[数学论文]数学证明的意义与方法

第一篇：[数学论文]数学证明的意义与方法

[数学论文]数学证明的意义与方法

摘要：数学证明是数学学习中非常重要的一部分，数学证明有核实作用，理解作用，发现作用和思维训练作用，数学证明常用的方法有综合法与分析法，直接法与间接法，数学归纳法等等，随着数学的发展，还出现了计算机证明。

关键词：数学证明；意义；方法

数学证明是数学学习中非常重要的一部分，在不同的情境中，数学证明有不同的意义与方法。1 数学证明的意义

1.1什么是数学证明

数学是研究现实世界空间形式和数量关系的科学，它的应用非常广泛，是学习现代科学技术必不可少的基础学科。学习数学，就离不开数学证明，这是由数学证明在数学发展中所起的作用决定的。什么是数学证明呢？许多人认为数学证明是根据相应的公理，法则等来说明结论是正确的一种活动。比如证明三角形内角和是180，就是通过相应的公理和法则来证明的。我认为这个观点并不完整，它只是说出了数学证明的表面，我认为它是通过演绎推理的方式来证出的。也就是说，数学证明是根据相应的原理，法则，公式等，通过数学上的演绎推理来说明结论是正确的一种活动。

因为数学是一门演绎的科学，由于数学的本质及其组织以及构造方式的特点，决定了数学证明只能是一种演绎证明。由演绎证明的特点，又决定了数学证明具有很重要的意义。

1.2数学证明的意义

数学证明在数学学习过程中非常重要，在于数学证明的意义和作用，数学证明有下面四个主要的意义和作用：

1.2.1 核实作用——通过数学证明，可以核实一个命题的真假。

数学命题有真有假，在许多场合中，命题的真实性不是显然的，这时，要判断真假就需要借助于一些方法：观察，实验，数学证明等等。比如“两点之间线段最短”我们可以通过观察来看出它是真命题，通过实验的方法我们可以发现“三角形的内角和是180”这也是真命题。但是，这些方法并不严谨，因而没有说服力。而且，有许多命题通过观察和实验是无法论证的，比如“2是无理数”通过观察和实验就无法判断其真假。而数学证明通过引用一些真命题和特定的题设条件，经过严格的逻辑推理方法进行的，具有无可辩驳的说服力，可以核实一个命题的真假。

1.2.2 理解作用——数学证明有助于增进理解。

数学证明有助于增进理解包括增进对所证命题的理解以及在证明该命题过程中所用到的相关的数学知识的理解。同时，通过数学证明还可以使人们寻找新旧知识之间的联系，使人们获得的知识系统化。

证明一个命题的真假时，需要灵活的运用相应的公理，定理以及其它的条件。因而，通过数学 00

证明，在核实某个命题真假的同时，也增加了对证明过程中所涉及到的知识的理解。在证明某个命题的时候要用到另外的命题，那么，这些命题之间的一定有内在的联系，寻找它们之间联系的桥梁就是数学证明。同时，通过不断的数学证明，寻找到新旧知识之间的联系，使人们所学的知识有机的结合起来，从而趋于系统化。比如在证明梯形的中位线定理的时候，我们用到了三角形全等的判定定理（或推论），两直线平行内错角相等的定理以及三角形中位线定理等等。通过灵活的运用，可以加深对这些知识的理解。而且，在证明了梯形的中位线定理以后，我们可以发现：梯形的中位线定理和三角形的中位线定理有许多的相似之处，都存在平行和一半的关系。这样，就可以将这两个知识联系起来，使自己的知识趋于系统化。

1.2.3 发现作用——数学证明有助于人们获得新的体验，发现新的结论，新的知识。

在数学史上，有许多发现就是从数学证明开始的。瑞士数学家欧拉在解决“哥尼斯堡七桥问题”的时候发现这个几何问题无法用以前的几何学的方法解决，因为按照人们所熟知的几何理论，都是与长短、大小这些量有关，而七桥问题与量无关。欧拉通过研究证明了这是个不可能问题，并且提出了一个新的几何学分支——拓扑学。由此可见数学证明的对于人们发现新的东西是有很大的帮助的。

