高考數(shù)學(xué)第二輪復(fù)習(xí) 反證法與前面所講的方法不同，反證法是屬于“間接證明法”一類，是從反面的角度思考問(wèn)題的證明方法，即：肯定題設(shè)而否定結(jié)論，從而導(dǎo)出矛盾推理而得。法國(guó)數(shù)學(xué)家阿達(dá)瑪(Hadamard)對(duì)反證法的實(shí)質(zhì)作過(guò)概括：“若肯定定理的假設(shè)而否定其結(jié)論，就會(huì)導(dǎo)致矛盾”。具體地講，反證法就是從否定命題的結(jié)論入手，并把對(duì)命題結(jié)論的否定作為推理的已知條件，進(jìn)行正確的邏輯推理，使之得到與已知條件、已知公理、定理、法則或者已經(jīng)證明為正確的命題等相矛，矛盾的原因是假設(shè)不成立，所以肯定了命題的結(jié)論，從而使命題獲得了證明。反證法所依據(jù)的是邏輯思維規(guī)律中的“矛盾律”和“排中律”。在同一思維過(guò)程中，兩個(gè)互相矛盾的判斷不能同時(shí)都為真，至少有一個(gè)是假的，這就是邏輯思維中的“矛盾律”；兩個(gè)互相矛盾的判斷不能同時(shí)都假，簡(jiǎn)單地說(shuō)“A或者非A”，這就是邏輯思維中的“排中律”。反證法在其證明過(guò)程中，得到矛盾的判斷，根據(jù)“矛盾律”，這些矛盾的判斷不能同時(shí)為真，必有一假，而已知條件、已知公理、定理、法則或者已經(jīng)證明為正確的命題都是真的，所以“否定的結(jié)論”必為假。再根據(jù)“排中律”，結(jié)論與“否定的結(jié)論”這一對(duì)立的互相否定的判斷不能同時(shí)為假，必有一真，于是我們得到原結(jié)論必為真。所以反證法是以邏輯思維的基本規(guī)律和理論為依據(jù)的，反證法是可信的。反證法的證題模式可以簡(jiǎn)要的概括我為“否定推理否定”。即從否定結(jié)論開始，經(jīng)過(guò)正確無(wú)誤的推理導(dǎo)致邏輯矛盾，達(dá)到新的否定，可以認(rèn)為反證法的基本思想就是“否定之否定”。應(yīng)用反證法證明的主要三步是：否定結(jié)論 推導(dǎo)出矛盾 結(jié)論成立。實(shí)施的具體步驟是：第一步，反設(shè)：作出與求證結(jié)論相反的假設(shè)；第二步，歸謬：將反設(shè)作為條件，并由此通過(guò)一系列的正確推理導(dǎo)出矛盾；第三步，結(jié)論：說(shuō)明反設(shè)不成立，從而肯定原命題成立。在應(yīng)用反證法證題時(shí)，一定要用到“反設(shè)”進(jìn)行推理，否則就不是反證法。用反證法證題時(shí)，如果欲證明的命題的方面情況只有一種，那么只要將這種情況駁倒了就可以，這種反證法又叫“歸謬法”；如果結(jié)論的方面情況有多種，那么必須將所有的反面情況一一駁倒，才能推斷原結(jié)論成立，這種證法又叫“窮舉法”。在數(shù)學(xué)解題中經(jīng)常使用反證法，牛頓曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“反證法是數(shù)學(xué)家最精當(dāng)?shù)奈淦髦弧?。一般?lái)講，反證法常用來(lái)證明的題型有：命題的結(jié)論以“否定形式”、“至少”或“至多”、“唯一”、“無(wú)限”形式出現(xiàn)的命題；或者否定結(jié)論更明顯。具體、簡(jiǎn)單的命題；或者直接證明難以下手的命題，改變其思維方向，從結(jié)論入手進(jìn)行反面思考，問(wèn)題可能解決得十分干脆。一、方法簡(jiǎn)解：1. 已知函數(shù)f(x)在其定義域內(nèi)是減函數(shù)，則方程f(x)0 _。A.至多一個(gè)實(shí)根 B.至少一個(gè)實(shí)根 C.一個(gè)實(shí)根 D.無(wú)實(shí)根2. 已知a<0,1<b<0，那么a、ab、ab之間的大小關(guān)系是_。A. a>ab> ab B. ab>ab>a C. ab>a> ab D. ab> ab>a3. 已知l，a ，b ，若a、b為異面直線，則_。A. a、b都與l相交 B. a、b中至少一條與l相交C. a、b中至多有一條與l相交 D. a、b都與l相交4. 四面體頂點(diǎn)和各棱的中點(diǎn)共10個(gè)，在其中取4個(gè)不共面的點(diǎn)，不同的取法有_。