师:亲爱的同学们,大家好!今天这节课,我将带领大家一起对不等式这一章进行复习和小结。上节课布置的课后作业是阅读本章小结,梳理本章知识,并画出知识结构图,大家都完成了吗?
大家看,这是尹畅同学的作品。在不等式这一章,我们学习了不等关系、一元二次不等式、基本不等式以及简单的线性规划。
在不等关系这一节,我们研究了不等式的性质。大家还记得都有哪些性质吗?有对称性、传递性、同向可加性、同向可积性,还有乘方性质和开方性质。这里面有一些地方容易出错,比如这个命题:不等式两边同时乘一个正数不变号,同乘一个负数会变号。但当 c = 0 时,这个命题就错了。
再看同向可积性,若 a > b,c > d,a × c > b × d 吗?这里必须保证 a、b、c、d 全部为正才行。又比如这个命题,也是错误的。
在这一节,我们还需要关注两个重要结论。第一个是真分数性质,即在真分数的分子和分母上同时加一个正数,真分数会变大,这个不等式也被形象地称为“糖水不等式”。还有,两个真分数的分子与分子相加,分母与分母相加,得到的新分数一定介于原来两个真分数之间。在化学中,我们可以理解为把两杯浓度不同的溶液混合在一起后,新溶液的浓度一定介于原来二者之间。
此外,在比较两个不等式大小的时候,比较法极为常见。比如,如何求 4A - 2B 的范围呢?我们可以对 a - b 和 a + b 进行整体处理,使用待定系数法,设法将 4A - 2B 用 a - b 和 a + b 整体表达出来。大家可以求解一下 Lambda 和 MU,再利用不等式的同向可加性得出结果。
接下来,在一元二次不等式这一节,我们要特别关注三个二次的关系。二次方程的根,对应的是二次函数图像与 x 轴交点的横坐标,而二次函数图像与 x 轴交点的横坐标又与二次不等式解集端点一一对应,二次方程的根与二次不等式解集端点同样一一对应。这种转化思想在解题中一定要熟练掌握。
那么,含有参数的二次型不等式该如何讨论呢?我们来看马黎同学的总结。首先讨论 a 的正负,当 a < 0 时,可转化成 a > 0 的情况。当 a > 0 时,思考能否用十字相乘法因式分解。如果可以,求出两根后,再讨论两根谁大谁小。如果不能因式分解,就看方程有几个实根,讨论判别式 Delta 与 0 的关系。大家掌握了吗?
在这一节,我们还学习了分式不等式。比如,(\frac{x - a}{x - b} > 0)该如何求解呢?把分式转化为整式这种转化思想非常重要。如果是(\frac{x - a}{x - b} \geq 0),它等价于两式相乘大于等于 0 吗?不对,一定要注意分母不能为 0。像(\frac{1}{x} < a),我们可以转化成(a \times x > 1)吗?这个想法不对,因为在不等式两边同乘一个负数会变号,而 x 的正负不确定。所以这一类问题,要么对 x 的正负加以讨论,要么选择移项通分。
对于一元高次不等式,我们通常转化成几个因式乘积的结构,然后用穿针引线法。在穿针引线法中,一定要注意“奇过偶不过”。在这一节,哪些地方特别容易出错呢?解不等式时,要关注系数是否为正,分母是否为 0,去分母时是否要改变不等号方向。还要重视分离变量、变换主元以及数形结合等方法,这些方法在二次恒成立问题中尤为重要。
那基本不等式这一节我们要关注什么呢?基本不等式指的是(\frac{a + b}{2} \geq \sqrt{ab}),这里一定要注意,ab 非负是前提条件,除此以外,等号成立的条件是当且仅当 a = b。对于这个不等式的几何解释,大家还记得吗?它反映了和与积的关系,即算数平均数大于等于几何平均数。这里还有一串不等式:调和平均数小于等于几何平均数小于等于算数平均数小于等于平方平均数,a、b 是正实数,当且仅当 a = b 时,等号成立。这个不等式本质上反映的就是积与和的关系,还反映了倒数和、一次和、二次和的关系。
在这一节,用基本不等式研究二元最值问题,需要注意“一正二定三相等”。还有一个口诀是“积定和最小,和定积最大”。这一节我们要关注的重要思想是转化思想,主要体现为和与积的转化、高次与低次的转化。二元最值问题除了和基本不等式相关,也可以从形上去寻求突破,那就是简单的线性规划。
首先,判断二元一次不等式组或不等式表示区域的方法,我们要记住“直线定界,特殊点定域”。解线性规划问题时,基本步骤是画出可行域、平移直线、寻求最优解,最后作答。在求解时,要关注常见的几何意义。比如令 t = 2X + 3Y,那么 t 的几何意义就与直线在 y 轴上的纵截距相关。此外,2X + 3Y 还可以看成两个向量,向量 a 的坐标是(2, 3),向量 b 的坐标是(x, y),这两个向量的点乘。这个表达式还能让我们联想到斜率,那种结构能让我们想到点和点距离的平方,绝对值型能让我们想到点到直线距离等相关问题。在这一节,尤其是画可行域时,要特别关注边界的实线和虚线问题。在解题过程中,转化思想和分类讨论思想的运用都非常重要,遇到含参问题时,分类讨论思想的作用不容忽视。
