類比的定義是什麼概念

類比所根據的相似屬性之間越是相關聯的,類比的應用也就越爲有效。下面是本站小編給大家整理的類比的簡介,希望能幫到大家!

類比的定義是什麼概念

  類比的定義

在心理學上,類比指的是一種維持了被表徵物的主要知覺特徵的知識表徵。

所謂類比,就是由兩個對象的某些相同或相似的性質,推斷它們在其他性質上也有可能相同或相似的一種推理形式。類比是一種主觀的不充分的似真推理,因此,要確認其猜想的正確性,還須經過嚴格的邏輯論證。

在臺灣省,繁體中文的“類比”有“模擬量”(Analog)之意。比如遊戲手柄的“類比搖桿”、“類比電路”(模擬量電路)、類比信號(模擬信號)等等。

  類比的合理性原則

爲了使類比在科學發現中發揮有效的作用,人們進行類比推理時應當注意以下的原則:

第一,類比所根據的相似屬性越多,類比的應用也就越爲有效。這是因爲兩個對象的相同屬性越多,意味着它們在自然領域(屬種系統)中的地位也是較爲接近的。這樣去推測其他的屬性相似也就有較大的可能是合乎實際的。例如十七世紀惠更斯的波動說,是通過光與聲音進行類比提出來的。當時發現聲音有直線傳播、反射、折射等現象,同時又有波動性,光也有直線傳播、反射、折射等現象。於是推出,光也有波動性。由於當時惠更斯沒有注意到光的干涉現象,加之其他原因,使得光的波動說一度受到了冷落。到了十九世紀,英國的托馬斯·揚,進一步將光和聲音進行類比,在類比中引進了波長概念,解釋了光和聲音的干涉現象,提出了橫波概念,於是恢復了被人冷落—百多年的光的波動說,使光的波動說進一步被確認。

第二,類比所根據的相似屬性之間越是相關聯的,類比的應用也就越爲有效。因爲類比所根據的許多相似屬性,如果是偶然的並存,那麼推論所依據的就不是規律的東西,而是表面的東西,結論就不大可靠了。如果類比所依據的是現象間規律性的東西,不是偶然的表面的東西,那麼結論的可靠性程度就較大。

第三,類比所根據的相似數學模型越精確,類比的應用也就越有成效。因爲只有在精確的數學模型之間作出類比,才能把其中相關的元素分別地準確地對應起來,才能較爲有效地作出新的發現。

  數學類比

概念綜述

數學解題與數學發現一樣,通常都是在通過類比、歸納等探測性方法進行探測的基礎上,獲得對有關問題的結論或解決方法的猜想,然後再設法證明或否定猜想,進而達到解決問題的目的.類比、歸納是獲得猜想的兩個重要的方法.

運用類比法解決問題,其基本過程可用框圖表示如下:

可見,運用類比法的關鍵是尋找一個合適的類比對象.按尋找類比對象的角度不同,類比法常分爲以下三個類型.

降維類比

將三維空間的對象降到二維(或一維)空間中的對象,此種類比方法即爲降維類比.

【例2】以棱長爲1的正四面體的各棱爲直徑作球,S是所作六個球的交集.證明S中沒有一對點的距離大於1。

【分析】考慮平面上的類比命題:“邊長爲1的正三角形,以各邊爲直徑作圓,S‘是所作三個圓的交集”,通過探索S’的類似性質,以尋求本題的論證思路.如圖,易知S‘包含於以正三角形重心爲圓心,以爲半徑的圓內.因此S’內任意兩點的距離不大於1以此方法即可獲得解本題的思路。

證明:如圖,正四面體 ABCD中,M、N分別爲BC、AD的`中點,G

爲△BCD的中心,MN∩AG=O.顯然O是正四面體ABCD的中心.易知OG=·AG=,並且可以推得以O爲球心、OG爲半徑的球內任意兩點間的距離不大於,其球O必包含S.現證明如下。

根據對稱性,不妨考察空間區域四面體OMCG.設P爲四面體OMCG內任一點,且P不在球O內,現證P亦不在S內。

若球O交OC於T點。△TON中,ON=,OT=,cos∠TON=cos(π-∠TOM)=-。由余弦定理:

TN2=ON2+OT2+2ON·OT·=,∴TN=。

又在 Rt△AGD中,N是AD的中點,∴GN=。由GN= NT=, OG=OT, ON=ON,得 △GON≌△TON。∴∠TON=∠GON,且均爲鈍角.

於是顯然在△GOC內,不屬於球O的任何點P,均有∠PON>;∠TON,即有PN>TN=,P點在 N爲球心,AD爲直徑的球外,P點不屬於區域S.

