不等式证明中的化繁策略

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  “化简”是数学解题过程中最常用的一种解题策略,然而,对于某些不等式的证明,如果我们反其道而行之,通过“化繁”将之转化成一个我们较为熟悉的某个定理、公式或模型不等式,则可使问题迎刃而解。本文试通过若干例子说明“化繁”策略在不等式证明中的应用。
  
  一、 将不等式的结构化繁,探索规律,繁中探路
  
  合理地将不等式的结构由简变繁,可揭示其内部的变化规律,链接目标,探索解题的前进方向,使问题获得解决。
  例1 已知n∈N,且n≥3,求证:2n≥2(n+1)。
  故2n≥2(n+1)。
  评析 本题也可用数学归纳法证明,但利用二项式定理把2n化繁,结合放缩法能简便地证得结果。
  
  二、 将不等式中的常量变繁,先繁后简,繁中寻路
  
  将常量化成变量,蕴含着无穷的变化,虽然由简变繁,但可以繁中寻路,逼近目标,从而体现了数学的无穷魅力。
  例4 求证:(22008)2009>(2009!)2。
  
  三、 将不等式拆分、添项,使之变繁,巧妙搭台,繁中指路
  
  将不等式进行拆分、添项、巧妙搭设台阶,使条件有序化、目标化,可以拓展条件空间,起到有效指路的作用。
  例5 已知f(x)是定义在区间[-1,1]上的函数,满足:
  (1)对任意x1,x2∈[-1,1],都有|f(x1)-f(x2)|≤|x1-x2|;
  (2)f(-1)=f(1)。
  求证:对任意x1·x2∈[-1,1],都有|f(x1)-f(x2)|≤1。
  解 要证|f(x1)-f(x2)|≤1,由|f(x1)-f(x2)|≤|x1-x2|知,只需设定|x1-x2|的范围,不妨设x2≥x1。
  (1)当x2-x1≤1时,有|f(x1)-f(x2)|≤|x1-x2|≤1。
  (2)当x2-x1>1时,|f(x1)-f(x2)|=|f(x1)-f(-1)+f(1)-f(x2)|
  ≤|f(x1)-f(-1)|+|f(1)-f(x2)|
  ≤|x1+1|+|1-x2|=1+x1+1-x2
   =2-(x2-x1)<1,
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