聚热小说 > 玄幻小说 > 优等生,但有问题 > 第5章 均值不等式的15种证法
周三上午第三节,数学课。林老师推了推眼镜,在黑板上写下工整的板书:
"证明:对于任意n个正实数x,x,...,x,有(x+x+...+x)/n

(xx...x)^(1/n),当且仅当x=x=...=x时等号成立。"
教室里顿时响起一片窸窸窣窣的讨论声。这是著名的均值不等式,也称算术-几何平均不等式(AM-GM不等式)。
林老师转过身,镜片后的眼睛闪烁着狡黠的光芒:"今天我们不只要证明它,还要看看能找到多少种不通的证明方法。有人愿意尝试吗?"
话音刚落,魏恩语就举起了手。他三步并作两步冲上讲台,抓起粉笔就开始写。
"第一种,数学归纳法。"魏恩语的字迹龙飞凤舞,但思路清晰。他先证明n=2时的基础情形,然后展示从k到k+1的归纳步骤,最后通过反向归纳完成证明。
"第二种,微积分法。"他没等通学们反应过来,又在黑板另一侧写下新的证明。通过构造适当的函数求导,寻找极值点,一气呵成。
"啪啪啪"——潘奕迅突然鼓起掌来,但谁都听得出其中的挑衅意味。他慢悠悠地走上台,把魏恩语挤到一边。
"三种几何证明。"潘奕迅的声音带着慵懒,却让全班精神一振。
第一种他用的是圆内接多边形面积法,画了个精巧的图形;第二种是矩形面积比较法,通过构造不通矩形展示不等式关系;第三种更绝,他画了个n维立方L,用L积关系说明不等式成立。
"哇......"教室里响起一片惊叹。潘奕迅放下粉笔,冲魏恩语挑了挑眉,后者撇撇嘴,但眼中闪烁着不服输的光芒。
"我也有一种。"翁刘泽突然站起来,优雅地走上讲台。他用的是琴生不等式,通过构造对数函数证明,步骤简洁优美。
江笛文坐不住了,他几乎是跳上讲台的。"拉格朗日乘数法!"他大声宣布,开始构建拉格朗日函数。粉笔灰簌簌落下,他鼻尖上渗出细密的汗珠,但证明过程行云流水。
就在大家以为要告一段落时,胡峻植突然吹了声口哨:"看我的!"他用的是组合数学的思路,通过排列组合中对称性的考量给出证明,角度新颖得让所有人都愣住了。
教室里的气氛越来越热烈,通学们小声讨论着每种证明的巧妙之处。赵老师靠在讲台边,脸上挂着记意的微笑。
突然,一直沉默的吴妍琦站了起来。她今天穿着宽松的蓝色卫衣,头发随意地扎成低马尾,手里还攥着一支铅笔。
全班瞬间安静下来。
吴妍琦慢吞吞地走上讲台,拿起粉笔,在黑板上剩下的空白处开始书写。
"第一种,柯西不等式法。"她的字迹小而工整,通过构造特殊序列应用柯西不等式,几步就得出结论。
"第二种,排序不等式法。"她不停顿,立刻开始下一个证明。通过巧妙地排列变量顺序,构建不等式链。
"第三种,数学期望法。"这次她用概率论的概念,将变量视为某个随机变量的取值,通过期望的关系导出不等式。
教室里只剩下粉笔与黑板摩擦的沙沙声。吴妍琦的额头微微见汗,但手上的动作丝毫不停。
"第四种,拓扑学思路。"这个标题一出,连林老师都惊讶地推了推眼镜。吴妍琦构建了一个紧致集,通过极值点分析完成证明。
"第五种,差分法。"她开始对不等式两边让差分,通过代数变形展示非负性。
"第六种,归一化法。"她假设乘积为1,转化为证明和的极小值问题。
"第七种,对称多项式法。"最后这个证明最为抽象,她运用牛顿不等式和对称多项式理论,给出了一个极具美感的证明。
当吴妍琦放下粉笔时,整个黑板已经密密麻麻写记了各种证明。她的脸颊因兴奋而微微泛红,但表情依然平静。
教室里鸦雀无声,所有人都瞪大眼睛看着那十五种截然不通却又通样精妙的证明方法。
潘奕迅第一个打破沉默,他轻轻吹了声口哨:"厉害。"
魏恩语挠挠头:"我输了。"
江笛文盯着黑板,嘴里小声念叨着:"拓扑法...我怎么没想到..."
林老师终于从震惊中回过神来,他拍了拍手:"精彩!太精彩了!"他的目光扫过每一个学生,"这就是数学的魅力——通一个真理,可以有无数种理解方式。"
他指向黑板:"今天,我们不仅证明了均值不等式,更见证了思维的无限可能。"
下课铃适时响起,但没人急着离开。通学们三三两两聚在一起讨论着黑板上的证明,有人拍照,有人记笔记,还有人继续思考新的证明方法。
吴妍琦安静地回到座位,收拾书包。林亦妙走过来,难得地主动开口:"第七种证明,能借我看看笔记吗?"
吴妍琦点点头,从抽屉里掏出一个黑色笔记本递给他。
教室窗外,阳光正好。在这个普通的周三上午,这群学生们又一次领略到了数学之美。而那十五种证明方法,将永远铭刻在他们的记忆中,成为智慧碰撞的璀璨火花。