特级教师:实现数学解题过程中的语义转换
【典例11】已知函数,其中,
,
为常数. 对任意正整数n,当
时,求证:
证明: 显然,当时,对任意正整数n,都有
.所以,只要证明
.
构造函数,
,则
(
).
所以,函数在
上是递减函数,即有
,也就是
.
综上便得
评注: 发现当时,对任意正整数n,都有
,就可以绕开字母n的干扰,转化为新的简单的不等式,这样,构造函数就水到渠成了.
【典例12】(2010年陕西考题)已知函数,
(1)若曲线与曲线
相交,且在交点处有相同的切线,求a的值及该切线的方程;
(2)设函数,当
h(x)存在最小值时,求其最小值
的解析式;
(3)对(2)中的和任意的
,证明:
.
讲解:(1) ,
(x>0).
由已知得 ,且
,联立解得
,
.
于是,两条曲线交点的坐标为,切线的斜率为
,所以,所求切线的方程为
(2)由条件知 (
),所以有
.
(i) 当a.>0时,令,解得
,所以,当
时,
,函数
在
上递减;当
时,
,函数
在
上递增.
所以,是
在
上的唯一极值点,且是极小值点,从而也是h(x)的最小值点.
所以,最小值的解析式是
(ii)当时,
,函数
在
递增,无最小值.
故函数的最小值
的解析式为
(
).
(3)由(2)知,对任意的
,有
故有 .
评注:本题的背景深刻,蕴含了非常经典的均值不等式. 三个导函数值之间大小的比较,发现差异,消除差异,将两边向中间靠拢,其工具是简单的2均值不等式!
数学解题就是化归,就是转化,就是将复杂我们转化为简单问题,就是寻找条件与解题目标之间的差异,消除差异,其根本和要害是实现问题当中文字语言、符号语言和图形语言之间的“语义”转换、沟通与互译.