对位证明法

对位证明法(,又或者),或称否定证明法逆否命题法,是逻辑數學的其中一個證明方法。其与反证法相似,但是是不同的概念。根據邏輯,「A\to B」等於「\neg B\to \neg A」,即取其逆否命题。

需要注意,对位证明法与反证法不同。

定義
给予给予初始实质条件命题“若P,则Q”:A\to B,对位证明法证明其逻辑等价的逆否命题“若非Q,则非P”:\neg B\to \neg A的真值。

逻辑上,对立证明法的可用性可以以比较逆否命题和原命题的真值表证明,即证明A\to B和\neg B\to \neg A的真值完全一样:

例子

  • 「我的妈妈是女人。」需要证明的逆否命题是「不是女人就不是我的妈妈。」
  • 「若x是单数,则x+1是双数。」需要证明的逆否命题是「若x+1不是双数,则x不是单数。」

反證法与对立證明的分別
反證法:假設 \neg A 正确,\neg A\to B,發現 B 不对,於是證明 A 正确。

否定證明:證明 A\to B 正确,於是转换證明 \neg B\to \neg A 正确。

證明例子
證明「假設 x^2 是雙數,则x 都會是雙數。」

證明:

逆否命题:「假設 x 不是雙數,则 x^2 也不是雙數。」

換句話講,即係「假設 x 是單數,则 x^2 也是單數。」

因為 x 是單數,所以 x=2k+1,k\in\Z 的k是整数。

x^2=(2k+1)^2=4k^2+2k+1=2(2k^2+k)+1

因為 2k^2+k 是整数,所以 x^2 是單數。

集合論例子
如果 A,B,C,D 都是(),而他们符合 C\backslash D\subset A\cap B 和 x\in C。證明如果 x\notin A,则 x\in D。

證明

如果用直接證明,會很麻烦。但是,如果利用对立證明,即假設 x\notin D则会简单得多。

因為 x\in C,而 C\backslash D\subset A\cap B,所以 x\in A\cap B。

这样 x\in A 一定成立。

更多例子
以下命題都可以用对立證明证真:

  • 假設 x,y\in\N 都是自然數。如果 xy 是單數,则 x 和 y 都是單數。
  • 假設 x,y\in\R 都是實數。如果 x+y 是無理數,则 x 或者 y 是無理數。

参见

  • 直接證明
  • 穷举法
  • 數學歸納法
  • 反證法
  • 歸謬法

參考

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