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柯西不等式在中学数学解题过程中的魅力体现*1

2014-08-03纪宏伟,吴国磊

阴山学刊(自然科学版) 2014年3期
关键词:解题变形

纪 宏 伟,吴 国 磊

(江苏教育学院 如皋分院,江苏 如皋 226500)

柯西不等式常见的变形形式有:

通常将以上变形公式称作为分式型柯西不等式,用来处理分式不等式时,常常是一种有力的工具,甚至起到一招制胜之效。

1 证明不等式

点评:本题直接利用变形公式显然得不出结果,但是改变多项式的形态结构,将求证式左边的每一项的分子变形为平方关系,便可看清其内在的结构特征,使得问题一望即解。

例2:已知a1,a2,…,an为互不相等的正整数,求证:对于任意的正整数n,有不等式

由排序不等式易知

故原不等式成立。

证明:由柯西不等式得

(1)

又由柯西不等式得

(2)

由⑴⑵得

点评:本题两次用到柯西不等式,在使用时必须把握住问题的结构特点,选择最佳的切入点和突破口,如本例元素的选取恰到好处,值得我们细细回味。

2 求最值(值域)

2.1 求多字母式子的最值

例4:求实数x、y的值,使得(y-1)2+(x+y-3)2+(2x+y-6)2达到最小值。

解:引入待定参数a,b,c,由柯西不等式

(a2+b2+c2)(y-1)2+(x+y-3)2+(2x+y-6)2≥[a(y-1)+b(x+y-3)+c(2x+y-6)]2=[(b+2c)x+(a+b+c)y-a-3b-6c]2,

点评:本题展开后求解比较繁杂,但是引入参数构造出柯西不等式的情境,将最小值取值条件归结为不等式右侧能否获得定值,使原题原“形”毕露,可谓神来之笔。

解:由柯西不等式,得

点评:本题不具备直接运用柯西不等式的条件,但通过改变表达式的形式,转化为符合柯西不等式的基本形式,体现了转化与化归思想。

2.2 求含约束条件式子的最值

例7:已知实数x,y,z满足x+y+2z=1,求x2+y2+2z2的最小值。

点评:本题从柯西不等式结构特征出发,通过正确配凑系数,使得变化后的式子内在结构满足柯西不等式取等号的条件,解题过程一气呵成。……

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