联系本站客服加+微信号nice19188 或QQ：9899267  |
视频标签：第十一届全国高中
所属栏目：高中数学优质课视频
视频课题：第十一届全国高中青年数学教师优质课大赛《基本不等式》海南—周
本视频配套资料的教学设计、课件 /课堂实录及教案下载可联本站系客服
第十一届全国高中青年数学教师优质课大赛《基本不等式》海南—周鹏—设计—
《基本不等式》教学设计(第一课时)
海口市第一中学 周 鹏
一．内容和内容解析
1.内容
基本不等式的定义、证明方法、几何解释与应用.
2.内容解析
内容的本质：相等关系、不等关系是数学中最基本的数量关系，是构建方程、不等式的基础.基本不等式的本质上是反映了两个正数的算术平均数和几何平均数这两类平均数之间的大小规律，用基本不等式解决问题，也就是两个正数和与积的转换过程.
蕴含的数学思想和方法：函数思想，化归思想，数形结合方法，渗透着数学结论的严谨性.
知识的上下位关系：以不等式的性质为基础研究基本不等式并用基本不等式解决实际问题，基本不等式是进一步了解不等式性质的不可缺少的一部分，是系统学习不等式证明的前提，并为之后的函数最值问题奠定基础，在整个知识体系当中起着承上启下的作用.
育人价值：《普通高中数学课程标准》规定基本不等式是作为学习高中数学的一个预备知识，为高中数学课程做好学习心理、学习方式和知识技能等方面的准备.从探究基本不等式的过程来看，需要学生观察、猜想、分析和归纳.有利于提高学生的思维能力，是培养学生数形结合意识的重要载体，也是学生发展四基四能的重要载体.
教学重点：经历基本不等式的证明过程，理解与运用基本不等式.
二．目标和目标解析
1.目标
（1）理解基本不等式
，发展逻辑推理素养.
（2）探究基本不等式的证明过程，了解“分析法”证明命题的思路和格式.
（3）理解基本不等式的几何解释，体验数形结合的思想方法，发展直观想象素养.
（4）利用基本不等式解决简单的最值问题和实际问题，发展数学运算和数学建模素养.
2.目标解析
（1）在具体的几何问题情景中通过观察、分析发现基本不等式，并能用自己的语言概括基本不等式，明确基本不等式就是“两个正数的算术平均数不小于它们的几何平均数”.
（2）会用不等式的性质证明基本不等式.
（3）利用网络画板测量、计算功能来探究基本不等式的几何意义，体验由数到形的过程；动态演示，进一步探究几何图形，体验由形到数进一步直观感受基本不等式的几何解释.
（4）能结合具体事例，明确基本不等式的使用条件和注意事项，即“一正、二定、三相等”；能用基本不等式求最值，提升数学运算、数学建模等核心素养.
三．教学问题诊断分析
由于学生缺少代数式证明的经验，所以基本不等式的证明是本节课的一个难点.
在学生的认知上，学生前面已经学习了不等式与不等式性质，并能够进行简单的数与式的比较，但是如何从平面几何中抽象出基本不等式对于学生来说也是一个难点.学生不能自觉地概括出图形的相等关系与不等关系，也不能进一步概括出重要不等式.
学生在用不等式解决最值问题时，时往往会忽视基本不等式使用的前提是
，教师尽可能引导学生充分理解基本不等式等号成立的充要条件.因此在教学中，要借助例题让学生理解基本不等式的简单应用，概括出基本不等式的解题规则也是一个难点.在利用基本不等式研究最值问题时，学生荣誉出现忽视使用条件，不验证等号是否成立，甚至出现没有确认和或积为定值就求最值等问题，这也是学生思维不够严谨的表现，因此基本不等式的证明和利用基本不等式求最值也是本节课的难点.
四．教学支持条件分析
在进行基本不等式的几何解释的教学时，利用网络画板的测量、计算、作图功能放手让学生自主探究基本不等式的几何解释.为了帮助学生直观地观察图形中几何元素之间的动态关系，并将其转化为代数表示，利用网络画板制作一个动态图形，以帮助学生直观理解. 在教学条件支持上需要给学生提前准备好平板电脑、鼠标、配备无线网络.学生要有网络画板账号，熟悉网络画板的测量、计算、处理图象、动态演示等功能.
五．教学过程设计
（一）复习引入，温故知新.
导入语：前面，我们类比等式的性质学习了不等式的性质.在学习等式的时候，我们学习了一些乘法公式:比如平方差公式、完全平方公式.实际上，乘法公式在代数运算中发挥着重要的作用：比如我们利用完全平方公式推导出了一元二次方程的求根公式，也可以得出了二次函数的顶点式来求二次函数的最值等性质.同理，在解决不等式问题时，是否存在一些类似乘法公式这样起着重要作用的不等式呢？这就是我们今天要研究的问题.
