浅谈反证法在数学中的应用
摘要
反证法在数学中是一种极其重要的证明方法，被称为“数学家最精良的武器之一”。它与一般证明方法不同，反证法可分为归谬反证法和穷举反证法两种。只要抓住要领，反证法就能使一些不易直接证明的问题变得简单，易证，它在数学证题中确有独到之处。本文主要介绍了反证法的基本概念、步骤、依据及分类。对于反证法的应用需注意事项和解题步骤做一些论述。
关键词：反证法；归谬；矛盾；假设；结论
Abstract
Contradiction in mathematics is an extremely important method of proof, known as "mathematician one of the most sophisticated weapons." It is different with the general method of proof, proof by contradiction can be classified into two kinds of absurd contradiction and exhaustive reductio ad absurdum. Simply grab the essentials, reductio ad absurdum can make a number of difficult problems becomes simple direct proof, easy to prove, it is proof in mathematics problem in that there are unique. This paper describes the concept of reductio ad absurdum, steps, basis and classifications.The reductio ad absurdum of the application notes and problem-solving steps required to do some exposition.
Key word: Absurdity ,Contradiction ,Contradiction ,Supposition ,Conclusion
目录
1. 引言 (2)
2．反证法的定义及步骤 (3)
2.1反证法的定义 (3)
2.2 反证法的步骤 (3)
2.3反证法的逻辑依据及分类 (4)
2.3.1反证法的逻辑依据 (4)
2.3.2反证法的分类 (4)
2.4反证法如何正确的作出反设 (5)
2.5反证法如何正确的导出矛盾 (7)
2.6在数学中适于应用反证法证明的命题 (7)
2.6.1基本命题 (7)
2.6.⒉否定式命题 (8)
2.6.⒊限定式命题 (9)
2.6.⒋唯一性命题 (9)
3、运用反证法应注意的问题 (10)
4．结束语 (11)
参考文献 (12)
致谢 (12)
1、引言
有个很著名的“道旁苦李”的故事：从前有个名叫王戎的小孩，一天，他和小朋友发现路边的一棵树上结满了李子，小朋友一哄而上去摘，尝了之后才知是苦的，独有王戎没动，王戎说：“假如李子不苦的话，早被路人摘光了，而这树上却挂满了李子，所以说李子一定是苦的。”这个故事中王戎用了一种特殊的方法，从反面论述了李子为什么不甜，不好吃。这种间接的证法就是我们下面所要讨论的反证法。
2、反证法的定义及步骤
2.1 反证法的定义
先提出与结论相反的假设，然后推导出和已证明的定理、公理、定义或题设相矛盾
的结果，这样就证明了与结论相反的假设不能成立，从而肯定了原来的结论成立，这种间接证明的方法叫反证法。
2.2 反证法的步骤
用反证法证明一个命题的步骤大体上可以分为三步:
（1）反设——假设待证结论不成立,亦即肯定待证结论的反面,并将其作为增加条件,添加到给定的题设中去。
（2）归谬——从题设和反设出发,通过推理和论证,最终推出矛盾。
（3）结论——说明待证命题结论的反面不能够成立,再根据排中律（否定反面,肯定正面）,从而肯定欲证命题的结论[3]。
例1 求证大于1的任何整数一定有质因数。
证明： 反射：假设至少有一个大于1的整数n 没有质因数，即1≠n 且不是质数（因为质数本身是质因数），则n 必为合数。
归谬：n 必有一个不等于n 的真因数1n ，故11>
>n n ，这里1n 也必不是质数（否则，n 有质因数）；同理，1n 也有一个质因数2n ，使121>
>n n ，2n 也必不是质数。依次类推，可得12
1>⋅⋅⋅>>>n n n 。这表明，在n 与1之间有无限多个不同的整数，这与一个确定的整数n 与1之间只能有有限个不同的整数有矛盾。
结论：“假定”是错误的，因此，大于1的任何整数一定有质因数。
例2已知：∂
∈∉∂∉∂⊂B a B A a ,,,，求证：直线AB 和a 是异面直线。
证明：【提出假设】假设直线AB和a在同一平面内，那么这个平面一定经过点B和直线。
【推出矛盾】因为a
B∉，经过点B和直线a只能有一个平面∂，所以直线AB与a应在平面∂内，所以∂
A矛盾。
∉
A,这与已知∂
∈
2.3 反证法的逻辑依据及分类
2.3.1 反证法的逻辑依据
反证法所依据的是逻辑思维规律中的“矛盾律”和“排中律”。在同一思维过程中，两个互相矛盾的判断不能同时都为真，至少有一个是假的，这就是逻辑思维中的“矛盾律”；两个互相矛盾的判断不能同时都假，简单地说“A或者非A”，这就是逻辑思维中的“排中律”。反证法在其证明过程中，得到矛盾的判断，根据“矛盾律”，这些矛盾的判断不能同时为真，必有一假，而已知条件、公理、定理、法则或者已证证明为正确的命题都是真的，所以“否定的结论”必为假。再根据“排中律”结论与“否定的结论”这一互相否定的判断不能同时为假，必有一真，于是我们得到原结论必为真。所以反证法是以逻辑思维的基本规律和理论为依据的，反证法是可信的。
2.3.2 反证法的分类
按照反设所涉及到的情况的多少,反证法可以分为归谬反证法与穷举反证法。
（1）用反证法证题时，如果要证明的命题的情况只有一种，那么只要将这种情况驳倒了就可以，这种反证法又叫“归谬法”
例3 已知m为整数,且m2是偶数,求证:m为偶数。
分析:本题如果用直接法来证明的话,给人一种无从下手的感觉,题目给我们的已知条件是很简单的,我们只能从反面去考虑它,由已知条件,我们知道,m为整数,且m2是偶数,所以,我们只需证当m为奇数的时候m2不是偶数就可以了。
证明:假设m不是偶数,则m为奇数。设m=2k+1(k为整数),于是,m2为奇数,这与已知条件m2是偶数矛盾。故m为偶数。
（2）如果结论的方面情况有多种，那么必须将所有的反面情况一一驳倒，才能推断原结论成立，这种证法又叫“穷举法”。
2.4 反证法如何正确的作出反设
运用反证法证明命题的第一步就是：假设命题的结论不成立，即假设结论的反面成立。在这一步骤中，必须注意正确地反设，这是正确运用反证法的基础、前提，正确作
