书城科普读物新课程百科知识——数学小故事
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第26章 数学的“软工具”——逻辑方法

有这样一个好玩的游戏:桌面上放着一堆火柴,由两人轮流从这堆火柴里每次取走1-3根,谁取走这堆火柴的最后一根,谁就是获胜者,要想取胜,就必须找出获胜的规律。

假如原先只有1根火柴,这时很明显,谁先轮到谁赢。如果有2根或3根,那么结论也与1根火柴一样。如果有4根火柴,先取一方只能取走1根、2根、3根,而剩下3根、2根、1根,那么后取方总能取胜。因此,如某人能在取火柴后留下4根,就一定能获胜。

依次对5根、6根……火柴实验,可发现,只要在某次取后分别留下8、12、30……根火柴,就一定能获胜。也即获胜的规律是,必须每次取火柴后留下4n(n=0,1,2……)根火柴。

要想在拿火柴的游戏中获胜,就要从个别的、简单的情况出发,通过实验推论得出了相同结论,然后再总结出一个一般性结论,这种方法就叫归纳法。它是人类认识客观法则的重要方法。

但是,通过归纳法归纳出来的规律不一定是成立的,因而严格地讲应称为“不完全归纳法”。有一则笑话就是说明这种情况的:从前一个地主,请了先生给他儿子认字,先生便教他临摹,写一划教:“这是一字”,写两划,又教:“这是二字”,写了三划告诉他:“这是三字”。地主的儿子一看写字太简单了,于是告诉他父亲已全部学会,可以辞退先生了。一天,地主要请姓万的人来喝酒,让儿子写帖,儿子从早到晚都在写,迟迟写不完帖子。地主进屋一看,儿子正在一划划地写,还抱怨要写1万个一划太累了。

这说明简单地归纳会出错。

在数学中,归纳法是一种重要方法,除此之外,还有演绎法、综合法、类比法、分析法等,它们统称为逻辑方法。

除了广泛地运用如数学表、尺规、计算机等实物工具外,数学家们更常使用的就是逻辑方法——软工具。事实上,数学的许多定律、公式乃至科学分支学科,都是运用这些软工具获得的。像几何学,就是演绎的结果。

人们觉得,正是由于数学家有一套系统的软工具,才使数学成为最系统、最严密的科学分支。