彭光焰——向量数量积不等式|a|∧2|b|∧2≥(a•b)∧2的解题探究
|a|2|b|2≥(a·b)2的解题探究
432700 湖北省广水市一中 彭光焰
《中学教研》(数学)2006年第11期发表了孙建斌同志的《一个分式不等式的解题探究》一文(以后,简称文[12]),该文利用了定理:
来解决了一些数学问题,其实这个定理是二阶Cauchy不等式一种推广形式.
向量是高中数学必修内容,向量又具有几何形式和代数方法的双重身份,因此向量在代数、三角、平面几何、立体几何和解析几何等方面有重要作用.
这一不等式与n阶Cauchy不等式是一致的,但它的解题功能强于n阶Cauchy不等式的解题功能.
下面就用文[12]中的例题来说明|a|2|b|2≥(a·b)2的解题功能.为便于比较,例题的顺序也不改变.
1 证明代数等式
(注:文[3]巧用“等叠法”证明;文[4]巧用Cauchy不等式证之).
2 证明三角等式
经检验为原方程的解.
(注:该方程有些难度,然而解法颇多:巧用Cauchy不等式[4]、配方法[5]等.)
4 讨论含参数方程组
这里,两处等号不能同时成立,故不取“≥”,而取“>”.
(注:这一脍炙人口的赛题,证法颇多,如:巧用Cauchy不等式[4]、叠加法[7]等.)
8 证明一类无理不等式
(注:文[8]巧用构造几何模型证之;而用|a|2|b|2≥(a·b)2证明竟如此简洁,令人叫绝.)
9 证明三角不等式
(注:此处,巧用了0<cos(α-β)≤1,本题尚可用基本不等式证明[9]或用互叠法[7]证明之.)
10 求一次函数最值
12 求二次函数最值
的切线方程.由于过圆外一点作圆的切线有两条,还有一条切线方
程的斜率不存在,其方程是x-2=0.
(注:文[12]的解法有误,遗漏了一条切线方程x-2=0.)
15 求有关点的坐标
(注:注意此处考虑P、Q两点不同,故只取“>”.)
综上所述,只要我们认真审题,根据题目提供的信息,恰当地构造向量,便可巧用|a|2|b|2≥(a·b)2予以简洁、漂亮的解证.
参考文献
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10 朋安,姚先伟,直线学习中的“八项注意”[J],中学生数学,2001(2)上.
11 孙建斌.“特征信息”的捕捉与解题的最优化[J].中学数学教学参考,2001(12):29-30.
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