一、 定义与命题
1. 定义
对名称或术语的含义进行描述或做出规定,就是给出它们的定义.
【明晰】①必须严密,通常定义中有“是”“叫”“称为”等判断词,不能使用“一些”“大概”“差不多”等含糊不清的词语;②一般不用否定判断.
如:“两点之间线段的长度,叫做这两点之间的距离”就属于下定义.
2. 命题
(1) 对某一件事情做出判断的句子叫做命题.
【明晰】判断是否是命题要注意两点:①是否是完整的句子;②是否做出肯定或否定的判断. 一般说来命题是带有肯定或否定语气的完整的陈述语句,疑问句、感叹句、祈使句等都不是命题.
如:“连接A、B两点.”“对角线相等吗?”就不是命题. “在同一平面内,不相交的两条直线叫做平行线”就是命题.
(2) 在数学中命题一般由条件和结论两部分组成.
【明晰】①有些命题呈现出“如果……那么……”的形式,此时“如果”后面的语句就是条件,“那么”后面的语句就是结论.
如命题:“如果a-b>0,那么a>b. ”条件是a-b>0,结论是a>b.
②有些命题则需要改写成“如果……那么……”的形式后才能写出条件和结论.
如命题:“邻补角互补”. 先改写为“如果两个角是邻补角,那么这两个角互补”,然后可写出条件“两个角是邻补角”,结论为“这两个角互补”.
(3) 命题有真、假之分:如果条件成立,那么结论成立,这样的命题叫真命题;如果条件成立,结论不一定成立,这样的命题叫做假命题.
【明晰】辨别一个命题真假的方法:①实际生活问题,实践是检验真理的唯一标准;②数学中判定一个命题是真命题,要经过推理;③要判断一个命题是假命题,只需要一个反例即可.
如:判断下列命题的真、假.
二、 证明
1. 事件的判断
观察、操作、实验是人们认识事物的重要手段,通过观察、操作、实验得到的结论常常是正确的,但是仅凭观察、操作、实验得到的结论有时是不深入的、不全面的,甚至是错误的.
【明晰】①观察是对客观事物所进行的一种查看体验活动,简单讲就是用眼睛采访;②操作是指人用手活动的一种行为,也是一种技能;③实验是科学研究的基本方法之一,根据科学研究的目的,尽可能地排除外界的影响,突出主要因素并利用一些专门的仪器设备,人为地变革、控制或模拟研究对象,使某一些事物(或过程)发生或再现,从而去认识自然现象、自然性质、自然规律. “纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行.” 检验数学结论的常用方法有如下三种:实验验证、举出反例、推理等.
如:图1中的四边形受同心圆的影响,容易把四边形的边看成是弯曲的,所以认为它不是正方形,但是可以借助于三角板等工具实际测量比较发现它是一个正方形.
再如:用一根比地球赤道长1 m的铁丝将赤道围起来,那么铁丝与地球赤道之间的间隙有多大?能放进一颗红枣吗?能放进一个拳头吗?
【解析】设赤道周长为C,则铁丝与赤道之间的间隙为-=≈0.16(m). 这样的间隙既能放进一颗红枣,也能放进一个拳头.
2. 证明与定理
(1) 根据已知的真命题,确定某个命题真实性的过程叫做证明.
【明晰】①证明是说明真命题的说理过程,证明过程必须做到言必有据. 证明过程通常包含几个推理过程,每个推理应包括因、果和由因得果的依据. 其中,“因”是已知事项;“果”是推得的结论;“由因得果的依据”是基本事实、定义、已学过的定理以及等式性质、不等式性质等. ②证明过程的基本结构是:“∵……( ),∴……( ). ”其中“∵”后面写推理的因,“∴”后面写推理的果,“( )”里面写出条件的由来或由因到果的依据理由. 由此可见,每一步推理应包括“因”“果”“理由”三部分,而且因果关系必须合理. 证明过程就是由这一步步“推理”构成的. ③推理的表述形式有三种:一因一果型;一因多果型;多因一果型. 特别是多因一果型,必须要多“因”齐全才能得出“果”. 证明就是找“果”“因”之间的“逻辑链”,一要言必有据,二要书写规范.
(2) 经过证明的真命题称为定理.
【明晰】定理一定是真命题,但真命题不一定都是定理. 定理是在研究中觉得比较重要和常用的结果,授予它定理的地位. 一般来说课本上以黑体字形式出现的文字表述都是定理.
3. 证明与图形有关的命题的一般步骤
(1) 根据题意,画出图形;
(2) 根据命题的条件、结论,结合图形,写出已知、求证;
(3) 写出证明过程.
