劉唐軍
反證法是一種重要的證明方法,它在數(shù)學命題的證明中有直接證法所起不到的作用.如果能恰當?shù)厥褂梅醋C法,就可以化繁為簡、化難為易、化不可能為可能.反證法的邏輯思維性較強,數(shù)學語言的準確性高,對培養(yǎng)學生嚴謹?shù)倪壿嬎季S能力、閱讀理解能力、樹立正確的數(shù)學觀具有重要意義,同時它又是大學數(shù)學的基礎.因此,反證法在中學數(shù)學中占有重要地位.下面談談我對反證法及其應用的一些看法.
反證法是屬于“間接證明法”一類,是通過證明矛盾命題(即原命題的否定命題)為假,進而證明原命題為真的證明方法.反證法的實質就是肯定命題的假設而否定其結論,從而導致矛盾.具體地說,反證法就是從否定命題的結論入手,并把對命題結論的否定作為推理的已知條件,進行正確的邏輯推理,使之得到與已知條件、已知公理、定理、法則、定義或者已經證明為正確的命題相矛盾,從而使命題獲得證明.
反證法的理論依據(jù)是邏輯思維中的“矛盾律”和“排中律”.根據(jù)邏輯學,在同一思維過程中,對同一對象的兩個互相矛盾的判斷,其中至少有一個是假的,這就是邏輯思維中的“矛盾律”.對同一對象的肯定判斷與否定判斷,這兩個相矛盾的判斷必有一個是真的,即“或者是A或者是非A”,這就是邏輯思維中的排中律.反證法在證明過程中,得到矛盾的判斷,根據(jù)“矛盾律”,這些矛盾的判斷不能同時為真,至少有一為假,而已知條件、已知公理、定理、法則、定義或者已證明為正確的命題都是真的,且推理又是正確的.故否定的結論為假.再根據(jù)“排中律”,結論與“否定的結論”這兩個相矛盾的判斷必有一個是真的,于是便得到原命題結論必為真.這就是反證法的理論依據(jù).
了解了反證法,必想知道哪些命題適宜用反證法證明.要一般地回答這個問題,是不容易的,也不是絕對的.在此,提出如下幾類適宜用反證法證明的命題.
1.有些命題含有涉及到各種“無限”形式的結論.如要證明某種元素的個數(shù)“無限多”,直線或平面間的交點“無限遠”(即平行),數(shù)的“無限表示”(即無理數(shù))等.由于我們直接證明無限的手段還不多,因此常要借助反證法.