不等式的教学感悟与反思

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不等式的教学感悟与反思

----课堂教学有效性的案例

东风中学 聂庆国

不等式中的问题,教材处理的总感觉简单,而学生学的却倍感神秘,究其原因,例题的选取简单明了,习题不对调(与例题),考题没有谱。通过对教材的品味,你可以发现很多意味深长的。在教学中为了改进有效性,我在课堂中不等式的教学和学生共同分析案例,反思如下。

例1比较)7)(3(xx和)6)(4(xx的大小

本例本身没什么,只要作差便能成功。如果能提申,就需总结对差式往往要配方,因式分解,通分,或者分子分母有理化等等。

请仔细观察这两个积式中因式:3x,7x,4x,6x。不妨调整一下顺序,3x,4x,6x,7x,它们成等差数列。是不是对等差数列中项都有如此性质----中间两项和积不小于两外项的积?

变式1 等差数列na中项na,1na,2na,3na,试证:na3na≤1na2na。

略证:na3na-1na2na=)2)(()3(dadadaannnn=22d≤0。

更一般地有等差数列na中项na,ma,pa,qa,若有n≤p≤q≤m且qpmn则有nama≤paqa。证法同上。

当我们抽象更具一般特征的式子,你证证看能不能成功?

变式2 四个数a≤b≤c≤d,若有cbda,求证:ad≤bc。

这里的证明方法没有前面那么直接了。

方法1 设tdcba,则)()(tdbdtbbcadtbd)(≤0;

方法2 bcacbabcad)())((baca≤0。

仔细理解变式2,如果a,b,c,d是四个正数,转换成应用题,在所有的周长相同的矩形中,越接近正方形的矩形面积越大。于是就形成了例3中的(1)。

例2 已知a,b都是正数,且ba,求证 33ba≥22abba。

本例的证明也较为简单。作差因式分解即可。2235abbaba

=2))((baba。

同例1一致,仔细观察不等式的两边四项,你可以发现3a,ba2,2ab,3b成等比数列。于是也推广至等比数列(中间两项和不大于两外项的和)。

变式1 等比数列na中各项均为正数na,1na,2na,3na,试证:na+3na≥1na+2na。

更一般地有等数列na中各项均为正数,na,ma,pa,qa,若有n≤p≤q≤m且qpmn则有na+ma≥pa+qa。

变式2 四个正数数a≤b≤c≤d,若有bcad,求证:da≥cb。

它也可转换成应用题:在所有面积相同的矩形中,越接近正方形的矩形其周长越小。

例3 已知x,yR,求证:222yx≥2)2(yx。

这是课本上的习题。原是平方不等式,其证明也不复杂。但它有研究的价值。

一其证明方法多样。

⑴作差法:222yx-2)2(yx2)(2yx≥0

⑵结构法:22yxyxx;22yxyxy;

∴2222)2(2)2(2yxyxyx≥2)2(2yx。

⑶方差法:两个实数x,y的方差])2()2[(21222yxyyxxs

222)2(2)(21yxyx≥0

⑷柯西法:2)(yx2)11(yx≤))(11(2222yx)(222yx

我们对作差法和柯西法再熟悉不过了,因而对该不等式只是觉得平常。但结构法和方差法从数学知识和特点去认识解题规律,是不是更提高一个层次了?

二问题的变式推广。

三元结构式:已知x,y,zR,求证:3222zyx≥2)3(zyx

n元结构式:naaan22221≥221)(naaan。

当我们对它还在为刚才的推广而叫好时,更为惊艳的是n元结构式居然和方差也有了交集呢。

n个数naaaa,,,321的方差为

221223222121naaanaaaansnn,另一方面也因为方差2s≥0,所以必有naaan22221≥221)(naaan成立。