一道课本例题的十二种证法

(整期优先)网络出版时间:2020-11-16
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一道课本例题的十二种证法

靳志远

陕西省 延安市第一中学 727400

普通高中《数学》(选修2-2)(北师大版)第9页例4:

已知:5fb2352ed6c8f_html_975fbea117b2343.gif ,5fb2352ed6c8f_html_c26af90f3f9db4e1.gif 是不相等的正数,求证:5fb2352ed6c8f_html_d9ee5b765375cafe.gif .

证法一:(差比较法)

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5fb2352ed6c8f_html_1957cde84511079.gif

5fb2352ed6c8f_html_dabb46749bb4f4a5.gif

5fb2352ed6c8f_html_3de08be39fec785c.gif5fb2352ed6c8f_html_7f77726157ee7b19.gif 是不相等的正数

5fb2352ed6c8f_html_3ff4d3ad6fa2bc3.gif5fb2352ed6c8f_html_7f31db82191ca047.gif5fb2352ed6c8f_html_9de91f2da8c7b161.gif

5fb2352ed6c8f_html_3ff4d3ad6fa2bc3.gif5fb2352ed6c8f_html_a234c67bbee9941f.gif 成立

5fb2352ed6c8f_html_3ff4d3ad6fa2bc3.gif 原不等式成立

评注:这种方法是证明某些不等式的常用的一种好方法。


证法二:(商比较法)

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5fb2352ed6c8f_html_6bc319bc48b92310.gif

5fb2352ed6c8f_html_3ff4d3ad6fa2bc3.gif 只要证5fb2352ed6c8f_html_46898cd5f52a01a1.gif

即要证5fb2352ed6c8f_html_899ed7cad4e8155.gif

即要证5fb2352ed6c8f_html_9de91f2da8c7b161.gif

5fb2352ed6c8f_html_c70d85b079afce11.gif5fb2352ed6c8f_html_f7efc56bd2be5110.gif

5fb2352ed6c8f_html_3ff4d3ad6fa2bc3.gif5fb2352ed6c8f_html_9de91f2da8c7b161.gif 成立

5fb2352ed6c8f_html_3ff4d3ad6fa2bc3.gif 原不等式成立

评注:这种方法实质是分析法,但过程没有证法一简练。

证法三:(分析法1)

要证5fb2352ed6c8f_html_d5688876e4db094c.gif

只要证5fb2352ed6c8f_html_d5688876e4db094c.gif

只要证5fb2352ed6c8f_html_2816bf0511dbf314.gif

只要证5fb2352ed6c8f_html_56390a02cb54f81a.gif

只要证5fb2352ed6c8f_html_e012bbab24edb8e5.gif

只要证5fb2352ed6c8f_html_99a29c3b6b7296c6.gif

5fb2352ed6c8f_html_3de08be39fec785c.gif5fb2352ed6c8f_html_7f77726157ee7b19.gif 是不相等的正数

5fb2352ed6c8f_html_3ff4d3ad6fa2bc3.gif5fb2352ed6c8f_html_7f31db82191ca047.gif5fb2352ed6c8f_html_9de91f2da8c7b161.gif

5fb2352ed6c8f_html_3ff4d3ad6fa2bc3.gif5fb2352ed6c8f_html_a234c67bbee9941f.gif 成立

5fb2352ed6c8f_html_3ff4d3ad6fa2bc3.gif 原不等式成立

评注:分析法是从结论出发,逐步寻找使结论成立的条件的证明方法。是证明命题中常用的一种好方法。在平时学习考试中,有不少同学直接从结论出发,不写“要证”“ 只要证”等,成了从结论到结论,是完全错误的。

证法四:(分析法2)

要证5fb2352ed6c8f_html_d5688876e4db094c.gif

只要证5fb2352ed6c8f_html_d5688876e4db094c.gif

只要证5fb2352ed6c8f_html_b074b980a5222b00.gif

5fb2352ed6c8f_html_c70d85b079afce11.gif5fb2352ed6c8f_html_6bc319bc48b92310.gif

5fb2352ed6c8f_html_3ff4d3ad6fa2bc3.gif 只要证5fb2352ed6c8f_html_899ed7cad4e8155.gif

即只要证5fb2352ed6c8f_html_9de91f2da8c7b161.gif

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5fb2352ed6c8f_html_3ff4d3ad6fa2bc3.gif5fb2352ed6c8f_html_9de91f2da8c7b161.gif 成立

