证明命题时,常把分析法与综合法结合起来使用,称为分析综合法,其结构特点是:根据条件的结构特点去转化结论,得到中间结论Q;根据结论的结构特点去转化条件,得到中间结论P;若由P可推出Q,即可得证.
跟踪训练3 设a,b,c为任意三角形的三边长,I=a+b+c,S=ab+bc+ca,试证明:3S≤I2<4S.
证明 ∵I=a+b+c,S=ab+bc+ca,∴I2=(a+b+c)2=a2+b2+c2+2(ab+bc+ac)=a2+b2+c2+2S.于是,要证3S≤I2<4S, 即证3S≤a2+b2+c2+2S<4S,即证S≤a2+b2+c2<2S.
(1)要证S≤a2+b2+c2,即证a2+b2+c2-ab-bc-ca≥0,即证(a2+b2-2ab)+(b2+c2-2bc)+(a2+c2-2ca)≥0,即证(a-b)2+(b-c)2+(a-c)2≥0.
∵(a-b)2≥0,(b-c)2≥0,(a-c)2≥0,∴(a-b)2+(b-c)2+(a-c)2≥0,∴S≤a2+b2+c2成立.
(2)要证a2+b2+c2<2S,即证a2+b2+c2-2ab-2bc-2ac<0,即证(a2-ab-ac)+(b2-ab-bc)+(c2-ac-bc)<0,即证a[a-(b+c)]+b[b-(a+c)]+c[c-(a+b)]<0.∵a,b,c为任意三角形的三边长,∴a>0,b>0,c>0,且a+b>c,a+c>b,b+c>a,∴a[a-(b+c)]<0,b[b-(a+c)]<0,c[c-(a+b)]<0,∴a[a-(b+c)]+b[b-(a+c)]+c[c-(a+b)]<0,∴a2+b2+c2<2S成立.
综合(1)(2)可知,S≤a2+b2+c2<2S成立,于是3S≤I2<4S成立.
因误用证明依据而出错
例4 已知a,b,c均为正实数,求证≥abc.
错解 因为a2b2+b2c2+c2a2≥3
=3abc,a+b+c≥3,
所以≥=abc.
错因分析 由于对不等式的性质把握不清而导致错误.不等式的性质:若a>b>0,c>d>0