高数论文-反证法

高等数学结课论文之反证法

反证法又称归谬法、背理法，是一种论证方式，他首先假设某命题不成立（即在原命题的条件下，结论不成立），然后推理出明显矛盾的结果，从而下结论说原假设不成立，原命题得证。

反证法的原理：反证法是“间接证明法”一类，是从反方向证明的证明方法，即：肯定题设而否定结论，从而得出矛盾。法国数学家阿达玛对反证法的实质作过概括：“若肯定定理的假设而否定其结论，就会导致矛盾”。具体地讲，反证法就是从反论题入手，把命题结论的否定当作条件，使之得到与条件相矛盾，肯定了命题的结论，从而使命题获得了证明。

在应用反证法证题时，一定要用到“反设”，否则就不是反证法。用反证法证题时，如果欲证明的命题的方面情况只有一种，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”；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”。

反证法在数学中经常运用。当论题从正面不容易或不能得到证明时，就需要运用反证法，此即所谓"正难则反"。牛顿曾经说过：“反证法是数学家最精当的武器之一”。一般来讲，反证法常用来证明正面证明有困难,情况多或复杂,而逆否命题则比较浅显的题目，问题可能解决得十分干脆。

反证法的逻辑原理：反证法的证题可以简要的概括为“否定→得出矛盾→否定”。即从否定结论开始，得出矛盾，达到新的

否定，可以认为反证法的基本思想就是辩证的“否定之否定”。应用反证法的是：欲证“若P则Q”为真命题，从相反结论出发，得出矛盾，从而原命题为真命题。

反证法的证明：反证法的证明主要用到“一个命题与其逆否命题同真假”的结论，为什么？这个结论可以用穷举法证明：

某命题：若A则B，则此命题有4种情况：

1.当A为真，B为真，则A→B为真，﹁B→﹁A为真；

2.当A为真，B为假，则A→B为假，﹁B→﹁A为假；

3.当A为假，B为真，则A→B为真，﹁B→﹁A为真；

4.当A为假，B为假，则A→B为真，﹁B→﹁A为真；

∴一个命题与其逆否命题同真假

即关于〉=〈的问题：

大于 -〉反义：小于或等于

都大于-〉反义：至少有一个不大于

小于 -〉反义：大于或等于

都小于-〉反义：至少有一个不小于

即反证法是正确的。

与若A则B先等价的是它的逆否命题若﹁B则﹁A

假设﹁B,推出﹁A,就说明逆否命题是真的,那么原命题也是真的.

但实际推证的过程中,推出﹁A是相当困难的,所以就转化为了推出与﹁A相同效果的内容即可,这个相同效果就是与A(已知条件)

矛盾,或是与已知定义,定理,大家都知道的事实等矛盾.

步骤：

（1）假设命题结论不成立，即假设结论的反面成立。

（2）从这个命题出发，经过推理证明得出矛盾。

（3）由矛盾判断假设不成立，从而肯定命题的结论正确。

反证法在简易逻辑中适用题型：

（1）唯一性命题

（2）否定性题

（3）“至多”，“至少”型命题

反正法的应用举例：两个反证法的范例：

证明1：素数有无穷多个。

这个古老的命题最初是由古希腊数学家欧几里德(Euclid of Alexandria，生活在亚历山大城,约前330～约前275,是古希腊最享有盛名的数学家)在他的不朽著作《几何原本》里给出的一个反证法：

假设命题不真，则只有有限多个素数，设所有的素数是2=a1

此时，令N=a1*a2*……*an+1,那么所有的ai(i=1,2,……,n)显然都不是N的因子，那么有两个可能：或者N有另外的素数真因子，或者N本身就是一个素数，但是显然有N>ai(i=1,2……n).无论是哪种情况，都将和假设矛盾。这个矛盾就完成了我们的证明，所以确实有无穷多个素数！

证明2：根号二是无理数。

假设命题不真，则√2为有理数，设√2=n/m，即最简分数的形式。

则n∧2/m∧2=2，2m∧2=n∧2

所以n∧2为偶数，则n为偶数，可表示为2x

则2m∧2=4x∧2

所以m∧2=2x∧2

则m也为偶数

所以m和n有公因数2，与n/m为最简分数矛盾

所以√2为无理数！

这个证明简短而又有力，充分体现了证明者的智慧，也体现出数学的概括性和美丽。