摘 要:介绍了一些常见的平均值不等式的运用技巧,并分别举出与其对应的例题.
关键词:平均值不等式;运用技巧;例题
平均值不等式是高中数学不等式一章中的最基础、应用最广泛的灵活因子,它是考查学生素质能力的一个窗口,是高考和竞赛的热点,它在数学领域有非常重要的作用.
因此,本文总结了一些常见平均值不等式的运用技巧,并对相关技巧分别举例.
平均值不等式是不等式的重要内容之一,在不等式证明有广泛的应用,但是在处理有关平均值不等式的证明问题时,并非每一个问题都可以看出它是否可以使用均值不等式,这就存在一个如何创造使用均值不等式的环境问题.此时会用到平均值不等式的一些运用技巧.
一、拆项法
注意到使用n次平均值不等式的前提必须是有n个和项或积项(注:在高中阶段只要求n=2或n=3两种情况),有时题设不具备n个项,这时我们可以考虑把一项或几项进行分拆,产生n个项,以创造均值不等式的使用环境.
例1.已知a>b>0,求证a+■≥3.
证明:由a>b>0知,a-b>0,■>0,
于是a+■=(a-b)+b+■≥3■=3
当且仅当b=a-b=■,即a=2,b=1时等号成立.
二、添项法
对不具备使用平均值不等式条件的关系式,添加一些关系式,创造均值不等式使用环境,也是一种常用手段.
例2.设x1,x2…,xn都是正数,求证:■+■+…+■+■≥x1+x2+…+xn
(1984年全国数学竞赛试题)
分析:由于左右两边均为和和式,直接使用均值不等式受阻,所以必须对原关系式填项,其目的一是去分母,二是降次.
证明:由x1,x2∈R+,知■+x2≥2■=2x1
同理可得■+x3≥2x2…,■+xn≥2xn-1,■+x1≥2xn
将这n个不等式两边分别相加,得到
所以■+■+…+■+■+(x2+x3+…+xn+x1)≥2(x1+x2+…+xn)
所以■+■+…+■+■≥x1+x2+…+xn
三、减项法
多元轮换对称不等式,常可利用减元或减项的方法化为二元不等式,创造使用均值不等式的环境,然后轮换相加,以达到证明目的.
例3.已知a、b、c∈R+,求证:■+■+■≥■+■+■.
分析:考虑到待证不等式为三元轮换对称不等式,减元c,即为■+■≥■,由此不等式轮换相加即可.
证明:因为a、b、c∈R+,所以:■+■≥2■=■≥■
同理可证■+■≥■,■+■≥■
三个不等式相加即得:■+■+■≥■+■+■
四、代换法
此方法多用于含三角函数的题,可想办法将其用变量代换.
例4.0
(1999年河南省高二竞赛题)
解:令tan■=t,由0
五、改变结构法
有些不等式仅从式子结构上看并不具备使用均值不等式的环境,但如果对结构式做适当的变化,解决的方式就一目了然了.
例5.已知ai、bi,∈R+,i=1,2,3.求证:
■≥■+■
分析:作恒等变形,改变待证不等式的结构,即要证
■+■≤1
事实上, ■≤■(■·■·■)■≤■(■·■·■)两式相加即可得证.
平均值不等式始终贯穿于高中数学和大学数学中,它是不等式的基础,是应用最广泛的灵活因子.本文主要介绍的一些常见平均值不等式的运用技巧,体现了平均值不等式在数学问题中的灵活性、广泛性与重要性.
参考文献:
戴永.知识专题与方法技巧(高中数学).天津:天津科学技术出版社,2004.
(作者单位 内蒙古自治区呼伦贝尔市海拉尔区谢尔塔拉中心学校)