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江苏省数学竞赛教案:排序不等式

江苏省数学竞赛教案:排序不等式
江苏省数学竞赛教案:排序不等式

第四讲 排序不等式与琴生不等式

本节主要内容有排序不等式、琴生不等式、幂平均不等式、切比雪夫不等式及应用.

排序不等式(又称排序定理):给定两组实数a 1,a 2,……,a n ;b 1,b 2,……,b n .如果a 1≤a 2≤……≤a n ;b 1≤b 2≤……≤b n .那么a 1b n +a 2b n -1+……+a n b 1(反序和)≤a 11i b +a 22

i b +……+a n n

i b (乱序和)≤a 1b 1+a 2b 2+……+a n b n (同序和),

其中i 1,i 2,……,i n 是1,2,……,n 的一个排列.

该不等式所表达的意义是和式

∑=n

j i j j

b

a 1

在同序和反序时分别取得最大值和最小值.

切比雪夫不等式:设有两个有序数组a 1≤a 2≤……≤a n ;b 1≤b 2≤……≤b n .则1

n (a 1b n

+a 2b n -1+……+a n b 1)≤a 1+a 2+……+a n n ·b 1+b 2+……+b n n ≤1

n

(a 1b 1+a 2b 2+……+

a n

b n ), 其中等号仅当a 1=a 2=……=a n 或b 1=b 2=……=b n 时取得.

琴生不等式又称凸函数不等式,它建立在凸函数的基础上.

定义 设连续函数f (x )的定义域是[a ,b ](开区间(a ,b )或(-∞,+∞)上均可),如果对于

区间[a ,b ]内的任意两点x 1,x 2有f (x 1+x 22 )≤1

2 [f (x 1)+f (x 2)],则称f (x )为[a ,b ]上的下凸函数.如图(1)

定理一.若f (x )是下凸函数,则对其定义域中的任意几个点x 1,x 2,……,x n ,恒有f (x 1+x 2+……+x n n )≤1n [f (x 1)+f (x 2)+……+f (x n )].

定义 设连续函数f (x )的定义域是[a ,b ](开区间(a ,b )或(-∞,+∞)上均可),如果对于区间[a ,b ]内的任意两点x 1,x 2有f (x 1+x 22 )≥12 [f (x 1)+f (x 2)],则称f (x )为[a ,b ]上的下凸函数.如图(2)

x 1

x 2

M (1

x 1

x 2

M

(2

定理二:若)(x f 是上凸函数,则对其定义域中的任意n 个点n x x x ,...,,21恒有

)](...)()([1

)...(

2121n n x f x f x f n n x x x f +++≥+++,容易验证x x x f 2

1log ,tan )(=分别

是),0(),2

,

0(+∞π

上的下凸函数。x x x f lg ,sin )(=分别是),0(],,0[+∞π上的上凸函数。定理

一和定理二所表达的不等关系,统称为琴生不等式。 幂平均:

