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在数学教育中,通过探究一个IMO试题

时间:2023-11-08 理论教育 版权反馈
【摘要】:配方法函数法由f≥0且二次项x2的系数大于0知,Δx≤0。证法15不妨设a≤b≤c,则有ab≤ca≤bc,两式相加:,则。证明,于是有:将代入即得本题结论。注命题3形式简洁,内涵深刻,由此可推出一系列十分有趣的不等式。

在数学教育中,通过探究一个IMO试题

设a,b,c为正实数,且满足abc=1。

这是第36届国际数学奥林匹克试题,解答这个题目至少可列出28种证法,如可以运用基本法、不等式法、配方法、函数法、变换法、参数法、排序法等,是一题多证的好试题,也是探究式学习的典型例证。

分析 本题的难点和关键点在于:

(1)巧用已知条件abc=1或a2b2c2=1,于是有

(2)巧用平均值不等式:

(3)巧用原题的三种等价变形:

在题目条件下,易知H,S,T三式相等。

由于本题证法颇多,这里综合分类给出以下16种。

(1)不等式法

证法1 应用a2+b2≥2ab,

证法2 应用(x-y)2≥0(又称为“零点法”),

证法6 应用x(x-y)≥y(y-x)(x,y∈R+),

注:此不等式的证明在本题解答后面(参见命题1)

注:命题证明在本题解答后面(参见命题2)。

注:命题证明在本题解答后面(参见命题3)。

(2)配方法

(3)函数法

由f(x)≥0且二次项x2的系数大于0知,Δx≤0。即

(4)代换法

则α+β+γ=0,

证法14 (特殊代换法)设x=bc,y=ca,z=ab,

(5)排序法

排序不等式:设有数组A:a1≤a2≤…≤an;B:b1≤b2≤…≤bn

则a1b1+a2b2+…+anbn≥a1bj1+a2bj2+…+anbjn≥a1bn+a2bn-1+…+anb1

其中j1,j2,…,jn是1,2,…,n的一个排列,等号当a1=a2=…=an或b1=b2=…=bn时成立。

证法15 不妨设a≤b≤c,则有ab≤ca≤bc,

证法16 设a≤b≤c,则bc≥ca≥ab,b2c2≥c2a2≥a2b2

这里,再就前面留下的三个不等式的证明补证如下。(www.xing528.com)

证明 由柯西不等式,有

注命题1可推广:

于是有:

注 命题3形式简洁,内涵深刻,由此可推出一系列十分有趣的不等式。

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