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一题多解的数学价值

2015-09-10林柯

考试周刊 2015年53期
关键词:反证法证法斜率

林柯

在高二数学课本“不等式”一章中关于不等式的证明,教材上列举了证明不等式的四种方法:公式法、比较法、数学归纳法及分析法.在实际应用过程中,只有这四种方法往往是不够的,还应通过实际例题向学生介绍反证法、放缩法、换元法及判别式法等常用的方法.另外还有几何法、构造函数法等方法.学生必须理解掌握这些思想方法,做题才能得心应手,游刃有余.

现举例说明:

例题:已知a,b,m∈R ,且a

求证: > .

证法1(比较法):

因为a,b,m∈R ,a

所以 - = >0,故 > .

证法2(分析法):

欲证 > ,由于a,b,m∈R ,aa(b+m),

即证am

证法3(综合法):

能用分析法证明的题目,一般也能用综合法证明(略).

证法4(反证法):

假设 ≤ ,

因为a、b、m∈R ,

所以(a+m)b≤a(b+m),即bm≤am,

所以b≤a,这与题设a

所以假设不成立,故 > .

证法5(放缩法):

因为a,b,m∈R ,a

所以 = = < = .

证法6(构造函数法):

构造函数f(x)= (0

因为f(x)=1- 在[0,+∞]上是增函数,

所以f(m)>f(0),即 > .

注:利用函数单调性证明不等式具有优越性.高中实验教材已把微积分列入必修内容,用导数研究函数的单调性很方便,故对此法应予以高度重视.

证法7(增量法):

因为a0),

所以 = = < = = .

证法8(斜率法1):

在直角坐标系中, = 表示经过A(b,a)和B(-m,-m)两点所在直线的斜率,设其倾斜率为α,而 = 表示点A(b,a)和原点O(0,0)所在直线的斜率,设其倾斜角为β,如图1.

图1

由a .

证法9(斜率法2):

在直角坐标系中,设A(b,a),B(m,m),则AB的中点C( , ),如图2.

图2

由于OA、OB、OC三线的斜率满足k

证法10(三角法):

如图3,在直角三角形ABC中,∠B=90°,BC=a,AB=b,延长BA至E,BC至D,使CD=AE=m.

设CA、DE交于F,则有tan∠DEB= ,tan∠CAB= .

因为∠CAB<∠DEB,所以tan∠CAB

图3

练习(请读者完成以下两道题)

1.若a +b =1,x +y =1,求证:ax+by≤1.

2.已知a,b,c为直角三角形ABC的三边长,c是斜边,当n∈N,n≥3时,求证:a +b

从以上例题及练习的证法体验可知,一道数学题因思考的角度不同可得到多种不同的解题思路.数学问题的解决应寻求多种解法,有利于拓宽解题思路,发展观察、想象、探索思维能力,进一步让人们感受到数学的神奇,数学的美,体现数学的价值.

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