对新教材中加强反证法教学的几点看法,本文主要内容关键词为:反证法论文,几点论文,新教材论文,看法论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
在数学问题中,有相当数量的问题直接证明难以入手。因而,常采用间接法进行证明。反证法就是一种重要的间接证明方法。
在初中几何第三册第七章中通过证明“过同一直线上的三点不能作圆”正式提出反证法,它属选学内容。在教学中提出“使学生理解反证法的基本思路和一般步骤”为教学目的。从学生学习的情况看,基本上能理解反证法的基本思维及一般步骤。其存在的问题主要有以下四个方面:第一,反证法的理论依据;第二,什么样的命题可用反证法证明;而其难点又在;第三,反证法中的“反设”;第四,反证法中的“归谬”。因此,在高中继续学习反证法时,对反证法的进一步理解和掌握起着重要作用,为数学命题的证明提供了一种行之有效的重要方法。在具体的教学中也应主要把握上述四个方面。下面就每个方面作具体阐述。
第一,提出反证法的逻辑理论,使学生能正确理解,深信不疑。
反证法的理论依据是逻辑规律中的排中律。根据排中律:一个事物或者是A,或者是,二者必居其一。反证法即是证明结论的反面错误,从而结论正确。
第二,可以用反证法证明的命题范围相当广泛。一般常见的如:惟一性问题,无限性问题,肯定性问题,否定性问题,存在性问题,不等式问题,等式问题,函数问题,整除性问题,几何问题,等等。但一般而言,对用直接法不易证明,而其反面易于否定的命题可以考虑用反证法证明,在学习和解决实际问题的过程中须不断地进行探索和总结,才能切实掌握。
第三,反证法中的“反设”,它是应用反证法的第一步,也是关键的一步。“反设”的结论将是下一步“归谬”的一个已知条件。“反设”是否正确、全面,直接影响下一步的证明。作为“反设”其含义是:假设所要证明的命题的结论不成立,而结论的反面成立。故应准确找到命题的结论,抓住关键的字句进行分析、引导、示范、训练,使学生体会怎样对命题的结论进行正确、全面的否定。在训练时,主要做以下工作:(1)正确分清题设和结论;(2)对结论实施正确否定。一般而言,一种情形是直接在结论前加“不”或去掉“不”。例如,是←→不是,有←→没有,能←→不能,成立←→不成立,存在←→不存在,大于等于←→不大于等于(即小于),等等,此类问题的否定较为简单。另一种情形是不能简单地加“不”。例如,A:只有一个,应是:至少有两个;A:至少有一个,应是:一个都没有:A:至多有一个,:可能有两个或两个以上;A:都在,应是:都不在或不都在;等等,这些应多做分析、理解。(3 )对结论否定后,应找出其所有的情况。 例如,A:大于,:不大于,不大于即小于或等于, 对这两种情况在下一步的“归谬”中应一一证明不成立。
第四,反证法的“归谬”,它是反证法的核心。其含义是:从命题结论的假设(即把“反设”作为一个新的已知条件)及原命题的条件出发,引用一系列论据进行正确推理,推出与已知条件、定义、定理、公理等相矛盾的结果。在教学中应通过适当的例题,由浅入深地去引导学生如何寻找和探求矛盾。
1.与已知矛盾
例1 已知p[3]+q[3]=2。求证:p+q≤2。
分析:这是一个不等式问题。
(1)反设:结论是“≤”,则应假设为p+q>2。
那么p+q>2将作为下一步“归谬”的已知条件。
(2)归谬。p+q>2是一个已知条件,结合题设分析p、q均为三次方,故由p+q>2,得
p>2-p,
∴p[3]>(2-q)[3]=8-12q+6q[2]-q[3]。
p[3]+q[3]>8-12q+6q[2]
=6(q-1)[2]+2≥2。
故p[3]+q[3]>2。
(3)这个结论与已知p[3]+q[3]=2矛盾,而推理正确,故而假设错误,那么应肯定结论p+q≤2正确。命题得证。
2.与定理矛盾
例2 已知:如图,设点A、B、C在同一直线上。
求证:过A、B、C三点不能作圆。
分析:命题的结论是一个否定性结论。
(1)反设。不能→能。设假设过A、B、C三点能作圆,那么这个结论将作为下一步“归谬”的一个已知条件。
(2)归谬。由上述假设过A、B、C三点能作圆出发,设此圆圆心为O,则A、B、C三点中任意两点的连线段是圆O的弦。由垂径定理:O既在AB的中垂线l[,1]上,又在BC的中垂线l[,2]上,从而过点O 有两条直线l[,1]与l[,2]均与l垂直, 这个结论就与定理:“过一点有且只有一条直线与已知直线垂直”相矛盾。推理正确,故而假设错误。
(3)肯定结论。即过同一直线l上三点A、B、C不能作圆。
3.与性质矛盾