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人教B版选修4-5 不等式选讲数学《第二章 柯西不等式与排序不等式及其应用 2.1 柯西不等式 2.1.2 柯西不等式的一般形式及其参数配方法的证明》优秀教学设计
1.我们共同回忆上节课学习的二维形式的柯西不等式内容?
设a1,a2,b1,b2均为实数,则(a eq ﹨o﹨al(2,1) +a eq ﹨o﹨al(2,2) )(b eq ﹨o﹨al(2,1) +b eq ﹨o﹨al(2,2) )≥(a1b1+a2b2)2,当且仅当a1 b2=a2 b1时,等号成立.
2.运用类比推理我们能否归纳出三维形式的柯西不等式
设a1,a2,a3,b1,b2,b3为实数,则(a eq ﹨o﹨al(2,1) +a eq ﹨o﹨al(2,2) +a eq ﹨o﹨al(2,3) )(b eq ﹨o﹨al(2,1) +b eq ﹨o﹨al(2,2) +b eq ﹨o﹨al(2,3) )≥(a1b1+a2b2+a3b3)2,当且仅当 (当某bi=0时,认为ai=0,i=1,2,3)时,等号成立.
3.用同样的方法我们能否得到一般形式的柯西不等式呢?
设a1,a2,a3,…,an,b1,b2,b3,…,bn是实数,则(a eq ﹨o﹨al(2,1) +a eq ﹨o﹨al(2,2) +…+a eq ﹨o﹨al(2,n) )(b eq ﹨o﹨al(2,1) +b eq ﹨o﹨al(2,2) +…+b eq ﹨o﹨al(2,n) )≥(a1b1+a2b2+…+anbn)2,当且仅当 (当某bi=0时,认为ai=0,i=1,2,…,n)时,等号成立.
二.探究原理:(理解定理,证明定理,掌握定理)
1.对柯西不等式一般形式的说明:
一般形式的柯西不等式是二维形式 、三维形式的柯西不等式的归纳与推广,其特点可类比二维形式的柯西不等式来总结,左边是平方和的积,右边是积的和的平方.运用时的关键是构造出符合柯西不等式的结构形式.
2.关于柯西不等式的证明:
对于函数f(x)=(a1x-b1)2+(a2x-b2)2 +…+(anx-bn)2,
显然f(x)≥0时x∈R恒成立,我们对其展开并合并同类项整理得, 对x∈R恒成立,
∴Δ= ,移项不等式两边同除以4得
3.一般形式柯西不等式成立的条件:
由柯西不等式的证明过程可知Δ=0?f(x)min=0?a1x-b1=a2x-b2=…=anx-bn=0?b1=b2=…=bn=0,或 eq ﹨f(a1,b1) = eq ﹨f(a2,b2) =…= eq ﹨f(an,bn) .
三.知识应用(证明与求最值)
例1.用柯西不等式证明
证明:取两组数 ; ,则由柯西不等式有
因为
所以
练习1.(原形训练)设 为不全相等的正数,
求证:
证明:取两组数
于是 ,则