1.掌握作差比较大小的方法,并能证明一些不等式。
1. 掌握不等式的性质,掌握它们的证明方法及其功能,能简单运用。
2. 提高逻辑推理和分类讨论的能力;培养条理思维的习惯和认真严谨的学习态度。 教学重点:作差比较大小的方法;不等式的性质。 教学难点:不等式的性质的运用 教学过程: 第1课时:
问题情境:现有A、B、C、D四个长方体容器,A、B容器的底面积为a2,高分别为a、b,C、D容器的底面积为b2,高分别为a、b,其中a≠b。甲先从四个容器中取两个容器盛水,乙用剩下的两个容器盛水。问如果你是甲,是否一定能保证两个容器所盛水比乙的多? 分析:依题意可知:A、B、C、D四个容器的容积分别为a3、a2b、ab2、b3,甲有6种取
法。问题可以转化为比较容器两两和的大小。
研究比较大小的依据:
我们知道,实数与数轴上的点是一一对应的。在数轴上不同的两点中,右边的点表示的实数比左边的点表示的实数大。
在右图中,点A表示实数a,点B表示实数b,点A在点B右边,那么a>b。
而a-b表示a减去b所得的差,由于a>b,则差是一个正数,即a-b>0。 命题:“若a>b,则a-b>0”成立;逆命题“若a-b>0,则a>b”也正确。 类似地:若a<b,则a-b<0;若a=b,则a-b=0。逆命题也都正确。 结论:(1)“a>b”⇔“a-b>0”
(2)“a=b”⇔“a-b=0”
(3)“a<b”⇔“a-b<0”——以上三条即为比较大小的依据:“作差比较法”。 正负数运算性质:(1) 正数加正数是正数;(2) 正数乘正数是正数;(3) 正数乘负数是负数;
(4) 负数乘负数是正数。
研究不等式的性质:
性质1:若a>b,b>c,则a>c (不等式的传递性) 证明:∵a>b ∴a-b>0
∵b>c ∴b-c>0
∴(a-b)+(b-c)=a-c>0 (正负数运算性质) 则a>c
反思:证明要求步步有据。
性质2:若a>b,则a+c>b+c (不等式的加法性质)
B A x
证明:∵a>b ∴a-b>0
∵(a+c)-(b+c)=a-b>0 ∴a+c>b+c
反思:作差比较法的第一次运用,虽然简单,也要让学生好好体会体会。 思考:逆命题“若a+c>b+c,则a>b”成立吗?——两边加“-c”即可证明。
[例1] 求证:若a>b,c>d,则a+c>b+d (同向不等式相加性质) 证明1:∵a>b ∴a+c>b+c (性质2)
∵c>d ∴b+c>b+d 则a+c>b+d
证明2:∵a>b ∴a-b>0
∵c>d ∴c-d>0
∴(a-b)+(c-d)>0 即(a+c)-(b+d)>0 (作差比较法) 则a+c>b+d
反思:你更喜欢哪种方法?为什么?(精彩回答:我都喜欢,如同自己的一对双胞胎。)
练习:求证:若a>b,c<d,则a-c>b-d (异向不等式相减性质) ——作业 证明1:∵c<d ∴c-d<0
得d-c>0 即-c>-d
(正数得相反数为负数)
亦可由c<d两边同加-(c+d),直接推出-c>-d (性质2) ∵a>b ∴a+(-c)>b+(-d) (同向不等式相加性质) 则a-c>b-d
(加减法运算法则)
证明2:∵a>b ∴a-b>0
∵c<d ∴d-c>0
∴(a-c)-(b-d)=(a-b)+(d-c)>0 (作差比较法) 则a-c>b-d
性质3:若a>b,c>0,则ac>bc
若a>b,c<0,则ac<bc (不等式的乘法性质)
证明:ac-bc=(a-b)c (作差比较法)
∵a>b ∴a-b>0
(1) 当c>0时,(a-b)c>0,得ac>bc (正负数运算性质) (2) 当c<0时,(a-b)c<0,得ac<bc (正负数运算性质)
反思:等式两边同乘一个数,等式永远成立。但不等式的情况完全不同!——强调! 思考:(1)“若a>b,则ac2>bc2”成立吗?——不成立!反例:c=0时不成立。
(2)“若ac2>bc2,则a>b”成立吗?——成立!隐含c2>0。
练习:(1)《教材》P.30-练习2.1(1)-1 (学生口答,教师点评)
(2)《教材》P.30-练习2.1(1)-2、3 (学生板书,教师点评)
(性质2) (性质1)
2、求证:若a>b>0,c>d>0,则ac>bd (同向不等式相乘性质) 证明:∵a>b,c>0 ∴ac>bc
∵c>d,b>0 ∴bc>bd 则ac>bd
(性质3) (性质3) (性质1)
特例:当a=c且b=d时,有“若a>b>0,则a2>b2” 推而广之:若a>b>0,则an>bn (n∈N*) (不等式的乘方性质)
推而广之:若a>b>0,则na>nb (n∈N*,n>1) (不等式的开方性质)
——可用反证法进行证明。
113、求证:若a>b>0,则0<< (不等式的倒数性质) ——作业
ab11证明:∵a>b>0 ∴>0,>0,a-b>0
ab1111a-b∴-=>0 (正负数运算性质) 则0<<
ababba
[例2]比较(a+1)2与a2-a+1的值的大小。
解:(a+1)2-(a2-a+1)=3a
(1)当a<0时,(a+1)2<a2-a+1 (2)当a=0时,(a+1)2=a2-a+1 (3)当a>0时,(a+1)2>a2-a+1
反思:(1)比较大小时,等与不等一定要分开讨论!——强调!
