反证法的关键是导出矛盾
应用反证法有如下三个步骤:(1)反设--假定原命题的结论不成立,即肯定原命题的反面;(2)归谬--根据反设和题给条件,进行严密的推理,直到得出矛盾,即或与已知条件相矛盾,或与已知的公理、定义、定理、性质、公式等矛盾,或与反设矛盾,或推出自相矛盾的结论,或甚至与正常生活中的事实矛盾,等等;(3)结论--肯定原命题正确.
一、导出与已知条件相矛盾
例1 如图,在中,,线段平面,平面,为垂足,求证:不可能是的垂心.
分析:一般对于结论为"不可能"类的问题多采用反证法来证明.
证明:假设为的垂心.连结并延长交于,连结并延长交于.因为为的垂心,所以,.因为平面,所以.因为与交于,所以平面,所以.因为平面,所以.又,所以平面.因为平面,所以,这与已知相矛盾.所以,不可能是的垂心.
二、导出与已知的公理、定义、定理、性质、公式相矛盾
例2 已知,求证:.
分析:本例直接证明困难,考虑使用反证法.
证明:假设成立,则两边同时平方,得, ○1由已知,得,
○2由○1○2,得,所以,这与已知三角函数的性质矛盾.故假设不成立,原不等式成立.
点评:对于直接证明较困难的题目,若采用反证法,则相当于增加了一个"条件"(即假设),因而降低了推理的难度.
三、导出与"反设"矛盾
例3 已知 ,,试判断实数,的大小关系,并证明