程鳳娟 胡艷
不等式的研究是初等數(shù)學(xué)研究的主要內(nèi)容之一,這其中一類為分母為一次多項式的分式不等式.這類不等式的證明由于分母的表達(dá)式的構(gòu)成相比整式要復(fù)雜,因而證明的規(guī)律難以尋找,其證法繁多,解題技巧豐富,一時難以掌握和靈活應(yīng)用,因而探求處理這類不等式的方法是必要的.
許多數(shù)學(xué)期刊的數(shù)學(xué)問題欄給出了不少分式不等式的題目,但許多解答直接使用基本不等式或柯西不等式,而使得技巧性強,對于中學(xué)生理解與掌握有一定難度,本文選取《數(shù)學(xué)通報》數(shù)學(xué)問題的幾個題目,應(yīng)用數(shù)學(xué)中廣泛使用的換元法,將原問題轉(zhuǎn)化為較為簡單的問題,再結(jié)合基本不等式或柯西不等式等常用不等式,給出異于原解答者的解答,來說明換元法——這一基本方法在這一類分式不等式的證明中的應(yīng)用.
從上述證明可以看出,通過換元,將分母的多項式轉(zhuǎn)化為了單項式,然后利用基本不等式,避免了直接湊配系數(shù)的難度,得到了本題的證明,其思路簡單,不需任何技巧.
同法可證明例題1的一般化問題以及將分子疊加后的問題:
分析 本題是《數(shù)學(xué)通報》2001 (12)數(shù)學(xué)問題1342題,原解答通過變形,湊配利用柯西不等式給出證明,若注意到本題的特點,其分母表達(dá)式較為復(fù)雜,但均為一次式,因此通過換元將分母轉(zhuǎn)化為比較簡單的的形式,在利用熟知的一個結(jié)論即獲得本題的簡單證明,
分析 本題是《數(shù)學(xué)通報》2004 (2) 1474題,原證明通過變形后利用了”元柯西不等式的一個變形給出證明,但若注意到本題的結(jié)構(gòu),通過換元后再由平均不等式,有如下的證明,
分析 本題是《數(shù)學(xué)通報》2006 (8)數(shù)學(xué)問題1625的不等式形式,原解答直接利用均值不等式求得,由于條件中系數(shù)不具有輪換對稱性,因此系數(shù)的湊配有技巧,同前面例題的分析,通過換元即有:
從上述例題可以看出,對于分母是一次式,或可化為一次式的分式不等式,利用換元法,可有效降低原問題的難度,簡化原問題的求解過程,不失為一種處理這類不等式的好方法,法國數(shù)學(xué)家狄德羅說:“數(shù)學(xué)中所謂美的解答,是指一個困難復(fù)雜問題的簡易回答”,求簡,是解答數(shù)學(xué)問題追求的目標(biāo)之一,數(shù)學(xué)問題的解答不僅追求思維過程的簡單,方法的簡單同樣重要,換元法雖然是數(shù)學(xué)中常用的基本方法,但基本的方法的作用并不“基本”,這也說明了在數(shù)學(xué)教學(xué)中為什么要強調(diào)重視培養(yǎng)學(xué)生的基本技能的原因,