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1、(新教材)北師大版精品數(shù)學(xué)資料
宜用反證法證明的幾類(lèi)命題
反證法是證明數(shù)學(xué)命題的一種重要方法,當(dāng)直接證明思路受阻,難以成功時(shí),反證法常使人茅塞頓開(kāi),柳暗花明.它通常用來(lái)證明下列幾類(lèi)命題.
一、否定性命題
問(wèn)題的結(jié)論是以否定形式出現(xiàn)(例如“沒(méi)有…”,“不是…”,“不存在…”等)的命題,宜用反證法.
例1 求證:是無(wú)理數(shù).
分析:在實(shí)數(shù)集內(nèi),證它是無(wú)理數(shù),即證它不是有理數(shù).
證明:假設(shè)不是無(wú)理數(shù),即為有理數(shù),則設(shè)= ,互質(zhì))從而 得,
上式表明:偶數(shù)等于奇數(shù),這與偶數(shù)不等于奇數(shù)矛盾,于是假設(shè)不成立.
故是無(wú)理數(shù).
例2 證明:一個(gè)三角形中不可能有兩個(gè)直角.
分析:用三角
2、形內(nèi)角和為證一個(gè)三角形中不存在兩個(gè)直角.
證明:假設(shè)一個(gè)三角形中有兩個(gè)直角.不妨設(shè)A=,B=.
∵A+B+C=++C=+C>
這與三角形內(nèi)角和定理矛盾. ∴ 假設(shè)不成立,即原命題成立.
二、“至少”或“至多”類(lèi)命題
若一個(gè)命題的結(jié)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(gè)方程有實(shí)根.
分析:“至少有一個(gè)”是“有一個(gè)”、 “有兩個(gè)”,它的反面是“一個(gè)都沒(méi)有”.
證明:假設(shè)這兩個(gè)一元二次方程都沒(méi)有實(shí)根,那么他們的判別式都小于0,即:
∴ ∵=2(+)代入上式得
,即.這與“任何實(shí)數(shù)的平方為非負(fù)數(shù)”相矛盾,所以假設(shè)不成立.
故這兩方程中,至少有一個(gè)方程有實(shí)根.
三、唯一性命題
若一個(gè)命題的結(jié)論是“…唯一”的形式出現(xiàn),則可考慮用反證法.
例4 求證:在一個(gè)平面內(nèi),過(guò)直線(xiàn)外一點(diǎn)P只能作出一條直線(xiàn)垂直于.
證明:假設(shè)過(guò)點(diǎn)P可以作兩條直線(xiàn)垂直于直線(xiàn)如圖,那么PAB=PBA=.
A
B
P
于是APB+PAB+PBA>.
即PAB的內(nèi)角和大于,
這與定理“三角形內(nèi)角和等于”相矛盾,
故假設(shè)不成立.