问题1：上节课，我们利用赵爽弦图得到了一个什么样的不等式？
师生活动：如
，那么
（当且仅当
取得等号）——（1）
教师点评（特别指出重要不等式成立的条件以及
是可以用别的式子整体替换的）
设计意图：为基本不等式的引出铺垫，也为后续区别于基本不等式成立条件埋下伏笔.
（二）以变应变，抓住概念
上面（1）是在不等式中起着重要的作用的一类式子，我们能否通过它得到别的起着非常重作用的不等式呢？我们进一步往下研究.
问题2：当我们用分
别代替重要不等式中的可以得到什么式子？
师生活动：共同得到
，变形为
.
追问（1）：该式子要成立满足什么条件呢？
师生归纳：（1）
（2）①当且仅当时，等号成立．
师生共同得出基本不等式的定义：当
时，（当且仅当取得等号） ，
叫做两个正数的算术平均数，
叫做两个正数的几何平均数.
基本不等式的表明：两个正数的算术平均数不小于他们的几何平均数.
设计意图：通过取上一节课得到的重要不等式的特殊形式，得到基本不等式，同时在两个不等式之间建立联系.通过分析基本不等式的代数结构特征，得到基本不等式的代数解释，加深对基本不等式的认识.
追问（2）：思考基本不等式和重要不等式在结构和条件上有哪些不同点，那些相同点？
师生活动：分析成立的条件不同、式子的形式不同、应用范围不同、相比重要不等式，基本不等式形式更为简单、应用更为普遍，并且随着后续的学习，能感受到基本不等式应用更加广泛.相同点是等号成立条件相等.
设计意图：通过对比，进一步加深对基本不等式的认识和理解.
（三）课堂探究，公式证明
问题3：前面，我们通过考察
的特殊情形获得了基本不等式，你能否直接利用不等式的性质证明基本不等式呢？
师生活动：教师巡视观察学生证明问题的方法，学生可能根据两个实数大小关系的基本事实，用作差比较法证明上式.也可能模仿重要不等式证明方法用完全平方公式将替代来证明基本不等式.也可能倒推但是格式不严谨.教师充分展示学生的做法之后，与学生一起得到分析法证明的过程，同时指出，只要把上述过程倒过来，就能用不等式的性质直接推出基本不等式了.
追问（1）：请同学们想一想上述证明中每一步推理的依据是什么？
师生活动：教师引导由②
①，由③
由④
的依据.
追问（2）：上述证明方法叫做“分析法”，你能归纳一下用分析法证明命题的思路吗？
师生活动：学生讨论后回答.
教师总结：分析法是一种“执果索因”的证明方法，即从要证明的结论出发，逐步寻求使他成立的充分条件，直至最后，把要证明的结论归结为判定一个明显成立的条件（已知条件、定理、定义、公理）为止.
追问（3）：根据我们的证明过程，说说分析法的证明格式是怎样的？
师生活动：学生思考后回答.教师点评.
教师总结：由于分析法是从要证明的结论出发，逐步寻求使它成立的充分条件，所以分析法在书写过程中必须有相应的文字说明：一般每一步的推理都用“要证……”“只要证……”的格式，当推导到一个明显成立的条件之后，指出显然……成立，所以问题得证.将分析法的过程倒过来就是我们学过的证明问题的综合法.并总结基本不等式证明方法.
设计意图：根据不等式的性质，用分析法证明基本不等式，同时引导学生认识分析法的证明过程和证明格式，总结基本不等式证明方法，开拓学生视野，拓展学生证明思路.为学生高中阶段的推理和证明提供了更丰富的策略.
（四）几何解释，加深记忆
同学们经历了前面基本不等式的代数解释和基本不等式的证明,我们也知道“赵爽弦图”可以看作重要不等式的几何解释.类比重要不等式,基本不等式有什么几何解释呢?下面我们一起看教材45页探究.
问题4：在图中，
是圆的直径，点
是上一点，
过点做垂直于的弦
，连接
.你能在这个图形中尝试找出
和所对应的是哪条线段，进而得出基本不等式的几何解释吗？
师生活动：学生阅读教材探究，探索思考和
几何意义，从而思考基本不等式的几何解释.教师巡视观察学生思考探究情况和遇到的问题.
追问（1）：从图中大家能否发现对应线段吗？
师生活动：学生思考可能回答对应的线段.师生共同得出对应的线段为圆的半径.
