高中数学 32均值不等式 教学设计教学分析均值不等式也称基本不等式本节主要目标是使学生了解均值不等式的代数意义，几何的直观解释以及均值不等式的证明和应用本节教材上一开始就开门见山地给出均值不等式及证明，在思考与讨论过渡下，给出均值不等式的一个几何直观解释，以加深学生对均值不等式的理解教材用作差配方法证明均值不等式作差配方法是证明不等式的基本方法，在整个不等式的教学中都要贯彻这一重要方法在解题中要让学生注意使用均值不等式的条件，并掌握基本技能一般说来，“见和想积，拆低次，凑积为定值，则和有最小值；见积想和，拆高次，凑和为定值，则积有最大值”本节的新课标要求是：探索并了解均值不等式的证明过程；会用均值不等式解决简单的最大(小)问题从历年的高考来看，均值不等式是重点考查的内容之一，它的应用范围几乎涉及高中数学的所有章节，且常考常新，大多是大小判断、求最值、求取值范围等不等式的证明是将来进入大学不可缺少的技能，同时也是高中数学的一个难点，题型广泛，涉及面广，证法灵活，备受命题者的青睐，因而成为历届高考中的热点几乎所有地区的高考题都能觅到它的踪影书中练习A、B和习题都是基本题，要求全做鉴于均值不等式的特殊作用，因此本节设计为2课时完成，但仅限于基本方法和基本技能的掌握，不涉及高难度的技巧第一课时重在均值不等式的探究，第二课时重在均值不等式的灵活运用且在教学中，将本节教材中的思考与讨论一起拿到课堂上来，让学生通过思考与讨论建立均值不等式与不等式a2b22ab的联系三维目标1通过本节探究，使学生学会推导并掌握均值不等式，理解这个均值不等式的几何意义，掌握定理中的不等号“”取等号的条件是：当且仅当这两个数相等2通过对均值不等式的不同形式应用的研究，渗透“转化”的数学思想，提高学生运算能力和逻辑推理能力引发学生学习和使用数学知识的兴趣，发展创新精神，培养实事求是、理论与实际相结合的科学态度和科学道德3通过本节学习，使学生体会数学来源于生活，帮助学生养成良好的学习习惯，形成积极探索的态度，逐步养成严谨的科学态度及良好的思维习惯重点难点教学重点：用数形结合的思想理解均值不等式，并从不同角度探索不等式的证明过程；用不等式求某些函数的最值及解决一些简单的实际问题教学难点：用均值不等式求最大值和最小值，均值不等式等号成立条件的运用，应用均值不等式解决实际问题课时安排2课时教学过程第1课时导入新课思路1.(直接引入)像教材那样，直接给出均值定理，然后引导学生利用上节课的基本性质来探究它的证明方法因为有了上两节的不等式的探究学习，因此这样引入虽然直白却也是顺其自然思路2.(情境导入)教师自制风车，让学生把教师自制的风车转起来，这是学生小时候玩过的得意玩具；手持风车把手，来了一个360的旋转，不但风车转得漂亮，课堂气氛也活跃，学生在紧张的课堂氛围中马上变得自然和谐，情境引入达到高潮，此时教师再提出问题推进新课活动：教师引导学生阅读均值定理的内容，或直接用多媒体给出点拨学生利用上两节课所学知识进行证明，这点学生会很容易做到，只需作差配方即可接着让学生明确，这个结论就是均值不等式，也叫基本不等式其中，任意两个正实数a、b的叫做数a、b的算术平均值，数叫做a、b的几何平均值均值定理可以表述为：两个正数的算术平均值大于或等于它的几何平均值强调这个结论的重要性，在证明不等式、求函数的最大值最小值时有着广泛的应用，是高考的一个热点可以通过反例或特例让学生进一步认识这个结论成立的条件，a、b必须是正数，等号成立当且仅当ab，以加深学生对此结论的理解，为后面求最值时的“一正二定三相等”打下基础利用不等式的性质对均值不等式两边平方，则很容易得到a2b22ab.这是一个很重要的结论一般地，如果a、bR，那么a2b22ab(当且仅当ab时取“”)也可让学生重新证明这个结论：a2b22ab(ab)2，当ab时，有(ab)20.当ab时，有(ab)20，所以(ab)20，即a2b22ab.这个不等式对任意实数a，b恒成立，是一个很重要的不等式，应用非常广泛请同学们注意公式的结构形式，成立的条件是a、b为实数，等号成立的条件是当且仅当ab时成立“当且仅当”即指充要条件下面我们对均值不等式的几何意义作进一步探究如图1，AB是圆的直径，点C是AB上一点，ACa，BCb.过点C作垂直于AB的弦DD，连结AD、BD.你能利用这个图形得出均值不等式的几何解释吗？图1(本节课开展到这里，学生从均值不等式的证明过程中已体会到证明不等式的常用方法，对均值不等式也已经很熟悉，这就具备了探究这个问题的知识与情感基础)这个图形是我们在初中非常熟悉的一个重要图形容易证明ACDDCB.所以可得CD.或由射影定理也可得到CD.从图中我们可直观地看到表示的是半弦长，表示的是半径长由于半弦长不大于半径，即CD小于或等于圆的半径，用不等式表示为：.