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:。
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