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【摘 要】在不等式的证明与计算中,构造函数是一种极为重要的解题方法,与比较法、反证法与分析法等证明方法相比,构造函数能够简化证明与计算的过程,提高证明的效率。文中将根据例题对换元法、作差法、缩放法以及条件法等构造函数的方法予以分析,探究针对不同的题目如何快速有效的解题。
【关键词】构造函数;解不等式;方法
证明与计算不等式是高中教学中的重点与难点,解题时涉及到很多技巧性的问题与内容,且不同类型的不等式需采用不同的方法进行解答,并没有刻意需要遵循的通性通法,因此学生在解题的过程中很可能陷入困境。而导数在高中教学中的引入为不等式的解题提供了新的思路与途径,构造函数成为解答不等式的主要方法之一,其优势在于解题简便,容易理解等,对这一题型的总结具有重要的意义。
一、换元法
换元法即设置某一新的变量代替原式中的一个较为复杂的式子,例如在f(x)=α(ax+b)-β(ax+b)中令ax+b=Z,则可得f(x)=αZ-βZ。换元法能够将原有式子简化,从而降低解题的难度,这是数学解题中常用到的一种基本解题方法,将研究对象予以替换后,可以將题目中所需解答的内容转移到新的知识系统中予以解答,即实现了特殊问题标准化处理。在利用换元法前,应当对题目予以全面的分析,保证不等式中有式子可以被替换,替换后的式子较为简单,从而简化解题过程。
例题:证明当a为任意正整数时,不等式ln(+1)>-恒成立。
分析:从题目中的不等式进行分析,不等式两端都存在着同一个式子,即,因此为了简化解题过程成,可以设置新的变量来代替,同时要保证其前提条件——a为任意正整数,换元法构造函数后再通过求导,对函数的在区间上的单调性进行分析即可证明题目中的不等式。
五、主元法
主元法一般用于变量较多的不等式中,可将一个变量看做是另一个变量的函数,从而解答题目。
例题:若实数满足则的最小值为___________________
解析:把b看成关于主元a的函数,把c看成关于主元d的函数,则,
而可以看成曲线上的点和直线上的点的距离的平方,设与直线平行的直线与曲线 相切于点
对求导得
所以到直线的距离最小为
六、取对数法
取对数法即利用指数与对数关系将不等式两边进行转化,利用对数函数分析不等式两边的大小关系,主要用于不等式的证明。
例题:已知是正整数且,求证:
七、条件法
条件法即根据题目中给出的条件特征选择合适解题方法。有些不等式证明中会给出较多的前提条件,如果能够对这些条件予以有效的分析,那么就能够以此为依据构建函数模型,然后利用模型对不等式进行分析。这种方法也较为常见,能够将原式予以简化,将抽象的问题做具象化处理,便于理解。
例题:函数y=f(a)满足在R上可导,且不等式-f(a)c,试证明bf(b)>cf(c)。
分析:题目中给出了三个条件:①y=f(a)满足在R上可导;②不等式-f(a)c。从这三个条件进行分析,其中对解题最为关键的条件是第二个,必须从已知的这个不等式出发,求证bf(b)>cf(c)。
八、结语
数学课程与其它学科不同,其内容具有较强的逻辑性,尤其是在不等式的证明上,学生的思维逻辑一定要极其严谨,在教学中学生不仅应当能够将不等式证明出来,还应当以最简洁的方式进行证明,真正掌握科学的规律与科学的方法。作差法、缩放法、换元法、条件法等都是常用的证明方法,学生只有多加总结与练习,才能真正提高数学素养与能力。
参考文献:
[1]龚袭,李先进.恰当构造函数,可使不等式问题证明简捷化[J].中国数学教育,2011(12).
[2]张同语.构造函数解不等式问题的四种策略[J].高中数学教与学,2015(09).