再比如，非欧几何的发现就是源于对欧氏几何第五公设的证明。人们觉得第五公设“若两条直线与第三条直线相交，而且在同一侧所构成的两个同旁内角之和小于两个直角，则该两直线沿这一侧延长后必定相交。”比其它四条公设累赘多了，因而尝试从别的公理把它推出来。但是，所有的努力都以失败告终，人们不是证明时不知觉的用了与第五公设有关的定理，就是提出了与第五公设逻辑等价的新定理。不过，这些错误与失败却为后来的成功铺了路。1830年左右，匈牙利数学家鲍耶与俄罗斯数学家罗巴切夫斯基在前人的基础上分别发现了非欧几何的存在。

1.2.4 思维训练作用——数学证明有助于良好思维能力的培养。

证明数学命题的过程可以训练和培养学生的逻辑思维能力以及数学的交流能力，使人们形成严谨的治学态度。数学证明是一种演绎证明，它的每一步都力求准确，这对人们良好的思维能力的培养是有很大的作用的。数学证明的方法

一个数学命题往往可以有不同的思路来思考证明，思路不同，所产生的影响不同，证明方法也不同，对于不同的数学命题的证明也可以有许多不同的思路，不同的方法。数学证明中有许多不同的证明方法。下面是一些常见的方法。

2.1综合法和分析法

综合法是从命题的条件出发，经过逐步的逻辑推理，最后达到要证的结论的方法。分析法则是从要证的结论出发，一步一步的搜索下去，最后达到命题的已知条件的方法。

2.2直接法和间接法

直接法是从命题的条件出发，根据已知的定义，公理，定理等等直接推断结论的真实性的方法。凡是用演绎法证明命题真实性的证明方法都是直接法。如例1的四种方法就是直接法。有些命题用直接法证明比较困难，有的在特定的场合甚至找不到直接证明的根据，这时可证明与原论

题相矛盾的判断是假的，或考证它的等效命题，结果也能间接地达到目的。这种不是从正面证明论题真实性的方法叫做间接法。

间接法有反证法和同一法两种。

2.2.1反证法

通过证明论题的否定命题不真实，从而肯定论题真实性的方法叫做反证法。

反证法的一般步骤如下：

假设命题的结论不成立，即结论的否定命题成立。

从否定的结论出发，逐层进行推理，得出与公理或前述的定理，定义或题设条件等自相矛盾的结论，即说证明结论否定不成立。

据排中律，最后肯定原命题成立。

反证法有归谬法与穷举法两种。在应用反证法时如果与原命题结论相矛盾的方面只有一种可能情况，只要把这种情况推翻，就能肯定结论成立，这种反证法叫做归谬法。如果与原命题相矛盾的方面不止一种情况，就必须把矛盾方面的所有可能的情况一一驳倒，才能肯定结论成立，这种反正法叫做穷举法。

2.2.2 同一法

当一个命题的条件和结论都唯一存在，它们所指的概念是同一概念是，这个命题与它的逆命题等效，这个原理叫做同一原理。

对于符合同一原理的命题当直接证明有困难时，可以改证和它等效的逆命题，这种证明方法叫做同一法。

同一法常用于证明符合同一原理的几何命题。

例 4如果一个三角形两边的平方和等于第三边的平方，那么这个三角形是直角三角形。（勾股定理逆定理）

已知 如图△ABC中，ABACBC。

求证：△ABC是直角三角形

证明：分别以AB，AC为直角边，作直角三角形A'B'C'，使得222

ABA'B',ACA'C'

222则根据勾股定理有A'B'A'C'B'C'，由于A'B'

ABA'B',ACA'C'，所以AB2AC2BC2=B'C'2，即得BCB'C'

所以△ABC△A'B'C'

因为△A'B'C'是直角三角形，所以△ABC也是直角三角形。

在证明该题的过程中，用到了勾股定理，全等三角形的知识。所以，通过该题，也可以使人们加强对勾股定理以及三角形全等方面的知识的理解。

需要指出的是，同一法和反正法的适用范围是不同的，同一法的局限性较大，通常只适用于符合同一原理的命题，反证法则普遍适用，对于能够用同一法证明的命题一般都能用反证法证明。注②

