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      巧構(gòu)造,妙解不等式證明題

      2022-03-23 00:32:08王亞軍
      關(guān)鍵詞:證明題冪函數(shù)判別式

      王亞軍

      在學(xué)習(xí)中,我們經(jīng)常遇到不等式證明題.此類問(wèn)題涉及的知識(shí)面較廣,如函數(shù)、不等式、方程、三角函數(shù)、圓錐曲線、解三角形等.有些不等式證明題較為復(fù)雜,采用常規(guī)方法很難使問(wèn)題得解,需靈活運(yùn)用構(gòu)造法,將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為方程、復(fù)數(shù)、函數(shù)、三角形等問(wèn)題來(lái)求解,才能順利證明結(jié)論.下面結(jié)合實(shí)例,來(lái)談一談如何運(yùn)用構(gòu)造法證明不等式.

      一、構(gòu)造方程

      對(duì)于一些與變量相關(guān)的不等式問(wèn)題,我們可將其構(gòu)造成方程或者方程組,通過(guò)解方程或方程組來(lái)求得問(wèn)題的答案.對(duì)于二次不等式,可將其構(gòu)造成一元二次方程,利用根與系數(shù)的關(guān)系、判別式來(lái)建立關(guān)系式,求得問(wèn)題的答案.

      例1.

      證明:

      我們將已知關(guān)系式變形,得到關(guān)于 ab 以及 a + b的式子,由此聯(lián)想到一元二次方程的根與系數(shù)的關(guān)系,于是構(gòu)造出一元二次方程,借助判別式建立關(guān)系式,從而證明結(jié)論.

      二、構(gòu)造復(fù)數(shù)

      在解答含有絕對(duì)值、三角式的不等式問(wèn)題時(shí),我們可將問(wèn)題與復(fù)數(shù)關(guān)聯(lián)起來(lái),構(gòu)造出合適的復(fù)數(shù)模型,如 z = x + yi ,通過(guò)復(fù)數(shù)運(yùn)算求得問(wèn)題的答案.構(gòu)造復(fù)數(shù)模型,通常需將x、y看作復(fù)平面上的點(diǎn) (x,y) .

      例2.

      證明:

      我們由目標(biāo)不等式聯(lián)想到復(fù)數(shù) z =a +bi 的模z = ,于是構(gòu)造出兩個(gè)復(fù)數(shù) z1=a +bi,z2=c +di,通過(guò)復(fù)數(shù)運(yùn)算以及絕對(duì)值不等式的性質(zhì)證明結(jié)論.

      三、構(gòu)造幾何圖形

      在證明不等式時(shí),我們可深入挖掘代數(shù)式背后的幾何意義,由此構(gòu)造出幾何圖形,通過(guò)分析幾何圖形的位置關(guān)系、性質(zhì)等建立關(guān)系式,證明不等式成立.

      例3.已知a2+b2=c2,證明: an +bn <cnn ∈ N,n ≥3.

      證明:設(shè)直角三角形 ABC 的三條邊長(zhǎng)a, b, c 所對(duì)應(yīng)的角分別是 A, B, C,其中角 C 為直角,

      由正弦定理可得sinA =,cosA =,

      且0< sinA <1,0< cosA <1,

      所以 an +bn <cn 等價(jià)于 sinnA + sinnB &lt; sinnC,因?yàn)?n ∈ N, n ≥3,

      根據(jù)冪函數(shù)的單調(diào)性可知: sinnA + cosnA < sin2A + cos2A =1,

      所以 è(?) ?(?)n + è(?) ?(?)n <1,即 an +bn <cn .

      綜上所述,不等式 an +bn <cn 成立.

      該目標(biāo)式與勾股定理a2+b2=c2較為相似,于是構(gòu)造一個(gè)以c 為斜邊,a 、b 為直角邊的直角三角形,再利用正弦定理= = 和冪函數(shù)的單調(diào)性證明不等式成立.

      在解答不等式證明題受阻時(shí),我們要學(xué)會(huì)根據(jù)不等式的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行聯(lián)想、構(gòu)造,將不等式與方程、復(fù)數(shù)、幾何圖形關(guān)聯(lián)起來(lái),構(gòu)造出合適的數(shù)學(xué)模型,把問(wèn)題轉(zhuǎn)化為方程、復(fù)數(shù)、幾何問(wèn)題來(lái)求解.這樣不僅能轉(zhuǎn)換解題的思路,還能提升解題的效率.

      (作者單位:甘肅省岷縣第二中學(xué))

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