例談反證法在高中數學解題中的妙用

2022-07-02 14:24:03 字數 2556 閱讀 2281

摘要:在高中數學教學中,反證法作為一種解題方法,一直備受廣大教師及學生的青睞。縱觀數學這門學科的諸多定理及結論,其中也有不少是用反證法來證明的。

可見,反證法在高中數學中佔據著十分重要的位置。反證法作為一種間接證法,不僅能豐富學生的解題技巧,還能鍛鍊學生的逆向思維,提高綜合素養。本文主要以例項來說明反證法在高中數學解題中的妙用。

關鍵詞:高中數學反證法解題

一、反證法解空間幾何題中的妙用

在蘇科版高中數學教材中,立體幾何佔據著十分重要的地位。在歷年的高考試題中,立體幾何題型也一直是重點考查的題型之一。在一些求證空間關係的空間幾何題當中,用正面求解的方法往往耗時費力,而且難度極大,在有限的考試時間中,這樣的做法是相當不經濟的。

「正難則反」,讓學生掌握反證法,不僅可以豐富學生的「**庫」,提高學生解題的效率,還能開發學生的思維能力,從而提高學生的綜合數學能力。

例,如圖,設sa、sb是圓錐so的兩條母線,o是底面圓心,c是sb上一點。求證:ac與平面sob不垂直。

要求解此題,首先要找到這道題的題眼。此題的關鍵點便是「不垂直」。根據題目給出的資訊,若直接求證直線ac與平面sob不垂直,顯然無從入手。

面對這種情況,引用「正難則反」的思維,這道題完全可以用反證法來求解,假設直線ac與平面sob垂直,再匯出矛盾,從而間接推出直線ac與平面sob不垂直。

解題過程如下:

假設ac⊥平面sob

∵直線so在平面sob內

∴ac⊥so

∵so⊥底面圓o

∴so⊥ab

∴so⊥平面sab

∴平面sab∥底面圓o

這顯然矛盾,因此假設不成立

即ac與平面sob不垂直

從以上例子可以看出,運用反證法解此題,不僅大大降低了解題的難度,而且步驟簡單,思路清晰,解題效率明顯提高。

二、反證法在解方程組題中的妙用

在蘇科版高中數學教材中,函式相關的內容佔據了很大的乙個板塊。方程組可謂是貫穿了整個高中數學教學過程。而在歷年高考中,無論是選擇題、填空題還是大題,都會牽涉到方程組及函式的內容。

因此,學會使用反證法求解方程組,對學生來說無疑是大有益處的。

例,若下列方程:①x2+4ax-4a+3=0,②x2+(a-1)+a2=0,③x2+2ax-2a=0,至少有乙個方程有實根。試求實數a的取值範圍。

這是一道典型的解方程組求取值範圍的題型。根據題意,在三個方程中至少有乙個方程有實根的情況有三種。若此題從正面去解,那麼就需要分別考慮:

①有實根,②、③沒有實根;②有實根,①、③沒有實根;③有實根,①、②沒有實根;①、②有實根,③沒有實根;①、③有實根,②沒有實根;②、③有實根,①沒有實根;①、②、③都有實根這七種情況。從正面解答,不僅繁瑣複雜,容易出錯,而且也效率低下,若是在考試中遇到這類題型,那麼從正面解答就十分延誤時間。因此,「正難則反」,求解這類題型就應當第一時間考慮反證法。

根據題意,①、②、③中至少有乙個方程有實根的反面就是三個方程都沒有實根。因此,只要求解出反面情況時a的取值範圍,所得範圍的補集就是正面情況時的答案。

設三個方程均無實根,則,

求解可得,

則有,則求出該範圍的補集為,

所以當a的取值範圍為時,三個方程至少有乙個方程有實根。

由上述例子可見,運用反證法求解此類題型時,只需要思考一種情況,不僅計算大大簡化,而且正確率也有了保障,答題效率大大提高。可見,反證法在解答這類題型時,具有其獨到的優勢。

三、反證法在解不等式題中的妙用

不等式的計算和求解,一直是高中數學教學中的一塊重點內容。在歷年的高考試題當中,不管是大型的綜合題,還是小型題,不等式的知識點都在其中或有穿插。由於不等式非常考查學生的思維能力以及觀察、計算能力,因此,不等式類題型經常成為廣大數學教師嚴重的難點教學內容。

一般的情況下,求解不等式可以用到「比較法」、「綜合法」和「分析法」等三種通法。但在遇到比較極端,或是正面求解十分繁瑣的題型時,使用「反證法」,無疑會大大的降低解題難度,使問題迎刃而解。下面以一道不等式題為例進行說明。

例,已知a、b>0,試求證

運用反證法求解此題,先假設成立,則,

∵a、b>0

∴由可以推出a3+b3﹤ab(a+b)

∴(a+b)(a2-ab+b2) ﹤ab(a+b)

∴a2-ab+b2 ﹤ab

∴a2+b2 ﹤2ab

又∵a、b>0,a2+b2 ≥2ab,矛盾

∴假設不成立,即有。

在不等式題型的解答中,方法多種多樣,形式各不相同。反證法的引入,雖不能保證一定比綜合法、分析法等方法更快更正確,但是卻豐富了學生的「**庫」,強化了學生的思維能力。

總結:反證法作為高中數學教學中的一種十分重要的解題證明方法,其在不等式、立體幾何以及函式中的應用可謂非常廣泛,歷年的高考試題也將其作為重點考試內容。在反證法的求解步驟中,一般是先對需要求證的結論提出反設,而後再通過數學方法進行歸謬,並最終從矛盾中作出結論。

在運用反證法解題的過程中,學生需要牢記的關鍵之處是匯出矛盾。只有匯出了已知矛盾,或是與公理、定理等的矛盾,才能順利利用反證法解決問題。

[1]王小光.反證法:高中數學解題法探索[j].教學實戰,2010(19)

[2]仲崇健.反證法解題中的三類應用[j].教育縱橫,2011(12)

[3]何玲,劉玲瓏.高中數學解題方法初探[j].科教創新,2009(11)

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