2.3数学归纳法

我们采用记号p(n)表示一个与自然数n有关的命题，把它们都写出来 p(1)，p(2),p(3)…… 事实上，如果满足下面两个条件：

（1）p(1)成立（即当n1时命题成立）

（2）只要假设p(k)成立（归纳假设），由此就可得p(k1)也成立（k是自然数）就能保证这一大串（无数多个）命题p(1)，p(2),p(3)……都成立。

我们把此叫做数学归纳法原理。

根据数学归纳法原理，我们在证明时可以相应的按照以下两步进行：

（1）验证p(1)是成立的。

（2）假设p(k)成立，证明出p(k1)也成立。

由（1），（2）可得对于任意的自然数n，命题p(n)都成立。

这是数学归纳法最基本的形式，通常称作第一数学归纳法。

第二篇：数学论文——勾股定理的证明方法探究

勾股定理的证明方法探究

勾股定理是初等几何中的一个基本定理。所谓勾股定理，就是指在直角三角形中，两条直角边的平方等于斜边的平方。数学公式中常写作：a2 + b2=c2（直角三角形两直角边分别为a，b，斜边为c）。

那么勾股定理是怎么证明的呢？方法很多很多。1940年出版过一本名为《毕达哥拉斯命题》的勾股定理的证明专辑，其中收集了367种不同的证明方法。实际上还不止于此，有资料表明，关于勾股定理的证明方法已有500余种，仅我国清末数学家华蘅芳就提供了二十多种精彩的证法。

在这数百种证明方法中，有的十分精彩，有的十分简洁，有的因为证明者身份的特殊而非常著名。

在国外，尤其在西方，勾股定理通常被称为毕达哥拉斯定理．这是由于，他们认为最早发现直角三角形具有“勾2+股2=弦2（即如上所说：a2 + b2=c2）”这一性质并且最先给出严格证明的是古希腊的数学家毕达哥拉斯（Pythagoras，约公元前580－公元前500）．

实际上，在更早期的人类活动中，人们就已经认识到这一定理的某些特性．除我国在公元前1000多年前发现勾股定理外，据说古埃及人也曾利用“勾三股四弦五”的法则来确定直角．但是，这一传说引起过许多数学史家的怀疑．比如，美国的数学史家M·克莱因教授曾经指出：“我们也不知道埃及人是否认识到毕达哥拉斯定理．我们知道他们有拉绳人，但所传他们在绳上打结，把全长分成长度为3、4、5的三段，然后用来形成直角三角形之说，则从未在任何文件上得到证实．”不过，考古学家们发现了几块大约完成于公元前2000年左右的古巴比伦的泥版书，据专家们考证，其中一块上面刻有如下问题：“一根长度为30个单位的棍子直立在墙上，当其上端滑下6个单位时，请问其下端离开墙角有多远？”这是一个三边为3:4:5三角形的特殊例子；专家们还发现，在另一块版板上面刻着一个奇特的数表，表中共刻有四列十五行数字，这是一个勾股数表：最右边一列为从1到15的序号，而左边三列则分别是股、勾、弦的数值，一共记载着15组勾股数．这说明，勾股定理实际上早已开始在人们的知识土地中“萌芽”了。

