已知a,b,c是△ABC的三條邊,比較大?。╝+b+c)?搖?搖?搖 ?搖4(ab+bc+ca).這道題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).將這道題稍微變形,就是設(shè)a,b,c為△ABC的三邊,求證:a+b+c<2(ab+bc+ca).這道題的解法緊緊圍繞三角形的邊的特征,依據(jù)不同的思維,不同的入口,結(jié)合不等式證明的不同方法,可以得到不同的證法.并且依據(jù)已經(jīng)證明的結(jié)論,還可以進行引申.
1.常規(guī)思維法
不等式的證明最基本的方法就是求差比較法,基于此,有如下解法:
證法一:
∵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為△ABC的三邊
∴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)
利用不同的組合,仍然利用求差比較法可以得到:
證法二:
∵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為△ABC的三邊
∴a>0,b>0,c>0,且a+b>c,a+c>b,b+c>a
利用同向正則不等式可以相乘,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
結(jié)合三角形的邊角關(guān)系和同向正則不等式可以相乘的性質(zhì)可以得到:
證法三:
∵a,b,c為△ABC的三邊
∴a>0,b>0,c>0,且a+b>c,a+c>b,b+c>a
利用同向正則不等式可以相乘,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)
在討論題目的證明過程中,有的同學(xué)想到了這樣的證明方法:
證法四:
∵a,b,c為△ABC的三邊
∴a-b<c,b-c<a,a-c<b
∴(a-b)<c,(b-c)<a,(a-c)<b
上述三個不等式相加得:
(a-b)+(b-c)+(a-c)<a+b+c
即a+b+c<2(ab+bc+ca)
這種證明方法簡明扼要,說明學(xué)生的思維是非常敏捷的.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的推理不嚴(yán)謹(jǐn),師生共同改進證明方法可以得到下列優(yōu)秀證法.
證明:∵a,b,c為△ABC的三邊
∴|a-b|<c,|b-c|<a,|a-c|<b
∴(a-b)<c,(b-c)<a,(a-c)<b
上述三個同向不等式相加得:
?。╝-b)+(b-c)+(a-c)<a+b+c
即a+b+c<2(ab+bc+ca)
題目證明完成后,進一步引申,可以得到下面的命題:
已知a,b,c為△ABC的三邊,求證:關(guān)于x的不等式x+(a+b+c)x+ab+ac+bc>0的解集為R.
證明:∵a,b,c為△ABC的三邊
x+(a+b+c)x+ab+ac+b
=(x+)-()+ab+ac+bc
=(x+)+[4(ab+bc+ac)-(a+b+c)]
由前面的命題可知
?。╝+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
∴關(guān)于x的不等式x+(a+b+c)x+ab+ac+bc>0的解集為R
由上面的證明可以看出,精心研究習(xí)題的解答,重視課本習(xí)題的輻射作用,無論對教師和學(xué)生都極為有