显然，上述不等式当且仅当点C与圆心重合，即当ab时，等号成立还应让学生熟悉均值不等式的其他变形式如若a、bR，则，当且仅当ab时，式中等号成立好多书上就把它称为基本不等式在同样条件下还可写成：ab2或2ab等讨论结果：(1)(2)略(3)均值不等式的几何解释是：半径不小于半弦长(4)若a、bR，则，当且仅当ab时，式中等号成立；若a、bR，则ab2，当且仅当ab时，式中等号成立；若a、bR，则a2b22ab，当且仅当ab时，式中等号成立例1(教材本节例1)活动：本例是均值不等式的简单应用，教师点拨学生证明时注意式中成立的条件，本例中的和相当于均值不等式中的a、b.因此必须有，R.点评：初用均值不等式，学生往往容易忽视不等式成立的条件，点拨学生注意，只要使用均值定理，马上先想到条件，养成良好的解题习惯.变式训练已知a、b、c都是正实数，求证：(ab)(bc)(ca)8abc.证明：a0，b0，c0，ab20，bc20，ca20.(ab)(bc)(ca)2228abc，即(ab)(bc)(ca)8abc.例2已知(ab)(xy)2(aybx)，求证：2.活动：教师引导学生探究题目中的条件与结论本题结论中，注意与互为倒数，它们的积为1，故此题应从已知条件出发，经过变形，说明与为正数开始证题证明：(ab)(xy)2(aybx)，axaybxby2ay2bx.axaybybx0.(axbx)(ayby)0.(ab)(xy)0，即ab与xy同号与均为正数22(当且仅当时取“”)2.点评：本题通过对已知条件变形，恰当地因式分解，从讨论因式乘积的符号来判断与是正还是负，是我们今后解题中常用的方法例3若ab1，P，Q(lgalgb)，Rlg，则()ARPQ BPQRCQPR DPRQ活动：这是均值不等式及其变形式的典型应用根据P、Q、R三个式子的结构特点，应考虑利用均值不等式，再运用函数ylgx的单调性答案：B解析：ab1，lgalgb0.(lgalgb)2，即QP.又，lglg(lgalgb)RQ.故PQR.点评：应准确理解均值不等式成立的条件，创造性地应用均值不等式例4(教材本节例2)活动：这是一个实际问题教师引导学生分析，根据题意在(1)中，矩形的长与宽的积是一个常数，求长与宽的和的两倍的最小值；在(2)中，矩形的长与宽的和的两倍是一个常数，求长与宽的积的最大值联想到均值不等式的两边恰是两个正数的和与积，因此建立均值不等式的数学模型点评：本例也可用函数模型解决，课后可让学生试一试这里用均值不等式来解，一是说明利用均值不等式求最值的方法，二是说明这种方法的快捷解完本例后，让学生领悟到：两个正数的积为常数时，它们的和有最小值；两个正数的和为常数时，它们的积有最大值简单地说就是：在应用这个结论求最值时应把握“一正、二定、三相等”正是正数，定是定值，相等是能取到等号1“a”是“对任意的正数x,2x1”的()A充分不必要条件 B必要不充分条件C充要条件 D既不充分又不必要条件2若正数a、b满足abab3，则ab的取值范围是_答案：1A解析：一方面，当a时，对任意的正数x，有2x2x1；另一方面，对任意正数x，都有2x1，只要2x21，即得a.29，)解法一：令t(t0)，由abab323，得t22t3，解得t3，即3，故ab9.解法二：由已知得abba3，b(a1)a3，b(a1)aba(a1)1a3a14a15259.当且仅当a1时取等号，即ab3时，ab的最小值为9.ab的取值范围是9，)点评：此题较全面地考查了均值不等式的应用及不等式的解法与运算能力通过思考ab与ab的关系联想到均值不等式，或建立在函数思想上，求函数的值域由于视角的不同，有多种方法，以上仅是其中的两种解法1由学生自己理顺整合本节都学到了哪些知识方法？有哪些收获？2教师强调，本节课，我们学习了重要不等式a2b22ab；两正数a、b的算术平均数()，几何平均数()及它们的关系()两关系式成立的条件不同，前者只要求a、b都是实数，而后者要求a、b都是正数它们既是不等式变形的基本工具，又是求函数最值的重要工具习题32A组，4,5,6.习题32B组，1,2.设计感想1本节设计突出重点均值不等式的功能在于求最值，这是本节的重点，要牢牢地抓住但使用均值不等式求函数最值时要注意：x，y都是正数；积xy(或和xy)为定值；x与y必须能够相等2本节课我们探究了均值不等式，拓展了我们的视野；证明不等式是高中数学的重点，也是难点，在设计中加强了证明不等式的题量，但难度并不大，重在让学生体会方法将解题思路转化为解题过程，往往不是一帆风顺的，谈思路可能头头是道，具体求解却可能会处处碰壁，消除思路与求解的差异，要靠探究，在探究中不断更新，在探究中逐步完善(设计者：郑吉星)第2课时导入新课思路1.(复习导入)让学生回忆上节课我们探究的重要结果：一是如果a，bR，那么a2b22ab(当且仅当ab时取“”)；二是均值不等式：如果a，b是正数，那么(当且仅当ab时取“”)在这个不等式中，为a，b的算术平均数，为a，b的几何平均数，这样均值不等式就有了几何意义：半弦长不大于半径a2b22ab与成立的条件是不同的，前者只要求a，b都是实数，而后者要求a，b都是正数本节课我们进一步探究均值不等式的应用由此展开新课思路2.(直接导入)通过上节课a2b22ab(a、bR)与(a0，b0)的探究证明，我们熟悉了不等式的一些证明方法本节课我们进一步领悟不等式的证明思路、方法，进一