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。 证明:依题设有a+b=1-c ; ① a 2
+b 2
=1-c 2
; ② ①2-②得ab=c 2
-c 。 ③
由①、③两式说明:a 、b 是关于x 的一元二次方程:x 2-(1-c )x+c 2
-c=0,④的两个不相等的实根,且因为已知a>b>c ,表明方程④的两根都大于c 。
设f (x )=x 2-(1-c )x+c 2
-c ,∴012()0
c c f c ∆>⎧⎪-⎪>⎨⎪
>⎪⎩⇒103c -<<,由①知,413a b <+<。
从该例中抽象出解题方法为:构造法,这也是我们今天要讲解的课题:用构造法解题。
它在数学解题过程中有着较为广泛的应用。
构造法:就是根据题设条件和结论的特殊性,构造出一些新的数学形式,并借助它认识与解决原问题的一种思想方法。
用构造法解题的关键在于寻找到合理的数学模型。 【例题部分】
例1 设x 、y ∈R ,且满足⎪⎩⎪⎨⎧=-+--=-+-1)2(2002)
2(1)1(2002)
1(2003
2003
y y x x ,求x+y 的值。 解:构造函数f(t)=t 2003
+2002t ,易知f(t)是R 上的奇函数也是单调函数,由此可得:
f(x-1)= -f(y-2),∴f(x-1)=f(2-y),∴x-1=2-y ,∴x+y=3。
例2 四面体S —ABC 的三组对棱分别相等,且依次为52,13,5,试求四面体 S —ABC 的体积。
解:如图1,构造长方体SA 1CB 1—S 1AC 1B ,分别连结
SA 、SB 、SC 、AB 、BC 、CA 。
设长方体的三度分别为:x 、y 、z 。 令5,13,52===SC SB SA ,
S A 1
S 1
A
C
B
B 1
C 1
图1 x
y
z
则有222222
22220x 213 y 43
25SA x y SB x z z SC y z ⎧=+==⎧⎪⎪=+=⇒=⎨⎨⎪⎪==+=⎩⎩
。
由图1,则四面体S —ABC 的体积为长方体的体积减去四个等积的三棱锥体积, ∴xyz xyz xyz V V V B AS S B AC S CB SA ABC S 3
1
32411111=-
=-=---=8。 例3 求方程a+b+c+d=6有多少组正整数解?
解:构造模式:有6个形状、大小、颜色完全相同的球分成四组,每组中至少有一个球的分法有多少种:○ ○ ○ ○ ○ ○。
该问题利用构造模型转化为了一个组合问题,实际上是在五个空中插入3个隔板,共
35C =10种正整数解。
例4 设x ,y 均为正实数,证明:不等式()ln ln ln 2
x y
x y x x y y ++≤+。 证明:① 当x=y 时,yIny xInx y
x In
y x +=++2
)(; ② 当x ≠y 时,不失一般性,设x>y>0,并取y=m ,则x ∈(m ,+∞),
设g(x)=xlnx+ylny-(x+y)In
2y x +,即g(x)=xlnx-(x+m)ln 2m
x ++mlnm ,(x ∈(m ,+∞)) 又∵m
x x
m x x m x m x m x x x g +=+-=+⋅+++-+='2ln
2ln ln )222(ln 1ln )(, ∵2x>x+m ,∴12>+m x x ,∴02ln )(>+='m
x x
x g ,∴g(x)在(m ,+∞)上单调递增,又
g(m)=0,∴g(x)>0,即xlnx-(x+m)In 2
m
x ++mlmm>0,∴m m x x m x m x ln ln 2ln )(+<++,
即y y x x y
x y x ln ln 2
ln )(+<++。
综合①②知:有y y x x y
x y x ln ln 2
ln )(+≤++。
例5 对一切非零自然数n ,求证:
证明: 构造数列{an },使其通项为
1(11)1,a =
+=>=
又∵1n n a a +==
=
1=>=,
1()n n a a n N ++>∈,∴ 对一切自然数n ,都有a n ≥a 1>1,即
111)(1)(1)1,432n ++⋅⋅⋅⋅+>-∴11(11)(1)(1)432n ++⋅⋅⋅⋅+>-
本题一般用数学归纳法证明,但应用构造思想求解,更有情趣,更见功力.
【课堂小结】
(1)用构造法解题,可构造表达式,构造图形等,在构造表达式中我们又可构造函数,构造数列等进行解题。
(2)应用好构造法的关键有两点:① 要有明确的方向,即为什么目的而构造;② 要弄清条件的本质特点,以便重新进行逻辑组合。
(3)运用构造法解题,关键在于寻找到合理的数学模型,一旦运用成功,它所呈现的是问题的本质规律和数学内在的美,往往给人耳目一新的感觉,同时也告诉我们大家数学是一门创造性的艺术,蕴含着丰富的美,而灵活、巧妙的构造令人拍手叫绝。
2007-11-20