下面是小明的数学学习笔记,请仔细阅读并完成相应任务.

(1) 直接写出小明笔记当中的“”处空缺的内容.
(2) 求证②中的不等式.
(3) 将现象2中的两杯糖水倒入一个大空杯中,则大杯糖水的浓度与原来各小杯糖水的浓度相同,请说明其中的道理.
(4) 请运用现象1中的结论证明:设$a,b,c$是$△ ABC$三边的长,则$1<\frac{a}{b+c}+\frac{b}{a+c}+\frac{c}{a+b}<2$.
(1) 直接写出小明笔记当中的“”处空缺的内容.
(2) 求证②中的不等式.
(3) 将现象2中的两杯糖水倒入一个大空杯中,则大杯糖水的浓度与原来各小杯糖水的浓度相同,请说明其中的道理.
(4) 请运用现象1中的结论证明:设$a,b,c$是$△ ABC$三边的长,则$1<\frac{a}{b+c}+\frac{b}{a+c}+\frac{c}{a+b}<2$.
答案
(1) ① 空缺依次为:$\boldsymbol{\frac{b}{a+m}}$;$\boldsymbol{\frac{b}{a+m}<\frac{b}{a}\ (a>b>0,m>0)}$
② 空缺依次为:$\boldsymbol{\frac{b+n}{a+n}}$;$\boldsymbol{\frac{b+n}{a+n}>\frac{b}{a}\ (a>b>0,n>0)}$
(2) 证明:作差得
$\frac{b+n}{a+n}-\frac{b}{a}=\frac{a(b+n)-b(a+n)}{a(a+n)}=\frac{ab+an-ab-bn}{a(a+n)}=\frac{n(a-b)}{a(a+n)}$
$\because a>b>0,n>0$,$\therefore a-b>0,a+n>0$,
$\therefore \frac{n(a-b)}{a(a+n)}>0$,即$\frac{b+n}{a+n}-\frac{b}{a}>0$,
$\therefore \frac{b+n}{a+n}>\frac{b}{a}$,不等式得证。
(3) 解:混合后总糖质量为$b_1+b_2$,总糖水质量为$a_1+a_2$,
$\because \frac{b_1}{a_1}=\frac{b_2}{a_2}=k$,$\therefore b_1=ka_1,b_2=ka_2$,
大杯糖水浓度为:
$\frac{b_1+b_2}{a_1+a_2}=\frac{ka_1+ka_2}{a_1+a_2}=\frac{k(a_1+a_2)}{a_1+a_2}=k$
因此大杯糖水的浓度和原来小杯糖水的浓度相等,甜度不变。
(4) 证明:
① 先证$1<\frac{a}{b+c}+\frac{b}{a+c}+\frac{c}{a+b}$:
$\because a,b,c$是$△ ABC$的三边,$\therefore b+c>a,a+c>b,a+b>c>0$,
由现象1加水变淡的结论可得:$\frac{a}{b+c}>\frac{a}{a+b+c}$,$\frac{b}{a+c}>\frac{b}{a+b+c}$,$\frac{c}{a+b}>\frac{c}{a+b+c}$,
三式相加得:
$\frac{a}{b+c}+\frac{b}{a+c}+\frac{c}{a+b}>\frac{a+b+c}{a+b+c}=1$
② 再证$\frac{a}{b+c}+\frac{b}{a+c}+\frac{c}{a+b}<2$:
由现象1加糖变甜的结论可得:$\frac{a}{b+c}<\frac{a+a}{b+c+a}=\frac{2a}{a+b+c}$,同理$\frac{b}{a+c}<\frac{2b}{a+b+c}$,$\frac{c}{a+b}<\frac{2c}{a+b+c}$,
三式相加得:
$\frac{a}{b+c}+\frac{b}{a+c}+\frac{c}{a+b}<\frac{2a+2b+2c}{a+b+c}=2$
综上可得:$1<\frac{a}{b+c}+\frac{b}{a+c}+\frac{c}{a+b}<2$。
