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        間接論證:神奇的反證法

        2021-05-14 12:21:40鐘鳴
        初中生世界·七年級(jí) 2021年3期

        鐘鳴

        同學(xué)們,這里有一個(gè)有趣的問(wèn)題:請(qǐng)證明“神不是萬(wàn)能的”。

        直接證明很困難,間接證明試一試。反證法是間接論證的方法之一,是拉丁語(yǔ)中的“轉(zhuǎn)化為不可能”(Reductio ad absurdum),阿基米德經(jīng)常使用它,亦稱“逆證”。

        對(duì)于反證法,我們應(yīng)該不陌生。在七年級(jí)數(shù)學(xué)教材下冊(cè)第16頁(yè)讀一讀“怎樣證實(shí)‘兩直線平行,同位角相等”部分,就是用反證法進(jìn)行的論證,同學(xué)們不妨先回到課本去讀一讀。這里,我們模仿著試一試。

        假設(shè)“神是萬(wàn)能的”,那么“神就一定能夠造出一塊連自己都搬不動(dòng)的石頭”。而這與假設(shè)“神是萬(wàn)能的”相矛盾。所以,“神不是萬(wàn)能的”。

        可見(jiàn),反證法的一般步驟是:①假設(shè)要證明的結(jié)論的反面是成立的;②依據(jù)推理規(guī)則進(jìn)行推演,得出與已有假設(shè)或事實(shí)矛盾的結(jié)論;③否定假設(shè)的成立,肯定要證明的結(jié)論。特別是在進(jìn)行正面的直接證明或反駁比較困難時(shí),用反證法往往會(huì)收到神奇的效果。

        在我們學(xué)習(xí)過(guò)的幾何內(nèi)容中,并不缺乏這樣的例子:

        例1 如圖1,直線a∥b,直線b與直線c相交于點(diǎn)A,直線c與直線a平行嗎?為什么?

        【解析】正面直接論證怎么進(jìn)行呢?延長(zhǎng)直線c,直觀上會(huì)和直線a相交,難道依靠直觀就解釋了直線c與直線a不平行嗎?有沒(méi)有更有力的論證呢?假設(shè)“直線c與直線a平行”,又因?yàn)椤癮∥b”,那么過(guò)直線a外一點(diǎn)A有兩條直線c和b都與直線a平行。這與基本事實(shí)“過(guò)直線外一點(diǎn)有且只有一條直線與已知直線平行”矛盾。所以假設(shè)不成立,則直線c與直線a不平行。

        類似地,同學(xué)們不妨試試下題。

        【練習(xí)】如圖2,直線a、b、c,a⊥b,直線c與直線b相交于點(diǎn)A,直線c與直線a垂直嗎?為什么?

        例2 一個(gè)四邊形最多只有3個(gè)鈍角,為什么?

        【解析】畫圖可以幫我們確認(rèn)這個(gè)事實(shí),但是無(wú)法給出有力的解釋。正難則反,我們用反證法試一試。假設(shè)“一個(gè)四邊形有4個(gè)鈍角”,那么這4個(gè)鈍角的和大于360°,這與“四邊形內(nèi)角和是360°”相矛盾,所以“一個(gè)四邊形最多只有3個(gè)鈍角”。論證清晰、簡(jiǎn)潔、有力。

        牛頓曾經(jīng)說(shuō)過(guò):“反證法是數(shù)學(xué)家最精當(dāng)?shù)奈淦髦??!币话銇?lái)講,反證法常用來(lái)證明正面直接證明有困難、情況多或復(fù)雜,而命題的否定比較簡(jiǎn)單的題目。對(duì)于反證法,同學(xué)們可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)多些了解,也可以提前閱讀數(shù)學(xué)教材八年級(jí)下冊(cè)第71頁(yè)《趣談“反證法”》。這樣,我們的論證思路就會(huì)更加廣闊。在后繼的學(xué)習(xí)中,我們還會(huì)接觸到另外一種間接論證的方法——肯定存在、構(gòu)造目標(biāo)的同一法。同學(xué)們,期待嗎?

        (作者單位:江蘇省無(wú)錫市西漳中學(xué))

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