山東省平邑第一中學 唐共芳
需要證明的不等式兩邊是同一個變量,一般移項直接構(gòu)造為一個函數(shù),轉(zhuǎn)化為利用函數(shù)最值解決問題。
當不等式中兩變數(shù)所在不等式或經(jīng)過變形處理,使得兩變數(shù)所在數(shù)學結(jié)構(gòu)相同,并且兩變數(shù)有大小區(qū)分,可以把兩變數(shù)看作一個自變量x構(gòu)造出一個函數(shù),兩變數(shù)相當于函數(shù)自變量的兩個瞬間值,利用函數(shù)的單調(diào)性證明不等式。
例2:已知i,m,n是正整數(shù),且1(1+n)m。
分析:高考標準答案中是運用二項式定理證明的,此題構(gòu)造函數(shù),利用導數(shù)證明更簡單。
當變數(shù)較多或不能變?yōu)閮勺償?shù)所在結(jié)構(gòu)相同時,可以直接把某一個變數(shù)或整體看作自變量x來構(gòu)造函數(shù),利用函數(shù)單調(diào)性或最值證明不等式。
例3:已知|a|<1,|b|<1,|c|<1,證明:ab+bc+ca>-1。
分析:已知式子給了三個變量的數(shù)值范圍,而且都是關(guān)于a,b,c的對稱式,不能轉(zhuǎn)化為相當于兩個變量結(jié)構(gòu)相同的式子。不妨選取其中一個為主變量,相當于自變量x(一般不用換),另兩個為參變量,從而轉(zhuǎn)化為在一個變量的范圍下求函數(shù)的范圍。
證明:設(shè)f(a)=ab+bc+ca+1=(b+c)a+bc+1 (-1 要證ab+bc+ca>-1,只要證明f(a)>0, 當-1 ∴只需要證明f(-1)>0且f(1)>0, 而f(1)= b+c+bc+1=(1+b)( 1+c), f (-1)=-b-c+bc+1=(1-b)( 1-c), ∵|b|<1,|c|<1,∴1±b>0,1±c>0,∴f(-1)>0,且f(1)>0, ∴f(a)>0,即ab+bc+ca>-1。 當要證明的不等式的結(jié)構(gòu)讓你聯(lián)想到某一函數(shù)的結(jié)論定理時,不妨直接構(gòu)造這樣的函數(shù),由條件向結(jié)論靠攏。 例4:設(shè)a,b,c為實數(shù)且4a-4b+c>0,a+2b+c<0,證明:b2>ac。 分析:此題從正面通過綜合法、分析法不好論證,仔細觀察結(jié)論b2>ac的結(jié)構(gòu),極易聯(lián)想一元二次方程根的判別式,構(gòu)造相應的一元二次函數(shù)f(x)=ax2+2bx+c。 證明:當a≠0時,設(shè)f(x)=ax2+2bx+c, 由4a-4b+c>0,a+2b+c<0得f (-2)>0,f(1)<0。 函數(shù)值有正有負,不論二次函數(shù)圖像是開口向上還是開口向下,都會與x軸有兩個交點, 故Δ=b2-4ac>0,即b2>ac。 當a=0時,由已知條件可得4b ∴b<0,∴b2>0,而ac=0,∴b2>ac。 (此題也可以直接把a或c其中一個看作自變量x 來證明) 構(gòu)造函數(shù)法證明不等式簡捷、明快、精巧、清晰,但構(gòu)造法并不是無章可循,只要勤于觀察、善于聯(lián)想、勇于探索、大膽設(shè)計,弄清條件的本質(zhì)特點,找準明確的方向,就能構(gòu)造所需函數(shù),并且利用函數(shù)的性質(zhì)或定理成功證明不等式。四、觀察題干及其結(jié)論,聯(lián)想常用函數(shù)的構(gòu)造法