高中数学智慧课堂导入方法初探基本不等式的导学设计思考

发表时间:2020/7/8   来源:《中国教师》2020年17卷5期   作者:李致宇
[导读]
        基本不等式是人教A版必修五第三章的最后一节内容,因涉及放缩、转化、划归、数形结合等数学思想方法与处理技巧,一直是考试的“宠儿”。很多老师对该课的引入较“随意”,以为直接给出公式,让学生会用就成,殊不知,会用的前提是理解。数学是一门讲究逻辑的学科,我们得弄清楚一个知识点的产生、发展,才能联想到他的实用。
        事实上,我们在初中阶段就学习了完全平方数:
        如
        像这样,一个实数经过平方运算得到另一个实数,我们发现实数可正、可负、可为零,实数则一定大于或等于零,即对任意,若,则,既是完全平方数是大于等于零的。
        类似于向量的平面基本定理,我们知道:对任意实数,一定存在实数,使得,而且这样的不唯一,结合,可得:,打开移项有不等式:
        ,这里我们不妨记为不等式①
        在不等式①的左右两段同时加项,有:
        ,化简为
        ,这里我们不妨记为不等式②
        特别的当时,有:
        ,化简为:。我们知道,叫着实数的算数平均数,叫着实数的几何平均数,所以我们可将此式子记为:
        ,即:两正实数的算数平均数大于等于几何平均数,我们不妨将此式子记为不等式③
        注:这里可让学生思考,如果实数不全是正实数时,又有怎样的结论呢?
        我们发现,这三个不等式的推导均源于完全平方数的性质,他们分别从两实数的平方和与他们乘积的关系(①式)、两实数的和的平方与他们乘积的关系(②式)、两实数的和与他们乘积的关系(③式)三个角度对和与积的关系进行了研究,再细心一点,我们还会发现:在平方和、和的平方与积的关系都有了,好像还没有平方和与和的平方的关系,我们试着研究一下:
        由,式子两边同时加,构造完全平方式,可得:
        ,即:,我们不妨将此式记为不等式④
        如此,我们有如下四个不等关系式了。
   
        这4个不等式分别研究了两实数和与积的四种大小关系,为我们解题提供了机构特征和理论基础。在初中学习完全平方式时,我们知道,当且仅当式子中的实数与相等时,原不等式才能取等号,所以以上四个式子等号成立的条件均是:。(*)
        显然,这四个不等关系均是通过放缩寻找和或者积的最值。我们分析:当时,式子①②③恒成立,即不等式左边的最小值就是不等式右边的最大值,要使得最值存在,则不等式的左边或者右边必须是定值(*),不然两边的值均随着的变化而变化,就不存在最值了。
        综上分析:我们得出了前三个不等关系成立的条件,一:全是实数;二:不等式的左边或者右边取值为定值;三:当且仅当时,不等式左右两边相等(即此时,等号成立),对不等式④,条件一改为,为正实数。
        下面我们分析他们在具体问题中的运用。
        例.求函数的最大值.
        分析:观察发现,这是普通的一元二次函数,我们马上联想到使用配方法结合函数的单调性求解。
        上述方法肯定能求解的,但如果我们细致观察会发现,我们可以将此式看成实数与实数的乘积,如此根据上述四个不等关系,可将其转化为两实数的平方和或者和的平凡的关系,对比结构:利用不等关系式②可求解。
        但是,不等关系式②中关系对等,且要求积或和之一为定值,此式与的和不是定制,那怎么办呢?我们要细心观察,大胆假设,合情演绎。如果我们给配凑倍数3,那么问题不是解决了吗?
        所以,原式子变形为(一定不能改变原式大小)
        ,当且仅当3=时,即=时取等号。
        得解。
        数学是自然的,我们在推导知识生成,考量知识应用时均需从自然出发,回归本质。
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