高中數學的計算,有兩個難點:一是不等式的證明問題,二是最值問題。最值問題的基本方法有:一元二次函數法,三角函數法,單調性直接判定,基本不等式法,再就是圖像法,根據圖像幾何特徵,找特殊位置,定答案。
不等式的證明,對於特殊函數,比方說二次函數,指數函數,對數函數,正弦,餘弦,對勾函數等,可直接利用圖像判定,結合單調性說明即可,但,有很多函數是非特殊函數,圖像更是無從把握,式子之複雜,更是無法化簡,不像三角函數,有了歸一公式和降次公式,複雜點的式子也能化成一個單一的特殊函數進行求解。
所以,針對這樣的棘手問題,放縮法和歸納法就有了很大用武之地。放縮法是指將等式右側,去掉一個數,或者增加一個數,使其增大,或減小,增大稱為放,縮小成為縮,如
n-1/n+1=n/n+1-1/n+1,(其中,n為正整數),則,原式<n/n+1<1。(放)
而歸納法,先是令自變量為某個數,如m時成立,再將其所在不等式作為條件,證明自變量為m+1時,不等式照樣成立,就可得出結論,道理很簡單,m是任意取的數,如果它能成立,那麼這個任意取的數的後一個數如果也能成立,就實現了遞推功能,如果把m看成第一個數,那麼,第二個數緊跟著它,就能成立,因為只要前一個成立,後一個就能成立,所以,第三個數自然也成立了,第四個數是第三個數的後一個數,因為第三個成立,根據結論,如果前一個成立,後一個就成立,則第四個數也成立,以此類推,所有符合範圍的數就都成立。那麼,往往在完成一個論證的過程中,歸納法提供的總體思路,或者叫框架,放縮法是實質性的手段,兩者一般都是結合在一起的。
接下來,就以一道2019年浙江高考題作為例子,看看歸納法和放縮法是如何運用的。
圖1 數列通項
圖2 結果驗證(草稿上進行)
圖3 放縮法與歸納法