要推翻一个“所有”的说法,只需要一个反例,也就是一个使说法不成立的情形。你不用检查每一个数。
本课属于 证明或推翻日常的数学说法,单元的背景在 逻辑推理。
反例该去哪里找?
照一个简短的搜索顺序,遇到第一个不成立的情形就停。
- 先试 0 和 1,它们的表现与其他数不同。
- 再试 2(唯一的偶质数)和其他小数。
- 试一个负数和一个分数。
- 都没问题就继续往后试,看规律会不会在某个数上断掉。
每次试验写一行,让失败的那一次容易指出来。
例题:一个看起来很安全的说法
同学说:“对每个整数 n,n² + n + 11 都是质数。”我们按搜索顺序来试。
n = 0:11,是质数。n = 1:13,质数。n = 2:17,质数。
n = 3 得 23,n = 4 得 31,n = 5 得 41,n = 6 得 53,n = 7 得 67,n = 8 得 83,n = 9 得 101,全都是质数。
再试 n = 10:100 + 10 + 11 = 121。121 = 11 × 11,不是质数。
说法在 n = 10 不成立。十个情形看起来都没问题,一个就足以结束争论。
会让你丢分的错误
常见的错误是,成功了几次就停下来,写“说法是真的”。每次的算术都没错,所以感觉很稳妥。
| 步骤 | 错误 | 正确 |
|---|---|---|
| 试过的情形 | n = 0、1、2 | n = 0 到 10 |
| 到目前都是质数 | 说法为真 | 继续试,例子不能证明说法 |
| n = 10 | 没有试到 | 121 = 11 × 11,不是质数 |
| 结论 | 说法为真 | 说法为假,n = 10 是反例 |
再整齐的一小串成功例子,也证明不了“所有”的说法。
自我检测
有同学说:“对任意两个数 a 和 b,(a + b)² = a² + b²。”找一个反例。
答案
取 a = 3,b = 4。左边是 (3 + 4)² = 49。
右边是 3² + 4² = 9 + 16 = 25。49 不等于 25,说法不成立。
正确的展开是 (a + b)² = a² + b² + 2ab。这位同学漏掉了 2ab。若取 a = 0,2ab 也是 0,看不出问题,所以 0 在这里是不好的测试值。
下一步学什么
下一课是 分辨有效的论证与碰巧为真的结论。准备好之后,试试 综合练习。