陳芙蓉
摘 要 在中學數(shù)學中,不等式的證明始終為一難點。究其原因,是因為證明沒有固定程序可循,技巧多樣,方法靈活,難度較高。為此,本文通過對不等式證明方法的總結(并舉例予以說明),讓學生更好的掌握各種證明方法的實質及其適用范圍。
關鍵詞 不等式 方法 證明
不等式是數(shù)學基礎理論的一個重要組成部分,也是中學數(shù)學的一個重要課題。它揭示了現(xiàn)實生活中廣泛存在的量與量之間的不等關系,在現(xiàn)實生活和生產活動中有著重要的作用。就知識間的內在聯(lián)系而論,不等式也是進一步學習函數(shù)方程等知識必不可少的基礎,不少數(shù)學問題的解決,都將直接或間接地用到不等式的知識。本文,將就不等式學習中的難點——不等式的證明方法探討一下。
一、比較法證不等式
比較法是證明不等式的最基本最重要的方法之一,它是兩個實數(shù)大小順序和運算順序的直接運用。比較法可分為差值比較法(簡稱求差法)和商值比較法(簡稱求商法)兩種。
(1)差值比較法
差值比較法的理論依據是不等式的性質:“ ”,其一般步驟為:1)作差:察不等式左右兩邊構成的差式,將其看成一個整體;2)變形:把不等式兩邊的差進行變形。或變形為一個常數(shù),或變形為若干個因式的積,或變形為一個或幾個的平方等等(其中變形是求差法的關鍵,配方和因式分解是經常使用的變形手段);3)判斷:根據已知條件與上述變形結果,判斷不等式兩邊差的正負號,最后肯定所求證不等式成立的結論。
商值比較法的理論依據是:“若”,其一般步驟為:1)作商:將左右兩邊作商;2)變形:化簡商式到最簡形式;3)判斷商與1的大小關系(就是判斷商大于1或小于1)。
二、分析法證不等式
分析法是指從需證的不等式出發(fā),分析使這個不等式成立的條件,把證明這個不等式轉化為判斷這些條件是否具備的問題。其特點和思路是“執(zhí)果索因”,即從“未知”看“需知”,逐步靠攏“已知”。
用分析法證明的邏輯關系為:。書寫的模式是為了證明命題B成立,只需證明命題為真,從而有……,這只需證明為真,從而又有……,……這只需證明A為真,而已知A為真,故B必為真。這種證明模式告訴我們,分析法證題是步步尋求上一步成立的充分條件。
三、綜合法證不等式
綜合法是利用已知事實(已知條件、重要不等式或已證明的不等式)作為基礎,借助不等式的性質和有關定理,經過逐步的邏輯推理,最后推出所要證明的不等式。其特點和思路是“由因導果”,從“已知”看“需知”,逐步推出“結論”。其邏輯關系為:,即從已知A逐步推演不等式成立的必要條件從而得出結論B。
四、反證法證不等式
有些不等式的證明,從正面證不好說清楚,可以從正難則反的角度考慮。即要證明不等式A > B,先假設,由題設及其它性質推出矛盾,從而肯定A > B。
五、換元法證不等式
換元法是對一些結構比較復雜,變量比較多,變量之間的關系不甚明了的不等式,這時可引人一個或幾個變量進行代換以便簡化原有的結構或實現(xiàn)某種轉化與變通,給證明帶來新的啟迪和方法。
六、放縮法證不等式
放縮法是要證明不等式A < B 成立不容易,而借助一個或多個中間變量通過適當?shù)姆糯蠡蚩s小達到證明不等式的方法。放縮法證明不等式的依據主要有:
不等式的傳遞性;
等量加不等量為等量;
同分子(分母)異分母(分子)的兩個分式大小的比較
七、數(shù)學歸納法證不等式
用數(shù)學歸納法證不等式主要是證明一些與自然數(shù)有關的不等式。
八 利用已知不等式法證不等式
用已經成立的不等式來證明不等式,往往可以收到事半功倍的效果,在我們學習中,常用的幾個重要的不等式有Canthy 不等式,Jensen不等式,平均不等式,Bernoulli不等式等,熟悉并利用它們,在我們證明不等式的過程中是十分必要的。
以上是不等式證明中常用的幾種方法,分別予于了說明。但由于關于不等式證明的問題其題型多變、技巧性強,加上無固定的規(guī)律可循,所以在對一題的證明中,往往不是用一種方法就能解決,而是各種方法的靈活運用,因此難度較大。本文是對不等式證明方法的終向剖析,要想更好的了解不等式的證明,也需要我們將其證明方法橫向比較,較其優(yōu)劣,爭取在解題中尋找較簡便的方法。
參考文獻:
[1]不等式證明常用技巧[J].數(shù)學教學研究,1995.02.
[2]徐飛.不等式證明中的構造方法[J].數(shù)學通報,1981.03.
[3]趙云龍.不等式證明的幾種常用類型及方法[J].天津教育,1995.02.
[4]雷小平.證明不等式的常用方法[J].太原科技,2002.01.
(作者單位:湖北省襄陽職業(yè)技術學院)