本文由 chengwujiaoyanshi 收集发布,转载请注明出处,如有问题请联系我们!高中数学选修4-5教案 几个著名的不等式之-柯西不等式
课 题: 第12课时 几个著名的不等式之一:柯西不等式
目的要求:
重点难点:
教学过程:
一、引入:
除了前面已经介绍的贝努利不等式外,本节还将讨论柯西不等式、排序不等式、平均不等式等著名不等式。这些不等式不仅形式优美、应用广泛,而且也是进一步学习数学的重要工具。
1、什么是柯西不等式:
定理1:(柯西不等式的代数形式)设均为实数,则
,
其中等号当且仅当时成立。
证明:
几何意义:设,为平面上以原点O为起点的两个非零向量,它们的终点分别为A(),B(),那么它们的数量积为,
而,,
所以柯西不等式的几何意义就是:,
其中等号当且仅当两个向量方向相同或相反(即两个向量共线)时成立。
2、定理2:(柯西不等式的向量形式)设,为平面上的两个向量,则,其中等号当且仅当两个向量方向相同或相反(即两个向量共线)时成立。
3、定理3:(三角形不等式)设为任意实数,则:
分析:
思考:三角形不等式中等号成立的条件是什么?
4、定理4:(柯西不等式的推广形式):设为大于1的自然数,(1,2,…,)为任意实数,则:,其中等号当且仅当时成立(当时,约定,1,2,…,)。
证明:构造二次函数:
即构造了一个二次函数:
由于对任意实数,恒成立,则其,
即:,
即:,
等号当且仅当,
即等号当且仅当时成立(当时,约定,1,2,…,)。
如果()全为0,结论显然成立。
柯西不等式有两个很好的变式:
变式1 设 ,等号成立当且仅当
变式2 设ai,bi同号且不为0(i=1,2,…,n),则:,等号成立当且仅当。
二、典型例题:
例1、已知,,求证:。
例2、设,求证:。
例3、设为平面上的向量,则。
例4、已知均为正数,且,求证:。
方法1:
方法2:(应用柯西不等式)
例5:已知,,…,为实数,求证:。
分析:
推论:在个实数,,…,的和为定值为S时,它们的平方和不小于,当且仅当时,平方和取最小值。
三、小结:
四、练习:
1、设x1,x2,…,xn >0, 则
2、设(i=1,2,…,n)且 求证: .
3、设a为实常数,试求函数 (x∈R)的最大值.
4、求函数在上的最大值,其中a,b为正常数.
五、作业:
1、已知:,,证明:。
提示:本题可用三角换元、柯西不等式等方法来证明。
2、若 ,且=,= ,求证: 都是不大于的非负实数。
证明:由 代入=
可得
∵ ∴△≥0 即
化简可得 : ∵ ∴
同理可得: ,
由此可见,在平常的解题中,一些证明定理、公理、不等式的方法都可以为我们所用;只要能灵活运用,就能收到事半功倍的效果。
3、设a﹐b为不相等的正數,试证:(a+b)(a3+b3)>(a2+b2)2。
4、设x,y,z为正实数,且x+y+z=10,求的最小值。
5、设x,y,zÎR,求的最大值。
7、设三个正实数a,b,c满足,求证: a,b,c一定是某三角形的三边长。
8、求证个正实数a1,a2,…,an满足
9、已知,且求证: 。
10、设,求证: 。
11、设,且x+2y+3z=36,求的最小值.
目的要求:
重点难点:
教学过程:
一、引入:
除了前面已经介绍的贝努利不等式外,本节还将讨论柯西不等式、排序不等式、平均不等式等著名不等式。这些不等式不仅形式优美、应用广泛,而且也是进一步学习数学的重要工具。
1、什么是柯西不等式:
定理1:(柯西不等式的代数形式)设均为实数,则
,
其中等号当且仅当时成立。
证明:
几何意义:设,为平面上以原点O为起点的两个非零向量,它们的终点分别为A(),B(),那么它们的数量积为,
而,,
所以柯西不等式的几何意义就是:,
其中等号当且仅当两个向量方向相同或相反(即两个向量共线)时成立。
2、定理2:(柯西不等式的向量形式)设,为平面上的两个向量,则,其中等号当且仅当两个向量方向相同或相反(即两个向量共线)时成立。
3、定理3:(三角形不等式)设为任意实数,则:
分析:
思考:三角形不等式中等号成立的条件是什么?
4、定理4:(柯西不等式的推广形式):设为大于1的自然数,(1,2,…,)为任意实数,则:,其中等号当且仅当时成立(当时,约定,1,2,…,)。
证明:构造二次函数:
即构造了一个二次函数:
由于对任意实数,恒成立,则其,
即:,
即:,
等号当且仅当,
即等号当且仅当时成立(当时,约定,1,2,…,)。
如果()全为0,结论显然成立。
柯西不等式有两个很好的变式:
变式1 设 ,等号成立当且仅当
变式2 设ai,bi同号且不为0(i=1,2,…,n),则:,等号成立当且仅当。
二、典型例题:
例1、已知,,求证:。
例2、设,求证:。
例3、设为平面上的向量,则。
例4、已知均为正数,且,求证:。
方法1:
方法2:(应用柯西不等式)
例5:已知,,…,为实数,求证:。
分析:
推论:在个实数,,…,的和为定值为S时,它们的平方和不小于,当且仅当时,平方和取最小值。
三、小结:
四、练习:
1、设x1,x2,…,xn >0, 则
2、设(i=1,2,…,n)且 求证: .
3、设a为实常数,试求函数 (x∈R)的最大值.
4、求函数在上的最大值,其中a,b为正常数.
五、作业:
1、已知:,,证明:。
提示:本题可用三角换元、柯西不等式等方法来证明。
2、若 ,且=,= ,求证: 都是不大于的非负实数。
证明:由 代入=
可得
∵ ∴△≥0 即
化简可得 : ∵ ∴
同理可得: ,
由此可见,在平常的解题中,一些证明定理、公理、不等式的方法都可以为我们所用;只要能灵活运用,就能收到事半功倍的效果。
3、设a﹐b为不相等的正數,试证:(a+b)(a3+b3)>(a2+b2)2。
4、设x,y,z为正实数,且x+y+z=10,求的最小值。
5、设x,y,zÎR,求的最大值。
7、设三个正实数a,b,c满足,求证: a,b,c一定是某三角形的三边长。
8、求证个正实数a1,a2,…,an满足
9、已知,且求证: 。
10、设,求证: 。
11、设,且x+2y+3z=36,求的最小值.
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