摘要:放縮法是不等式證明的一種重要思想. 本文主要討論了在放縮過程中思路受阻時的四種應對策略:拆分放縮,修正放縮量,進行適度調整;適度限項放縮,糾正偏差;把握整體,進行適度放縮;轉化視角,改變途徑,進行有效放縮.通過對四種策略的探討,加深對放縮法的理解,更進一步地掌握放縮法的精髓,提高解決問題的能力.
關鍵詞:放縮;想法;適度
放縮法是不等式證明的一種重要思想,學生解題時,常常因為各種原因導致思路受阻. 在放縮過程中,要么放得過大,要么縮得過小,差之毫厘,謬之千里,如何放縮達到預證目標是問題最大的難點. 探討采取何種策略、從何處切入、如何進行適度的調整,對于提高學生的解題能力十分重要.本文就此做一些探索.
拆分放縮,修正放縮量,進行適度調整
放縮量的多少直接影響我們能否達到預證目標,因此應如何控制放縮量呢?應該按照一定的規律和需求,調整“間距”,使放縮的量精細化,即將放大過頭的量砍去,縮小過多的量補上,把握好火候.
例1 證明不等式<.
想法一怎么放縮?而且放縮后要可以求和.
回到題目中觀察,利用<=-,不等式可化為<-+-+…+-=-<.
想法二 思路正確,結果是放得過大了.什么原因?實際上原來的分母(2k+3)2=4k2+12k+9被縮小成(2k+1)(2k+3)=4k2+8k+3,分母縮小太多——分母縮小了4k+6.
想法三 能不能滿足既放大、又裂項的要求,而且不能放大得太多?有了!(2k+3)2>(2k+2)(2k+4),這樣分母只縮小數量1.
于是<==-,問題得以解決.
適度限項放縮,糾正偏差
若每一項都放大或縮小一點點,累積起來就會放大或縮小很多,這將導致放縮結果出現偏差. 適度減少放縮的項,保留更多的項不被放縮,可以糾正偏差,逐步逼近預證目標.
例2 在數列{an},{bn}中,a1=2,b1=4,且an,bn,an+1成等差數列,bn,an+1,bn+1成等比數列(n∈N*).
(Ⅰ)求a2,a3,a4及b2,b3,b4,由此猜測{an},{bn}的通項公式,并證明你的結論;
(Ⅱ)證明:++…+<.
第1題解答過程略,得到a=n(n+1),bn=(n+1)2,下面證明第2題.
想法一 如果
===2-,那么,裂項成功,但不能相消.因為裂出來是2-+-+-+…+-,此時分母間隔1,不行;若間隔等于2,則可以相消.
想法二
==<=-. 此時,左邊為-+-+…+-<,放過頭了. 有沒有調整的辦法?有!放大的過程往后移一點.越是前面的項,放大時增大得越多. 原來的第一項從放大后成為. 鑒于這個道理,調整的辦法可以從第二項開始放.于是 +-+-+…+-=+-<+=.
啟示 從方法上來說,放縮過頭可以進行如下調整:一,使分母不要放得太過;二,放的過程適當后移. 于是想法就產生了——過頭是可以調整的.
把握整體,進行適度放縮
整體放縮,不僅能減少放縮的項數,還可以有效地調整放縮量的精確度,減少誤差. 因此放縮的過程中要有強烈的目標意識和方向意識,圍繞目標進行聚焦式嘗試.
例3 已知{an},an≥0,a1=0,a+an+1-1=a(n∈N*). 記
Sn=a1+a2+…+an,Tn=++…+. 求證:當n∈N*時,(Ⅰ)an
第1、2小題略. 由(Ⅰ)得到數列是單調遞增的. 下證第3小題.
想法 該怎么放縮?運用等差、等比、裂項、錯位、倒序等方法中的哪一個進行求和?注意到分母的項數一點點多起來,且每一個括號內的數值一點點大起來,故可以運用等比數列進行放縮:
1+++…+<1+++…+==<==<3.
轉化視角,改變途徑,進行有效放縮
有時放縮很難控制,思維容易陷入困境,此時不妨審時度勢,轉化視角,變換思維的角度,改變放縮的途徑和手段,利用數列的單調性等方法進行放縮,往往能收到柳暗花明之奇效.
例4 在數列{an}中,a1=6,an+1=an+1,在數列{bn}中,點(n,bn)在過點A(0,1)的直線l上,若l上兩點B,C滿足=(1,2).
(Ⅰ)求數列{an},{bn}的通項公式;
(Ⅱ)對任意正整數n,不等式-≤0恒成立,求正數a的取值范圍.
想法第1小題解答過程略,得到an=n+5,bn=2n+1;以下對第2小題進行求解.
對已知不等式變形得到a≤,要使不等式恒成立,只需要a小于等于的最小值.
設g(n)=,由于=>1,故{g(n)}單調遞增,則g(n)min=g(1)=,所以a∈0,.
啟示 如果只有方法的話,學生只會對號入座.對得上號的會做;對不上號的就不會做. 于是在很多情況下,學生聽得懂,做不來. 這需要教師認真剖析問題的根源在哪里,思考應如何解決. 只有讓學生學會自己抓住問題的本質,找準問題的切入點,在整體的高度上審時度勢,圍繞目標進行積極的探索嘗試,深度思考構建,學生的解題能力才能得到有效地提高.