5fb2352ed6c8f_html_3ff4d3ad6fa2bc3.gif 原不等式成立

评注:注意证明过程中的分析条件“5fb2352ed6c8f_html_6bc319bc48b92310.gif ”这条件不可少。如果没写,那么,后面的分析与证明应属于无效部分。


证法五:(分析法3)

要证5fb2352ed6c8f_html_d5688876e4db094c.gif

只要证5fb2352ed6c8f_html_d5688876e4db094c.gif

只要证5fb2352ed6c8f_html_a084ee20cfddb385.gif

只要证5fb2352ed6c8f_html_31d4fc930c37b7d2.gif

只要证5fb2352ed6c8f_html_899ed7cad4e8155.gif5fb2352ed6c8f_html_32a9900bb14feeb9.gif

即只要证5fb2352ed6c8f_html_9de91f2da8c7b161.gif

5fb2352ed6c8f_html_c70d85b079afce11.gif5fb2352ed6c8f_html_f7efc56bd2be5110.gif

5fb2352ed6c8f_html_3ff4d3ad6fa2bc3.gif5fb2352ed6c8f_html_9de91f2da8c7b161.gif 成立

5fb2352ed6c8f_html_3ff4d3ad6fa2bc3.gif 原不等式成立

评注:证法五与证法四基本相同,只是分析过程略有不同,分析条件“5fb2352ed6c8f_html_6bc319bc48b92310.gif ”的写法有所不同,两种写法都可。


证法六:(分析法4)

要证5fb2352ed6c8f_html_d5688876e4db094c.gif

只要证5fb2352ed6c8f_html_d5688876e4db094c.gif

只要证5fb2352ed6c8f_html_995db2229ae042be.gif

只要证5fb2352ed6c8f_html_7b10cdcd52e15299.gif

只要证5fb2352ed6c8f_html_bf5b953cc054dc9e.gif5fb2352ed6c8f_html_32a9900bb14feeb9.gif

即只要证5fb2352ed6c8f_html_60a2461e20e0a14a.gif5fb2352ed6c8f_html_32a9900bb14feeb9.gif

5fb2352ed6c8f_html_c70d85b079afce11.gif5fb2352ed6c8f_html_f7efc56bd2be5110.gif

5fb2352ed6c8f_html_3ff4d3ad6fa2bc3.gif5fb2352ed6c8f_html_8d6f1a22fe126787.gif 成立

5fb2352ed6c8f_html_3ff4d3ad6fa2bc3.gif 原不等式成立

评注:这种证法在分析过程中利用了完全立方公式,其余与前几种分析法差不多。


证法七:(综合法1)

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5fb2352ed6c8f_html_3ff4d3ad6fa2bc3.gif5fb2352ed6c8f_html_b40fbd118398b9be.gif5fb2352ed6c8f_html_9de91f2da8c7b161.gif

5fb2352ed6c8f_html_3ff4d3ad6fa2bc3.gif5fb2352ed6c8f_html_e870b57ff9025d6e.gif

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评注:综合法是从条件一直推到结论,即把分析过程(证法三)倒过来写,是证明问题的一般方法。


证法八:(综合法2)

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5fb2352ed6c8f_html_3ff4d3ad6fa2bc3.gif5fb2352ed6c8f_html_d62e6ea64d402ebc.gif

5fb2352ed6c8f_html_3ff4d3ad6fa2bc3.gif5fb2352ed6c8f_html_6bbd1dbd71fe6b99.gif

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二式相加得5fb2352ed6c8f_html_7df3eba2cdde5757.gif