【明晰】①画出与命题有关的图形时,把求证的内容在图上标上符号. 还要根据证明的需要,在图上标出必要的字母或符号,以便于叙述或推理过程的表述. ②已知部分是已知事项,即把命题的题设转化为几何符号语言写在已知中;求证部分是论证的事项,即把命题的结论转化为符号语言写在求证中.
4. 定理的推论
由一个定理直接推出的正确结论,叫做这个定理的推论.
【明晰】定理的推论和定理一样可以作为进一步证明的依据.
如:三角形内角和定理的推论:三角形的外角等于与它不相邻的两个内角的和.
它为证明一角等于两角的和提供了重要依据.
5. 证明思路的分析方法
为了寻找正确的证题方法或途径,我们可以先设想它的结论是正确的,然后追究它成立的原因,再就这些原因分别研究,看它们的成立又各需具备什么条件,如此逐步往上逆求,直至达到已知的事实,这样一种思维方法就叫做逆向分析,可简单地概括为“执果索因”,即“拿着结果去寻找原因”.
若要证明命题:“若A成立,则D成立. ”用逆向分析思考时,其思路可如图3所示:(从下往上看)从结论开始,即从D开始往上寻求其成立的条件,假设C、C1、C2都能使D成立,再寻求有什么条件能使C、C1、C2成立,设B、B1能使C成立,B2能使C1成立,B3、B4能使C2成立,这一切原因,固然都可使D成立,但究竟哪个是题设A的结果呢?检查之后,设发现B是,这样就由未知的D上溯到已知的A,因而就获得了证明的思路:D←C←B←A,即D可由C得出,C又可由B得出,B又可由已知的A得出,至此命题得证.
证明一个命题的正确时,我们先从已知的条件出发,通过一系列已确立的命题(如定义、定理等),逐步向前推演,最后推得要证明的结果,这种思维方法叫做顺向综合,可简单地概括为:“由因导果”,即“由原因去推导结果”.
用顺向综合思考上述命题时,其思路可由图4所示:从已知条件开始,故从A开始推演,寻找可以到达D的思路,但由A所得的结果往往不止一个,可能有好多个. 设B、B1、B2都是A的结果,同样由B、B1、B2又可得好多结果,设由B可得C、C1,B1可得C2,B2可得C3、C4,在这些C中,只要有一个能得出D即可,思考至此便可得到:A→B→C→D这个证明思路了. 若C中还没有一个能得出D的,可如上一样,再往下寻求,直至能推理得出D为止.
两者的优缺点是:在思考上逆向分析优于顺向综合,在表达上逆向分析不如顺向综合;逆向分析利于思考,顺向综合宜于表述,在解决问题中,最好合并使用;对于一个新问题,一般先用逆向分析寻求解决,然后用顺向综合有条理地表述出来.
有道是:由因导果叫综合,执果索因是分析,综合分析齐出场,两头凑法最受益.
三、 互逆命题
1. 互逆命题
在两个命题中,如果第一个命题的条件是第二个命题的结论,而第一个命题的结论又是第二个命题的条件,那么这两个命题叫做互逆命题. 其中一个命题是另一个命题的逆命题.
【明晰】①互逆命题不是指一个命题,而是指两个命题之间的一种关系,它和互为倒数、互为相反数、互为余角、互为补角这些含义类似;②原命题与逆命题是相对的,互逆命题是指两个命题之间的某种关系,这种关系体现在条件与结论的相互交换上;③每个命题都可以将它的条件和结论互换得到它的逆命题,因而每个命题都有逆命题;④每个命题都有逆命题,但原命题正确,它的逆命题却不一定正确,原命题错误,逆命题不一定错误.
如:请写出“等腰三角形两腰上的高相等”的逆命题.
【解析】把一个命题的条件和结论互换就得到它的逆命题. 命题的条件是“一个三角形是等腰三角形”,结论是“两腰上的高相等”. 将条件和结论互换时,需注意腰是等腰三角形特有的,应将“两腰上的高相等”换为“两边上的高相等”. 将条件和结论互换得逆命题为:如果一个三角形两边上的高相等,那么这个三角形是等腰三角形.
2. 举反例
举出一个符合命题的条件,但命题结论不成立的例子来说明命题是假命题的例子叫做反例
【明晰】反例的列举必须符合条件,举反例时,可以用文字语言来表述,也可以用数据来说明,还可以用图形来表示.
如命题“任何角都小于其补角”的反例是“令∠A=130°,则∠A的补角∠B为50°,而∠A>∠B”.
3. 互逆命题的真假性
有些互逆命题均为真命题,如“直角三角形的两个锐角互余”和“有两个角互余的三角形是直角三角形”;有些互逆命题一真一假,如“如果a>1,那么a2>1”和“如果a2>1,那么a>1”; 有些互逆命题均为假命题,如“锐角与钝角互为补角”.
(作者单位:江苏省无锡市江南中学)