因为勾股定理的证明方法太多，不可能全数叙述。所以，我们就来了解一下较简洁、易懂的几种方法。

方法一：课本内的方法

如图所示，S大正方形=S三角形×4+S小正方形。即(a+b)2= 4(1/2ab)+c2，化简后为：a2 + b2=c2。

方法二：

以a,b为直角边（b＞a），以c为斜边作4个全等的直

角三角形，则每个直角三角形的面积为1/2ab。把这4个三角形拼成如图所示的正方形。

∵Rt△DAH≌Rt△ABE

∴∠HDA=∠EAB

∵∠HDA+∠HAD=90°

∴∠HAD+∠EAB=90°

∵ABCD是个边长为c的正方形，面积为c

2又∵∠HEF+∠BEA=180°

∴∠HEF=90°

∴EFGH是一个边长为b-a的正方形，面积为（b-a）2

∴4×1/2ab+（b-a）2=c2

∴a2 + b2=c2

方法三： C

以a、b为直角边，以c为斜边做两个全等的直角三角

形，则每个直角三角形的面积等于1/2ab。把这两个直角三角形拼成如图所示形状，使A,E,B三点在一条直线上。

∵RtEAD≌Rt△CBE

∴∠ADE=∠BEC

∵∠AED+∠ADE=90°

∴∠AED+∠BEC=90°

∴∠DEC=180°—90°=90°

∴△DEC是一个等腰直角三角形，面积为1/2 c

2又∵∠DAE=90°，∠EBC=90°

∴AD∥BC

∴ABCD是个直角梯形，面积为1/2（a+b）2

∴1/2（a+b）2=2×1/2ab+1/2 c2

∴a2 + b2=c2

方法四：

作三个变长分别为a,b,c的正方形，把它们拼成如图所示的形状，是H,C,B三点在一条直线上，连接BF,CD.过C作CL⊥DE，交AB于点M，交DE于点L。∵AF=AC , AB=AD

∠FAB=∠GAD

∴△FAB≌△GAD

∵△FAB≌△GAD

∵△FAB的面积为1/2a2.△GAD的面积等于矩形ADLM的面积的一半。

∴矩形ADLM的面积为a2，同理可得，矩形MLEB的面积为b2

∵矩形ADLM+矩形MLEB的面积=矩形ADEB的面积

∴a2 + b2=c2

如上列举了的4种方法，都较为简洁、通俗的证明了勾股定理。勾股定理的证明方法仍然在不断增加，探究也在不断深入。

第三篇：数学论文 数学与建筑

数学与建筑

身为一名建筑学的学生，虽只学习了几个月，对建筑的认识也是浅薄之浅薄，但还是忍不住从建筑的角度去看问题，分析生活中的例子，也发现了许多微妙而有趣的联系。在此，阐述下本人对建筑与数学的联系的认识。建筑的艺术因数学的科学而美丽，而数学的科学因建筑而生辉。其中有趣的联系着实让本人有些吃惊与着迷。时间仓促，多有不足，愚昧之处，还请谅解。

几千年来，数学一直是用于设计和建造的一个很宝贵的工具。它一直是建筑设计思想的一种来源，也是建筑师用来得以排除建筑上的试错技术的手段。下面我们列出一部分长期以来用在建筑上的数学概念：如，角锥、棱柱、黄金矩形、视错觉、立方体、多面体、网格球顶、三角形、毕达哥拉斯定理、正方形、矩形、平行四边形、圆，半圆、球，半球、多边形、角、对称、抛物线、悬链线、双曲抛物面、比例、弧、重心、螺线、螺旋线所、椭圆、镶嵌图案、透视等等。而这些概念在建筑中随处可见，运用得如此之深之广泛，让人惊叹。

