數學中的反例是指滿足命題條件,但不滿足命題結論的例子。當壹個數學命題被提出時,首先,通過壹系列正確的推理得到證明;壹種是求反例(壹個就夠了)否定這個命題。
1反例的作用
1.1的反例可以用來判斷命題是否成立。
在數學中,要證明壹個命題為真,必須經過嚴格的推理;否定壹個命題,只要給出壹個符合命題條件但與命題結論相矛盾的例子就可以了。費馬是17世紀法國傑出的數學家。他曾經做過壹個猜想:形狀就像,當n是自然數時,它是壹個質數。半個多世紀後,歐拉首先找到壹個反例,計算出當n=5時,它不是素數,即它是合數。歐拉通過反例否定了費馬猜想,利用反例判斷命題真假的作用由此可見壹斑。
命題1的周期函數之和還是周期函數,非周期函數之和還是非周期函數。
分析取,周期為2,周期為,但為非周期函數。也希望它們都是非周期函數,但它們的和顯然是周期為的周期函數。
從上面的反例可以判斷,命題1是壹個偽命題。
1.2反例可以用來構造和證明壹個命題。
對於壹個命題,壹方面它的反例可以起到否定這個命題的作用。沒有找到反例,就不能說明命題為真,因為可能有反例,只是妳沒有找到而已。另壹方面,命題的反例有時是其否定命題的極好證明。
命題2素數是有限的。
如果質數只有有限個,那麽妳可以把它們都寫出來,還不如設為,沒有其他質數。現在構造壹個數:或者素數,顯然大於壹切;或者是壹個合數,顯然是不能除盡的,所以還有其他的質因數。但不管是哪種情況,都意味著還有其他素數。這個反例說明“素數有有限個”這個命題是假的。
1.3的反例有助於加深對數學概念和定理的理解。
數學中有很多復雜的概念和定理,條件結論交錯,讓人難以理解。通過對壹些反例的分析,有助於加深對數學概念的理解。借助於反例,可以使定理的條件和結論之間的關系變得清晰。
命題3周期函數必有最小正周期。
在分析討論周期函數及其最小正周期時,很多人認為壹個周期函數必有壹個最小正周期。我們可以舉出反例來闡明這個觀點:這個函數以任意有理數為周期,有理數中沒有最小正數,所以不存在最小正周期。這說明不是所有的周期函數都有最小正周期。通過這個反例,人們可以更好地理解周期函數最小正周期的數學概念。
1.4的反例是壹種快速找到解題錯誤結果的方法。
面對壹個問題的答案,通常會有很多方法來驗證結果是否正確。這是用反例引導人們追求問題的快捷方法。
例如,如果方程的兩個根都大於2,那麽數字的範圍應該是現實的。
從題意中得出了錯誤的解答。
然後②
也就是說,因此。
沒有反例很難找出解題結果中的錯誤。如果妳替換它,妳得到等式,其中壹個是2(不大於2)。從這個反例可以看出,解題過程中是有錯誤的,那麽錯誤在哪裏呢?仔細考察可以看出,①→②不是同態變形,所以要給②加條件,正確答案應該是:。
利用反例幫助人們發現解題中的錯誤,方便快捷。此外,反例還有助於加深對數學定義、定理、公式等的記憶。
2構造反例的幾種方法
2.1二分法
所謂“二分法”,就是把滿足問題的情況分成兩類,使壹類具有壹定的屬性,另壹類沒有。如果第壹類能使命題成立,那麽就考察第二類。如果有必要,我們可以繼續用“二分法”對第二種情況再次進行分類,直到找到反例(當然有時也可能找不到)。
命題4如果並且,那麽。
分析命題的結論分為兩種:1);2)。很明顯,後壹種情況,總有,就是那個時候,命題結論不成立。所以很容易舉出反例:當時有:通過“二分法”,系統地找到反例,說明這個命題是假的。
2.2特殊情況施工方法
利用壹些特例和典型反例,構造所需反例:直角三角形、等腰三角形、兩條平行或垂直的直線等特例。;典型的反例是在判斷函數奇偶性時如何解釋函數是奇數還是偶數。有了這些特例,我們就可以在必要的時候靈活運用,構造出必要的反例。註意問題的特例或典型反例,有時會事半功倍,找反例很簡單。
2.3近似構造法
通過對命題的分析,找到反例的範圍,逐步縮小範圍,向目標靠近,最終構造出所需反例。
命題5設內切圓半徑、外接圓半徑和最長高度分別為,則有。
分析取等腰,頂角為,當(圖1)時,為底邊上的高度。隨著它變得越來越小,越來越長,它在同壹頁上。
當(圖2),它是在腰部高,有。所以,當時可以在這個範圍內構造反例:。所以可以判斷這個命題是假的。
2.4圖示施工方法
結合問題的幾何意義,借助圖形,構造壹個反例。
命題6是函數的最小正周期,那麽函數的最小正周期就是最小公倍數。
分析還不如設定函數的最小正周期。如果命題成立,函數的最小正周期也應該是。現在,該函數被構造為將其最小正周期減半(圖3)。為了滿足條件,前半周期等於,後半周期為0;反之亦然,從而形成反例。這樣就可以通過圖形直觀地判斷原命題為偽命題。
2.5題目設計數量關系的討論方法
壹些看似真或假的數學命題,規定了壹些量之間的關系,或者暗示了壹些量的關系。當這些數量關系滿足問題設置關系的壹部分時,命題成立;當這些數量關系滿足問題間關系的另壹部分時,命題不成立。所以,註意討論題的數量關系,往往可以更簡單地構造反例。
命題7假設三條邊的長度分別為,和,那麽這個三角形壹定是正三角形。
根據問題的意思進行分析
,移動並排序
或者。顯然,上述類別是可以顛倒的。那時候,有。此時滿足了命題關系但命題結論不成立。所以很容易找到反例:時間滿足設題關系,有,但不是正三角形。
3摘要
反例在培養發散性思維能力和創造性思維能力方面具有重要作用,在糾正錯誤結論、深化概念理解、開拓數學新領域方面也具有重要作用。學習構造反例是壹門學問,我們可以從學習實踐中獲得很多構造反例的經驗。
參考
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(作者單位:江蘇省寶應中學)
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