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高中數學立體幾何求最值問題

教育 更新时间:2024-07-17 14:19:43

被譽為樂器之王的鋼琴,是一種很嬌貴、敏感的樂器,在長期使用過程中,任何鋼琴都會出現機械故障。

定期的調律維護是必不可少的,鋼琴調律師以十二平均律理論為依據,對琴弦的張力和機件的運動進行調整,使所調鋼琴的琴音又準又穩。

十二平均律,是一種音樂定律方法, 簡而言之,就是把半根琴弦按照等比數列平均分成十二份。

高中數學立體幾何求最值問題(數學大師高中等比中項)1

12個數構成等比數列太過複雜,現在我們探讨三個數成等比數列的規律。在兩個非零數字a和b之間,插入一個數G,使得a,G,b成等比數列,那麼稱G是a與b的等比中項。

高中數學立體幾何求最值問題(數學大師高中等比中項)2

按照等比數列的定義,一定會有G比a,等于b比G。這個式子整理一下,能得到a乘以b,等于G平方,這個乘法式,也就是等比中項公式。

高中數學立體幾何求最值問題(數學大師高中等比中項)3

比如12,6,3這三個數,構成一個公比為二分之一的等比數列,那麼我們就說6是12和3的等比中項,而且它們一定滿足等比中項公式,也就是12乘以3,等于6的平方。

等比數列an中,任意相鄰三項an-1,an,an 1,都是成等比數列的,所以一定滿足等比中項公式,an-1乘以an 1,等于中間項an的平方。

在等比數列中,中項公式也可以由公比q直觀地表現出來, an 1,可以表示為an乘以q, an-1,可以表示為an除以q,這樣的話,an-1,與an 1相乘,會恰好等于an的平方,同樣的, an 2,可以表示為an乘以q平方, an-2,可以表示為an除以q平方。

那麼an-2乘以an 2,也會等于an的平方。以此類推,等比數列中,隻要下角标為正整數,由中項公式可以推廣得到,an的平方,等于an-1乘以an 1 ,同時也等于an-2乘以an 2,等等,等于到an-k乘以an k 。

高中數學立體幾何求最值問題(數學大師高中等比中項)4

例如等比數列an中,a4乘以a6等于2,求a2乘以a8. 我們用等比中項規律來解這個題,a4與a6的中間項是a5,所以滿足等比中項公式,a4乘以a6,等于a5平方,

同時,a2與a8,下标2和8的中間數也是5,所以也會滿足a2乘以a8,等于a5平方,所以也等于2.

學以緻用,用以促學。利用等比中項規律,來解決上面這種問題,會特别方便,大大減少計算量。通過上面這個實例,我們也能發現,等比中項規律的更通用的表現形式,a4乘以a6,等于a2乘以a8。

一般地,等比數列中,隻要下标是正整數,am乘以an,等于ap乘以aq,當且僅當,m n,等于p q。 這裡要注意,項是乘積相等,而下标是和相等。

高中數學立體幾何求最值問題(數學大師高中等比中項)5

這個更一般的等比中項規律,同樣也适用于四個數成等比數列的情形。如果四個數a,b,c,d成等比數列,那麼一定有ad等于bc成立。

等比中項規律,揭示的是等比數列中的對稱性,在具體表現形式上有多種形式,在解題應用時也要靈活挑選。

高中數學立體幾何求最值問題(數學大師高中等比中項)6

現在我們利用等比中項公式來求解問題。等比數列an中,a3等于1,a7等于2,求a5. 根據等比中項公式,a5平方等于a3乘以a7,等于1乘以2等于2,所以a5等于正負根号2.

解到這裡要注意,因為a5可以表示為a3乘以q平方,所以a5和a3同号。a3等于1為正數,所以a5隻能取正根号2. 等比數列中,所有奇數項一定是同号的。

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