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1、2.2.1 不等式及其性質(zhì)導學案
1、掌握不等式5個性質(zhì)與5個推論.
2、掌握用配方法、作差法、綜合法、反證法、分析法證明不等式.
3、熟練靈活運用不等式性質(zhì)、推論、思想方法證明不等式.
【重點】
1、掌握不等式5個性質(zhì)與5個推論.
2、掌握用配方法、作差法、綜合法、反證法、分析法證明不等式.
3、熟練靈活運用不等式性質(zhì)、推論、思想方法證明不等式.
【難點】
1、 正確選用性質(zhì)推理和思想方法來證明不等式.
【情境與問題】
你見過下圖中的高速公路指示牌嗎?左邊的指示牌是指對應的車道只能供小客車行駛,而且小客車的速率v1(單位:km/h,下同)應該滿足
100≤
2、v1≤120;
右邊的指示牌是指對應的車道可供客車和貨車行駛,而且車的速率v2應該滿足
不等式:在現(xiàn)實世界里,量與量之間的不等關(guān)系是普遍的,不等式是刻畫不等關(guān)系的工具,我們用數(shù)學符號 連接兩個數(shù)或代數(shù)式,以表示它們之間的不等關(guān)系,含有這些不等號的式子,稱為不等式.
上述不等式符號中,要特別注意“≥”“≤”.事實上,住意給定兩個實數(shù)a,b,那么
3、
a≥b ? a>b或a=b
a≤b ?
5≥3,2≥2,2≤2這三個命題都是真命題嗎?
【想一想】
怎樣理解兩個實數(shù)之間的大小呢?
我們已經(jīng)知道,實數(shù)與數(shù)軸上的點一一對應,即每一個實數(shù)都可以用數(shù)軸上的一個點來表示;反過來,數(shù)軸上的每一個點都表示一個實數(shù).一般地,如果點P對應的數(shù)為x,則稱x為點P的坐標,并記作P(x).另外,數(shù)軸上的點往數(shù)軸的正方向運動時,它所對應的實數(shù)會變大,這就是說,兩個數(shù)在數(shù)軸上對應的點的相對位置決定了這兩個數(shù)的大小、如下圖所示的數(shù)軸中,A(a),B(b),不難看出
4、
b>1>0>a.
此外,我們也知道,一個數(shù)加上一個正數(shù),相當于數(shù)軸上對應的點向正方向移動了一段距離;一個數(shù)減去一個正數(shù)(即加上一個負數(shù)),相當于數(shù)軸上對應的點向負方向移動了一段距離。由此可以看出,要比較兩個實數(shù)a,b的大小,只要考察a-b與0的相對大小就可以了,即
a-b<0? a0? a>b.
初中的時候,我們就已經(jīng)歸納出了不等式的三個性質(zhì):
性質(zhì)1
性質(zhì)2
性
5、質(zhì)3
【嘗試與發(fā)現(xiàn)】
你能利用前面的知識,給出性質(zhì)1的直觀理解以及這三個性質(zhì)的證明嗎?
事實上,如下圖所示,a>b是指點A在點B的右側(cè),a+c和b+c表示點A和點B在數(shù)軸上做了相同的平移,平移后得到的點A'和B'的相對位置,與A和B的相對位置是一樣的,因此a+c>b+c.
性質(zhì)1可以用如下方式證明:因為
(a+c)-(b+c)=a+c-b-c=a-b,
又因為a>b,所以a-b>0,從而
(a+c)-(b+c)>0.
因此a+c>b+c.
性質(zhì)2可以用類似的方法證明:因為
6、
ac-bc=(a-b)c,
又因為a>b,所以a-b>0,而c>0,因此
(a-b)c>0,
因此ac-bx>0,即ac>bc.
性質(zhì)3的證明留作練習.
