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构造函数证明不等式的构造途径

2021-06-05山东省平邑第一中学唐共芳

数学大世界 2021年11期
关键词:利用结构

山东省平邑第一中学 唐共芳

一、不等式两边同一变数直接构造法

需要证明的不等式两边是同一个变量,一般移项直接构造为一个函数,转化为利用函数最值解决问题。

二、两变数所在数学结构相同,两变数同时看作一个变量的构造法

当不等式中两变数所在不等式或经过变形处理,使得两变数所在数学结构相同,并且两变数有大小区分,可以把两变数看作一个自变量x构造出一个函数,两变数相当于函数自变量的两个瞬间值,利用函数的单调性证明不等式。

例2:已知i,m,n是正整数,且1(1+n)m。

分析:高考标准答案中是运用二项式定理证明的,此题构造函数,利用导数证明更简单。

三、把某一字母直接看作自变量的构造法

当变数较多或不能变为两变数所在结构相同时,可以直接把某一个变数或整体看作自变量x来构造函数,利用函数单调性或最值证明不等式。

例3:已知|a|<1,|b|<1,|c|<1,证明:ab+bc+ca>-1。

分析:已知式子给了三个变量的数值范围,而且都是关于a,b,c的对称式,不能转化为相当于两个变量结构相同的式子。不妨选取其中一个为主变量,相当于自变量x(一般不用换),另两个为参变量,从而转化为在一个变量的范围下求函数的范围。

证明:设f(a)=ab+bc+ca+1=(b+c)a+bc+1 (-1

要证ab+bc+ca>-1,只要证明f(a)>0,

当-1

∴只需要证明f(-1)>0且f(1)>0,

而f(1)= b+c+bc+1=(1+b)( 1+c),

f (-1)=-b-c+bc+1=(1-b)( 1-c),

∵|b|<1,|c|<1,∴1±b>0,1±c>0,∴f(-1)>0,且f(1)>0,

∴f(a)>0,即ab+bc+ca>-1。

四、观察题干及其结论,联想常用函数的构造法

当要证明的不等式的结构让你联想到某一函数的结论定理时,不妨直接构造这样的函数,由条件向结论靠拢。

例4:设a,b,c为实数且4a-4b+c>0,a+2b+c<0,证明:b2>ac。

分析:此题从正面通过综合法、分析法不好论证,仔细观察结论b2>ac的结构,极易联想一元二次方程根的判别式,构造相应的一元二次函数f(x)=ax2+2bx+c。

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