数学证明的逻辑知识
(2022-07-22 17:35:12)1.按是否直接证明命题,数学证明分为直接证法和间接证法
所谓直接证法,指从命题的条件出发,根据已知的定义、公理、定理,直接推证结论的真实性。直接证法是数学中经常采用的方法,在证明过程中,通常要运用演绎、归纳、分析、综合等方法。所谓间接证法,指不是直接证明论题的真实性,而是转化为证明反论题不真;或者证明与论题等效的命题的真实性;或者在互逆命题等效的情况下,通过证明论题的逆命题的真实性,从而肯定论题的真实性。间接证法又可分为反证法和同一法。间接证法是论证数学结论的有力武器,体现了正难则逆、直难则曲、顺难则反的思想。间接证法中的反证法在小学数学中较为重要。尽管在小学数学中没有出现反证法的概念,但反证法思想在分析和解决问题时却经常要用到。比如在直角三角形ABC中,已知∠C是直角,那么要说明∠A一定是锐角,最简单的方法就是应用反证法思想。
2.按思维过程的顺序,数学证明分为综合法和分析法
在数学证明中,为了找到证明的途径,根据思考时推理序列的方向不同,数学证明的方法可以分为分析法和综合法。所谓分析法,就是从结论出发,逆溯其成立的条件,再就这些条件分析研究,看它的成立又需要什么条件,继续逐步逆溯,直至达到已知条件为止,简称“执果索因”。而综合法正好与之相反,它是从题设出发,以已确立的定义、公理、定理、公式、法则等为依据,逐步展开逻辑推理,直到获得所要证明的结论,简称“由因导果”。通常用分析法寻找解题思路,用综合法叙述解题过程。在小学算术应用问题的解决中,离不开综合法和分析法的运用。简单的问题,往往直接应用综合法便可解决;复杂的问题,往往需要分析法和综合法的综合运用。分析法从要求解的结论出发,逐步寻找一系列的“须知”,思维具有目标性和方向性;综合法从已知条件出发,逐步推出一系列的“可知”,思维具有发散性和不确定性。当“须知”和“可知”相遇之后,便成功打通了一条解题通道。
3.按证明过程所采用推理形式,数学证明分为演绎法和归纳法
用演绎推理的方法进行证明称为演绎法,演绎法是从一般到特殊的推理形式,一般通过三段论的形式来实现。用归纳推理的方法进行证明称为归纳法,归纳法是由特殊到一般的推理形式。如前所述,归纳法按照概括对象的范围不同,分为完全归纳法和不完全归纳法两类。完全归纳法的理论依据是完全归纳推理,所证命题涉及的对象数目是有限的,可以作为数学证明的工具;不完全归纳法得到的结论是或然性的,不能作为数学中严格论证的工具。比如在小学学习了乘法分配律之后,有学生提出有没有“除法分配律”的问题,教师据此引导学生展开探究。探究时学生列举了大量实例进行论证,发现除法对加法满足右分配律,这时学生采用的便是归纳的论证方法,但这并无法真正证明某个结论。当教师引导学生将分析论证过程一般化,即(a+b)÷c=(a+b)×c1=a×c1+b×c1=a÷c+b÷c,此时采用的便是演绎的论证方法。演绎法和归纳法只在说明某个结论成立时使用。要说明某个结论不成立,如除法对加法不满足左分配律,则只要举出一个反例进行否定即可。