影响一个结构的设计的有它的周围环境、材料的可得性和类型，以及建筑师所能依靠的想像力，智慧，还有数学能力。而回望过去，历史上不乏很多体现数学光芒的例子，下面列举一些，而这些也只是其中很少很少的一部分。①为建造埃及、墨西哥和尤卡坦的金字塔而计算石块的大小、形状、数量和排列的工作，依靠的是有关直角三角形、正方形、毕达哥拉斯定理、体积和估计的知识。②秘鲁古迹马丘比丘的设计的规则性，没有几何计划是不可能的。③希腊雅典的巴台农神庙的构造依靠的是利用黄金矩形、视错觉、精密测量和将标准尺寸的柱子切割成呈精确规格（永远使直径成为高度的 1／3）的比例知识。④埃皮扎夫罗斯古剧场的布局和位置的几何精确性经过专门计算，以提高音响效果，并使观众的视域达到最大。⑤圆、半圆、半球和拱顶的创新用法成了罗马建筑师引进并加以完善的主要数学思想。⑥拜占庭时期的建筑师将正方形、圆、立方体和半球的概念与拱顶漂亮地结合在一起，就像君士坦丁堡的圣索菲亚教堂中所用的那样。⑦哥特式教堂的建筑师用数学确定重心，以构成一个可调整的几何设计，使拱顶汇于一点，将石结构的巨大重量引回地面，而不是横向引出。⑧文艺复兴时期的石结构显示出对称方面的精心设计，它是依靠明和暗、实和虚来实现的。时光飞逝，随着数学的发展，以及新建筑材料的发现，人们用一些新的数学思想来使这些材料的潜力达到最大。利用品种繁多的现成建筑材料──石、木、砖、混凝土、铁、钢、玻璃、合成材料（如塑料）、钢筋混凝土、预应力混凝土，建筑师们实际上已经能设计任何形状。建筑得到了突飞猛进的发展，其中与数学无疑有着千丝万缕的联系。而数学的发展显而易见的为建筑领域注入了新的血液。我们现在已经目睹了各种的构造；巴克明斯特·富勒的网格结构、保罗·索莱里的模数制设计、抛物线飞机吊架、模仿游牧民帐篷的立体合成结构、支撑东京奥林匹克体育馆的悬链线缆索，甚至还有带着椭圆形圆顶天花板的八边形住宅。这些设计均是数学在建筑中的运用，使建筑得到了极大的发展。其中一个引人注目的例子便是旧金山圣母玛利亚大教堂所用的双曲抛物面设计．该设计出自P·A·鲁安、J·李以及罗马的工程顾问P·L·奈维、马萨诸塞州工程学院的P·比拉斯奇等人．在剪彩仪式上，当人们问到对于该教堂米开朗基罗会怎么想时，奈维回答道：“他不可能想到它，这个设计是来自那时尚未证明的几何理论．”建筑物的顶部是一个2135立方英尺的双曲抛物面体的顶阁，楼面的上方有200英尺上升的围墙，由四根巨大的钢筋混凝土塔支撑着，该塔延伸到94英尺的地下．每座塔重达九百万磅．墙由1680间钢筋混凝土结构的库房组成，含有128种不同的规格．正方形基础的大小为 255×255平方英尺． 一个双曲抛物面是抛物面(一条抛物线绕它的对称轴旋转)和一条三维的双曲线的结合。如此复杂的结构，没有数学理论的支撑是不可能实现的。

建筑是一个进展中的领域，建筑师们研究、改进、提高、在利用过去的思想，同时创造新思想。归根到底，建筑师有想象任何设计的自由，只要存在着支持所设计结构的数学和材料。

在21世纪中将会设计出什么类型的结构和居住空间呢？什么对象能充填空间呢？如果设计特点包括预制、适应性和扩展性，则平面和空间镶嵌的思想将起重要的作用。能镶嵌平面的任何形状像三角形、正方形、六边形和其他多边形可以改造得适用于空间居住单元。另一方面，建筑师可能要考虑填塞空间的立体，最传统的是立方体和直平行六面体。有些模型直可能用菱形十二面体或戴头八面体。

建筑师现在有众多的选择，因而他们今天在确定哪些立体在一起效果最好，如何把空间充填得使设计和美达到最优，怎样创造出舒服的开居住面积等方面受到了挑战。而这一切的可行性都受制于数学和物理的规律，数学和物理既是工具，又是量尺。

