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高中不等式公式大全(最全的不等式知识)

100次浏览     发布时间:2024-10-10 08:38:44    

笔者按:在以前的文章中多次提到过,自己孩子高中三年的物理和数学都是自己亲自辅导的,相当于与孩子一起又上了一次高中,感受颇深。现在孩子已如愿上了满意的大学,我的时间也相对自由了,虽然孩子不时还需要我对其大学的数学课程提供帮助,但相较于高中阶段是轻松多了。现在工作之余,把这三年的成果、经验和体会整理出来,希望对目前还在高中拼搏的学生和家长有所帮助。


说明:我不会按学校老师那样,按部就班讲内容,主要是针对学生容易出问题的地方,让学生明白这个问题是怎么来的,又会出什么样的常见问题,问题之间的联系是什么,又能在哪些方面能够进行扩展等等。争取“一讲”解决“一个问题”,除了例题,还留有思考和练习的题目,答案会在下一讲开头公布。

从不等式开始讲起

为什么从不等式开讲呢,因为无论你是高一的新生,还是高三的“一轮复习”,这个都是首先要面对的一个难点或基本技能点。

不等式本身一般不会单独出大题,有可能会在选项或填空中出一个小题,也有可能不出。但它往往是大题解答过程中,一个不可或缺的关键工具或手段,比如,将来的导数、数列、概率,甚至是圆锥曲线大题或小题的求解过程中,只到涉及到恒成立、比大小、求极限等问题,都有可能用到这个技能和常识。

所以,必须一开始就把这个问题吃透,要知道它最终是干什么用的,等到将来做一些综合性题目时,需要用时能很自然把它拿出来用。

课本中会有均值不等式(如下图),老师在讲这个时,会说一个口诀:一正二定三相等


图1 常用均值不等式

图1 中,由左到右,依次称为调和平均数、几何平均数、算术平均数和平方平均数。但看图2,实际上在几何平均数与算术平均数之间,还有一个平均数,我们称之为对数平均数,图2所列的叫做对数均值不等式,这个公式将来在导数大题中,尤其是解决双变量的问题中,能起到画龙点睛的作用,高一的学生先有个印象,高三的学生则要牢牢记住它,并要熟练掌握这个不定式的证明过程,因为这个证明过程就是将来你用来解题或证明的过程,这个不等式不能直接用结论,需要你还原过程,但它给你指明了解决问题的方向。


图2 对数均值不等式

除了上述均值不等式,还有两个课本上不讲,但实际解题过程中经常用到,一是权方和不等式,二是柯西不等式。权方和不等式实质上是柯西不等式的一种简单变形。

我们先说一下柯西不等式的通用表达式:


图3 柯西不等式通用表达式


柯西不等式的证明,有很多种方法,高一的同学不必纠结于此,等你们后面学到“空间向量”时,有一种很直观简单的证明方法,现在只需要记住它就行。


图4 常用的二元及三元柯西不等式

下面看个例子:

继续介绍“权方和”不等式:

通过上面的例子可以看出,恰当地使用权方和,往往可以实现“秒杀”的效果。

那么什么情况下,可以考虑使用权方和呢?

首先是分式不等式,且分子或分母至少有一个定值,分子的指数总比分母的高一次,下面再看一个例子。


本节没有展开经典不等式的常用技巧,直接引入了柯西不等式和权方和,下节将返回去介绍经典不等式的常见题型,以及容易出错的地方,并根据实际情况恰当使用柯西不等式和权方和,经过不同方法的比较,使你知道在合适的时候使用合适的方法。

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