设n a a a ,...,,21是任意n 个正数,我们称)0()...(1

21≠+++r n

a a a r r

n r r 为这一组数的r 次

幂平均,记为r M (n a a a ,...,,21),简记作)(a M r 。由定义容易得到n

a a a a M n

+++=...)(211,

可以证明n n r r a a a a M +++=→...)(lim 210

幂平均不等式:设n a a a ,...,,21是任意n 个正数。如果βα<,那么一定有)()(a M a M βα≤,等号只有当

n

个数全相等时才能成立。例如3=n 时,

33

2

32

22

13

21a a a a a a ++≤++33

3

3

23

1

3

a a a ++≤,显然)(a M r 是r 的递增函数。

我们将在本节的附录里对排序不等式、切比雪夫不等式、琴生不等式分别给出证明。由

于幂平均不等式数学背景深,难度大,这里不再证明,有兴趣的读者可以参阅史济怀先生著《平均》。 A 类例题

例1 求证325tan 46tan 66tan >++

证法一:>++>++

46tan )25tan 65(tan 25tan 46tan 66tan

345tan 25tan .65tan 2=+

证法二:x x f tan )(=在)2

,

0(π

上是下凸函数。据琴生不等式

45tan 3137tan 3254666tan 325tan 46tan 66tan >=++>++,因此

325tan 46tan 66tan >++

说明:如原题改为求证325tan 44tan 66tan >++

,则证法二仍可,证法一则不灵。

例2 ABC ?中求C B A sin sin sin ++的最大值。

解:考察函数x x f sin )(=,],0[π∈x ,对任意],0[,21π∈x x ,)]()([2

1

21x f x f +

2sin 2cos 2sin 2sin )sin (sin 21

)2(

212121212121x x x x x x x x x x x x f +--+=+-+=+- 0)12(cos 2sin

2121≤--+=x x x x ,所以≥+)2

(21x x f )]()([21

21x f x f +。因此)(x f 是上

凸函数。据琴生不等式

C B A C

B A

C B A sin sin sin 3

sin 3sin sin sin ++?++≤++

233≤

,当且仅当

60===C B A 时取得最大值2

33。

链接:用琴生不等式可以轻而易举得得到一系列三角不等式,例如ABC ?中

833sin .sin .sin ≤

C B A ,2

3

32cos 2cos 2cos ≤++C B A ,232sin 2sin 2sin ≤++C B A 。

例3 若122=+b a ,求1

2

2++b a

的最小值。

解:由于x

y 2=是下凸函数(读者自行证明)。据琴生不等式

3

23

222b

b a b

b a ++≥++,即

42.32.22≥+b a ,也就是48221≥++b a ,当且仅当4==b a 时达到最小值。

说明:运用琴生不等式证题关键在于选去适当的辅助函数。

情景再现

1. ABC ?中,求C B A sin sin sin ++的最大值。

2. c bx ax x f ++=2

)(,若0>a ,证明)(x f 是下凸的;若0

3. 用函数x x f lg )(=的凸函数性质证明平均值不等式:对0>i a (n i ,...,2,1=)有

n

n n a a a n

a a a ......2121≥+++

B 类例题

例4 设z y x ,,都是正数,且8222=++z y x ,试证3

216

3

3

3

≥++z y x 证明:据幂平均不等式

3

32

223

3

33z y x z y x ++≥

++,因此有

9.)38(3333≥++z y x ,也就是3

2

16

333≥++z y x 。 例 5 1)若不等式

422b a m b a +≤+对所有正实数b a ,都成立,则m 的最小值是

____________。 (第十三届希望杯.高二) 2)设c b a ,,都是正数,试证))(()(3222333c b a c b a c b a ++++≥++

3)设+∈R a a a n ,...,,21,且1...21=+++n a a a ,试证当1≥m 时有

m m n n m m n

n n a a a a a a )1

()1(...)1()1(2211+≥++++++

1)解:据幂平均不等式4

4

2

221

2222

12

1

2

2

)2()2(b a b

a b a b a +≤

+?+≤+,因此

43

4

2

22≤++b

a b

a ,故m 的最小值是4

32。

2)证明:333333c b a c b a ++≥++ (1),又3

32223333c

b a

c b a ++≥

++因此得3

)3(2

222

3333c b a c b a ++≥

++ (2), (1)与(2)相乘得3

.33222333c b a c b a c b a ++++≥++,也就是≥++)(3333c b a

)).((222c b a c b a ++++。仿此,一般地设n a a a ,...,,21;βα,都是正数,且βα+=r ,则

有n

a a a n a a a n a a a n n r

n r

r

β

β

βααα++++++≥+++..........212121。

3)证明:由幂平均不等式≥++++++

m m n

n m m n

a a a a a a 12211])1

(...)1()1([

高中数学奥赛讲义:竞赛中常用的重要不等式

不等式是数学竞赛的热点之一。由于不等式的证明难度大,灵活性强,要求很高的技巧,常常使它成为各类数学竞赛中的“高档”试题。而且,不论是几何、数论、函数或组合数学中的许多问题,都可能与不等式有关,这就使得不等式的问题(特别是有关不等式的证明)在数学竞赛中显得尤为重要。证明不等式同大多数高难度的数学竞赛问题一样,没有固定的模式,证法因题而异,灵活多变,技巧性强。但它也有一些基本的常用方法,要熟练掌握不等式的证明技巧,必须从学习这些基本的常用方法开始。 竞赛中常用的重要不等式 【内容综述】 本讲重点介绍柯西不等式、排序不等式、切比雪夫不等式的证明与应用 【要点讲解】 目录§1 柯西不等式 §2 排序不等式 §3 切比雪夫不等式 ★ ★ ★ §1。柯西不等式 定理1 对任意实数组恒有不等式“积和方不大于方和积”,即 等式当且仅当时成立。 本不等式称为柯西不等式。 思路一证不等式最基本的方法是作差比较法,柯西不等式的证明也可首选此法。 证明1 ∴右-左= 当且仅当定值时,等式成立。 思路2 注意到时不等式显然成立,当时,不等式左、右皆正,因此可考虑作商比较法。

