放縮法是指在證明不等式時,根據需要證明不等式的值適當的放大或縮小,使它化繁為簡,化難為易,從而達到證明的重要方法。
它是利用不等式的傳遞性,對照所證目標進行合情合理的放大或縮小的過程。
放縮法的合理運用,往往能收到事半功倍的效果,有時能令人拍案叫絕;但其缺點也是顯而易見,如果使用放縮法證題時沒有注意放和縮的“度”,容易造成不能同向傳遞了,即放縮時必須時刻注意放縮的跨度,放不能過頭,縮不能不及,所以要熟練地駕馭它是件不容易的事。
筆者通過多年的教學實踐證明,若能堅持以下“四個有利於的原則”進行合理的放縮,則容易直達解題目標。
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堅持放縮後有利於求出其和的原則
當所證明不等式的其中一邊是某一數列的前n項和,但其和不易求出時,則可以對其通項作合理的分析,通過適當的放大或縮小得到一個易於求出其和的新數列,再注意放大或縮小後的數列的前n項和與不等式的另一邊相銜接,從而使問題得到解決。
問題反思
這兩題是關於自然數的不等式,較常規的解法是選擇數學歸納法證明;若用數學歸納法證明本題,其過程會是個“馬拉松”式的工程。
而上述證法的基本思路是通過放縮後能有利於用“拆項消去法”、“同分母相加”來求出其和。就把無限和複雜的問題轉化為有限和簡單的問題了,自然比常規常規方法便捷了許多。比如説例1,本來運算複雜的問題,通過把每一項作恰當的放大,把一項拆成了兩項之差,再求解。
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堅持放縮後有利於求出其積的原則
如證明不等式的其中一邊是某一數列的前n項乘積,但其積不易求出,則可對各項作適當的放大或縮小,使其積易於求出,並注意和不等式的另一邊的對話,往往能使問題得到解決。
問題反思
在上述證明中,通過引進A的“對偶式”B,使其過程更加簡捷,把複雜的問題簡單化。當然本題也可用數學歸納法加以證明,若用歸納法證明,其複雜的程度可想而知。
3
堅持放縮後有利於減少變量的原則
若不等式的一邊為常數,另一邊是含有多個字母的代數式,則可把這個代數式看成是關於這些字母的多元函數,通過對多元函數的合理放縮,逐步減少變量,最終得到那個常數即可。
問題反思
事實上,上述解法的基本思路是先把α看成常數,求出關於β的函數的最小值,“解決” β後,再求關於α的函數的最小值即可。
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堅持放縮後有利於取到等號的原則
用放縮法證明不等式時,最不易把握的是放和縮的度,放得過大,縮得過小都會導致解題失敗,當不等式能取到等號時,則每一步的放和縮都不能和等號成立條件相矛盾,即等號成立條件可以看成是進行放縮的“導航儀”。
問題反思
在平時的數學活動中,特別是在證明不等式的時候,如果始終堅持科學辯證嚴謹的數學思想,始終把握好放與縮的“度”,它終會給我們帶來“柳暗花明又一村”的。下面再看幾個例子:
1
添加或捨棄一些正項(或負項)
若多項式中加上一些正的值,多項式的值變大,多項式中加上一些負的值,多項式的值變小。由於證明不等式的需要,有時需要捨去或添加一些項,使不等式一邊放大或縮小,利用不等式的傳遞性,達到證明的目的。本題在放縮時就捨去了,從而是使和式得到化簡.
2
先放縮再求和(或先求和再放縮)
此題不等式左邊不易求和,此時根據不等式右邊特徵, 先將分子變為常數,再對分母進行放縮,從而對左邊可以進行求和. 若分子, 分母如果同時存在變量時, 要設法使其中之一變為常量,分式的放縮對於分子分母均取正值的分式。如需放大,則只要把分子放大或分母縮小即可;如需縮小,則只要把分子縮小或分母放大即可。
3
先放縮,後裂項(或先裂項再放縮)
本題先採用減小分母的兩次放縮,再裂項,最後又放縮,有的放矢,直達目標.
4
放大或縮小“因式”;
本題通過對因式放大,而得到一個容易求和的式子,最終得出證明.
5
逐項放大或縮小
本題利用,對中每項都進行了放縮,從而得到可以求和的數列,達到化簡的目的。
6
固定一部分項,放縮另外的項;
此題採用了從第三項開始拆項放縮的技巧,放縮拆項時,不一定從第一項開始,須根據具體題型分別對待,即不能放的太寬,也不能縮的太窄,真正做到恰倒好處。
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利用基本不等式放縮
本題通過化簡整理之後,再利用基本不等式由放大即可.
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先適當組合, 排序, 再逐項比較或放縮
數列不等式放縮法,主要有裂項放縮和等比放縮。下面介紹兩種方法的基本步驟,希望對讀者有所啓發。
以上介紹了用“放縮法”幾種常用策略,解題的關鍵在於根據問題的特徵選擇恰當的方法,有時還需要幾種方法融為一體。在證明過程中,適當地進行放縮,可以化繁為簡、化難為易,達到事半功倍的效果。但放縮的範圍較難把握,常常出現放縮後得不出結論或得到相反的現象。因此,使用放縮法時,如何確定放縮目標尤為重要。要想正確確定放縮目標,就必須根據欲證結論,抓住題目的特點。掌握放縮技巧,真正做到弄懂弄通,並且還要根據不同題目的類型,採用恰到好處的放縮方法,才能把題解活,從而培養和提高自己的思維和邏輯推理能力,分析問題和解決問題的能力。希望大家能夠進一步的瞭解放縮法的作用,掌握基本的放縮方法和放縮調整手段。