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许多数学问题都有它特定的知识背景,在数学教学中教师引导学生去挖掘,鼓励学生从数学问题的背景出发,善于联想到与本问题有关的各种数学联结,拓宽思路,积极探索,获得知识,发展思维,追求新颖独特的解法,为培养学生的创新思维注入新的活力,下面以一道不等式证明为例.
新教材人教A版选修4—5第26页有一道习题:
已知f (x)=1+x2,a≠b,求证:|f (a)-f (b)|<|a-b|.
分析1:分母有理化,利用|a+b|≤|a|+|b|放缩.
证明:|f (a)-f (b)|=|1+a2-1+b2|=|1+a2-(1+b2)|1+a2+1+b2=|a-b|·|a+b|1+a2+1+b2,因为|a+b|1+a2+1+b2≤|a|+|b|1+a2+1+b2,且|a|<1+a2,|b|<1+b2,所以|a|+|b|1+a2+1+b2<1,从而|f (a)-f (b)|<|a-b|.
分析2:从函数的结构特征,利用三角代换证明
证明:设a=tanα,b=tanβ,tanα≠tanβ,α,β∈(-π2,π2).|f (a)-f (b)|=1+tan2α-1+tan2β=|secα-secβ|.
故只需证: |secα-secβ|<|tanα-tanβ|sec2α+sec2β-2secαsecβ -2tanαtanβ1+tanαtanβ 分析3:从距离公式入手,利用三角形三边关系证明
证明: f (x)=1+x2=(x-0)2+(1-0)2,可视为A(x,1)到O(0,0)的距离,当a≠b时,设A1(a,1),A2(b,1),
||OA1|-|OA2||<|A1A2|,所以1+a2-1+b2<|a-b|.
分析4:从向量背景入手,利用||a|-|b||≤|a±b|≤
|a|+|b|证明.
证明:构造向量u=(1,a)、v=(1,b),因为a≠b,所以
|f (a)-f (b)|=||u|-|v||<|u-v|=|a-b|.
分析5:从复数的模入手,利用||z1|-|z2||≤|z1-z2|证明 .
证明:设z1=1+ai,z2=1+bi,a,b∈R.|z1|=1+a2,|z2|=1+b2,因为||z1|-|z2||≤|z1-z2|.
所以1+a2-1+b2<|a-b|,所以命题得证.
分析6:从解析几何背景入手,利用斜率证明
证明:由f (x)=1+x2, 即y=1+x2化简得: y2-x2=1 (y>0),所以y=1+x2表示双曲线y2-x2=1的上支,设A(a,f (a))、B(b,f (b))是双曲线y2-x2=1(y>0) 上支上的不同两点,因为双曲线渐近线方程y=±x,其斜率k=±1.
所以kAB=f (a)-f (b)a-b,-1 所以|f (a)-f (b)a-b|<1, 即|f (a)-f (b)||a-b|<1,所以1+a2-1+b2<|a-b|.
分析7: 两边平方去绝对值证明
原不等式(1+a2-1+b2)2<(a-b)21+a2+1+b2-2(1+a2)(1+b2) (2)若1+ab>0,则上式(1+ab)2<(1+a2)(1+b2)(a-b)2>0,成立.
图1分析8:根据1+x2的几何意义,构造三角形证明.
根式1+x2表示以1,|x|为直角边的三角形的斜边,所证不等式|f (a)-f (b)|<|a-b|表示三角形两边之差的绝对值小于第三边,则构造直角三角形证明.
证明:不妨设a
甘肃省临泽县第一中学 (734200)
新教材人教A版选修4—5第26页有一道习题:
已知f (x)=1+x2,a≠b,求证:|f (a)-f (b)|<|a-b|.
分析1:分母有理化,利用|a+b|≤|a|+|b|放缩.
证明:|f (a)-f (b)|=|1+a2-1+b2|=|1+a2-(1+b2)|1+a2+1+b2=|a-b|·|a+b|1+a2+1+b2,因为|a+b|1+a2+1+b2≤|a|+|b|1+a2+1+b2,且|a|<1+a2,|b|<1+b2,所以|a|+|b|1+a2+1+b2<1,从而|f (a)-f (b)|<|a-b|.
分析2:从函数的结构特征,利用三角代换证明
证明:设a=tanα,b=tanβ,tanα≠tanβ,α,β∈(-π2,π2).|f (a)-f (b)|=1+tan2α-1+tan2β=|secα-secβ|.
故只需证: |secα-secβ|<|tanα-tanβ|sec2α+sec2β-2secαsecβ -2tanαtanβ1+tanαtanβ 分析3:从距离公式入手,利用三角形三边关系证明
证明: f (x)=1+x2=(x-0)2+(1-0)2,可视为A(x,1)到O(0,0)的距离,当a≠b时,设A1(a,1),A2(b,1),
||OA1|-|OA2||<|A1A2|,所以1+a2-1+b2<|a-b|.
分析4:从向量背景入手,利用||a|-|b||≤|a±b|≤
|a|+|b|证明.
证明:构造向量u=(1,a)、v=(1,b),因为a≠b,所以
|f (a)-f (b)|=||u|-|v||<|u-v|=|a-b|.
分析5:从复数的模入手,利用||z1|-|z2||≤|z1-z2|证明 .
证明:设z1=1+ai,z2=1+bi,a,b∈R.|z1|=1+a2,|z2|=1+b2,因为||z1|-|z2||≤|z1-z2|.
所以1+a2-1+b2<|a-b|,所以命题得证.
分析6:从解析几何背景入手,利用斜率证明
证明:由f (x)=1+x2, 即y=1+x2化简得: y2-x2=1 (y>0),所以y=1+x2表示双曲线y2-x2=1的上支,设A(a,f (a))、B(b,f (b))是双曲线y2-x2=1(y>0) 上支上的不同两点,因为双曲线渐近线方程y=±x,其斜率k=±1.
所以kAB=f (a)-f (b)a-b,-1 所以|f (a)-f (b)a-b|<1, 即|f (a)-f (b)||a-b|<1,所以1+a2-1+b2<|a-b|.
分析7: 两边平方去绝对值证明
原不等式(1+a2-1+b2)2<(a-b)21+a2+1+b2-2(1+a2)(1+b2) (2)若1+ab>0,则上式(1+ab)2<(1+a2)(1+b2)(a-b)2>0,成立.
图1分析8:根据1+x2的几何意义,构造三角形证明.
根式1+x2表示以1,|x|为直角边的三角形的斜边,所证不等式|f (a)-f (b)|<|a-b|表示三角形两边之差的绝对值小于第三边,则构造直角三角形证明.
证明:不妨设a
甘肃省临泽县第一中学 (734200)