证明2 当时等式成立;当时,注意到 =1 故 当且仅当 且 (两次放缩等式成立条件要一致)

即同号且常数, 亦即 思路3 根据柯西不等式结构,也可利用构造二次函数来证明。 证明3 构造函数 。 由于恒非负,故其判别式 即有 等式当且仅当常数时成立。 若柯西不等式显然成立。 例1 证明均值不等式链: 调和平均数≤算术平均数≤均方平均数。 证设本题即是欲证: 本题证法很多,现在我们介绍一种主要利用柯西不等式平证明的方法 (1)先证① 注意到欲证①,即需证 ② 此即 由柯西不等式,易知②成立,从而①真

不等式典型例题之基本不等式的证明

5.3、不等式典型例题之基本不等式的证明——(6例题) 雪慕冰 一、知识导学 1.比较法:比较法是证明不等式的最基本、最重要的方法之一,它是两个实数大小顺序和运算性质的直接应用,比较法可分为差值比较法(简称为求差法)和商值比较法(简称为求商法). (1)差值比较法的理论依据是不等式的基本性质:“a-b≥0a≥b;a-b≤0a≤b”.其一般步骤为:①作差:考察不等式左右两边构成的差式,将其看作一个整体;②变形:把不等式两边的差进行变形,或变形为一个常数,或变形为若干个因式的积,或变形为一个或几个平方的和等等,其中变形是求差法的关键,配方和因式分解是经常使用的变形手段;③判断:根据已知条件与上述变形结果,判断不等式两边差的正负号,最后肯定所求证不等式成立的结论.应用范围:当被证的不等式两端是多项式、分式或对数式时一般使用差值比较法. (2)商值比较法的理论依据是:“若a,b∈R + ,a/b≥1a≥b;a/b≤1a≤b”.其一般步骤为:①作商:将左右两端作商;②变形:化简商式到最简形式;③判断商与1的大小关系,就是判定商大于1或小于1.应用范围:当被证的不等式两端含有幂、指数式时,一般使用商值比较法. 2.综合法:利用已知事实(已知条件、重要不等式或已证明的不等式)作为基础,借助不等式的性质和有关定理,经过逐步的逻辑推理,最后推出所要证明的不等式,其特点和思路是“由因导果”,从“已知”看“需知”,逐步推出“结论”.即从已知A逐步推演不等式成立的必要条件从而得出结论B. 3.分析法:是指从需证的不等式出发,分析这个不等式成立的充分条件,进而转化为判定那个条件是否具备,其特点和思路是“执果索因”,即从“未知”看“需知”,逐步靠拢“已知”.用分析法证明书写的模式是:为了证明命题B成立,只需证明命题B1为真,从而有…,这只需证明B2为真,从而又有…,……这只需证明A为真,而已知A为真,故B必为真.这种证题模式告诉我们,分析法证题是步步寻求上一步成立的充分条件. 4.反证法:有些不等式的证明,从正面证不好说清楚,可以从正难则反的角度考虑,即要证明不等式A>B,先假设A≤B,由题设及其它性质,推出矛盾,从而肯定A>B.凡涉及到的证明不等式为否定命题、惟一性命题或含有“至多”、“至少”、“不存在”、“不可能”等词语时,可以考虑用反证法. 5.换元法:换元法是对一些结构比较复杂,变量较多,变量之间的关系不甚明了的不等式可引入一个或多个变量进行代换,以便简化原有的结构或实现某种转化与变通,给证明带来新????