由此可見,球O包含六個球的交集S,即S中不存在兩點,使其距離大於.

結構類比

某些待解決的問題沒有現成的類比物,但可通過觀察,憑藉結構上的相似性等尋找類比問題,然後可通過適當的代換,將原問題轉化爲類比問題來解決.

【例3】任給7個實數xk(k=1,2,…,7).證明其中有兩個數xi,xj,滿足不等式0≤≤·

【分析】若任給7個實數中有某兩個相等,結論顯然成立.若7個實數互不相等,則難以下手.但仔細觀察可發現:與兩角差的正切公式在結構上極爲相似,故可選後者爲類比物,並通過適當的代換將其轉化爲類比問題.作代換:xk=tanαk(k =l,2,…,7),證明必存在αi,αj,滿足不等式0≤tan(αi-αj)≤·

證明:令xk=tanαk(k =l,2,…,7),αk∈(-,),則原命題轉化爲:證明存在兩個實數αi,αj∈(-,),滿足0≤tan(αi-αj)≤·

由抽屜原則知,αk中必有 4個在[0,)中或在(-,0)中,不妨設有4個在[0,)中.注意到tan0=0,tan=,而在[0,)內,tanx是增函數,故只需證明存在αi,αj,使0<;αi-αj <即可。爲此將[0,)分成三個小區間:[0,]、(,]、(,)。又由抽屜原則知,4個αk中至少有2個比如αi,αj同屬於某一區間,不妨設αi>;αj,則0≤αi-αj ≤,故0≤tan(αi-αj)≤·這樣,與相應的xi=tanαi、xj=tanαj,便有0≤≤·

簡化類比

簡化類比,就是將原命題類比到比原命題簡單的類比命題,通過類比命題解決思路和方法的啓發,尋求原命題的解決思路與方法.比如可先將多元問題類比爲少元問題,高次問題類比到低次問題,普遍問題類比爲特殊問題等.

【例4】已知xi≥0(i=1,2,…,n),且xl+x2+…+xn=1。

求證:1≤++…+≤.

【分析】我們可先把它類比爲一簡單的類比題:“已知xl≥0,x2≥0,且xl+x2 =1,求證1≤+≤”.本類比題的證明思路爲:∵2≤xl+x2=l,∴0≤2≤1,則1≤xl+x2+2≤2,即1≤(+)2≤2,∴1≤+≤.這一證明過程中用到了基本不等式和配方法.這正是要尋找的證明原命題的思路和方法.

證明:由基本不等式有0≤2≤xi+xj,則

0≤2≤(n-1)(xl+x2+…+xn)=n-1

∴1≤xl+x2+…+xn +2≤n,即1≤(++…+)2≤n

∴1≤++…+≤.

所謂歸納,是指通過對特例的分析來引出普遍結論的一種推理形式.它由推理的前提和結論兩部分構成:前提是若干已知的個別事實,是個別或特殊的判斷、陳述,結論是從前提中通過推理而獲得的猜想,是普遍性的陳述、判斷.其思維模式是:設Mi(i=1,2,…,n)是要研究對象M的特例或子集,若Mi(i=1,2,…,n)具有性質P,則由此猜想M也可能具有性質P.

如果=M,這時的歸納法稱爲完全歸納法.由於它窮盡了被研究對象的一切特例,因而結論是正確可靠的.完全歸納法可以作爲論證的方法,它又稱爲枚舉歸納法.

如果是M的真子集,這時的歸納法稱爲不完全歸納法.由於不完全歸納法沒有窮盡全部被研究的對象,得出的結論只能算猜想,結論的正確與否有待進一步證明或舉反例.

本節主要介紹如何運用不完全歸納法獲得猜想,對於完全歸納法,將在以後結合有關內容(如分類法)進行講解.

【例5】證明:任何面積等於1的凸四邊形的周長及兩條對角線的長度之和不小於4十.

【分析】四邊形的周長和對角線的長度和混在一起令人棘手,我們可以從特例考察起:先考慮面積爲1的正方形,其周長恰爲4,對角錢之和爲2即.其次考察面積爲1的菱形,若兩對角線長記爲l1、l2,那麼菱形面積S=l1·l2,知

l1+ l2≥2=2=,菱形周長:l=4≥2=4。

由此,可以猜想:對一般的凸四邊形也可將其周長和對角線長度和分開考慮.

【證明】設ABCD爲任意一個面積爲1的凸四邊形,其有關線段及角標如圖.則

SABCD= (eg+gf+fh+he)sinα

≤ (e+f)(g+h)≤,

∴e+f+g+h≥2,即對角線長度之和不小於.

∴a+b+c+d≥4,即周長不小於4.