不仅在形体方面，在功能方面，数学也为建筑设计带来的活泼的生命力。SMG是一个和全球最著名的建筑工作室Foster+Partners有过许多合作的设计团队，他们用数学知识帮助建筑师们解决了很多难题，比如位于伦敦金融区、有“小黄瓜”之称的Gherkin，堪称几何学知识在建筑上成功应用的典范。180米高的它，在一片摩天大厦中脱颖而出，引人注目的特点有三：圆形而非方形；中间部分凸出，逐渐向顶部收缩，呈现为锥形；螺旋形表面外观。这些很容易被看作是一种美学追求，但其实自有其重要应用价值。Gherkin的硕大身躯容易使得气流在底部产生旋风，这样周边场所就会让人呆得不舒服。为解决这个问题，SMG建议建筑师用基于湍流计算的计算机模型来模拟建筑的动力学特征。最终他们确定做成圆柱形，并且把最凸部分设置在第16楼，使底部产生的风力最小。即使没有大风，站在一座摩天楼的旁边，也要顿感压迫和威慑，不过Gherkin的中凸造型让你在下面时仰头也看不到上面，所以无从感叹渺小，更不必抱怨挡住了阳光和视线。这幢大楼每一层都被“挖”去了6个三角形的楔形，楔形部分深深嵌入建筑内部，从上到下形成一个光井式几何构造，如此能够最大化地利用空气流通和得到最充分的自然采光，最终使得能量消耗比同规格建筑少50%。

综上，我们可以得出，数学与建筑的联系不仅体现在数学几何对于建筑外观的设计方面，数学及物理力学对于建筑设计的可实施性方面，还体现在数学对于建筑设计的功能方面所扮演的重要角色。数学在建筑设计中得到了充分的运用，使得建筑设计更趋于逻辑，规律，洋溢着有次序的美感，更彰显了其理性的魅力，同时，也辅助了建筑设计，使得建筑设计更加的理性，更加的符合人类的居住所需，可以说数学在人类的建筑史上扮演着无可替代的重要角色，而在未来，我们有理由相信，数学将用它的智慧在建筑史创造新的神话和奇迹。

Fl

2009-12-24。

第四篇：数学证明方法

数学证明方法 直接证明法

从正面证明命题真实性的证明方法叫做直接证法．凡是用演绎法证明命题真实性的都是直接证法．它是中学数学中常用的证明方法．综合法、分析法、分析综合法、比较法。

（1）综合法：从已知条件入手，运用已经学过的公理、定义、定理等进行一步步的推理，一直推到结论为止．这种思维方法叫综合法．这种方法是“由因导果”，即从已知到可知，从可知到未知的思维过程．

（2）分析法：从问题的结论入手，运用已经学过的公理、定义、定理，一步步寻觅使结论成立的条件，一直“追”到这个结论成立的条件就是已知条件为止．可见分析法是“执果求因”的思维过程，它与综合法的思维过程相反．分析法属于逻辑方法范畴，它的严谨体现在分析过程步步可逆。

分析法的步骤为未知需知已知。在操作中“要证”、“只要证”、“即要证”这些词语也是不可缺少的。分析法的书写形式一般为“因为......，为了证明......，只需证明......，即......，因此，只需证明......，因为......成立，所以‘......（结论）’成立”。（3）分析综合法：把分析法和综合法“联合”起来，从问题的两头向中间“靠拢”，从而发现问题的突破口．这种思维方法叫做分析综合法．对于比较复杂的题目，往往采用这种思维方法．在证明的过程中，往往分析法、综合法常常是不能分离的。分析综合法充分表明分析与综合之间互为前提、互相渗透、互相转化的辩证统一关系。分析的终点是综合的起点，综合的终点又成为进一步分析的起点。

（4）比较法 间接证明法

不是直接证明论题的真实性，而是通过证明论题的否定论题的不真实，或者证明它的等效命题成立，从而肯定论题真实性的证明方法，叫做间接证明法．反证法、同一法、归纳法（不完全归纳法、完全归纳法、数学归纳法）、类比法、换元法、放缩法、判别式法、函数法（1）反证法：反证法就是从否定命题的结论入手，并把对命题结论的否定作为推理的已知条件，进行正确的逻辑推理，使之得到与已知条件、已知公理、定理、法则或者已经证明为正确的命题等相矛，矛盾的原因是假设不成立，所以肯定了命题的结论，从而使命题获得了证明。实施的具体步骤是：

