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[摘要]同一个定理中含两种情况时,或不同的相似定理间,在证明过程中对后者往往使用“同理可证”一语代过。多数证明是明显的同理可证,然也存在一些证明并不是简单的同理,需要做一定的先期变换方可。教师在备课时应当有所准备。
[关键词]定理证明 同理可证 教师备课
一、同理可证的概念
在数学教学过程中的“同理可证”,对于多年在教学一线的教师而言,确实“同理”即“可证”,对于刚刚接触到新的学习内容的学生而言,觉得“同理”未必“可证”。如何避免课堂教学过程当中学生提问的突然性,就要求教师在课堂教学前对“同理可证”做充分的教学准备。
“同理可证”是数学定理证明中时常使用的手段,其具有易于阅读、过程简洁的特点。从数学理论上说,证明命题A与证明命题B同理是指:证明命题A与证明命题B或者用了相同的定理,或者用了相同的方法[1]。
“同理可证”的使用,必须注意同理的对应范围,且“同理”得出的结论必须是明显的,如果过程复杂,不建议用“同理可证”。特别是具有对称性时,最应选择“同理可证”。
二、直接的同理可证
例如在《高等数学》中,关于极限保号性的定理,就应该用“同理可证”的手段[2]。
定理(局部保号性) 若 (或<0),
则对任意正数r(0 使得对一切x∈N ,恒有地f(x)>r>0(或f(x)<-r<0)。
证明:当A>0时,取ε=A-r>0,由函数极限的定义,存在正数δ,使得对一切 x∈N 有|f(x)-A| 即0 所以 f(x)>r>0
当A<0时,此处适合使用“同理可证”。“同理”过程如下:
取ε=-A-r>0,由函数极限的定义,存在正数δ,
使得对一切x∈N 有|f(x)-A| 即2A+r=A-(-A-r) 所以f(x)<-r<0
从上面这个例子可以看出,除了极少数细节外,其证明过程几乎完全一样[3]。
三、需要调整后的同理可证
例如在《积分变换》中,关于Fourier变换的卷积定理,就无法直接用“同理可证”的手段[4]。
定理 设函数f1(x)和f2(x)都满足Fourier积分定理的条件,则
① (1)
② (2)
证明①:有定义
交换积分次序得
在内层积分中令x-η=y,则
于是
在证明定理中结论②时,显然不是直接的“同理可证”。因为定理结论①中等号左边中括号里是“卷积”,而定理结论②中等号左边中括号里是“乘积”,意义完全不同。为了解决教材中的“同理可证”,需对定理的结论②做如下处理:
要证明(2)式,即须等价证明
即
亦即
(3)
此时的(3)式与(1)式差别只在F与F-1、1与2π两点了,由此再结合Fourier逆变换的定义
(3)式与(1)式“同理可证”才称顺理成章了。
总之,对带有隐蔽性的“同理可证”,教师必须加以小心并课前充分准备。
[参考文献]
[1]印鉴,李师贤.一种基于事例推理的检索模型[J].中山大学学报(自然科学版),1999,2:1-10.
[2]褚宝增,陈兆斗.高等数学(上册)[M].北京:北京大学出版社,2008年8月.
[3] 赵明方.Max(f,g)与Min(f,g)的若干性质及其应用[J].四川师院学报(自然科学版),1981,3:12-16.
[4] 张元林.积分变换[M].北京:高等教育出版社,2003年12月.
(作者单位:中国地质大学(北京)数理学院 北京)
[关键词]定理证明 同理可证 教师备课
一、同理可证的概念
在数学教学过程中的“同理可证”,对于多年在教学一线的教师而言,确实“同理”即“可证”,对于刚刚接触到新的学习内容的学生而言,觉得“同理”未必“可证”。如何避免课堂教学过程当中学生提问的突然性,就要求教师在课堂教学前对“同理可证”做充分的教学准备。
“同理可证”是数学定理证明中时常使用的手段,其具有易于阅读、过程简洁的特点。从数学理论上说,证明命题A与证明命题B同理是指:证明命题A与证明命题B或者用了相同的定理,或者用了相同的方法[1]。
“同理可证”的使用,必须注意同理的对应范围,且“同理”得出的结论必须是明显的,如果过程复杂,不建议用“同理可证”。特别是具有对称性时,最应选择“同理可证”。
二、直接的同理可证
例如在《高等数学》中,关于极限保号性的定理,就应该用“同理可证”的手段[2]。
定理(局部保号性) 若 (或<0),
则对任意正数r(0
证明:当A>0时,取ε=A-r>0,由函数极限的定义,存在正数δ,使得对一切 x∈N 有|f(x)-A|
当A<0时,此处适合使用“同理可证”。“同理”过程如下:
取ε=-A-r>0,由函数极限的定义,存在正数δ,
使得对一切x∈N 有|f(x)-A|
从上面这个例子可以看出,除了极少数细节外,其证明过程几乎完全一样[3]。
三、需要调整后的同理可证
例如在《积分变换》中,关于Fourier变换的卷积定理,就无法直接用“同理可证”的手段[4]。
定理 设函数f1(x)和f2(x)都满足Fourier积分定理的条件,则
① (1)
② (2)
证明①:有定义
交换积分次序得
在内层积分中令x-η=y,则
于是
在证明定理中结论②时,显然不是直接的“同理可证”。因为定理结论①中等号左边中括号里是“卷积”,而定理结论②中等号左边中括号里是“乘积”,意义完全不同。为了解决教材中的“同理可证”,需对定理的结论②做如下处理:
要证明(2)式,即须等价证明
即
亦即
(3)
此时的(3)式与(1)式差别只在F与F-1、1与2π两点了,由此再结合Fourier逆变换的定义
(3)式与(1)式“同理可证”才称顺理成章了。
总之,对带有隐蔽性的“同理可证”,教师必须加以小心并课前充分准备。
[参考文献]
[1]印鉴,李师贤.一种基于事例推理的检索模型[J].中山大学学报(自然科学版),1999,2:1-10.
[2]褚宝增,陈兆斗.高等数学(上册)[M].北京:北京大学出版社,2008年8月.
[3] 赵明方.Max(f,g)与Min(f,g)的若干性质及其应用[J].四川师院学报(自然科学版),1981,3:12-16.
[4] 张元林.积分变换[M].北京:高等教育出版社,2003年12月.
(作者单位:中国地质大学(北京)数理学院 北京)