[3]孙红梅.看似无法实有法 构造函数解汝忧——浅析用导数证明不等式[J].中学数学,2014(17).
[4]陈彩霞.探讨构造函数法证明不等式的若干方法[J].中学教学参考,2015(23).
[5]张晓强.构造函数法证明不等式[J].新课程(教育学术),2012(02).
【关键词】构造函数;解不等式;方法
证明与计算不等式是高中教学中的重点与难点,解题时涉及到很多技巧性的问题与内容,且不同类型的不等式需采用不同的方法进行解答,并没有刻意需要遵循的通性通法,因此学生在解题的过程中很可能陷入困境。而导数在高中教学中的引入为不等式的解题提供了新的思路与途径,构造函数成为解答不等式的主要方法之一,其优势在于解题简便,容易理解等,对这一题型的总结具有重要的意义。
一、换元法
换元法即设置某一新的变量代替原式中的一个较为复杂的式子,例如在f(x)=α(ax+b)-β(ax+b)中令ax+b=Z,则可得f(x)=αZ-βZ。换元法能够将原有式子简化,从而降低解题的难度,这是数学解题中常用到的一种基本解题方法,将研究对象予以替换后,可以將题目中所需解答的内容转移到新的知识系统中予以解答,即实现了特殊问题标准化处理。在利用换元法前,应当对题目予以全面的分析,保证不等式中有式子可以被替换,替换后的式子较为简单,从而简化解题过程。
例题:证明当a为任意正整数时,不等式ln(+1)>-恒成立。
分析:从题目中的不等式进行分析,不等式两端都存在着同一个式子,即,因此为了简化解题过程成,可以设置新的变量来代替,同时要保证其前提条件——a为任意正整数,换元法构造函数后再通过求导,对函数的在区间上的单调性进行分析即可证明题目中的不等式。
五、主元法
主元法一般用于变量较多的不等式中,可将一个变量看做是另一个变量的函数,从而解答题目。
例题:若实数满足则的最小值为___________________
解析:把b看成关于主元a的函数,把c看成关于主元d的函数,则,
而可以看成曲线上的点和直线上的点的距离的平方,设与直线平行的直线与曲线 相切于点
对求导得
所以到直线的距离最小为
六、取对数法
取对数法即利用指数与对数关系将不等式两边进行转化,利用对数函数分析不等式两边的大小关系,主要用于不等式的证明。
例题:已知是正整数且,求证:
七、条件法
条件法即根据题目中给出的条件特征选择合适解题方法。有些不等式证明中会给出较多的前提条件,如果能够对这些条件予以有效的分析,那么就能够以此为依据构建函数模型,然后利用模型对不等式进行分析。这种方法也较为常见,能够将原式予以简化,将抽象的问题做具象化处理,便于理解。
例题:函数y=f(a)满足在R上可导,且不等式-f(a)
分析:题目中给出了三个条件:①y=f(a)满足在R上可导;②不等式-f(a)
八、结语
数学课程与其它学科不同,其内容具有较强的逻辑性,尤其是在不等式的证明上,学生的思维逻辑一定要极其严谨,在教学中学生不仅应当能够将不等式证明出来,还应当以最简洁的方式进行证明,真正掌握科学的规律与科学的方法。作差法、缩放法、换元法、条件法等都是常用的证明方法,学生只有多加总结与练习,才能真正提高数学素养与能力。
参考文献:
[1]龚袭,李先进.恰当构造函数,可使不等式问题证明简捷化[J].中国数学教育,2011(12).
[2]张同语.构造函数解不等式问题的四种策略[J].高中数学教与学,2015(09).
[3]孙红梅.看似无法实有法 构造函数解汝忧——浅析用导数证明不等式[J].中学数学,2014(17).
[4]陈彩霞.探讨构造函数法证明不等式的若干方法[J].中学教学参考,2015(23).
[5]张晓强.构造函数法证明不等式[J].新课程(教育学术),2012(02).