数学教学中反证法的学习认知

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  【摘要】 综合学过的教学实例,了解间接证明的一种基本方法——反证法,了解反证法的思考过程、特点及如何正确的把反证法运用到数学中.
  【关键词】 数学;反证法;认知
  一、自主探究
  1. 复习旧知识:在课堂教学中,学生应已了解了直接证明的两种基本方法:综合法和分析法,综合法是“由因导果”,分析法是“执果索因”,这2种证明方法各有所长,在解决具体的问题中,学生应选择适当的证明方法或把不同的证明方法综合运用.
  2. 对比中学习新知识:反证法是间接证明的一种基本方法,是从反方向证明的方法,即:肯定题设而否定结论,经过推理导出矛盾,从而证明原命题. 法国数学家阿达玛(Hadamard)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.
  3. 问题探究:反证法会在怎么样的情况下运用? 其推出的矛盾是如何得到的?
  二、要点的诠释
  1. 反证法的原理是“否定之否定等于肯定”.
  用反证法解题的实质就是否定结论导出矛盾,从而说明原理结论正确,否定结论:对结论的反面要一一否定,不能遗漏;否定一个反面之反证法称为归谬法,否定2个或是2个以上反面之反证法称为穷举法,要注意用反证法解题,否定结论在推理论证中作为已知使用,导出矛盾是指在假设的前提下,逻辑和推理结果与“已知条件、假设. 公理、定理或显然成立的事实”等相矛盾.
  2. 反证法是以正面“存在性、唯一性、带有‘至少有一个’或‘至多有一个’等字样”的一些数学问题.
  用反证法证明不等式,常用的否定形式有:“≥”的反面为“<”,“≤”的反面为“>”,“>”的反面“≤”,“<”的反面为“≥”,“≠”的反面为“=”,“=”的反面为“≠”或“>”及“<”.
  反证法属逻辑方法范畴,他的严谨体现在它的原理上,即“否定之否定等于肯定”第一个否定是指“否定结论(假设)”第二个否定是指“逻辑推理结果否定了假设”.
  3.反证法中常见的矛盾:①与假设矛盾,②与公认的事实矛盾,③与数学公理、定理、公式、定义或已被证明了的结论矛盾.
  4. 反证法的证明在数学命题应用中的一般步骤
  ① 分清命题的条件和结论.
  ② 作出与命题结论相矛盾的假设.
  ③ 由假设出发,应用正确的推理方法,推出矛盾的结果.
  ④ 断定产生矛盾结果的原因,在于开始所作的假设不正确,于是原来结论成立,从而间接证明命题为真.
  三、典例精析
  类型一:证明“存在”、“唯一”型命题
  例1 求证:两条相交直线有且只有一个交点.
  证明:假设结论不成立,即有两种可能:无交点和不只有一个交点.
  ①若直线a,b无交点,那么a∥b或a,b是异面直线,与已知矛盾.
  ②若直线a,b不只有一个交点,则至少有2个交点A和B,这样同时经过A,B就有2条直线,这与“经过两点有且只有一条直线”相矛盾.
  本题中的2种情况,缺一不可,否则就会导致错误,启示:通过本题的结论可以看出,在用反证法证明“存在”或“唯一”型命题,反设结论时要全面.
  类型二:证明“至多”、“至少”、“无限”型命题
  启示:使用反证法时注意以下两点:
  (1)当遇到“否定性”“唯一性”“无限性”“至多”“至少”等类型时,常用反证法.
  (2)用反证法证明的一般过程是:
  ① 否定结论?圯A?圯B?圯C;
  ② 而C不合理与课本公理抵触,与此前定理不相容,与本题题设冲突,与临时假定违背自相矛盾;
  ③ 因此假设结论不能否定,故原结论正确.
  四、学后反思
  在教学课堂中数学教师要一步步慢慢的引导学生学习的思路步骤,最后总结用反证法证明问题的条件,期待以后更好的运用到学习中,举一反三.
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