人教版七年级数学下册第九章不等式与不等式组导学案

第九章不等式及不等式组 第一课时不等式及其解集 课型:新授 课时:1课时 主备人:初二数学组 学习目标: 1、了解不等式的概念,能用不等式表示简单的不等关系。 2、知道什么是不等式的解,什么是解不等式,并能判断一个数是否是一个不等式的解。 3、理解不等式的解集,能用数轴正确表示不等式的解集,对于一个较简单的不 等式能直接说出它的解集。 学习重点:不等式的解集的表示。 学习难点:不等式解集的确定。 学习过程: 一、自主学习 数量有大小之分,它们之间有相等关系,也有不等关系,请你用恰当的式子表示出下列数量关系: (1)a及1的和是正数; (2)y的2倍及1的和大于3;(3)x的一半及x的2倍的和是非正数; (4)c及4的和的30%不大于-2;(5)x除以2的商加上2至多为5; (6)a及b两数的和的平方不可能大于3。

(5)_____ _____ (6)_____ _____ 二、合作探究: 1、像上面那样,用符号_______来表示________关系的式子叫做不等式不等号有_____ 2、当x=78时,不等式x﹥50成立,那么78就是不等式x﹥50的解。 及方程类似,我们把使不等式______的__________叫做不等式的解。 完成P115思考中提出的问题。 3、一个含有未知数的不等式中,________不等式的解,组成这个不等式的_________。 求不等式的_______的过程叫做解不等式。 4、你能画出数轴并在数轴上表示出下列不等式的解集吗? (1)x﹥3 (2)x﹤2 (3)y≥-1 三、巩固运用: 1、对于下列各式中:①3﹥2;②x≠0;③a﹤0;④x+2=5;⑤2x+xy+y;⑥2a+1﹥5; ⑦a+b﹥0。不等式有_____ _____(只填序号) 2、下列哪些数值是不等式x+3﹥6的解?那些不是? -4, -2.5, 0, 1, 2.5, 3, 3.2, 4.8, 8, 12。 你还能找出这个不等式的其他解吗?这个不等式有多少个解? 3、用不等式表示。

(完整版)高考数学-基本不等式(知识点归纳)

高中数学基本不等式的巧用 一.基本不等式 1.(1)若R b a ∈,,则ab b a 22 2 ≥+ (2)若R b a ∈,,则2 2 2b a ab +≤(当且仅当b a =时取“=”) 2. (1)若*,R b a ∈,则ab b a ≥+2 (2)若* ,R b a ∈,则ab b a 2≥+(当且仅当b a =时取“=” ) (3)若* ,R b a ∈,则2 2?? ? ??+≤b a ab (当且仅当b a =时取“=”) 3.若0x >,则12x x + ≥ (当且仅当1x =时取 “=”);若0x <,则1 2x x +≤- (当且仅当1x =-时取“=”) 若0x ≠,则11122-2x x x x x x +≥+≥+≤即或 (当且仅当b a =时取“=”) 3.若0>ab ,则2≥+a b b a (当且仅当b a =时取“=”) 若0ab ≠,则 22-2a b a b a b b a b a b a +≥+≥+≤即或 (当且仅当b a =时取“=” ) 4.若R b a ∈,,则2 )2( 2 22b a b a +≤ +(当且仅当b a =时取“=”) 注:(1)当两个正数的积为定植时,可以求它们的和的最小值,当两个正数的和为定植时,可以求它们的 积的最小值,正所谓“积定和最小,和定积最大”. (2)求最值的条件“一正,二定,三取等” (3)均值定理在求最值、比较大小、求变量的取值范围、证明不等式、解决实际问题方面有广泛的应用. 应用一:求最值 例1:求下列函数的值域 (1)y =3x 2 +12x 2 (2)y =x +1x 解:(1)y =3x 2 +12x 2 ≥2 3x 2 ·12x 2 = 6 ∴值域为[ 6 ,+∞) (2)当x >0时,y =x +1 x ≥2 x ·1 x =2; 当x <0时, y =x +1x = -(- x -1 x )≤-2 x ·1 x =-2 ∴值域为(-∞,-2]∪[2,+∞) 解题技巧: 技巧一:凑项 例1:已知5 4x < ,求函数14245 y x x =-+-的最大值。 解:因450x -<,所以首先要“调整”符号,又1 (42)45 x x --g 不是常数,所以对42x -要进行拆、凑项, 5,5404x x <∴->Q ,11425434554y x x x x ??∴=-+=--++ ?--? ?231≤-+= 当且仅当1 5454x x -= -,即1x =时,上式等号成立,故当1x =时,max 1y =。

