轮换对称不等式的证明技巧

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  【定义】
  对称不等式:把一个不等式里的两个字母对调,所得的不等式和原来的不等式相同,则这个不等式,叫作对称不等式。
  轮换对称不等式:如果一个不等式中的所有字母按某种次序轮换后,得到的不等式与原不等式相同,则称这个不等式,叫作轮换对称不等式。
  轮换对称不等式形式优美,其证明方法也有很多,但是,其中的规律却难以寻找。在教学过程中,学生对此常常有所困惑,在证明时因为对轮换对称不等式的概念及性质认识模糊等等原因,容易出现一些错误。下面,结合本人的教学实践,介绍几种易操作的方法供读者参考。希望大家能够举一反三,触类旁通,较好地掌握这些轮换对称不等式的证明技巧,提高自己的思维能力。
  例1:已知a b c=1,且a、b、c均为非负实数。求证: ≤ 【次数配平法】
  证明: ≤? ≤
  ?( )2≤3(a b c)
  ?(-)2 (-)2 (-)2≥0
  例2:已知a、b、c均为正数。求证: (a b c)( )≥9.【项数配平法】
  证明: ∵ a、b、c∈R ,a b c≥3,a b c≥3>0
  两式相乘,得 ≥3>0.
  例3:已知a、b、c∈R ,求证: ≥. 【均分常数项】
  证明: ≥等价于(-) (-) (-)≥0.
  不妨设a≥b≥c>0,左边= ≥=0
  当且仅当a=b=c时等号成立.
  例4:已知a、b、c都是正数,求证: ≥.【均分独立项 】
  证明: ≥等价于(-) (-) (-)≥0.
  由a、b、c的对称性,不妨设a≥b≥c>0,则(-) (-) (-)= ≥=≥0.
  当且仅当a=b=c时,等号成立。
  例5:若x y z=a,且x,y,z∈R.求证:x2 y2 z2≥.【代数换元】
  证明:设x= α,y= β,z=-(α β),α、β∈R,则x2 y2 z2=( α)2 ( β)2 [-(α β)]2= α2 β2 (α β)2≥.
  例6:已知a、b、c都是正数,且a2 b2=c2.求证:an bn  证明: ∵ a、b、c都是正数及a2 b2=c2,设a=ccosα,b=csinα,(0<α<), 则02),∴ an bn=cn(sinnα cosnα)  应该说,以上介绍的几种方法,各有特点,它们并不是相对独立的,它们可以交替运用。有时,一个对称不等式可同时适用三种方法。在教学过程中,教师要引领学生多向思维,广开思路,灵活地使用各种技巧,去寻找解题的方法。面对一些较为复杂的题目,要学会化简命题,找到突破口。娴熟地运用这些方法,可以提高学生的解题能力,锻炼学生的思维。这样,无论是对平时的解题还是考试,都会起到良好的促进作用。
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