追问（2）：从图中大家能否发现对应线段吗，如果发现不了大家能否利用前面我面学过的网络画板的一些功能来解决这个问题？
师生活动：学生遇到困难，教师引导学生运用网络画板来探究对应线段.在此之前教师已经指导学生如何使用网络画板的进行线段测量、函数计算、作图等功能.也提前在通过网络画板将教材对应的图象作好分享在网络空间.教师指导学生登录网络画板，并找到指定空间中已经作好教材对应的几何图形.教师完全放手让学生通过小组合作共同探究,利用网络画板已经学过的功能来探究对应线段.教师在巡视过程中与学生探讨，交流.发现有好的解决问题的方案的小组，并让这样的小组上台展示他们的想法和具体操作网络画板，分享他们解决问题的过程.教师参与并进行点评.
追问（3）：通过网络画板我们发现对应线段，大家结合图象能得出基本不等式的几何解释了吗？
师生活动：师生共同得出基本不等式的几何解释.对应的线段为圆的半径,对应线段为圆中的半弦，基本不等式的几何解释就是：在同一圆中半径大于或者等于半弦，当且仅当弦过圆心时，半径等于半弦.师生一起通过网络画板的动态图形演示进一步验证结论.
追问（4）：通过网络画板我们发现
，那大家能通过直角三角形中的摄影定理来证明
吗？
师生活动：教师引导学生通过哪两个三角形相似来得到证明.学生思考师生共同得到证明结论.
设计意图：让学生自己寻找基本不等式的几何解释是非常困难的，尤其表示什么线段是突破基本不等式几何解释的关键点.因此放手让学生利用网络画板测量、计算功能，通过数来找形，是突破不等式几何解释的一个有效手段.学生通过度量数据得到了对应的形，接下来从感性认识上升到理性认识，通过理论来证明，从形回归到数,思路清晰逻辑严谨，注重学生获取知识的过程和学生的自主学习，关注学生学习过程中的体验感获得感，真正以学生为学习主体的教学理念.
（五）学以致用，迁移内化
前面我们知道了基本不等式的内容、证明方法和几何解释，下面我们利用基本不等式来解决一些简单的最值问题.
例1 已知
，求
的最小值.
追问（1）：本题中要求最小值的代数式有什么结构特点？是否可以利用基本不等式求
的最小值？
师生活动：学生思考后回答.
教师总结：本题中要求的代数式是
与
的和的形式，而且
，由于是与
的算术平均数的2倍，而后者的几何平均数
是一个定值，所以可以利用基本不等式求解. 下面是解答过程．
解：因为，所以
，当且仅当
，即
因此所求的最小值是2.
追问（2）：在上述解答过程中，是否必须说明“当且仅当，即时，等号成立？
师生活动：学生讨论后回答.
教师总结：这是为了说明“2”是
的一个取值.
那么请同学们再想一想，当
时，
成立吗
这时能说
是
的最小值吗？
师生活动：学生思考后回答.
教师总结：当然是不能，因为的最小值，就是要求出一个
，使
都有
.如果时，找不到对应的
取到
.
追问（3）：通过本例的解答，你能说说满足什么条件能够利用基本不等式求最小值呢？
师生活动：学生讨论后回答.教师总结：代数式是否能转化为两个正数的和或积的形式，它们的和或者积是否是一个定值，不等式中的等号是否能取到，通俗的说，就是“一正、二定、三相等”.
设计意图：引导学生根据所求代数式的形式，判断是否能利用基本不等式解决问题，同时强调代数式的最值必须是代数式能取到的值，为学生求解代数式的最值问题提供示范.
例2.已知
都是正数，求证：
（1）如果积
等于定值
,那么当
时，和
有最小值
；
（2）如果和等于定值
, 那么当时，积有最大值
.
师生活动：师生一起分析后，鼓励学生用自然语言把两个问题连在一起说，能用自己的话表达也是对结论的进一步理解.并书写证明过程后展示，师生共同补充完善.
证明：（1）因为
都是正数，所以
, 当积
等于定值时，
,所以
，当且仅当
和
有最小值;
等于定值时，
,所以
，当且仅当时，积
有最大值.
| 基本不等式的应用 | ||
| 1.重要不等式 | 推导过程 | 练习： |
| 2.基本不等式 | 注意：一正二定三相等 | 作业布置： |
究竟代表那条线段？利用信息技术，由数得到形，又从形回到数，真正实现学生自主探究基本不等式的几何解释,有效的突破了本节课的教学难点.体现教师能够很好的引导学生恰当好处的利用信息技术来让学生攻克难点达到学习目标，深刻理解基本不等式的几何解释，这是这节课的一大亮点，学生这种利用信息技术自我探究的学习模式也非常值得肯定.
，但是普通高中数学课程标准（2017年版2020年修订）中指出基本不等式条件为
，本节课老师在课堂上没有给出很好的解释.视频来源：优质课网 www.youzhik.com
