如何处理数学证明问题
分析方法和综合方法
在数学证明中,如果推理的方向是从验证到已知,或者从未知到已知,这种思维方法就叫分析。反之,如果推理的方向是从已知到验证,或者从已知到未知,这种思维方法就叫综合法。
示例1
已知A和B是不相等的正数。证明:
a3+B3 & gt;a2b+ab2
证明方法一
分析
想证明
a3+B3 & gt;
a2b+ab2
只是想证明
(a+b)(a2-ab+b2)>ab(a+b).
∵a & gt;b,b & gt0,a+b & gt;0,
∴只要证书a2-a b+ B2 & gt;ab,a2-2ab+B2 & gt;0,
即(a-b)2 >;0,而这显然是真的。
所以a3+B3 & gt;
a2b+ab2 .
证候方法2
综合法
∵a≠b,
∴a-b≠0,(a-b)2>;0,
也就是
a2-2ab+B2 & gt;0,a2-a b+ B2 & gt;ab .
和
a & gt0,b & gt0,a+b & gt;0,
∴
(a+b)(a2-ab+b2)>ab(a+b),
因此
a3+B3 & gt;
a2b+ab2
二
直接证据法和间接证据法
在数学证明中,从正面证明命题真值的方法称为直接证明。任何通过演绎证明命题为真的东西都是直接证明。是中学数学中常用的证明方法。证明题目真实性的方法不是直接证明题目的真实性,而是通过证明题目的否定命题不真实或者证明其等价命题成立,称为间接证明。间接证明方法主要有归谬法和同归法。
1.
归谬法
通过证明题目的否定题目是不真实的,来肯定题目的真实性的方法叫归谬法。
有归谬法和穷尽法两种。
反证法的一般步骤如下:
(1)假设命题的结论不成立(即结论的否定成立);
(2)从否定结论出发,逐步推理,得出与公理或前述定理、定义或条件相矛盾,或与临时假设相矛盾的结论(即结论不能被否定);
(3)根据排中律,原命题最终得到证实。
在应用归谬法时,如果命题结论的否定只有一种可能的情况,那么只要这种情况被推翻,结论就可以被肯定。这种归谬法叫做归谬法(见例2)。如果命题结论的否定方面的情况不止一种,那么否定方面所有可能的情况都必须一一反驳,才能确定结论成立。这种归谬法叫做穷举法(见例3)。
示例2
验证:
cos10
这是一个无理数。
证明假设
cos10
记住,这是一个有理数。
cos10
=
(p和q是质数),
然后cos30
=4cos310
-3cos10
=4(
)3-3(
)
是一个有理数,
和cos30
=
是一个无理数,
这与已知的假设相矛盾,所以cos10。
这是一个无理数。
示例3
如图,在△ABC中,已知BE和CF分别是B和C的平分线,BE=CF,验证:AB=AC。
证明:若AB≠AC,则有AB >;AC或AB
AC,那么∠ACB & gt;∠ABC,
∴∠bcf>;∠CBE,BF & gtCE,
∵
BF=EG,
∴
EG & gtEC,∠ECG & gt;∠EGC .
和
∠FCG=∠FGC,
∴∠fce<;FCE=∠FBE .
规则
∠ACB & lt;∠ABC(与假设相矛盾),
也就是
AB & gtAC,那不可能
(2)
同样的道理也可以证明,AB
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