高中数学竞赛均值不等式讲义

均值不等式 1.均值不等式 知识点1: 二元均值不等式可以推广到n 元,即: 设,,, 123 a a a a n 为n 个非负实数,则 12n a a a n ++ + ≥1 23 a a a a n === =). 如何证明? 知识点2: 设,,, 123 a a a a n 为n 个非负实数 ,n Q , 12n n a a a A n ++ += , n G =, 12 111n n n H a a a = ++,则n n n n Q A G H ≥≥≥(等号成立当且仅当 123a a a a n ====) 更一般的平均值的定义: 设正数(1,2,3...)i a i n =,则α的幂平均值=1 1 ( )n i i a n α α =∑,特 别的,我们有: lim ()n f G αα→=,1 1 ()( )n i i a f n α α α==∑为关于α的增函数. 知识点3:重要结论 (1)2 22,,,.a b c R a b c ab bc ac ∈++≥++ (2) ()2 ,,,3().a b c R a b c ab bc ac ∈++≥++ (3) 2222,,,3()().a b c R a b c a b c ∈++≥++ (4) 2,,,()3().a b c R ab bc ca abc a b c ∈++≥++ (5) ,,,()()()()().a b c R a b b c a c abc a b c ab cb ac ∈++++=++++ (6) 222;2a a a b b a b b -≥-+≥(a,b,c>0) (7) 2222221 ()()3 a b b c c a a b c a b c ++≤++++(a,b,c>0) (8)正实数(1,2,3...)i a i n =,则 21 1 1 n n i i i i a n a ==?≥∑∑ (当且仅当12...n a a a ===); (9) 222222222222()()()()()a b b c c a ab bc ca a b c a bc b ca c ab ++++=++++ 知识点4:加权平均值不等式 已知 12+...1(0,1,2.,,,) n i w w w w i n +=>=,则对任意正实数 12112212........n w w w n n n w a w a w a a a a +++≥.

一元一次不等式组导学案

a b ①当 ?? 时,?则不等式的公共解集为 ; ②当 ?? 9.3 一元一次不等式组导学案 学习目标:1、了解一元一次不等式组的概念,理解一元一次不等式组 的解集的意义,掌握求一元一次不等式组的解集的常规方法; 2、经历知识的拓展过程,感受学习一元一次不等式组的必要性; 3、逐步熟悉数形结合的思想方法,感受类比与化归的思想 学习重点:一元一次不等式组的解集和解法。 学习难点:一元一次不等式组解集的理解。 课前预习: 一、阅读教材 P137-P139 的内容,思考: 现有两根木条 a 和 b , 长 10 cm , 长 3 cm.如果再找一根木条。, 用这三根木条钉成一个三角形木框,那么对木条的长度有什么要求? 如果设木条长 x cm ,那么 x 仅有小于两边之和还不够,仅有大 于两边之差也不行,必须同时满足 x<10+3 和 x>10-3.类似于方程组 引出一元一次不等式组的概念和记法. 互动探究: 解下列不等式组 解:解不等式(1),得_____________ 解不等式(2),得_____________ 在同一条数轴上表示不等式(1)、(2)的解集如图: 所以,原不等式组的解是_____________ 归纳总结: 不等式解集取值法则“同大取大,同小取小,大小取中,矛盾无解”。 若 a>b: x > a ? x > b x < a ? x > b 时,不等式的公共解集为 ;

? x < b (1) ??3x - 1 > 2 x + 1 ; (2) ?? 2 x - 1 < 3 (3) ? 1 3 ; (4) ?? x - 1 ≤ 7 - x ?3x - 2 > 4 ? ? 2 x > 8 ? ? 3、若不等式组 ?? 6 + 1 ,并将解集在数轴上表示出来。 ? x - 5 1 - x 4、解不等式组 ? - 2 ③当 ? x < a 时,不等式的公共解集为 ; ? x < b ④当 ? x > a 时,不等式组 。 二、独立思考: 2、解不等式组: ? ?2 x - 3 < 3x ?5x - 2 > 3( x + 1) 2 x + 3 < 5 ? 2 2 x - 1 ≥ 0 ?x - m < 0 无解,求 m 的取值范围。 ? < ??3( x - 4) > 4( x - 3) 5、解不等式组:

