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数学谬论与诡辩赏析VIP免费

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数学谬论与诡辩赏析——几何篇一、梯形的上底等于下底如图,任意梯形的上底为a,下底为b,中位线为c下面来证明a=b证明方法如下:因为c是梯形的中位线所以a+b=2c等式两边都乘以(a—b),得(a+b)·(a—b)=2c·(a—b)展开得a2-b2=2ac-2bc移项得a2-2ac=b2-2bc等式两边都加c2,得a2-2ac+c2=b2-2bc+c2即(a—c)2=(b—c)2两边都开方,得a-c=b-c第1页共6页等式两边都加c,得a=b这就是说,任何梯形的上底都等于下底。结论当然是荒谬的,要是这样的话,梯形和平形四边形岂不是没有区别了么?但是,证明过程中什么地方错了呢?解析:错在等式(a—c)2=(b—c)2两边都开方得a—c=b-c这个环节上。因为由(a—c)2=(b—c)2,只能得到|a—c|=|b-c|。在这里a—c<0,b-c>0,所以,a—c不可能等于b-c,即a≠b。二、大圆半径等于小圆半径如左图,在两个同心圆中,大圆半径为R,小圆半径为r,下面来证明R=r。证明:如右图,使大圆沿着直线滚动一周,这时,大圆的周长=AA′=2πR。由于两圆是固定在一起的,所以小圆也转动一周,移动的距离是BB′,即BB′=小圆的周长=2πr。因为四边形AA′B′B是矩形,所以AA′=BB′由AA′=2πR,BB′=2πr,得,2πR=2πr在等式两边都除以2π,得R=r即大圆半径=小圆半径。第2页共6页解析:从图上看,似乎是合情合理的,实际上其中忽略了一个隐含的因素,即因为两圆固定在一起,小圆除了滚动之外,还随着大圆的滚动向前滑行。因此,AA′是大圆的周长,BB′虽与AA′相等,实际却并不与小圆周长相等,它要比小圆周长大出许多。由于大前提错了,由此而推导出的结论也不可能正确。大圆的直径、半径不可能与小圆的直径、半径相等!三、三角形内切圆面积大于该三角形面积设三角形的周长为30,面积为75,根据S=(a+b+c)r=pr,得内切圆半径r===5。于是,三角形内切圆的面积=πr2=25π>75,即三角形内切圆面积大于三角形面积。解析:部分居然大于整体!这究竟是怎么一回事呢?原来三角形的面积与周长之间有着内在的相关性:由秦九韶——海伦公式和平均值不等式,得S=≤==s2=p2(这里s=(a+b+c)=p,s为三角形的半周长,p为三角形的周长)即三角形面积S和周长p之间必须满足不等式:S≤p2(当且仅当a=b=c时取等号).而上述三角形面积(75)和周长(30)之间并不满足这个不等式,换句话说,这个三角形根本不存在!四、任何三角形都是等腰三角形我们知道,三角形按边分类,可分为等腰三角形和不等边三角形。现在,有人却要证明:任意三角形都是等腰三角形。如图,△ABC是任意三角形,当AB=AC时,显然△ABC是等腰三角形。下面证明当AB≠AC时,△ABC也是等腰三角形!第3页共6页不妨设AB>AC,作边BC的垂直平分线DE与∠BAC的平分线,交点为P,过点P作PF⊥AB、PG⊥AC,垂足分别为F、G,连接PB、PC。容易证明①△APF≌△APG(角角边),所以有AF=AG,PF=PG;②△BPF≌△CPG(由①得PF=PG,又DE垂直平分BC,所以PB=PC,再根据“斜边直角边”得证),所以有BF=CG.因为AB=AF+FB,AC=AG+GC,所以AB=AC.综上所述,任意三角形都是等腰三角形。假如这个结论是对的,那么就不存在按边分类了!但是,这个证明究竟错在什么地方呢?解析:这道题的错误在于把图画错了!如果严格的按要求画图,PG与边AC的垂足不会在边AC上,而在边AC的延长线上,这时,我们可以证明AB-BC=2BF(或2CG),只有当BF=CG=0时,才有AB=BC。所以“任意三角形都是等腰三角形”这个结论不能成立。至于有人在证明时,故意把边BC的垂直平分线DE与∠BAC的平分线的交点P画在△ABC内部(见下图),那就更加大错特错了。事实上,设∠BAC的平分线与边BC相交于点K,根据三角形内角平分线定理得:AB/AC=BK/KC。如果AB>AC,那么BK>KC,也就是说K点在边BC中点的右边,所以边BC的垂直平分线DE和∠BAC的角平分线的交点P不可能在△ABC的内部!而这一点在“证明”中起着关键的作用。第4页共6页看了上面的“证明”,我们不免会有这样的疑问:如果一个几何题的证明的正确性取决于画图的准确性,那么我们又如何能保证画图的准确性呢?尤其严重的是,任何一个图形,即便你把它画得足够“...

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