就应当是相同的。既然世界上表示同一事物的词的声音各有不同,可见语言的声音和所表示的事物之间是没有必然联
系的。”这一段论述的反证过程分析如下:
论题:语言的声音和所表示的事物之间没有必 然的联系(在开头提出,最后又做归结)
反论题:声音和事物的结合有必然联系。
设反论题为真,然后进行推导:“声音和事物的结合假如有什么必然联系,世界上所有的语言中表示同
一事物的词的声音就应是相同的。”后件显然不能成立:“世界上表示同一事物的词的声音各有不同”。根据充分条件假言推理的否定式,否定后件就必然否定前件,从而证明反论题“声音和事物的结合有必然
联系”是假的。然后根据排中律,证明原论题是真的。需要注意的是,反证法是通过先论证反论题假,然后由假推真,确定原论题真。因此反论题与原论题必须是矛盾关系,不能是反对关系。因为反对关系的判断可以同假,即从一个判断的假不能必然推出另一判断的真。
反证法在数学中经常运用。当论题从正面不容易或不能得到证明时,就需要运用反证法。
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时间:2023-10-30 01:54
反证法用命题形式来说,它的实质就是原命题和逆否命题,此命题为等价命题,所以我们用反证法实际上就是在证明它的逆否命题成立,从而原命题成立。
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时间:2023-10-30 01:55
反证法的依据是排中律
热心网友
时间:2023-10-30 01:55
如果这么证就是对反证法理解有误区,
反证法要求要把所有情况都考虑
就拿你说的想证明B箱子里全是白球要用反证法就是去证明B箱子里没有红球且B箱子里有球