(97年全國(guó)理)A. 150種 B. 147種 C. 144種 D. 141種【簡(jiǎn)解】1小題：從結(jié)論入手，假設(shè)四個(gè)選擇項(xiàng)逐一成立，導(dǎo)出其中三個(gè)與特例矛盾，選A；2小題：采用“特殊值法”，取a1、b0.5，選D；3小題：從逐一假設(shè)選擇項(xiàng)成立著手分析，選B；4小題：分析清楚結(jié)論的幾種情況，列式是：CC×436,選D。 S C A O B二、舉例分析：例1. 如圖，設(shè)SA、SB是圓錐SO的兩條母線，O是底面圓心，C是SB上一點(diǎn)。求證：AC與平面SOB不垂直。【分析】結(jié)論是“不垂直”，呈“否定性”，考慮使用反證法，即假設(shè)“垂直”后再導(dǎo)出矛盾后，再肯定“不垂直”?！咀C明】 假設(shè)AC平面SOB， 直線SO在平面SOB內(nèi)， ACSO， SO底面圓O， SOAB， SO平面SAB， 平面SAB底面圓O，這顯然出現(xiàn)矛盾，所以假設(shè)不成立。即AC與平面SOB不垂直。【注】否定性的問(wèn)題常用反證法。例如證明異面直線，可以假設(shè)共面，再把假設(shè)作為已知條件推導(dǎo)出矛盾。例2. 若下列方程：x4ax4a30， x(a1)xa0, x2ax2a0至少有一個(gè)方程有實(shí)根。試求實(shí)數(shù)a的取值范圍。【分析】 三個(gè)方程至少有一個(gè)方程有實(shí)根的反面情況僅有一種：三個(gè)方程均沒(méi)有實(shí)根。先求出反面情況時(shí)a的范圍，再所得范圍的補(bǔ)集就是正面情況的答案?！窘狻?設(shè)三個(gè)方程均無(wú)實(shí)根，則有：,解得,即<a<1。所以當(dāng)a1或a時(shí)，三個(gè)方程至少有一個(gè)方程有實(shí)根?！咀ⅰ俊爸辽佟薄ⅰ爸炼唷眴?wèn)題經(jīng)常從反面考慮，有可能使情況變得簡(jiǎn)單。本題還用到了“判別式法”、“補(bǔ)集法”（全集R），也可以從正面直接求解，即分別求出三個(gè)方程有實(shí)根時(shí)（0）a的取值范圍，再將三個(gè)范圍并起來(lái)，即求集合的并集。兩種解法，要求對(duì)不等式解集的交、并、補(bǔ)概念和運(yùn)算理解透徹。例3. 給定實(shí)數(shù)a，a0且a1，設(shè)函數(shù)y (其中xR且x)，證明：.經(jīng)過(guò)這個(gè)函數(shù)圖像上任意兩個(gè)不同點(diǎn)的直線不平行于x軸； .這個(gè)函數(shù)的圖像關(guān)于直線yx成軸對(duì)稱圖像。(88年全國(guó)理)?！痉治觥俊安黄叫小钡姆穸ㄊ恰捌叫小保僭O(shè)“平行”后得出矛盾從而推翻假設(shè)。【證明】 設(shè)M(x,y)、M(x,y)是函數(shù)圖像上任意兩個(gè)不同的點(diǎn)，則xx,假設(shè)直線MM平行于x軸，則必有yy，即，整理得a(xx)xxxx a1， 這與已知“a1”矛盾， 因此假設(shè)不對(duì)，即直線MM不平行于x軸。 由y得axyyx1,即(ay1)xy1,所以x，即原函數(shù)y的反函數(shù)為y，圖像一致。由互為反函數(shù)的兩個(gè)圖像關(guān)于直線yx對(duì)稱可以得到，函數(shù)y的圖像關(guān)于直線yx成軸對(duì)稱圖像。【注】對(duì)于“不平行”的否定性結(jié)論使用反證法，在假設(shè)“平行”的情況下，容易得到一些性質(zhì)，經(jīng)過(guò)正確無(wú)誤的推理，導(dǎo)出與已知a1互相矛盾。第問(wèn)中，對(duì)稱問(wèn)題使用反函數(shù)對(duì)稱性進(jìn)行研究，方法比較巧妙，要求對(duì)反函數(shù)求法和性質(zhì)運(yùn)用熟練。三、鞏固訓(xùn)練： 1. 已知f(x)，求證：當(dāng)xx時(shí)，f(x)f(x)。2. 已知非零實(shí)數(shù)a、b、c成等差數(shù)列，ac，求證：、不可能成等差數(shù)列。3. 已知f(x)xpxq，求證：|f(1)|、|f(2)|、|f(3)|中至少有一個(gè)不小于 。4. 求證：拋物線y1上不存在關(guān)于直線xy0對(duì)稱的兩點(diǎn)。5. 已知a、bR，且|a|b|<1，求證：方程xaxb0的兩個(gè)根的絕對(duì)值均小于1。 A F DB M NE C6. 兩個(gè)互相垂直的正方形如圖所示，M、N在相應(yīng)對(duì)角線上，且有EMCN，求證：MN不可能垂直CF。