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【摘要】探究性教学是培养学生探究性学习能力的基础和手段,又要打破思维定式,因势利导,探究创新.通过学生的独立思考,探求出新颖简捷的解题方法,这样不仅巩固基础知识,激发学生的学习兴趣,更重要的是锻炼学生探索创新的能力.
【关键词】探究;思维品质;基本不等式
探究性学习是一种适应时代要求的全新的学习方式.在数学教学中,教师应抓住一些典型的习题错解,引导学生去思考去探究,掌握从隐蔽的教学关系中寻找问题实质的能力,训练学生发散思维,培养学生的思维品质.苏教版数学必修5课本中有这样一道习题:已知正数x,y满足x+2y=1,求1x+1y的最小值.
对这道题可作如下探究:
一、寻找错误原因,消除误区
错解 由已知,得1=x+2y≥22xy.
①
即2xy≤12,有12xy≥2.
②
故1x+1y≥21xy=2xy≥42.
③
从而知道1x+1y的最小值为42.
分析 ①与③两处都运用了基本不等式,要考虑到“等号”成立的条件是否同时满足:在①处等号成立的条件是x+2y=1且x=2y,即x=12,y=14,而③处等号成立的条件是1x=1y且x+2y=1,即x=13,y=13.这样两处等号不能同时取得,故基本不等式中等号不能传递,故有1x+1y>42,因而42不是最小值而应比42大.
二、整体思想
考虑到错解中两次使用基本不等式,导致等号不能同时取得错误,于是考虑减少使用基本不等式的次数,具体求解如下:
1x+1y=x+2yx+x+2yy=1+2yx+2+xy
=3+2yx+xy≥3+22,
当且仅当xy=2yx与x+2y=1时,
即x=2-1与y=2-22时,取得最小值为3+22.
三、巧设变量
由于x,y均为正数和x+y=1中数字“1”而联想到三角恒等式,于是可进行如下换元,解法是:设x=sin2A ,2y=cos2A,于是1x+1y=1sin2A+2cos2A=3+1tan2A+2tan2A≥3+22.
四、巧消元
考虑到已知条件与所求结论中的x,y两个变量,采用消元法消去一个变量如y=1-x2,以达到简化未知数的目的.如:
1x+1y=1x+21-x=1-x+xx+2(1-x)+2x1-x
=3+1-xx+2x1-x≥3+22,
当且仅当1-xx=2x1-x,即x=2-1时,等式成立.
五、一题多变,细心领会
变式 ①已知0 解析 令1y=21-x,则该变式就是课本上的原题了.
②已知a,b是两个不相等的正常数,正数x,y满足ax+by=1.求x+y的最小值.
解析 可仿前面整体思想的解法,将“1”进行代换.
x+y=1•(x+y)=ax+by(x+y)
=(a+b)+ayx+bxy≥a+b+2ayx•bxy
=(a+b)2,
则x+y的最小值为(a+b)2.
③已知两个正数x,y满足x+y=4,求不等式1x+4y≥m恒成立的实数m的取值范围.
解 设1x+4y的最小值为P,即
P=414x+1y=(x+y)14x+1y
=14+1+y4x+xy≥54+1=94,
即P≥94.
又 ∵1x+4y≥m,即P≥m恒成立,∴m≤94.
利用基本不等式求最小值是一种常用的方法.在解题时为满足“一正”、“二定”、“三相等”三个条件,需要因题而异进行“拆”、“拼”、“凑”等变换,转化为“基本不等式”,从而提高思维的灵活性和简约性.
【关键词】探究;思维品质;基本不等式
探究性学习是一种适应时代要求的全新的学习方式.在数学教学中,教师应抓住一些典型的习题错解,引导学生去思考去探究,掌握从隐蔽的教学关系中寻找问题实质的能力,训练学生发散思维,培养学生的思维品质.苏教版数学必修5课本中有这样一道习题:已知正数x,y满足x+2y=1,求1x+1y的最小值.
对这道题可作如下探究:
一、寻找错误原因,消除误区
错解 由已知,得1=x+2y≥22xy.
①
即2xy≤12,有12xy≥2.
②
故1x+1y≥21xy=2xy≥42.
③
从而知道1x+1y的最小值为42.
分析 ①与③两处都运用了基本不等式,要考虑到“等号”成立的条件是否同时满足:在①处等号成立的条件是x+2y=1且x=2y,即x=12,y=14,而③处等号成立的条件是1x=1y且x+2y=1,即x=13,y=13.这样两处等号不能同时取得,故基本不等式中等号不能传递,故有1x+1y>42,因而42不是最小值而应比42大.
二、整体思想
考虑到错解中两次使用基本不等式,导致等号不能同时取得错误,于是考虑减少使用基本不等式的次数,具体求解如下:
1x+1y=x+2yx+x+2yy=1+2yx+2+xy
=3+2yx+xy≥3+22,
当且仅当xy=2yx与x+2y=1时,
即x=2-1与y=2-22时,取得最小值为3+22.
三、巧设变量
由于x,y均为正数和x+y=1中数字“1”而联想到三角恒等式,于是可进行如下换元,解法是:设x=sin2A ,2y=cos2A,于是1x+1y=1sin2A+2cos2A=3+1tan2A+2tan2A≥3+22.
四、巧消元
考虑到已知条件与所求结论中的x,y两个变量,采用消元法消去一个变量如y=1-x2,以达到简化未知数的目的.如:
1x+1y=1x+21-x=1-x+xx+2(1-x)+2x1-x
=3+1-xx+2x1-x≥3+22,
当且仅当1-xx=2x1-x,即x=2-1时,等式成立.
五、一题多变,细心领会
变式 ①已知0
②已知a,b是两个不相等的正常数,正数x,y满足ax+by=1.求x+y的最小值.
解析 可仿前面整体思想的解法,将“1”进行代换.
x+y=1•(x+y)=ax+by(x+y)
=(a+b)+ayx+bxy≥a+b+2ayx•bxy
=(a+b)2,
则x+y的最小值为(a+b)2.
③已知两个正数x,y满足x+y=4,求不等式1x+4y≥m恒成立的实数m的取值范围.
解 设1x+4y的最小值为P,即
P=414x+1y=(x+y)14x+1y
=14+1+y4x+xy≥54+1=94,
即P≥94.
又 ∵1x+4y≥m,即P≥m恒成立,∴m≤94.
利用基本不等式求最小值是一种常用的方法.在解题时为满足“一正”、“二定”、“三相等”三个条件,需要因题而异进行“拆”、“拼”、“凑”等变换,转化为“基本不等式”,从而提高思维的灵活性和简约性.