(2)分类讨论时,要做到“不遗漏,不重复”!——强调!
[例3]解关于x的不等式m(x+2)>x+m。 解:(m-1) x>-m
(1)当m=1时,x∈R
m; m-1m(3)当m>1时,x>-
m-1反思:(1) 引起讨论的原因是什么?——m-1值的不确定性
(2)当m<1时,x<-
(2) 如何进行讨论?——不等式性质
课堂小结:(1) 数学知识:8条不等式性质(教材P.31)
(2) 数学方法:作差比较法 (3) 数学思想:分类讨论
第2课时:
[例1] 解关于x的不等式:(m2-4)x<m+2。 解:(1) m2-4=0即m=-2或m=2
①当m=-2时,x∈ ②当m=2时,x∈R
(2) m2-4>0即m<-2或m>2时,x<(3) m2-4<0即-2<m<2时,x>
1 m-21 m-2反思:(1) 引起讨论的原因是什么?——m2-4值的不确定性
(2) 如何进行讨论?——不等式性质
[例2] 若m>0,y>x>0,试比较解:
x+mx与的大小。 y+myx+mx(x+m)y-(y+m)xm(y-x)-== y+m(y+m)y(y+m)yy∵y>x ∴y-x>0 ∵y>0,m>0 ∴y+m>0 又∵y>0,m>0 ∴
引申:若a、b、c、d均为正数,且证明1:(作差比较法)
∵
m(y-x)x+mx>0 则>
(y+m)yy+myacaa+cc<,求证:<< bdbb+dda+cabc-ad-=
(b+d)bb+dbaca+cabc-ad<,b>0,d>0 ∴bc>ad 得>0 则>
(b+d)bbdb+dba+cc< b+ddaa+c< a(b+d)<b(a+c) bb+d同理可证:
证明2:(变更论证法) ∵b>0,b+d>0 ∴
a(b+d)-b(a+c)=ad-bc
ac<,b>0,d>0 ∴ad<bc 得a(b+d)<b(a+c) bdaa+ca+cc则< 同理可证:< bb+db+dd∵
[例3] 若x>0,试比较x+x+3与x+1+x+2的大小。
分析:直接作差显然不可取。可考虑去根号,利用不等式的乘方、开方性质。 解:(x+x+3)2=2x+3+2x2+3x,(x+1+x+2)2=2x+3+2x2+3x+1 ∵x2+3x<x2+3x+1 ∴2x+3+2x2+3x<2x+3+2x2+3x+1 得(x+x+3)2<(x+1+x+2)2 则x+x+3<x+1+x+2 反思:“分析法”是寻找解题思路的常用方法。
[例4] 甲、乙两人连续两天去市场买青菜。甲每次买青菜的数量不变,乙每次买青菜的费用不变。问甲、乙两人谁购买的方法比较合算? 分析:何为合算?——平均单价便宜。
解:设第一天青菜单价a元/斤,第一天青菜单价b元/斤。
设甲每次买青菜x斤,乙每次买青菜花费y元, ∴甲平均单价为
ax+bxa+b2ab=,乙平均单价为2y=
yy2x2a+b+aba+b2ab(a-b)2∵-=
2a+b2(a+b)∴(1) a=b时,
a+b2aba+b2ab=;(2) a≠b时,> 2a+b2a+b由(1)(2)可知:乙购买的方法比较合算。
[例5] (第1课时的引例) 现有A、B、C、D四个长方体容器,A、B容器的底面积为a2,高分别为a、b,C、D容器的底面积为b2,高分别为a、b,其中a≠b。甲先从四个容器中取两个容器盛水,乙用剩下的两个容器盛水。问如果你是甲,是否一定能保证两个容器所盛水比乙的多?
分析:依题意可知:A、B、C、D四个容器的容积分别为a3、a2b、ab2、b3,甲有6种取
法。问题可以转化为比较容器两两和的大小。
解:(1)取A、B:(a3+a2b)-(ab2+b3)=(a+b)2(a-b) 无法确定大小
(2)取A、C:(a3+ab2)-(a2b+b3)=(a2+b2) (a-b) 无法确定大小 (3)取A、D:(a3+b3)-(ab2+a2b)=(a+b) (a-b)2
由于a≠b,则(a+b) (a-b)2>0,即a3+b3>ab2+a2b —— 先取A、D则必胜!
能否推广?—— 观察a3+b3>ab2+a2b的特征,进行猜测。
a4+b4>ab3+a3b,a4+b4>a2b2+a2b2 a5+b5>ab4+a4b,a5+b5>a2b3+a3b2 ……
更为一般性的结论:a、b∈R,m、n∈N*,则a m+n+bm+n≥ambn+anbm
证明:(a mn+b mn)-(ambn+anbm)=(am-bm)(an-bn)≥0
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课堂小结:(1) 数学知识:8条不等式性质(教材P.31)
(2) 数学方法:作差比较法、分析法、变更论证 (3) 数学思想:分类讨论、类比猜想证明
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