用反证法证明命题时,要从否定结论开始,经过正确的推理,导出逻辑矛盾,从而达到新的否定(即肯定原命题)的过程.这个过程包括下面三个步骤:
(1)反设--假设命题的结论不成立,即假设原结论的反面为真;
(2)归谬--由"反设"作为条件,经过一系列正确的推理,得出矛盾;
(3)存真--由矛盾结果断定反设错误,从而肯定原结论成立.
即反证法的证明过程可以概括为:反设--归谬--存真.
[活学活用1]设a,b,c,d∈R,且ad-bc=1.
求证:a2+b2+c2+d2+ab+cd≠1.
证明:假设a2+b2+c2+d2+ab+cd=1.
因为ad-bc=1,所以a2+b2+c2+d2+ab+cd+bc-ad=0,
即(a+b)2+(c+d)2+(a-d)2+(b+c)2=0,
所以a+b=0,c+d=0,a-d=0,b+c=0,
则a=b=c=d=0,这与已知条件ad-bc=1矛盾.故假设不成立,
所以a2+b2+c2+d2+ab+cd≠1.
探究2:用反证法证明唯一性命题
:[例2] 已知a≠0,求证关于x的方程ax=b有且只有一个实根.
[证明] 由于a≠0,因此方程ax=b至少有一个实根x=.
如果方程不只有一个实根,不妨假设x1,x2是它的不同的两个根,
从而有ax1=b,ax2=b,两式作差得a(x1-x2)=0.
因为x1≠x2,从而a=0,这与已知条件a≠0矛盾,从而假设不成立,原命题成立.
即当a≠0时,关于x的方程ax=b有且只有一个实根.
[类题通法]
用反证法证明唯一性命题的适用类型
(1)当证明结论是"有且只有""只有一个""唯一"等形式的命题时,由于反设结论易于导出矛盾,所以用反证法证明唯一性比较简单.
(2)证明"有且只有一个"的问题,需要证明两个方面,即存在性问题和唯一性问题两个方面.
[活学活用2]用反证法证明:过已知直线a外一点A有且只有一条直线b与已知直线a平行.
证明:由两条直线平行的定义可知,过点A至少有一条直线与直线a平行.
假设过点A还有一条直线b′与已知直线a平行,即b∩b′=A,b′∥a.
因为b∥a,由平行公理知b′∥b.这与假设b∩b′=A矛盾,
所以假设错误,原命题成立.
探究3:用反证法证明"至少""至多"等存在性命题
[例3] 已知a1+a2+a3+a4>100,求证:a1,a2,a3,a4中至少有一个数大于25.
[证明] 假设a1,a2,a3,a4均不大于25,