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1、
宜用反證法證明的幾類命題
反證法是證明數學命題的一種重要方法,當直接證明思路受阻,難以成功時,反證法常使人茅塞頓開,柳暗花明.它通常用來證明下列幾類命題.
一、否定性命題
問題的結論是以否定形式出現(例如“沒有…”,“不是…”,“不存在…”等)的命題,宜用反證法.
例1 求證:是無理數.
分析:在實數集內,證它是無理數,即證它不是有理數.
證明:假設不是無理數,即為有理數,則設= ,互質)從而 得,
上式表明:偶數等于奇數,這與偶數不等于奇數矛盾,于是假設不成立.
故是無理數.
例2 證明:一個三角形中不可能有兩個直角.
分析:用三角形內角和為證一個三角形中不存在
2、兩個直角.
證明:假設一個三角形中有兩個直角.不妨設A=,B=.
∵A+B+C=++C=+C>
這與三角形內角和定理矛盾. ∴ 假設不成立,即原命題成立.
二、“至少”或“至多”類命題
若一個命題的結論是“至少…”或“至多…”,“不都…”則可考慮用反證法.
例3 已知、、、R,且=2(+)
求證:方程++=0和++=0中,至少有一個方程有實根.
分析:“至少有一個”是“有一個”、 “有兩個”,它的反面是“一個都沒有”.
證明:假設這兩個一元二次方程都沒有實根,那么他們的判別式都小于0,即:
- 2 - / 3
∴ ∵=2(+)代入上式得
,即.這與“任何實數的平方為非負數”相矛盾,所以假設不成立.
故這兩方程中,至少有一個方程有實根.
三、唯一性命題
若一個命題的結論是“…唯一”的形式出現,則可考慮用反證法.
例4 求證:在一個平面內,過直線外一點P只能作出一條直線垂直于.
證明:假設過點P可以作兩條直線垂直于直線如圖,那么PAB=PBA=.
于是APB+PAB+PBA>.
即PAB的內角和大于,
這與定理“三角形內角和等于”相矛盾,
故假設不成立.
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