高二數學典型例題分析 不等式證明的常用技巧

2021-05-10 11:35:08 字數 2106 閱讀 6187

不等式證明的常用技巧·例題

例5-2-13 求證:

(2)若a>b>c>0,d>c,ac>bd,則a+c>b+d。

解 (1)因x+y+z=1,故可設

其中t1+t2+t3=0,於是

(2)因a>b,d>c,故可設a=b+t1,d=c+t2,其中t1>0,t2>

∴(a+c)-(b+d)=(a-b)-(d-c)=t1-t2>0

∴a+c>b+d

注 ①用n個數的平均數與適當引數來表示這n個數的代換通常稱為均值代換,如(1)中施行的代換。這種代換的特點是利用對稱性可使運

陣列,不能保證由上述代換而得到。如x=y=0,z=1就不存在對應的t值。

②當a>b時,令a=b+t(t>0),其中t是a用b表示時引進的增量。這種代換通常稱為增量代換。它的特點是把條件中的不等關係轉化為相等系,使得變形過程簡化。

例5-2-14 求證:

解 (1)由a>0,b>0,a+2b=1,可設

則有(2)因a>b>0,且(a-b)+b=a,故可設

這時,原不等式等價於

故只須證明

這個不等式顯然成立。事實上,因為0<cosθ<1,0<sinθ<1又

故原不等式得證。

注代數問題三角化,往往可充分利用三角函式的特有性質,使較為複雜的問題得以簡化,從而獲得簡捷解法。

例5-2-15 求證:

(1)|a|<1,|b|<1,|c|<1,則abc+2>a+b+c;

(2)ai,bi∈r(i=1,2,3),且ai≠0,則

(a1b1+a2b2+a3b3)2≤(a12+a22+a32+)(b12+b22+b32)

當且僅當bi=λai時取等號。

解 (1)原不等式等價於

(bc-1)a+(2-b-c)>0

構造一次函式

f(x)=(bc-1)x+(2-b-c) (-1<x<1)

則 f(-1)=(1-bc)+(1-b)+(1-c)>0

f(1)=bc-1+2-b-c=(1-b)(1-c)>0

於是,根據一次函式的單調性,f(x)在區間[-1,1]上恆大於0。而a∈(-1,1),故f(a)>0,即(bc-1)a-b-c+2>0。所以

abc+2>a+b+c

(2)構造二次函式

f(x)=(a1x+b1)2+(a2x+b2)2+(a3x+b3)2

(當且僅當bi=λai,λ∈r時取等號)

所以注函式思想是解決數學問題的重要思想,應用廣泛。在不等式證明中,若能要據其結構特徵,構造相應的函式,則可充分利用函式的性質,使問題簡明。

(2)中不等式及其證明可推廣到一般情形:若ai,bi∈r(i∈1,2,…n),且ai≠0,則

(a1b1+…+anbn)2≤(a12+…+an2)·(b12+…+bn2)

這就是著名的柯西不等式。柯西不等式不僅應用廣泛,而且它的證明方法,即構造二次函式並通過其判別式證明不等式的方法,堪稱構造法的典範。

解 [法一] 由x+y=1,可令

則原不等式

=5+2(tg2θ+ctg2θ)≥5+2×2=9

又x+y=1,根據韋達定理,x,y是關於t的二次方程

的實根。因x,y為實數,故

注方法2通過構造方程證明不等式,足以表明方程與不等式的密切聯絡。此法也不失為一種巧妙方法。

例5-2-17 設n∈n,求證:

解 (1)採取逐項放縮的方法。由於

令1,2,…,n,則有

……………………

依項相加,即得

(2)設

並引進輔助式

比較兩式的對應因式可知

註用放縮法證不等式,常通過拆項、分組、加強命題等方式進行。此法沒有固定模式,關鍵在於放縮要適度。放得過寬或縮得太小,都會導致方法失效。

例5-2-18 已知a>0,b>0,且a+b=1,求證:

當且僅當a=b時右邊取等號。

解先證右邊不等式。

則 4a+1=(k+t)2,4b+1=(k-t)2

所以(4a+1)+(4b+1)=(k+t)2+(k-t)2≥2k2

[法二] 用三角代換。因(4a+1)(4b+1)=6,故可設

現在證明左邊不等式。可考慮用放縮法。

為了將4a+1或4b+1通過放縮配成完全平方式,我們引進正數k,

因為0<a<1,所以a2<a,於是

高二數學典型例題分析 不等式證明的基本依據

不等式證明的基本依據 例題 例5 2 1 求證 1 若x 1,則x4 6x2 1 4x x2 1 2 若a 1,b 1,則a2 b2 ab 3 3 a b 3 若a b 0,則a3 b3 ab2 a2b 解 1 採用比差法 x4 6x2 1 4x x2 1 作差 x4 4x3 6x2 4x 1 變形...

高二數學典型例題分析 不等式證明的基本依據

不等式證明的基本依據 例題 例5 2 1 求證 1 若x 1,則x4 6x2 1 4x x2 1 2 若a 1,b 1,則a2 b2 ab 3 3 a b 3 若a b 0,則a3 b3 ab2 a2b 解 1 採用比差法 x4 6x2 1 4x x2 1 作差 x4 4x3 6x2 4x 1 變形...

不等式證明典型例題

例1 已知,求證 證明 當且僅當時等號成立 點評在利用差值比較法證明不等式時,常採用配方的恒等變形,以利用實數的性質 例2 已知均為正數,且兩兩不等,求證.分析由於所證不等式兩端都是冪和積的形式,且為正數,可選用商值比較法.證明為不等正數,不失一般性,設,這時,由指數函式的性質可知 所以.即.例3 ...