挖掘习题的潜功能

2012-12-31 00:00:00王飞
考试周刊 2012年43期


  已知a,b,c是△ABC的三条边,比较大小(a+b+c)?摇?摇?摇 ?摇4(ab+bc+ca).这道题的解答可以用特殊值法.取a=b=c=1,得(a+b+c)=9,4(ab+bc+ca)=12,所以(a+b+c)<4(ab+bc+ca).将这道题稍微变形,就是设a,b,c为△ABC的三边,求证:a+b+c<2(ab+bc+ca).这道题的解法紧紧围绕三角形的边的特征,依据不同的思维,不同的入口,结合不等式证明的不同方法,可以得到不同的证法.并且依据已经证明的结论,还可以进行引申.
  1.常规思维法
  不等式的证明最基本的方法就是求差比较法,基于此,有如下解法:
  证法一:
  ∵a+b+c-2(ab+bc+ca)
  =a-2ab+b+c-2ac+a+c-2bc+b-a-b-c
  =(a-b)+(c-a)+(c-b)-a-b-c
  =(a-b)-c+(c-a)-b+(c-b)-a
  =(a-b+c)(a-b-c)+(c-a+b)(c-a-b)+(c-b+a)(c-b-a)
  又∵a,b,c为△ABC的三边
  ∴a-b+c>0 a-b-c<0 c-a+b>0
  c-a-b<0 c-b+a>0 c-b-a<0
  ∴(a-b+c)(a-b-c)+(c-a+b)(c-a-b)+(c-b+a)(c-b-a)<0
  ∴a+b+c<2(ab+bc+ca)
  利用不同的组合,仍然利用求差比较法可以得到:
  证法二:
  ∵a+b+c-2(ab+bc+ca)
  =(a-ab-ca)+(b-ab-bc)+(c-bc-ac)
  =a(a-b-c)+b(b-a-c)+c(c-b-a)
  =-[a(b+c-a)+b(a+c-b)+c(b+a-c)]
  又∵a,b,c为△ABC的三边
  ∴a>0,b>0,c>0,且a+b>c,a+c>b,b+c>a
  利用同向正则不等式可以相乘,得到:
  ∴a(b+c-a)+b(a+c-b)+c(b+a-c)>0
  ∴-[a(b+c-a)+b(a+c-b)+c(b+a-c)]<0
  ∴a+b+c<2(ab+bc+ca)
  2.利用分析法
  结合三角形的边角关系和同向正则不等式可以相乘的性质可以得到:
  证法三:
  ∵a,b,c为△ABC的三边
  ∴a>0,b>0,c>0,且a+b>c,a+c>b,b+c>a
  利用同向正则不等式可以相乘,得到:
  a(b+c)>a,b(a+c)>b,c(a+b)>c
  又∵2(ab+bc+ca)
  =ab+ac+bc+ba+bc+ac
  =a(b+c)+b(a+c)+c(a+b)>a+b+c
  ∴a+b+c<2(ab+bc+ca)
  在讨论题目的证明过程中,有的同学想到了这样的证明方法:
  证法四:
  ∵a,b,c为△ABC的三边
  ∴a-b<c,b-c<a,a-c<b
  ∴(a-b)<c,(b-c)<a,(a-c)<b
  上述三个不等式相加得:
  (a-b)+(b-c)+(a-c)<a+b+c
  即a+b+c<2(ab+bc+ca)
  这种证明方法简明扼要,说明学生的思维是非常敏捷的.只是在三角形中,由a-b<c,b-c<a,a-c<b就一定可以推出(a-b)<c,(b-c)<a,(a-c)<b的推理不严谨,师生共同改进证明方法可以得到下列优秀证法.
  证明:∵a,b,c为△ABC的三边
  ∴|a-b|<c,|b-c|<a,|a-c|<b
  ∴(a-b)<c,(b-c)<a,(a-c)<b
  上述三个同向不等式相加得:
  (a-b)+(b-c)+(a-c)<a+b+c
  即a+b+c<2(ab+bc+ca)
  题目证明完成后,进一步引申,可以得到下面的命题:
  已知a,b,c为△ABC的三边,求证:关于x的不等式x+(a+b+c)x+ab+ac+bc>0的解集为R.
  证明:∵a,b,c为△ABC的三边
  x+(a+b+c)x+ab+ac+b
  =(x+)-()+ab+ac+bc
  =(x+)+[4(ab+bc+ac)-(a+b+c)]
  由前面的命题可知
  (a+b+c)-4(ab+ac+bc)
  =a+b+c-2(ab+bc+ca)
  =(a-ab-ca)+(b-ab-bc)+(c-bc-ac)
  =a(a-b-c)+b(b-a-c)+c(c-b-a)
  =-[a(b+c-a)+b(a+c-b)+c(b+a-c)]<0
  ∴4(ab+bc+ac)-(a+b+c)>0
  又∵(x+)>0
  ∴(x+)+[4(ab+bc+ac)-(a+b+c)]>0恒成立
  ∴关于x的不等式x+(a+b+c)x+ab+ac+bc>0的解集为R
  由上面的证明可以看出,精心研究习题的解答,重视课本习题的辐射作用,无论对教师和学生都极为有