● (興化市第一中學(xué) 江蘇興化 225700)
大數(shù)學(xué)家希爾伯特曾深情地稱費(fèi)馬大定理是一只“會下金蛋的母雞”,其意是說人們在研究費(fèi)馬大定理的過程中,提出并解決了一個(gè)個(gè)有價(jià)值的新問題,為我們打開了一片片新的知識天地.只要我們時(shí)時(shí)留意,做個(gè)有心人,就會發(fā)現(xiàn)初等數(shù)學(xué)中不乏這樣的好問題.第32屆美國數(shù)學(xué)奧林匹克試題中就有這樣一只“會下金蛋的母雞”,此題為:
分析注意到不等式的左邊是零次齊次式,不妨設(shè)a+b+c=1,這樣不僅可以簡化式子,而且增加了條件,有助于解決問題.
故
命題1得證.
至此,我們似乎可以鳴金收兵,凱旋班師.如果這樣,那么將失去一次發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)寶藏的絕佳機(jī)會,如“入寶山而空返”.仔細(xì)分析以上解題過程,可以發(fā)現(xiàn)利用
聯(lián)想與類比在很多場合下是獲得新命題的金鑰匙.類比命題1的結(jié)構(gòu),不難猜想如下2個(gè)相似命題:
命題2設(shè)a,b,c是正實(shí)數(shù),a+b+c=1,求證:
命題3設(shè)a,b,c是正實(shí)數(shù),求證:
以上2個(gè)命題不等式的左邊都不是零次齊次式,命題1的解題方法仍可借鑒.下面只證命題3.
因此
命題3得證.
命題4在銳角△ABC中,求證:
命題5在△ABC中,求證:
命題6設(shè)a,b,c是正實(shí)數(shù),求證:
不難獲得命題8.
命題8設(shè)a,b,c是正實(shí)數(shù),a+b+c=1,求證:
類似地還有:
自2006年購機(jī)補(bǔ)貼政策實(shí)施以來,麗江市耕作機(jī)械和稻麥?zhǔn)斋@機(jī)械快速增長,機(jī)耕作業(yè)和機(jī)收作業(yè)日漸被農(nóng)民所認(rèn)可。受地理、氣候條件和傳統(tǒng)農(nóng)藝要求所限,水稻機(jī)插秧技術(shù)的示范推廣起步較晚,發(fā)展也很緩慢,嚴(yán)重制約了水稻種植的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。
(2003年西部數(shù)學(xué)奧林匹克競賽試題)
這樣我們就找到了命題1和命題10這2個(gè)外形迥異的不等式題之間奇妙的聯(lián)系.也許這就是數(shù)學(xué)讓無數(shù)人為之癡迷、為之競折腰的緣故吧!
猜想是數(shù)學(xué)發(fā)展的動力,類比是引領(lǐng)我們思維深入的偉大引路人.回到命題1,如果將不等式左邊的數(shù)字2改為其他正數(shù),譬如3,那么會有類似結(jié)果嗎?
我們無法肯定命題11是否成立,不過可以肯定的是以上的證法已無法奏效.看來,我們需要提高解題智慧或增加解題力量.筆者幾番冥思,沿著各種思路崎嶇而上,終獲成功.下面給出命題11的推廣及證明.
命題12設(shè)λ,a,b,c是正實(shí)數(shù),求證:
(1)
事實(shí)上,不等式(1)等價(jià)于
(3x-1)2[2(λ3+3λ2+2λ)x+(λ3+λ2)]≥0,
因此
利用平均不等式或柯西不等式易得如下引理:
借助此引理,還可以獲得很多與上述命題相關(guān)的不等式.譬如由命題1可得:
命題13設(shè)a,b,c是正實(shí)數(shù),求證:
命題14設(shè)a,b,c是正實(shí)數(shù),求證:
波利亞說過:“當(dāng)我們成功地解決了一個(gè)好問題之后,我們應(yīng)當(dāng)尋找更多的好問題.好問題同某些蘑菇有些相像,它們都成堆地生長,找到一個(gè)以后,你應(yīng)當(dāng)在周圍找找,很可能在附近就有好幾個(gè)”.教師要善于拋出一個(gè)蘑菇,引導(dǎo)學(xué)生尋找一群蘑菇,這樣才能最終提高學(xué)生的數(shù)學(xué)思維水平和創(chuàng)新思維能力,達(dá)到“鷹擊長空,魚翔淺底”的境界,實(shí)現(xiàn)由必然王國向自由王國的跨越.