1.知识与技能
1)掌握基本不等式及其推导,理解这个基本不等式的几何意义,并掌握定理中的不等号“≥”取等号的条件是:当且仅当这两个数相等;
2)能用基本不等式证明一些简单的不等式.
2.过程与方法
经历从实际情境中抽象出基本不等式的过程,提高数学建模的能力;
3.情感、态度与价值观
体会数学来源与生活实践,可以解决实际问题,感受数学公式的抽象美.
二、教学重点、难点
重点:探究并掌握基本不等式的推导过程和几何意义;
难点:掌握基本不等式等号成立条件.
三、教学方法
启发式,讲练结合
四、教学过程
(一)创设情景,导入课题
如图是在北京召开的第24界国际数学家大会的会标,会标是根据中国古代数学家赵爽的弦图设计的,颜色的明暗使它看上去像一个风车,代表中国人民热情好客. 你能在这个图案中找出一些相等关系或不等关系吗?
教师引导学生从面积的关系去找相等关系或不等关系.
(二)师生互动,探究新知
1.探究图形中的不等关系
将图中的“风车”抽象成如图,在正方形ABCD中有4个全等的直角三角形. 设直角三角形的两条直角边长为a,b ,那么正方形的边长为. 这样,4个直角三角形的面积的和是2ab,正方形的面积为. 由于4个直角三角形的面积小于正方形的面积,我们就得到了一个不等式:
.
当直角三角形变为等腰直角三角形,即a=b时,正方形EFGH缩为一个点,这时有.
2.得到结论:
一般的,如果
思考证明:你能给出它的证明吗?
证明:因为
当
所以,,即
4.基本不等式的产生.
特别的,如果a>0,b>0,对于,我们用分别、代替a、b ,可得
.
通常我们把上式写作:
1)指导同学自己完成这个基本不等式的代数证明
用分析法证明:
要证 (1)
只要证 a+b (2)
要证(2),只要证 a+b- 0 (3)
要证(3),只要证 ( - ) 0 (4)
显然,(4)是成立的. 当且仅当a=b时,(4)中的等号成立.
5. 基本不等式的几何意义
探究:在右图中,AB是圆的直径,点C是AB上的一点,AC=a,BC=b.过点C作垂直于AB的弦DE,连接AD、BD. 你能利用这个图形得出基本不等式的几何解释吗?
师生共同讨论:
易证Rt△ACD∽Rt△DCB,那么CD2=CA·CB即CD=.
这个圆的半径为,显然,它大于或等于CD,即,其中当且仅当点C与圆心重合,即a=b时,等号成立.
因此:基本不等式几何意义是“半径不小于半弦”
6. 基本不等式的其它解释或描述
1)如果把看作是正数a、b的等差中项,看作是正数a、b的等比中项,那么该定理可以叙述为:两个正数的等差中项不小于它们的等比中项.
2)在数学中,我们称为a、b的算术平均数,称为a、b的几何平均数.本节定理还可叙述为:两个正数的算术平均数不小于它们的几何平均数.
(三)概念辨析,应用举例
例1. 求证
证明:
当且仅当a= 即a=1时,等号成立.
当且仅当 即a=b时,等号成立.
说明:用基本不等式证明要关注等号成立的条件.
例2 已知x、y都是正数,求证:(x+y)(x2+y2)(x3+y3)≥8x3y3.
分析:在运用定理:时,注意条件a、b均为正数,结合不等式的性质(把握好每条性质成立的条件),进行变形.
解:∵x,y都是正数 x2>0,y2>0,x3>0,y3>0
x+y≥2>0 ; x2+y2≥2>0 ; x3+y3≥2>0
∴(x+y)(x2+y2)(x3+y3)≥2·2·2=8x3y3
即(x+y)(x2+y2)(x3+y3)≥8x3y3.[来源: ]
课堂练习:
证明:由a<0,b<0,得 -a>0,-b>0
当且仅当-a=-b即a=b时等号成立.
2.已知a、b、c都是正数,求证(a+b)(b+c)(c+a)≥8abc
分析:对于此类题目,选择定理:(a>0,b>0)灵活变形,可求得结果.
解:∵a,b,c都是正数
∴a+b≥2>0;b+c≥2>0; c+a≥2>0
∴(a+b)(b+c)(c+a)≥2·2·2=8abc[来源:]
即(a+b)(b+c)(c+a)≥8abc.
