反证法——要点解密反证法是高中数学的一种重要的证明方法,在不等式和立体几何的证明中经常用到,在高考题中也经常出现
一般用于直接证明条件较少,关系不明确,问题形式较抽象,而其反面较具体、较容易发现入手点等,正所谓“正难则反”,这也是转化思想的体现
1.反证法证题的基本步骤(1)反设:假设原命题的结论不成立,即其反面成立;(2)归谬:以命题的条件和所作的假设出发,经过推理,得出矛盾;(3)否定假设得出欲证结论:由矛盾判定假设不正确,从而肯定原命题的结论正确
注:这里所说的矛盾常常有以下四种情形:与已知条件矛盾;与假设矛盾;与已知的定义、定理、公理矛盾;自相矛盾
2.反证法解决的常见题型:(1)否定性问题:(2)存在性问题;(3)唯一性问题:(4)分类性问题
例1若{正整数},且
求证:或中至少有一个成立
分析:注意到“至少”字样,可考虑用反证法证明
证明:假设与同时成立,又,∴将以上两式相加得,这与已知条件矛盾,因此假设不成立
用心爱心专心故或中至少有一个成立
导评:反证法的逻辑根据为:要证明命题“若则为真”,该证“若则为假”,因此,反证法的核心是从出发导出矛盾
例2设二次函数中的、、均为整数,且、均为奇数,求证:方程无整数根
分析:若直接证明否定性命题比较困难,故运用反证法处理
证明:假设方程有一个整数根,则
①∵,均为奇数,∴必为偶数,当为偶数时,令,则必为偶数,与①式矛盾;当为奇数时,令,则为一奇数与一偶数乘积,必为偶数,也与①式矛盾
综上可知方程无整数根
评注:解此题的关键是让不成立,即为偶数
例3求证:一元二次方程至多有两个不相等的实根
分析:所谓至多有两个,就是不可能有三个,要证“至多有两个不相等的实根”,只要证明它的反面“有三个不相等的根”不成立,即证明了原命题,可考虑用反证法
证明:假设方程有三个不相等的实根、、,则用心爱心专心由(1)(2)得,(4)由(1)(