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柯西不等式的变式的应用

2014-08-07

中学教研(数学) 2014年6期
关键词:教材数学

●

(抚顺市第一中学 辽宁抚顺 113001)

无论是高考试题、自主招生试题,还是数学征题、奥林匹克竞赛试题,都有一个显著的特点:无论这些试题外表多么新奇、实质内容多么深奥,它们的“根”都“植在”我们天天见面、但却时常被忽视的教材中.教材是一座宝藏,里面蕴涵着取之不尽、用之不竭的资源.“研究教材、吃透教材、整合教材、开发教材”才是从容应对各类试题最有效的方法与策略.

笔者在此例谈选修教材中柯西不等式的变式:若xi,yi∈R+,则

例1

(第2届世界“友谊杯”数学竞赛试题)

证明

由柯西不等式变式,得

评注

这道世界名题经历几十年的洗礼,依然是数学爱好者津津乐道的一道经典试题,其证明方法多达几十种.上述证法简洁明了,是该变式的一个简单应用,上述命题可推广为:

若ai∈R+(i=1,2,3,…,n),则

有趣的是,若把例1中的a,b,c分别换成bc,ca,ab就得到第36届IMO试题:

例2

(第36届IMO试题)

证明

由abc=1,原不等式经适当的恒等变形,得

又由柯西不等式变式,得

评注

上述证明过程简洁流畅,一气呵成.正如爱因斯坦所言:“美,本质上终究是简单性.”

例2可推广为:若a,b,c是正数,n∈N+,且abc=1,则

例3

(《数学教学》数学问题488)

证明

由柯西不等式变式,得

评注

原题的解答过程较为复杂,上述构思自然流畅,美不胜收.

例4

(《数学通报》问题1 724)

证明

评注

例5

(《中等数学》数学奥林匹克问题之163(高中))

推广1

推广2

评注

例6

(2008年南开大学自主招生试题)

由柯西不等式变式,得

评注

上述证明极其简洁巧妙,构造分母“1”让人拍案叫绝.正如克莱因所言:“一个精彩巧妙的……

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