摘 要:和学生一起探讨,得到了三角函数中的一个不等式,sinx
关键词:正切曲线与正弦曲线;三角函数***像;不等式;几何证明
有学生来问,y=tanx和y=sinx的***像如何,有没有交点?我说有啊,当x=0时,tanx=0,sinx=0,两者交于(0,0)。同理,当x=π时,两者交于(π,0)……根据正切曲线和正弦曲线的周期性,两者交于(k,π)(k∈c),有无穷多个交点。
学生急切地再问,他想知道的是有没有其他的交点,比如在区间(0,■)上,y=tanx的***像是一直在y=sinx的上方呢,还是有一段重叠的,还是有交点呢?
我说,这个我们可以利用单位圆来研究,θ∈(0,■),如***1:
由***可知,|PM|=sinθ,|AT|=tanθ,显然|AT|>|PM|,所以tanθ>sinθ,即在(0,■)上,y=tanx的***像始终在y=sinx的上方,且随着θ的逐渐增大,两者的差距越来越大。
学生明白了,刚开始由于θ很小,tanθ与sinθ的差很小,看起来两者的***像好像在一起,但tanθ始终大于sinθ,所以y=tanx的***像是一直在y=sinx的上方。
我又引导学生回到最初的问题,y=tanx和y=sinx的***像如何,会画了吗?
学生回答,两者的***像交于(kπ,0)(k∈c),在(0,■)上,y=tanx的***像始终在y=sinx的上方,又因为它们都是奇函数,所以在(-■,0)上,y=tanx的***像始终在y=sinx的下方,其他的范围都很简单,根据周期性来画就可以了。
我总结说,也就是说在(0,■)上的***像最重要,那么我们可以深入地研究这一范围的***像。我告诉他在***1中,我们还可以找出一个量,它的值始终小于|AT|,大于|PM|。
学生开始认真思考,他猜想是■吗?看起来好像是|PM|
我说,非常棒,希望他能证明。
学生说,这是个连不等式,把它拆成两半,先证明|PM|
我说,好的,很不错,继续。
学生认为:|PM|
我说,很好,证明没问题,不过我想再给他介绍一个证明方法,开阔一下他的思路。如***2:
做P关于OA的对称点P′,由于PMOA和对称的性质,P、M、P′三点共线,P′在圆周上,所以|PP′|=2|PM|, |■′|=2|■|。因为两点之间线段最短,所以|PP′|
学生认为,这个证明好赞,那|■|
我说,对呀,那么怎么办呢?想想,对了,面积,我们可以试着从面积着手。
学生说,不管|■|怎么凹,只要它与|AT|不重合,那么三角形OAT的面积始终大于扇形OPA的面积,S■=■|OA|・|AT|,利用弧度制一章学过的扇形面积公式,S■=■|OA|・|■|,因为S■
我说,非常好,证明很棒,现在有什么感觉吗?
学生感觉这个证明真好玩,心里有一股成就感。
我说,还有更好玩的呢,你把刚才用几何方法证明的那个不等式翻译成代数语言来看。
学生说,他是在一个单位圆中进行证明的,所以|PM|=sinθ,|AT|=tanθ,同时又问道|■|是什么呢?
我说,对呀,|■|是什么呢,这可是关键呢!
学生根据弧度的定义,认为在单位圆中,|■|=θ,|PM|
我说,嗯,非常好,那么反映在***像上呢?
学生说,sinθ
我说,数学中还有非常多的好玩又神奇的东西。比如今天我们得到的这个不等式,当,x∈(0,■)时,sinx
学生说一下思考了这么多东西,真得好好整理一下。
我说,嗯,加油,再接再厉,再见!
(作者单位:广东省东莞市塘厦中学)