② 空缺依次为:$\boldsymbol{\frac{b+n}{a+n}}$;$\boldsymbol{\frac{b+n}{a+n}>\frac{b}{a}\ (a>b>0,n>0)}$
(2) 证明:作差得
$\frac{b+n}{a+n}-\frac{b}{a}=\frac{a(b+n)-b(a+n)}{a(a+n)}=\frac{ab+an-ab-bn}{a(a+n)}=\frac{n(a-b)}{a(a+n)}$
$\because a>b>0,n>0$,$\therefore a-b>0,a+n>0$,
$\therefore \frac{n(a-b)}{a(a+n)}>0$,即$\frac{b+n}{a+n}-\frac{b}{a}>0$,
$\therefore \frac{b+n}{a+n}>\frac{b}{a}$,不等式得证。
(3) 解:混合后总糖质量为$b_1+b_2$,总糖水质量为$a_1+a_2$,
$\because \frac{b_1}{a_1}=\frac{b_2}{a_2}=k$,$\therefore b_1=ka_1,b_2=ka_2$,
大杯糖水浓度为:
$\frac{b_1+b_2}{a_1+a_2}=\frac{ka_1+ka_2}{a_1+a_2}=\frac{k(a_1+a_2)}{a_1+a_2}=k$
因此大杯糖水的浓度和原来小杯糖水的浓度相等,甜度不变。
(4) 证明:
① 先证$1<\frac{a}{b+c}+\frac{b}{a+c}+\frac{c}{a+b}$:
$\because a,b,c$是$△ ABC$的三边,$\therefore b+c>a,a+c>b,a+b>c>0$,
由现象1加水变淡的结论可得:$\frac{a}{b+c}>\frac{a}{a+b+c}$,$\frac{b}{a+c}>\frac{b}{a+b+c}$,$\frac{c}{a+b}>\frac{c}{a+b+c}$,
三式相加得:
$\frac{a}{b+c}+\frac{b}{a+c}+\frac{c}{a+b}>\frac{a+b+c}{a+b+c}=1$
② 再证$\frac{a}{b+c}+\frac{b}{a+c}+\frac{c}{a+b}<2$:
由现象1加糖变甜的结论可得:$\frac{a}{b+c}<\frac{a+a}{b+c+a}=\frac{2a}{a+b+c}$,同理$\frac{b}{a+c}<\frac{2b}{a+b+c}$,$\frac{c}{a+b}<\frac{2c}{a+b+c}$,
三式相加得:
$\frac{a}{b+c}+\frac{b}{a+c}+\frac{c}{a+b}<\frac{2a+2b+2c}{a+b+c}=2$
综上可得:$1<\frac{a}{b+c}+\frac{b}{a+c}+\frac{c}{a+b}<2$。
解析
(1) 根据浓度公式:糖水浓度=糖的质量÷糖水总质量,结合糖水变淡对应浓度降低、糖水变甜对应浓度升高,直接推导空缺内容;
(2) 采用八年级分式运算的作差比较法,计算两个分式的差,结合已知条件判断差的正负,即可证明不等式成立;
(3) 利用已知的等浓度关系$\frac{b_1}{a_1}=\frac{b_2}{a_2}=k$,将$b_1、b_2$用含$a_1、a_2、k$的式子代换,计算混合后大杯糖水的浓度,即可验证浓度和原小杯一致;
(4) 结合三角形三边关系“两边之和大于第三边”,利用现象1的分式放缩结论,分别对三个分式做放缩,相加后即可得到不等式的左右范围。
(2) 采用八年级分式运算的作差比较法,计算两个分式的差,结合已知条件判断差的正负,即可证明不等式成立;
(3) 利用已知的等浓度关系$\frac{b_1}{a_1}=\frac{b_2}{a_2}=k$,将$b_1、b_2$用含$a_1、a_2、k$的式子代换,计算混合后大杯糖水的浓度,即可验证浓度和原小杯一致;
(4) 结合三角形三边关系“两边之和大于第三边”,利用现象1的分式放缩结论,分别对三个分式做放缩,相加后即可得到不等式的左右范围。
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