S0G5 平均不等式(Geogebra 的無字證明)

這次的 Geogebra 基礎課?要來談 Proof without Words 中,經典的平均不等式。在給定了 a, b 兩條線段長,如何在圖形上顯示其調和平均,幾何平均,算術平均,方均根四段的長度,并可以看出其大小關系。這圖很適合作為直角三角形母子相似定理(射影定理)的練習與應用。

本次的制作主要使用垂線工具,在顯示式子中,使用了 LaTeX 語法來作書寫。
任務一 算幾不等式的示意圖
【目的】給定 a,b 作出一個直徑為 a+b? 的半圓,并作一個直角三角形,其高為 根號 ab 。

【說明】以 a, b 為直徑作半圓,再作個垂直于分割點的直線 CH,可得其長度為根號 ab。再利用三角形斜邊最長的特性可得算幾不等式。
【操作】
a = 滑動條(1,5,0.1,1,100)
b = 滑動條(1,5,0.1,1,100)
H = (0,0)
A? = (-a,0)
B = (b,0)
c = 半圓(A,B)
C = 交點(垂線( P,?直線(A,B) ),c)?
D = 交點(垂線( H,?直線(A,B) ),c)?
sAH = 線段(A,H)
sBH = 線段(B,H)
sDH = 線段(D,H)
sCO?= 線段(C,O)
sAD?= 線段(A,D)
sBD = 線段(B,D)
sOD?=?線段(O,D)
任務二 方均根、調和平均的示意圖
【目的】作出代表 「方均根」與于「調和平均」的線段

【說明】CH 為直角三角形 COH 中,?OH 與 CO 所對應的斜邊,所以 CH^2 = OH^2 + CO^2 = ((a-b)/2)^2? + ((a+b)/2)^2 =?(a^2+b^2)/2 。而在三角形 OHD 中,DG*DO=DH^2 ,可得 DG = DH^2/DO = (2ab)/(a+b) 。建立四個線段后,在文本內輸入 4 個線段的大小關系表示,對于數學式的輸入使用 LaTeX 數學式。 \frac 是分數、\sqrt 是根號。
對于文本內要使用不同的顏色,需要用顏色代碼,例如,以?\textcolor{#F08}{文字} 來操作,其中 {#F08} 表示紅、綠、藍三色光的強度。這是用?16 進位 (0~F)?的方式顯示。F 表示紅光全亮,0 表示 沒有綠光,8表示 藍光半亮。??標準的代碼是以 6?碼表示、但有些時侯可用短碼的?3碼來表示。

【操作】
sCH = 線段(C,H)
G = 交點(垂線( H,?直線(O,D) ), 直線(O,D))?
sHG = 線段(H,G)?

# 增加以下五段 LaTeX 文本, \frac{}{}?是分數、\sqrt{} 是根號
CE = \frac{CH^2}{CO} = \frac{2ab}{a+b}
CH? = \sqrt{AH\cdot BH}=\sqrt{ab}
OD = \frac{a+b}{2}
HD = \sqrt{OH^2+OD^2} =?\sqrt{(\frac{a+b}{2}) +(\frac{a-b}{2})^2} =?\sqrt{\frac{a^2+b^2}{2}}

# 并利用顏色代碼來輸入顏色。
\textcolor{#93F}{\frac{2ab}{a+b}} \leq \textcolor{#F09}{\sqrt{ab}} \leq \textcolor{#C00}{\frac{a+b}{2}} \leq \textcolor{#930}{{\sqrt{\frac{a^2+b^2}{2}} }
小結與討論
本節(jié)定位為基礎課,操作上主要是「垂線」、「交點」工具的使用。但比較有意思的還是在于這個圖的結論。用一張圖,讓我們調整 a,b 的大小觀察到 ,這四個線段的長度關系。
其中算幾不等式的圖示是我很早就接觸到的?Proof without words 的證明。用張圖顯示了這兩者的大小關系。后來還在這個圖上,發(fā)現(xiàn)方均根與調和平均就更對這圖著迷。
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任務:S6G5 平均不等式 (Geogebra 的無字證明)
姓名:朱安強???
心得:?本節(jié)定位為基礎課,操作上主要是「垂線」、「交點」工具的使用。但比較有意思的還是在于這個圖的結論。用一張圖,讓我們調整 a,b 的大小觀察到?,這四個線段的長度關系。其中算幾不等式的圖示是我很早就接觸到的?Proof without words 的證明。用張圖顯示了這兩者的大小關系。后來還在這個圖上,發(fā)現(xiàn)方均根與調和平均就更對這圖著迷。
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