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1. 比较法

不等式与线性规划 · 高三
讲清楚它是什么

定义 通过寻找两个对象的相同点与不同点,从而揭示其性质、规律或证明结论的数学思维方法。

从哪来 本节为高三第1讲起点,无前置知识点记录。

为什么 数学对象往往复杂抽象,直接分析难以入手。比较法利用人类认知中“参照系”的心理机制,将未知或复杂对象与已知或简单对象对照,通过差异定位关键属性,通过共性迁移已知结论,从而降低认知负荷,实现从具体到抽象、从特殊到一般的逻辑跨越。

讲法
适合:形象思维强、喜欢直观对比的学生 采用“找不同”游戏引入。展示两组看似相同的图形或函数图像,让学生圈出差异。强调比较不是“看”,而是“找差异”。例如比较 $y=x^2$ 和 $y=x^2+1$,让学生指出平移关系。核心口诀:“同中求异,异中求同”。
讲法
适合:逻辑严密、偏好代数推导的学生 从不等式证明切入。讲解作差法($a-b$)和作商法($a/b$)的本质就是比较。推导:要证 $a>b$,等价于证 $a-b>0$。将“比较大小”转化为“判断符号”,这是比较法在代数运算中的核心逻辑闭环。
讲法
适合:抽象思维强、喜欢宏观视角的学生 从数学史和公理化角度讲。比较法是数学分类的基础。例如比较有限集与无限集(康托尔对角线法的雏形),比较连续与离散。强调比较法不仅是解题技巧,更是构建数学概念体系(如定义域、值域、单调性)的认知工具。
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练一道
基础题
比较 $a^2+1$ 与 $2a$ 的大小($a \in \mathbb{R}$)。
变式
已知 $x > 0$,比较 $\frac{x}{1+x}$ 与 $\frac{x+1}{2+x}$ 的大小。
试试手自己判
检测题
比较 $2^{\sqrt{3}}$ 与 $3^{\sqrt{2}}$ 的大小。
看答案和判分标准
答案:$2^{\sqrt{3}} < 3^{\sqrt{2}}$。
判对标准:
1. 学生选择作商法或作差法(作商法更优)。
2. 若作商:计算 $\frac{2^{\sqrt{3}}}{3^{\sqrt{2}}}$,取对数或平方/立方消除根号。
正确路径:比较 $\ln(2^{\sqrt{3}}) = \sqrt{3}\ln 2$ 与 $\ln(3^{\sqrt{2}}) = \sqrt{2}\ln 3$。
进一步比较 $\frac{\ln 2}{\sqrt{2}}$ 与 $\frac{\ln 3}{\sqrt{3}}$,即比较 $\ln \sqrt{2}$ 与 $\ln \sqrt[3]{3}$。
因为 $\sqrt{2} = \sqrt[6]{8}$,$\sqrt[3]{3} = \sqrt[6]{9}$,且 $8<9$,所以 $\sqrt{2} < \sqrt[3]{3}$。
故 $\ln \sqrt{2} < \ln \sqrt[3]{3}$,原不等式成立。
3. 若学生仅凭直觉或错误计算得出相反结论,判错。
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