(四)小结
1. 两个基本不等式的推导及意义
1)a2+b2≥2ab;
2)≥(均值不等式)
2. 利用基本不等式证明一些简单的不等式.
(五)作业
P100 习题3.4 A组1,2
3.4基本不等式:
第2课时
一、教学目标
1.知识与技能
1)会应用基本不等式求某些函数的最值;
2)能够解决一些简单的实际问题.
2.过程与方法
通过两个例题的研究,进一步掌握基本不等式,并会用此定理求某些函数的最大、最小值.[来源: ]
3.情感、态度与价值观
体会数学来源与生活实践,可以解决实际问题,感受数学公式的抽象美.
二、教学重点、难点
重点:基本不等式的应用;
难点:利用基本不等式求最大值、最小值.
三、教学方法
启发式,讲练结合
四、教学过程
(一)复习旧知,导入新课
1.重要不等式:
如果
2.基本不等式:如果a, b是正数,那么
3. 两个不等式的区别
成立的条件是不同的:前者只要求a,b都是实数,而后者要求a,b都是正数.
(二)师生互动,应用举例
例3(1)用篱笆围成一个面积为100m的矩形菜园,问这个矩形的长、宽各为多少时,所用篱笆最短. 最短的篱笆是多少?
(2)段长为36 m的篱笆围成一个矩形菜园,问这个矩形的长、宽各为多少时,菜园的面积最大,最大面积是多少?
解:(1)设矩形菜园的长为x m,宽为y m,则xy=100,篱笆的长为2(x+y) m.由,
可得 , . 等号当且仅当x=y时成立,此时x=y=10.
因此,这个矩形的长、宽都为10m时,所用的篱笆最短,最短的篱笆是40m.[来源: ]
(2)设矩形菜园的长为x m.,宽为y m ,则2(x+y)=36, x+y=18,矩形菜园的面积为 xy m.
由,可得
当且仅当x=y,即x=y=9时,等号成立.
因此,这个矩形的长、宽都为9m时,菜园的面积最大,最大面积是81m
归纳:1.两个正数的和为定值时,它们的积有最大值,即若a,b∈R+,且a+b=M,M为定值,则ab≤,等号当且仅当a=b时成立.
2.两个正数的积为定值时,它们的和有最小值,即若a,b∈R+,且ab=P,P为定值,则a+b≥2,等号当且仅当a=b时成立.
例4 某工厂要建造一个长方体无盖贮水池,其容积为4800m3,深为3m,如果池底每1m2的造价为150元,池壁每1m2的造价为120元,问怎样设计水池能使总造价最低,最低总造价是多少元?
分析:此题首先需要由实际问题向数学问题转化,即建立函数关系式,然后求函数的最值,其中用到了均值不等式定理.
解:设水池底面一边的长度为xm,水池的总造价为元,根据题意,得
当[来源:]
因此,当水池的底面边长为40m的正方形时,水池的总造价最低,最低总造价是297600元.
评述:此题既是不等式性质在实际中的应用,应注意数学语言的应用即函数解析式的建立,又是不等式性质在求最值中的应用,应注意不等式性质的适用条件.
归纳:用均值不等式解决此类问题时,应按如下步骤进行:
(1)先理解题意,设变量,设变量时一般把要求最大值或最小值的变量定为函数值;
(2)建立相应的函数关系式,把实际问题抽象为函数的最大值或最小值问题;
(3)在定义域内,求出函数的最大值或最小值;
(4)正确写出答案.
例5 (1) 若x>0,求的最小值;
(2)若x<0,求的最大值.
分析:本题(1)x>0和=36两个前提条件;(2)中x<0,可以用-x>0来转化.
解(1) 因为 x>0 由基本不等式得
当且仅当即x=时, 取最小值12.
(2)因为 x<0, 所以 -x>0, 由基本不等式得:
,
所以 .
当且仅当即x=-时, 取得最大-12.
(三)课堂练习
1. 若,则为何值时有最小值,最小值为多少?
2. 求(x>5)的最小值.
3. 若x>0,y>0,且,求xy的最小值.
课本P100练习1,2,3
(四)小结
1. 已知两个正数x,y,求和的最值.
(1) 为定值p,那么当x=y时,有最小值 ;
(2) 为定值s,那么当x=y时,积有最大值.
2. 在使用“和为常数,积有最大值”和“积为常数,和有最小值”这两个结论时,应把握三点:“一正、二定、三相等”
3. 利用基本不等式求函数最值的步骤
(五)作业
习题P100-101.A组,3,4B组1,2
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