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反证法在数学分析中的应用(2)
假设与命题判断相对的反面结论是成立的,那么在现有已知的条件及否定命题判断的条件,通过逻辑推理而得出与假定的公理、定理或者题设相矛盾的结果。由此来判定这个命题正确与否。这种由已知命题证明结论的证明方法就是反证法。
反证法的解题步骤
在数学中,反证法的解题步骤一般包括四个方面:
第一、一定要将命题的前提,命题的结论弄清楚;
第二、对原命题的进行否定,先由假设的条件以及原命题来构成推理的基础;
第三、从假设出发,根据数学中现有的公理、定义、公事、定理以及命题等条件,在逻辑推理的正确引导下得出逻辑矛盾。
第四、就是对原命题的正确性的肯定。
二.数学分析中用反证法证明的定理
反证法作为一种特殊的证明方法,数学分析中很多定理的证明用到了反证法,通过学习用反证法证明定理,我们可以了解反证法在数学分析中的应用及解题思路。
(有界性定理)若函数 在有界闭域 上连续,则 在 上有界。
证:假设 在 上无界,则对每个正整数n,则必存在 ,使得
,n=1,2,… (1)
于是得到一个有界点列 ,且总能使 中有无穷多个不同的点,由定理知, 存在收敛子列 ,设 。且因 是闭域,从而 .
由于 在 上连续,当然在点 也连续,因此有 ,这与不等式(1)相矛盾。所以 是 上有界函数。
(一致连续性定理)若函数 在有界闭域 上连续,则 在 上一致连续。即对任何 ,总存在只依赖于 的正数 ,使得对一切点 ,只要 ,就有 。
证:假设 在 上连续但不一致连续,则存在某 >0,对于任意小的 ,例如 总有相应的 ,虽然 ,但是
由于 为有界闭域,因此存在收敛子列 ,并设 。为记号方便起见,再在 中取出与 下标相同的子列 ,则因
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