用“充分不必要”“必要不充分”“充要”填空:
(1)a>b是a+c>b+c的 條件;
(2)如果c>0,則a>b是ac>bc的 條件;
(3)如果c<0,則a>b是ac
7、
直觀上,如下圖所示,點A在點B的右側(cè),點B在點C的右側(cè),因此點A必定在點C的右側(cè).
證明 因為
a-c=(a-b)+(b-c),
又因為a>b,所以a-b>0;且b>c,所以b-c>0,因此
(a-b)+(b-c)>0,
從而a-c>0,即a>c.
性質(zhì)4通常稱為不等關(guān)系的 ,.我們前面在判斷x2>-1等類似命題的真假時就用過不等關(guān)系的傳遞性。
性質(zhì)5
這只要利用a-b=-(b-a)就可以證明,請讀者自行嘗試.
另外,值得注意的是
8、,上述不等式性質(zhì)對任意滿足條件的實數(shù)都成立,因此我們可以用任意滿足條件的式子去代替其中的字母。
【典型例題】
例1 比較x2-x和x-2的大小.
例1的證明中用了配方法,這種方法經(jīng)常用于式子變形,大家應熟練掌握.
需要注意的是,前面我們證明不等式性質(zhì)和解答例1的方法,其實質(zhì)都是通過比較兩式之差的符號來判斷兩式的大小,這種方法通常稱為作差法.在證明不等式時,當然也可直接利用已經(jīng)證明過的不等式性質(zhì)等。從已知條件出發(fā),綜合利用各種結(jié)果,經(jīng)過逐步推導最后得到結(jié)論的方法,在數(shù)學中通常稱為綜合法.下面我們用綜合法來得出幾個常用的不等式性質(zhì)的推論.
推論1
9、 .
證明 a+b>c?a+b+(-b)>c+(-b)?a>c-b.
推論1表明,不等式中的任意一項都可以把它的符號變成相反的符號后,從不等式的一邊移到另一邊.推論1通常稱為不等式的移項法則.
推論2
證明 根據(jù)性質(zhì)1有
a> b?a+c>b+c,
b> d?b+c>b+d,
再根據(jù)性質(zhì)4可知
a+c>b+d.
我們把a>b和c>d(或a
10、加,所得到的不等式與原不等式同向.很明顯,推論2可以推廣為更一般的結(jié)論:
有限個同向不等式的兩邊分別相加,所得到的不等式與原不等式同向。
推論3
證明 根據(jù)性質(zhì)2有
a>b,c>0?ac>bc,
c>d,b>0?bc>bd,
再根據(jù)性質(zhì)4可知
ac>bd.
很明顯,這個推論也可以推廣為更一般的結(jié)論:
幾個兩邊都是正數(shù)的同向不等式的兩邊分別相乘,所得到的不等式與原不等式同向.
推論4
11、
這個結(jié)論的證明只要多次使用推論3的結(jié)論即可.
推論5
證明 假設(shè)≤,即
<或=,
根據(jù)推論4和二次根式的性質(zhì),得
ab矛盾,因此假設(shè)不成立,從而>.
證明推論5中不等式的方法具有什么特征?
【嘗試與發(fā)現(xiàn)】
可以看出,推論5中證明方法的實質(zhì)是:首先假設(shè)結(jié)論的否定成立,然后由此進行推理得到矛盾,最后得出假設(shè)不成立。這種得到數(shù)學結(jié)論的方法通常稱為
12、 ,反證法是一種間接證明的方法.
例2 (1)已知a>b,cb-d;
(2)已知a>b,ab>0,求證:
(3)已知a>b>0,0
13、就是不斷尋找結(jié)論成立的充分條件.的證明過程也可簡寫為:因為
例3 已知m>0,求證:
1.判斷下列命題的真假:
(1)當x=3時,x≥3; (2)當x≥3時,x=3;
(3)當x≥3且x≤3時,x=3.
2.用“ >”或“<”填空:
(1)x+5 x+2; (2)ab
14、acba-1 b-2; (6)a>b>0,cb,c<0,那么ac