有些定理从正面不容易证明,从反面反而容易一些,那么就需要用到反证法。
反证法核心思想:假设条件成立(式子1),而结论不成立(式子2),那么就用这两个式子去推,推出某些与目前已知的定理或者公理矛盾的结果或者现象(比如1+1 不等于2了),那就说明式子1和式子2必定不能同时成立(如果同时成立,刚刚说了已经推出了矛盾现象,就不符合实际的),因此假如式子1成立,那么式子2一定不成立;假如式子2成立,那么式子1一定不成立。只有这两种情况一定是有、必然的,这样才能使得不会和已知公理矛盾的现象。也就是说这两种情况是相依相存的,有情况1,也一定同时发生情况2。这也就是说这两种情况是等价的。
- 情况1:假设式子1成立(代表的是假设成立),那么式子2一定不会不成立(注:式子2不成立代表的是结论成立),这种情况的话,不就刚好得出我们要证明的了吗,因此得证。
- 情况2:假设式子2成立(注:式子2成立代表的是结论不成立),式子1一定不成立(代表的是假设不成立)。实际上这个就是情况1的逆否命题,初中数学就学过,原命题和逆否命题具有等价性,这里也再次说明了这句话。
用符号形式化表示就是:要想证明p -> q,证明步骤如下:
假设p成立,而q不成立,然后推推推,发现出现荒谬的显式矛盾了,说明p成立,q也一定成立,即p -> q,这样就不会发生这个尴尬矛盾了。同时也说明一定也有,~q -> ~p。
我们还可以这样证明,由于原命题的逆否命题具有等价性,那么我们证明它的逆否命题成立的话,原命题那么也会成立。那也就是现在想要证明~q -> ~p,证明步骤如下:
(同样使用反证法):假设~q成立,而~p不成立,然后推推推,得出显式荒谬矛盾,说明~q成立,而~p也成立,即~q -> ~p;或者说~p不成立,而~q也不成立,即p -> q;(反反得正)。
上面就是反证法的核心思想。可能会觉得有点绕(可以自己去网上搜搜常见的例子更容易帮助理解),但是自己好好想想,其实这也是很自然的思想逻辑,是一种自然规律。