比大小中的“壮汉”与“小孩”

时间:2022-08-04 07:29:58

我们一起来看一道题:

已知a>b>c,求证:1a-b+1b-c+1c-a>0.

一开始,大多数同学都是先去分母,化分式不等式为整式不等式,再加以证明,这样做很繁琐,甚至有不少同学证不出来.

后来,有同学给出如下证明:因为a>b>c,所以0<a-b<a-c. 所以1a-b>1a-c,即1a-b+1c-a>0. 而1b-c>0,从而有1a-b+1b-c+1c-a>0.

此解法一出,立刻引起了大家的欢呼,太精彩了!现在的问题是,他是怎么想到的呢?

得此证法的同学给出了如下生活化、趣味化的解释:甲、乙二人正闲聊得起劲,突然有一人来无理取闹. 怎么办?常见的应对方法是:甲、乙二人中先由一人去应付,如能“单挑”成功,则问题解决,继续闲聊;如不行,则二人一齐上.

此解释逗得同学们捧腹大笑,但笑过之后再细细体会,的确是那么个理.

如甲、乙二人是两个壮汉,来的是一个小孩子,此时正闲聊得起劲的甲、乙二人联手去对付一个弱小的孩子,岂不让人笑掉大牙?在解题过程中,已知条件中明明给出或可推出谁是“壮汉”、谁是“小孩”,仍盲目地要“壮汉”抱成团去对付“小孩”的现象时有发生. 盲目地要“壮汉”抱成团有时不仅没有必要,而且会导致解题的失败. 本例的通分的想法即是如此.

1a-b+1b-c+1c-a>01a-b+1b-c>1a-c. 在a>b>c的条件下,1a-b与1b-c明显地比1a-c大,1a-b与1b-c可以看成“壮汉”,1a-c可以看成是“小孩”.

能否辨明题目中的“壮汉”与“小孩”,不仅有助于降低解题的繁琐程度,而且有助于寻找解题方向. 例如,已知a>0,曲线y=x3-a3在点x=x1(x1>0)处的切线为l,l与x轴的交点为(x2,0),求证:x2≥a .

写出l的方程,不难求得x2=2x31+a33x21,x2-a=2x31+a3-3ax213x21,下面如何去证明分子不小于0,是本题获证的关键. 2x31+a3-3ax21≥02x31+a3≥3ax21. 由于x1与a的大小不定,因而2x31,a3,3ax21的前两项中的任一项是否比第三项大也就无法确定,不能用前两项中的一项去和第三项比大小. 此时就要两人抱成团,一齐上,或把第三者一分为二,各个击破. 仔细观察分子的特点,发现分子有因子x1-a,从而2x31+a3-3ax21=(x1-a)2(2x1+a)≥0.

在证明不等式、比大小的过程中,能否判明谁是“壮汉”、谁是“小孩”,常常是至关重要的.

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