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《逻辑思维能力与素养》二、少年高斯的天才完全归纳推理

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典型案例

德国著名数学家高斯,在很小的时候就表现出非凡的数学天才。他十岁那一年,还是一个小学生。有一次,上算术课,老师出了一道算术题,他叫孩子们计算一下:

1+2+3+…+98+99+100=?

老师心里想:要加的数目这么多,可得费些工夫呢!而且稍不留心,答案就会弄错。可是,没过多大会儿,就有个孩子举起手并说出了正确的答案。

老师感到非常惊奇,这孩子是怎么得来的答案呢?

逻辑辨析

小学生高斯为什么会如此快地就得出了答案呢?原来他虽然还是小学生,但具有非常敏锐的洞察力。他看到了一连串要加的数目(从1到100)中,第一项和倒数第一项,第二项和倒数第二项,第三项和倒数第三项……每一对的和数都是101,而这样的数刚好有50对,因此,101×50=5050。

高斯之所以能如此迅速、准确地求得题目的答案,是因为他正确地运用了完全归纳推理的形式,找到了一种迅速、准确的解题方法。

知识链接

什么是完全归纳推理?完全归纳推理就是根据某类事物中每一个对象都具有某种属性,推出该类事物都具有该属性的推理。例如:

当知道太平洋产石油、印度洋产石油、北冰洋产石油、大西洋产石油,并且太平洋、印度洋、北冰洋、大西洋是世界上的全部大洋之后,就可以推出结论:世界上的全部大洋都产石油。

完全归纳推理可用公式表示为:

S1是P;

S2是P;

…………

Sn是P;

S1,S2,…,Sn是S类的全部对象;

所以,所有S是P。

完全归纳推理的特点是,前提考察的是一类事物的全体对象,结论所断定的范围没有超出前提的范围,因此,前提与结论之间的联系是必然的。完全归纳推理本质上是一种必然性的推理。

完全归纳推理有以下两个要求:一是前提中需要考察一类事物的全部对象,否则就不是完全归纳推理;二是前提中对每一个别对象的断定都必须是真实可靠的。

高斯正是在前提中完全考察了100这个数内的所有对应的两个数字之和分别等于101,即1+100=101,2+99=101,…,50+51=101,然后得出结论:100这个数内所有各个相应的首尾两数之和都等于101。

扩展延伸

数学中许多问题,都可以采用完全归纳推理来求解。比如,证明所有三角形的三个内角和都等于180度:

我们知道,直角三角形的三个内角和等于180度,锐角三角形的三个内角和等于180度,钝角三角形的三个内角和等于180度。而全部的三角形都无非是直角三角形、锐角三角形和钝角三角形。所以,全部三角形的三个内角和都是180度。

这一证明过程表明,有些无穷问题可以通过有穷完全方法来进行把握。

同理,可以证明全部三角形的面积都等于底乘高再乘以1/2。

上述高斯的推理,可以结合梯形面积的求解公式来求解。梯形面积的公式是:上底加下底乘高再乘以1/2。于是:

1+2+3+…+98+99+100=(1+100)×100×1/2=5050。

但是完全归纳的作用范围毕竟是有限度的,实际思维中大量的推理问题需要通过运用不完全归纳推理来解决。

不完全归纳推理,是根据一类事物中的部分对象具有某种属性,推出该类对象都具有某种属性的推理。比如:

已知某市甲公司实行与利润挂钩的工资制度以后效益提高了,乙公司实行与利润挂钩的工资制度以后效益提高了,丙公司实行与利润挂钩的工资制度以后效益提高了……所以,该市所有实行与利润挂钩的工资制度的公司,在实行该制度后效益都提高了。

不完全归纳推理的特点是,前提中只是断定了一类事物的部分对象具有某种属性,结论却是断定该类事物的全部对象都具有某种属性,结论所断定的知识范围超出了前提。不完全归纳推理的归纳强度不必然等于1。因此,前提与结论间的联系是或然的,结论也是或然的。不完全归纳推理包括简单枚举归纳推理和科学归纳推理。

勤思多练

1.下列结论是否可以通过完全归纳推理得到?为什么?

(1)原子都是可分的。

(2)人人都是有思维能力的。

(3)蚂蚁搬家蛇过道,老牛大叫雨就到。

(4)在24~28之间没有质数。

(5)我们厂所有车间都实现了生产自动化。

(6)绿色植物可通过光合作用把水和二氧化碳变成糖类而放出氧气。

(7)春夏秋冬,周而复始。

(8)天下乌鸦一般黑。

2.单项选择题。

(1)陈华图便宜花50元买了双旅游鞋,不到一个月鞋底就断了。不久,他按市价的几乎一半买了件皮夹克,结果发现原来是仿羊皮的。于是他得出结论:便宜无好货。

陈华得出结论的思维方法,与下列哪项最为类似?

A.李京是语文教师,他仔细地阅改了每一篇作文,得出结论:全班同学的文字表达能力普遍有提高。

B.王江检验一批产品,第一件合格,第二件是次品,于是得出结论:这批产品不全合格。

C.王强邻居的小男孩,头发有两个旋,脾气很犟;王强的小侄子,头发也有两个旋,脾气也很犟。王强因此得出结论:头发上有两个旋的孩子,脾气都很犟。

D.李文认为头发上有两个旋的孩子都很犟,因此得出结论:自己的孩子脾气不犟是因为头发上只有一个旋。

(2)婚礼看得见,爱情看不见;情书看得见,思念看不见;花朵看得见,春天看不见;水果看得见,营养看不见;帮助看得见,关心看不见;刮风看得见,空气看不见;文凭看得见,水平看不见。有人由此得出结论:看不见的东西比看得见的东西更有价值。

下面哪个选项使用了与题干中同样的推理方法?

A.三角形可以分为直角三角形、钝角三角形和锐角三角形三种。直角三角形的三内角之和等于180度,钝角三角形的三内角之和等于180度,锐角三角形的三内角之和等于180度,所以,所有三角形的三内角之和都等于180度。

B.我喜欢“偶然”胜过“必然”。你看,奥运会比赛中充满了悬念,比赛因此激动人心;艺术家的创作大多出自“灵机一动”;科学发现与发明常常与“直觉”、“灵感”、“顿悟”、“机遇”连在一起;在茫茫人海中偶然碰到“他”或“她”,互相射出丘比特之箭,成就人生中最美好的一段姻缘。因此,我爱“偶然”,我要高呼“偶然性万岁!”

C.外科医生在给病人做手术时可以看X光片,律师在为被告辩护时可以查看辩护书,建筑师在盖房子时可以对照设计图,教师在备课时可以看各种参考书,为什么不允许学生在考试时看教科书及其他相关材料?

D.玫瑰花好看,因为所有的花都好看。