不等式·用综合法证明不等式.pdf

不等式用综合法证明不等式教案不等式用综合法证明不等式教案教学目标教学目标1掌握两个或三个正数的算术平均数不小于它们的几何平均数这一重要定理，并能运用它们证明一些不等式2了解综合法的意义3通过对定理及其推论的推导、证明、应用，培养学生运用综合法进行推理论证的能力教学重点和难点用综合法证明定理及推论的教学教学过程设计教学过程设计（一）新课引入师：我们已学过用比较法（求差、求商）证明不等式，它是一种最基本、最常用的方法 请完成以下练习1证明：x222x（x 为实数）2请问：x21 与 2x 的大小关系是什么？并证明你的结论（教师巡视学生的解题情况，请学生将不同的解法板演到黑板上）1证法 1：由（x2+2）-2x=（x-1）2+110，知 x222x证法 2：由（x-1）20，知（x-1）2+110，即 x2-2x20，则 x222x师：两位同学的证明都正确，他们都是根据a20（aR）在证法上有区别吗？请大家思考2答：x212x证法 1：由（x21）-2x=x2-2x1=（x-1）20，知 x2+12x证法 2：由（x-1）20，知 x2-2x10，则 x2+12x 师：同学们得到的结论几乎是一致的，是x2+12x主要证法已列在黑板上，请大家思考：这些证明是否正确？所采用的方法是什么？生：都正确证法一是求差比较法，证法二是师：一时答不出也没关系，证法一用的是求差比较法，至于证法二，我们不妨先问问写出证法二的同学是怎么想出来的生：我一看到是两个“平方项”与它们的两倍“交叉项”比大小，就首先想到了平方公式，这个完全平方一定是非负的；然后再根据不等式性质，就得到了结论；最后就按这个思路进行的证明师：他是从已经成立的事实出发，经过正确推理，得到要证的结论也就是说他是以公式为基础，运用不等式的性质推出式，这种利用某些已经证明过的不等式作为基础，再运用不等式的性质推导出所要求证的不等式的方法通常叫做综合法对于综合法大家并不陌生，初中的平面几何题大多是用综合法加以证明的今天我们一起研究如何用综合法证明不等式（板书课题）（二）用综合法证明不等式1综合法师：我们已经知道用综合法证明需要一些已经证明过的不等式作为基础，因此我们应先证明出一些最重要、最基本的不等式2定理推导师：通过刚才的两道小题，我们不难得出：如果a，bR，那么有（a-b）20把左边展开，得 a2-2abb20，则 a2b22ab这就是课本 P8 中介绍的定理 1我们采用的是综合法，课本中是用求差比较法加以证明的（把课前准备好的课本中的这段证明投出来供大家一起阅读此处需实物投影仪）证明：a2b2-2ab=（a-b）2当 ab 时，（a-b）20；当 a=b 时，（a-b）2=0所以（a-b）20，即 a2b2-2ab0因此 a2b22ab师：值得我们注意的是这是带有“=”的不等式，取“=”这种特殊情况应予以重视不等式 a2b22ab 中“=”成立的充要条件是什么？生：是 a=b师：充要条件通常用“当且仅当”来表达，“当”表示条件是充分的，“仅当”表示条件是必要的所以定理 1 表述为：定理 1 如果 a，bR，那么 a2b22ab（当且仅当 a=b 时取“=”号）（板书）师：这个定理的功能是什么？功能往往源于它的结构生：公式 a2b22ab 的一边是和的形式，另一边是积的形式我想功能大概是：和可以缩小变成积，积可以放大变成和师：虽然语言欠准确，但其含意是对的这个定理非常重要，且用途广泛，但由于各项都是二次的，使用时不太方便，谁有办法将它们的次数降下来？师：想得好，它有条件吗？生：有同样是 a，b，cR+师：这个命题大家能证明出来吗？一时不能完全证出来也没关系，想出多少说多少生甲：我觉得证 a3b3c33abc 更容易点它能拆成 a3abc，b3abc，c3abc，由条件只要证出 a2bc，b2ac，c2ab 即可生乙：这三个分着不可能证出来，不过合起来的 2a22b22c22bc2ac2ab 很容易证出师：虽然他们还没能把命题证出，但从他们的发言中我们得到了一点启发：三次的问题转化为二次的解决生丁：我证出来了（学生口述，教师板书）证明：由于 a，b，cR+，由定理1，得 a2b22ab，则 a2-abb2ab所以 a3b3=（ab）（a2-abb2）（ab）ab=a2bab2，即 a3b3a2bab2同理，b3c3b2cbc2，c3+a3a2cac2三式相加，得2a32b32c3a2b+ab2+b2cbc2+a2c+ac2=b（a2c2）+a（b2c2）c（a2+b2）b2aca2bcc2ab=2abc+2abc+2abc6abc故 a3+b3c33abc师：证得漂亮，你是怎么想出来的？