5fb2352ed6c8f_html_3ff4d3ad6fa2bc3.gif5fb2352ed6c8f_html_d5688876e4db094c.gif

评注:证法七与证法八推理严谨简练,言简意达,是很好的证法。但不分析不易得到。


证法九:(放缩法1)

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5fb2352ed6c8f_html_eb5a7a0b19764398.gif5fb2352ed6c8f_html_32a9900bb14feeb9.gif

5fb2352ed6c8f_html_ff4c7ba4906adca9.gif

5fb2352ed6c8f_html_6e95785e6dccbb0a.gif

5fb2352ed6c8f_html_c70d85b079afce11.gif5fb2352ed6c8f_html_f7efc56bd2be5110.gif

5fb2352ed6c8f_html_3ff4d3ad6fa2bc3.gif 上述等号不成立

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评注:该证法用了完全立方公式,要注意放缩的条件“5fb2352ed6c8f_html_6bc319bc48b92310.gif ”不能少。


证法十:(放缩法2)

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5fb2352ed6c8f_html_dc0de722502fcfac.gif

5fb2352ed6c8f_html_4351c41e0a526c24.gif5fb2352ed6c8f_html_32a9900bb14feeb9.gif

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5fb2352ed6c8f_html_3ff4d3ad6fa2bc3.gif 上述等号不成立

5fb2352ed6c8f_html_d5688876e4db094c.gif

评注:该证法用了立方和公式,思路和步骤与证法九基本相同,两种证法都是好方法。


证法十一:(用等价符号书写的证明)

不等式5fb2352ed6c8f_html_d5688876e4db094c.gif

5fb2352ed6c8f_html_a1d1e4c4907ef51d.gif5fb2352ed6c8f_html_77b7ea5885ef6276.gif

5fb2352ed6c8f_html_a1d1e4c4907ef51d.gif5fb2352ed6c8f_html_30ef27249c8a4b47.gif

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5fb2352ed6c8f_html_a1d1e4c4907ef51d.gif5fb2352ed6c8f_html_87e72119d542c27f.gif

5fb2352ed6c8f_html_c70d85b079afce11.gif5fb2352ed6c8f_html_eb68de7017fe7970.gif5fb2352ed6c8f_html_f5d19803c24c9c21.gif 是不相等的正数

5fb2352ed6c8f_html_3ff4d3ad6fa2bc3.gif5fb2352ed6c8f_html_b40fbd118398b9be.gif5fb2352ed6c8f_html_9de91f2da8c7b161.gif

5fb2352ed6c8f_html_3ff4d3ad6fa2bc3.gif5fb2352ed6c8f_html_e870b57ff9025d6e.gif 成立

5fb2352ed6c8f_html_3ff4d3ad6fa2bc3.gif 原不等式成立

评注:这种证法实质是分析法,与证法三基本相同,只是书写格式不同。注意,不能将“5fb2352ed6c8f_html_a1d1e4c4907ef51d.gif ”写成“5fb2352ed6c8f_html_c26e5027c5907673.gif ”,否则,所表达的意义完全不同,是错误的。

证法十二:(反证法)

假设5fb2352ed6c8f_html_2417fe452d7e02bd.gif 成立

5fb2352ed6c8f_html_3c1ea8501c29e993.gif

5fb2352ed6c8f_html_26c669456aa141c6.gif

5fb2352ed6c8f_html_547c31ec104b5829.gif

5fb2352ed6c8f_html_c1dfb938c5832a5f.gif

5fb2352ed6c8f_html_c70d85b079afce11.gif5fb2352ed6c8f_html_f7efc56bd2be5110.gif

5fb2352ed6c8f_html_3ff4d3ad6fa2bc3.gif5fb2352ed6c8f_html_9de91f2da8c7b161.gif

5fb2352ed6c8f_html_3ff4d3ad6fa2bc3.gif5fb2352ed6c8f_html_db751b2b7a484e83.gif (这与5fb2352ed6c8f_html_f51d3df11356f46f.gif 为正数矛盾)

5fb2352ed6c8f_html_3ff4d3ad6fa2bc3.gif 假设不成立

5fb2352ed6c8f_html_d5688876e4db094c.gif 成立.