第一步，反设：作出与求证结论相反的假设（即结论的否定成立）；

第二步，归谬：从否定结论出发，逐层进行推理，得出与公理或前述的定理、定义或题设条件，或与临时假设等自相矛盾（即说明结论不能否定）；

第三步，结论：根据排中律，说明反设不成立，从而肯定原命题成立。（2）同一法：两个互逆或互否的命题不一定是等效的，只有当一个命题的条件和结论都唯一存在，且它们所指的概念是同一概念时，该命题与其逆命题才等效，这个原理叫做同一原理．对符合同一原理的命题，当直接证明有困难时可以改证与它的等效的逆命题，这种证明方法叫做同一法．

1当命题的条件与结论所含事项都唯一存在时，先作出符合命题结论的所有图形；同一法的步骤：○2证明所作图形符合已知条件；3根据唯一性，4最后肯定○○确定所作图形或所作图形与已知图形重合；○原命题成立．

（3）不完全归纳法：从一个或几个（但不是全部）特殊情况作出一般性结论的归纳推理。不完全归纳法又叫做普通归纳法。

（4）完全归纳法：是一种在研究了事物的所有(有限种)特殊情况后得出一般结论的推理方法，又叫做枚举法.与不完全归纳法不同，用完全归纳法得出的结论是可靠的.通常在事物包括的特殊情况数不多时，采用完全归纳法。

（5）数学归纳法

第五篇：数学证明方法

数学证明方法

摘要：数学证明是数学学习中非常重要的一部分，数学证明有核实作用，理解作用，发现作用和思维训练作用，数学证明常用的方法有综合法、分析法、反证法、数学归纳法等等。

关键词：数学证明；意义；方法

数学是研究现实世界空间形式和数量关系的科学，它的应用非常广泛，是学习现代科学技术必不可少的基础学科。学习数学，就离不开数学证明，这是由数学证明在数学发展中所起的作用决定的。什么是数学证明呢？许多人认为数学证明是根据相应的公理，法则等来说明结论是正确的一种活动。数学证明是数学学习中非常重要的一部分，在不同的情境中，数学证明有不同方法。

数学证明的方法

（一）综合法和分析法

综合法是从命题的条件出发，经过逐步的逻辑推理，最后达到要证的结论的方法。分析法则是从要证的结论出发，一步一步的搜索下去，最后达到命题的已知条件的方法。

1cossin

例1 求证sin=1cos

sin2sin

方法1： 左边 =sin(1cos)=1cos=右边

所以得证。

sin(1cos)sinsin(1cos)

2方法2：右边=1cos=(1cos)(1cos)=1cos sin(1cos)1cos

sin2= =sin=左边

所以得证。

2sin2sincos21cos2sincos22=tan2=方法3：sin=2cos

2sin=1cos

所以得证。

1cossin

方法4：要证sin=1cos只需要证(1cos)(1cos)sinsin

22即要证1cossin，显然，这个命题成立，故得证。

上述例题的四种解法中，前三种是用综合法解的，而第四种解法是用分析法解的。在证明的过程中，我们用到了同角三角函数的关系，半角公式等等。所以，通过数学证明我们不仅理解了这道命题的正确性，还知道了为什么正确，同时还增进了对同角三角函数的关系，半角公式等等的理解。

从例1我们可以看出，综合法的特点是从“已知”逐步推向“未知”，其逐步推理，实际是要寻找它的必要条件。分析法的特点是从“需知”逐步靠拢“已知”，其逐步推理，实际上是要寻找它的充分条件。

综合法和分析法各有其优缺点。从寻求解题思路来看，综合法是由已知的寻找未知的，即直接由条件证明结论。但是由条件容易导出许多其它的结论，因而不容易有效。分析法由未知的推向已知的，即由结论慢慢推出所需要的条件，这样比较容易解决问题。就表述证明的过程而论，综合法的形式比较简洁，条理清晰，分析法由于倒过来叙述，因而比较繁琐，文辞冗长。这也就是说，分析法有利于思考解决问题，综合法宜于表达问题。因此在解题时，可以把分析法和综合法结合起来使用，先以分析法为主，寻找解题思路，再用综合法有条理的表述