生丁：我觉得证这个题目只能根据已知条件和定理1 及推论证题时我又借鉴了他们俩的经验，对 a3，b3，c3 的降次转化工作不是一个、师：他还有两处处理得很好一处是：a2-abb2ab；另一处是对三式相加后的式子的重组很明显，他是在努力创设条件、充分利用定理证题这个问题是用什么方法加以证明的？生：综合法师：刚才的证明过程不仅帮我们把问题得以解决，而且还帮助我们加深了对综合法的认识，从中可体会到应如何使用综合法证题证明此题还有其它办法吗？生：我是用求差比较法证的（学生口述，教师板书）证明：由于 a3+b3+c3-3abc=（a3）3+c3-3a2b-3ab2-3abc=（abc）（ab）2-（ab）cc2-3ab（abc）=（abc）a22ab+b2-ac-bcc2-3ab=（abc）（a2+b2c2-ab-ac-bc）师：正确，而且思路很清晰这个思路你是怎么想出来的？生：我是一看到这个题目就想用比较法的我本以为作差后，能因式分解，再用条件或定理 1，就可断定式子的符号，题目也就证出来了，但我第一次两两分组就不成功，没分解出来再试时，我看 a3，b3，c3，3abc 这四项都是 3 次的，就先凑出与之齐次的（ab）3 再配平，结果就出来了师：数学中很多时候也是需要试一试、拼拼凑凑的其实，课本中采用的就是这种证法这同样是带有“=”的不等式，我们仍需研究其“=”成立的充要条件从刚才的证明过程看，“=”出现在（a-b）2（b-c）2（c-a）20 中，这是显然有：当且仅当 a=b，b=c，c=a 同时成立，即 a=b=c 时等号成立至此，我们已得到了定理 2 及其推论（教师板书）定理 2 如果 a，b，cR+，那么 a3b3c33abc（当且仅当 a=b=c 时取“=”号）师：这个定理及推论同样是非常重要而且广泛的它的证明方法远不只上述这些，推论也可直接证得，同学们不妨课下试一试（三）小结（引导学生归纳总结）1已学过的不等式证明方法：比较法、综合法2用综合法证明不等式的依据是什么？（1）已知条件和不等式性质；（2）基本不等式：3综合法与比较法的内在联系本节课的课前两个练习与两个定理的证明都是既用了比较法，又用了综合法，这引起了我们对二者内在联系的思考由于作为综合法证明依据的不等式本身是可以根据不等式的意义、性质或比较法证出的，所以用综合法可以获证的不等式往往可以直接根据不等式的意义、性质或比较法来证明摆在我们面前的问题恐怕是方法的选择方法选择不当，不是证不出来就是难度加大；方法合理使用，会使题目难度大大下降因此我们不要学过某种方法就抱定不放，要善于观察，根据题目的特征选择证题方法显然，对于需用基本不等式证明的问题，直接用结论要比再从头证一遍容易很多4注意：（1）定理使用的条件只有 a2b22ab 是对任意实数 a，b 都成立，其余都要求在正数范围内（2）定理中“=”号成立的条件（四）布置作业高级中学课本代数下册（必修）（人教社90 年版 98 年印刷）P11 练习 1，2补充题：（1）已知：a，bR，求证：a2b21abab课堂教学设计说明这节课是本章（第五章、不等式）的重点在这堂课中不仅要讲授证明不等式的一种方法综合法，而且还要介绍两个基本而又重要的不等式定理及推论 在这二者关系的处理上，我们发现：要使用综合法证明不等式就需要一些最重要、最基本的不等式作为基础，而证明得到它们时又可采用综合法因此，我们在课前设计了两个练习题，尤其是稍放开一点的第 2 题，如果学生能自觉不自觉地用初中已很常用而没正式讲过的综合法的思考方法解题，综合法的引入就会很自然，即使生没有想到，教师点拨起来也并不困难后顺着学生用综合法的需要，介绍了4 个基本不等式，在它们的证明过程中，使用综合法，帮助学生掌握如何用综合法证明不等式从教学设计上，我们力图从学生的需要出发，适时地设计一系列问题，帮助学生抓住知识的内在联系，使学到的公式、方法能用、会用，而不是只支离破碎地记住了一些名词和公式表面上看，本节练习不够，但实际上，定理2 及推论的证明正是最好的练习构思这个证明，起点要高、思维跨度要大这正是锻炼学生思维，培养学生推理论证能力的绝对机会我们认为：最好的习题就是定理本身的推证过程这里又是本节的一个难点，在此花点功夫、适当展开是应当的；同时学生对用综合法证明不等式会有更深刻的体验 因此讲透它比做几个练习更有意义对于几何证法、三角证法等基本不等式的证明方法，由于担心会冲淡学生对综合法的认识，在本节中并未提及在课堂教学过程中，学生有可能直接证出定理2 的推论，这也无妨一般来讲，它同样是要用到两项的结论（定理 1 或其推论）去证的 课上应就学生的实际，顺其自然至于 n 个正数的有关结论，根据教育部98 年颁布的删减意见对此不作要求，故在本案中也未涉及