《为什么叫“基本不等式”.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《为什么叫“基本不等式”.doc(7页珍藏版)》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、为什么把(a,b0)叫做“基本不等式”1从“数及其运算”的角度看,是两个正数a,b的“平均数”;从定量几何的角度看,ab是长为a、宽为b的矩形面积,就叫做两个非负数a,b的“几何平均”。因此,不等式中涉及的是代数、几何中的“基本量”。2有多种等价形式:代数涉及两个正数的运算,也就是通过加、减、乘、除、乘方、开方等运算而产生的变化。在对运算结果之间的大小关系比较中就可以得到各种表现形式;几何周长相等的矩形中,正方形的面积最大;或者,以a+b为斜边的直角三角形中,等腰直角三角形的高最长;或者,更直观地,等圆中,弦长不大于直径;函数本质上是函数凹凸性的反映。例如,可以直接通过函数,等学生最熟悉的函数
2、的凹凸性导出公式;或者,利用函数图像的切线(本质上是“以直代曲”),例如,过点(1,1)作曲线的切线,切线方程为,曲线总位于切线的下方,故有,。令,代入化简即得重要不等式。也可以这样考虑:在一个平面内固定一条直线x+y=2A,考察曲线族xy=c(这里c是参数),画个图就可以看出,和给定直线有公共点,且使c取最大值的曲线,是和直线相切于(A,A)的那条曲线,这时c=A2,于是xy。3证明方法的多样性从上所述已经表明,“基本不等式”确是与重要的数学概念和性质相关,体现基础知识的联系性,表述形式简洁、流畅且好懂,而且从上述联系性中,事实上也已经给出了证明的各种思路,这些思路与数学的基本概念相关,不涉
3、及太多的技巧。我们还可以从“平均数”的角度来构造性地证明:设A=。引进一个量d=,则a=A+d,b=Ad。于是a b =A2d 2=,由d0容易得到。4可推广。我们大家都知道有n个正数的几何平均值不大于算术平均值的定理。这个定理的证明方法很多,由此就能培养学生的解题能力,而且能体现创造性。值得注意的是,n个数(不一定为正)的算术平均是一个重要的最小性质,有广泛的用途,特别是在统计中,就是对于某个未知量x,我们通过测量获得了它的n个观测值xi(i=1,2,n)。由于测量误差,这些值会略有不同,那么x取什么值才最可信呢?数学王子高斯的想法是:用xxi表示观测值xi与理想值x之间的偏差(可正可负),
4、可以把那个使总偏差最小的值作为理想值的最佳估计。数学中,习惯上把(xxi)2作为不精确性的适当的度量,这样问题就转化为求使的最小值。非常凑巧,这个值恰好就是这n个观测值的算术平均这是重要的高斯“最小二乘法”的出发点。基本不等式的教学过程概录1借助问题情境(赵爽弦图),得到a2+b22ab。老师提示:当a=b时,有。通过课件,动态演示面积变化情况,直观展示等号成立的条件。师:当 a,b为任意实数时,上式还成立吗?你能给出它的证明吗?生:利用完全平方,(ab)20,即a22ab+b20,得到a2+b22ab。师:还有什么方法?(片刻后)证明不等式的常用方法是“作差”。证明:.由证明过程可知:不等式
5、恒成立.师:通过刚才的探究,我们得到了一个对任意实数都成立的不等式。特别是a=b时,;反过来时,定有a=b。所以我们说当且仅当a=b时取等号。2探究新知师:当a0,b0时,如果用,替换上述结论中的a,b,能得到什么结论?生:可得。师:你能证明这个不等式吗?什么时候取等号?学生模仿已有证明,用综合法。教师让学生阅读教科书,并填空:要证, 只要证 要证,只要证 要证,只要证 显然, 是成立的。当且仅当a=b时,中的等号成立 。DCABEO再阅读课本的“探究”,作出基本不等式的几何解释。教师对基本不等式做出如下说明:(1)注意基本不等式成立的条件;(2)注意基本不等式的结构:两个正数之积与两数之和之
6、间的不等关系。(3)注意等号成立的条件。3知识应用例1判断下列说法是否正确:(1) 若x0,则2;(2) 若x0,则2;(3) 若ab0,则2;(4) 若ab3,则a+b2。(1)生:因为2=0,所以2。(2)生:+2=0,所以?师:能写为吗?生:哦,不能!应该是0,所以2。教师提醒:注意,利用基本不等式,最基本的是要求两个数大于0。本题是经过变形可以利用基本不等式。(3)当ab0时,2;当 ab0时,2。教师补充:实际上,概括一下就是前面(1)和(2)。(4)生:当a0,b0时,a+b2=2;当a0,b0时,师:怎么还不会?看一下(3)的解答。生:哦,因为ab2=2,所以a+b2。师:通过这
7、几个例题可以知道,在基本不等式中,要求a,b大于0。例2在下列函数中,最小值是2的是( )(A)(x0) (B)(1x10)(C)(xR) (D)(0x)生1:,因为x2+250,5x既可以大于0,也可以小于0,所以y的值可以小于0。所以选项(A)不对。生2:因为1x10,所以lgx0。根据基本不等式,2=2。所以选项(B)正确。生3:因为对任意x,3x0,所以2=2。所以选项(C)正确。生4:因为0x,所以sinx0。所以2=2。所以选项(D)正确。师:对吗?再看看每一个函数都能取到2吗?学生经过思考,得出只有选项(C)中的函数能取到2。师:所以,大家要注意基本不等式中等号成立的条件。变式练
8、习:(1) 若,求的最小值及取得最小值时的值。(2) 求函数(x0)的最小值及取最小值时的x的值。(3) 若,求的最大值及取得最大值时的x值。大部分学生在解答时遇到较大困难。教师发现时间也不够了,于是就自己讲解:做这几个题目时,大家要注意灵活变形,就是要往基本不等式靠。如果是和的形式,就要凑出“积定”;如果是积的形式,就要凑出“和定”。这样就有(1)因为,所以x10。所以2 +1=3。等号当且仅当,即x=2时取得。(2)只要将函数解析式转化为,就可以利用基本不等式求解了。同学们课后完成。(3)因为,所以01x1。所以=。等号当且仅当x=1x,即x=时取得。教师总结:今天我们学了很重要的基本不等式。基本不等式在求最值时很有用。从前面的几组题目可以看到,用基本不等式求最值时,首先要注意含有字母的式子必须是正的;其次,要注意观察式子的结构,和的形式要看是否有积为定值,积的形式则要看是否有和为定值;第三,一定要注意是否能取到最值,这就要看“相等”的条件是否能满足。总结起来就是:一正,二定,三相等。大家一定要记住了。思考题:(1)基本不等式简单,而且“一正、二定、三相等”也很明确,但为什么学生总是想不到?越是简单,越接近常识,应用范围就越广泛,越需要经过一定的训练而形成习惯。(2)在利用基本不等式求最值时,学生为什么总是丢三落四?