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构造向量巧解有关不等式问题

2015-08-13胡忠华

新课程·中旬 2015年6期
关键词:性质

胡忠华

新教材中新增了向量的内容,其中两个向量的数量积有一个性质:a·b=a·bcosθ(其中θ为向量a与b的夹角),则a·b=a·bcosθ,又-1≤cosθ≤1,则易得到以下推论:

(1)a·b≤a·b;(2)a·b≤a·b;

(3)当a与b同向时,a·b=a·b;当a与b反向时,a·b=

-a·b;

(4)当a与b共线时,a·b=a·b。

下面例析以上推论在解不等式问题中的应用。

一、证明不等式

例1.已知a、b∈R+,a+b=1,求证 + ≤2 .

证明:设m=(1,1),n=( , ),则m·n= +

m= ,n= =2,由性质m·n≤m·n,得 + ≤2

例2.已知x+y+z=1,求证x2+y2+z2≥

证明:设m=(1,1,1),n=(x,y,z),

则m·n=x+y+z=1

m= ,n=

由性质m·n2≤m2n2,得x2+y2+z2≥

例3.已知a,b为正数,求证:(a4+b4)(a2+b2)≥(a3+b3)2

证明:设m=(a,b),n=(a2,b2),

则m·n=a3+b3

m= ,n=

由性质m·n2≤m2n2,得(a4+b4)(a2+b2)≥(a3+b3)2

例4.设a,b,c,d∈R,求证:ad+bc≤ ·

证明:设m=(a,b),n=(c,d),则m·n=ad+ac,m= ,n= ,由性质a·b≤a·b,得ad+bc≤ ·

二、比较大小

例5.已知m,n,a,b,c,d∈R+,且p= + ,q= · 那么p、q的大小关系为( )

A.p≤q B.p≥q C.p解:设h=( , ),k=( , )

则h·k= +

h= ,k=

由性质h·k≤h·k得 + ≤ · 即p≤q,故选A.

三、求最值

例6.已知m,n,x,y∈R,且m2+n2=a,x2+y2=b,那么mx+ny的最大值为( )

A. B. C. D.

解:设p=(m,n),q=(x,y),则由数量积的坐标运算,得p·q=mx+ny

而p= ,q= 从而有mx+ny≤ ·

当p与q同向时,mx+ny取最大值 · = ,故选A.

四、求参数的取值范围

例7.设x,y为正数,不等式 + ≤a 恒成立,求a的取值范围.

解:设m=( , ),n=(1,1),则m·n= + ,m= ,n=

由性质m·n≤m·n,得 + ≤ ·

又不等式 + ≤a 恒成立,故有a≥

编辑 孙玲娟


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