直接证明与逆否证明
直接证明从已知前提出发,一步步推出结论;逆否证明在目标是 时,改证等价的 。选哪条路取决于条件怎样展开更自然,不能把“结论显然”当作中间步骤。
直接走到结论
证明“两个奇整数之和是偶数”。任取奇整数 ;按奇偶定义,存在整数 ,使 。相加得到 括号内仍是整数,因此 符合偶数的定义。证明从任取开始,故没有只说明某两个数。若目标是“任意两个奇整数的积仍为奇数”,同样代入并展开可得 ;读者可以用这一式重新核对奇数的定义。
直接证明也可分类讨论。要证每个整数 的 都是偶数,按奇偶性分尽两类:若 偶,则积有偶因子 ;若 奇, 偶,积仍有偶因子。没有第三类整数,所以两个分支合起来覆盖全体。这和仅检查 不同,分支由奇偶定义保证穷尽。
逆否更容易展开的命题
要证“若 ,则 为偶数”。直接从平方的 4 倍式求出 的奇偶并不直观;逆否命题是“若 为奇数,则 ”。任取奇整数 ,平方: 它除以 4 的余数为 1,因而不是 4 的倍数。逆否命题成立,原命题随之成立。这里“”是“”的否定;若错把逆否写成“ 偶数则 ”,那只是另一个方向的陈述,虽然本例也真,却不构成逆否证明。
逆否为何与原句等价
唯一失败的情况是 真而 假。此时 真而 假,恰是 唯一失败的情况;其他三种真假组合两者都成立。因此两个条件句在每种赋值下同真同假。逻辑的真值表提供逐格检查。
逆否证明不同于反证法。前者从 出发直接推到 ;反证法则暂时同时接受前提与结论的否定,再找一对冲突。两者在经典逻辑中都可证明原命题,但写作时应把每一步真正使用的条件交代出来。