证明过程。

(二)反证法

通过证明论题的否定命题不真实，从而肯定论题真实性的方法叫做反证法。

反证法的一般步骤如下：

假设命题的结论不成立，即结论的否定命题成立。

从否定的结论出发，逐层进行推理，得出与公理或前述的定理，定义或题设条件等自相矛盾的结论，即说证明结论否定不成立。

据排中律，最后肯定原命题成立。

反证法有归谬法与穷举法两种。在应用反证法时如果与原命题结论相矛盾的方面只有一种可能情况，只要把这种情况推翻，就能肯定结论成立，这种反证法叫做归谬法。如果与原命题相矛盾的方面不止一种情况，就必须把矛盾方面的所有可能的情况一一驳倒，才能肯定结论成立，这种反正法叫做穷举法。

例 2求证2是无理数。p2p

2qq2证明：假设是有理数，且为既约分数，（p>0,q>0），则=2，p22q2，由此可见p是偶数，记为2r。同理又可得q也是偶数，这p与q是既约分数相矛盾。从而2是无理数。在这道题目中，2只有两种可能，是无理数或者不是无理数。所以，命题的否定方面只有一种可能情况。因而，我们可以假即设其为有理数，然后推出矛盾证得该题。

例 3在四边形ABCD中，BADBCD。AC和BD相交于点O，已知OB=OD，求证：四边形ABCD是平行四边形。证明：如图，假设四边形ABCD不是平行

四边形，则由于OB=OD，所以必有OAOC，即OAOC。

若OA

如果OAOC，同理可证，这也是不可能的。

所以，四边形ABCD是平行四边形。

在该题中，命题的否定方面有两种可能OAOC。所以，在利用反证法证明时要把这两种否定情况都驳倒才可以。

通过这道题的证明，可以增进人们对平行四边形特征的理解，使自己的思维更加严谨，缜密。

反证法是一种重要的证明方法，不但在初等数学中有很多的应用，就是在高等数学中也有着很重要的应用，数学中的一些重要的结论，从最基本的性质，定理到某些难度较大的世界难题，往往是用反证法得到的。

在证明该题的过程中，用到了勾股定理，全等三角形的知识。所以，通过该题，也可以使人们加强对勾股定理以及三角形全等方面的知识的理解。

需要指出的是，同一法和反正法的适用范围是不同的，同一法的局限性较大，通常只适用于符合同一原理的命题，反证法则普遍适用，对于能够用同一法证明的命题一般都能用反证法证明。

（三）数学归纳法

我们采用记号p(n)表示一个与自然数n有关的命题，把它们都写出来 p(1)，p(2),p(3)„„

事实上，如果满足下面两个条件：

（1）p(1)成立（即当n1时命题成立）

（2）只要假设p(k)成立（归纳假设），由此就可得p(k1)也成立（k是自然数）就能保证这一大串（无数多个）命题p(1)，p(2),p(3)„„都成立。

我们把此叫做数学归纳法原理。

根据数学归纳法原理，我们在证明时可以相应的按照以下两步进行：

（1）验证p(1)是成立的。

（2）假设p(k)成立，证明出p(k1)也成立。

由（1），（2）可得对于任意的自然数n，命题p(n)都成立。

这是数学归纳法最基本的形式，通常称作第一数学归纳法。

例5 证明1+3+5+„„+(2n1)=n 2

证明：（1）当n=1时，左边=1，右边=1=1等式成立。2

2（2）假设当n=k（k1）时等式成立，即1+3+5+„„+(2k1)=k

则n=k+1时1+3+5+„„+(2n1)=1+3+5+„„+(2k1)+[2(k1)-1] =1+3+5+„„+(2k1)+(2k1)

2=k+(2k1)=(k1)2

所以，当n=k+1时，等式也成立。

由（1），（2）可知，对于任意自然数n，等式都成立。所以得证。总之，一个数学命题往往可以有不同的思路来思考证明，思路不同，所产生的影响不同，证明方法也不同，对于不同的数学命题的证明也可以有许多不同的思路，不同的方法。

参考文献

[1] 李士锜PME：数学教育心理学华东师范大学出版社

[2] 蒋文蔚杨延龄数学归纳法北京师范大学出版社

[3] 侯敏义数学思维与数学方法论东北师范大学出版社