高中数学不等式知识点总结

弹性学制数学讲义 不等式(4课时) ★知识梳理 1、不等式的基本性质 ①(对称性)a b b a >?> ②(传递性),a b b c a c >>?> ③(可加性)a b a c b c >?+>+ (同向可加性)d b c a d c b a +>+?>>, (异向可减性)d b c a d c b a ->-?<>, ④(可积性)bc ac c b a >?>>0, bc ac c b a 0, ⑤(同向正数可乘性)0,0a b c d ac bd >>>>?> (异向正数可除性)0,0a b a b c d c d >>< ⑥(平方法则) 0(,1)n n a b a b n N n >>?>∈>且 ⑦(开方法则)0(,1)n n a b a b n N n >>?>∈>且 ⑧(倒数法则) b a b a b a b a 110;110>?<<> 2、几个重要不等式 ①()222a b ab a b R +≥∈,,(当且仅当a b =时取""=号). 变形公式:22 .2a b ab +≤ ②(基本不等式) 2a b ab +≥ ()a b R +∈,,(当且仅当a b =时取到等号). 变形公式: 2a b a b +≥ 2 .2a b ab +??≤ ??? 用基本不等式求最值时(积定和最小,和定积最大),要注意满足三个条件“一正、二定、

三相等”. ③(三个正数的算术—几何平均不等式) 33a b c abc ++≥()a b c R +∈、、(当且仅当a b c ==时取到等号). ④()222a b c ab bc ca a b R ++≥++∈, (当且仅当a b c ==时取到等号). ⑤ 3333(0,0,0)a b c abc a b c ++≥>>> (当且仅当a b c ==时取到等号). ⑥0,2b a ab a b >+≥若则(当仅当a=b 时取等号) 0,2b a ab a b <+≤-若则(当仅当a=b 时取等号) ⑦b a n b n a m a m b a b <++<<++<1,(其中000)a b m n >>>>,, 规律:小于1同加则变大,大于1同加则变小. ⑧220;a x a x a x a x a >>?>?<->当时,或 22. x a x a a x a

竞赛均值不等式专题讲解

均值不等式专题讲解 一、几个重要的均值不等式 ①,、)(2 22 22 2 R b a b a ab ab b a ∈+≤?≥+当且仅当a = b 时,“=”号成立; ②, 、)(222 + ∈?? ? ??+≤?≥+R b a b a ab ab b a 当且仅当a = b 时,“=”号成立; ③, 、、)(3 33 333 3 3 +∈++≤?≥++R c b a c b a abc abc c b a 当且仅当a = b = c 时,“=”号成立; ④)(333 3+ ∈?? ? ??++≤?≥++R c b a c b a abc abc c b a 、、 ,当且仅当a = b = c 时,“=”号成立. 注:① 注意运用均值不等式求最值时的条件:一“正”、二“定”、三“等”; ② 熟悉一个重要的不等式链: b a 112 +2 a b +≤≤≤2 2 2b a +。. 二、用均值不等式求最值 利用均值不等式求最值的记忆口诀为:“一正二定三相等”,三者缺一不可: 一 正:利用均值不等式解题要先保证各式都是正数; 二 定:求和的 积要固定,求积的 和要固定; 三相等:只有在各式都相等的前提下,和与积才能取到最值。 例1:下列命题中正确的是【 】 A 、x x 1 + 的最小值为2; B 、x x -+2 2的最小值为2; C 、b a a b +的最小值为2; D 、θθcot tan +的最小值为2。 点评:各式都是正数是利用均值不等式解题的前提,缺少这个条件足以致命。 例2:你能指出下列推导过程错在哪里吗? ⑴若0>x ,则221213x x x x x ++=+≥332 23123?=???x x x ; ⑵若?? ? ??∈2,0πx ,则x x x x sin 2sin sin 2sin 2+=+≥22sin 2sin 2=?x x ; ⑶若R x ∈,则 ( ) 4 144 144 1)4(4 52 22 2 2 2 2 2 2 ++ += +++= +++= ++x x x x x x x x ≥2。

不等式证明的常用基本方法

证明不等式的基本方法 导学目标:1.了解证明不等式的基本方法:比较法、综合法、分析法、反证法、放缩法.2.会用比较法、综合法、分析法、反证法、放缩法证明比较简单的不等式. [自主梳理] 1.三个正数的算术—几何平均不等式:如果a ,b ,c>0,那么_________________________,当且仅当a =b =c 时等号成立. 2.基本不等式(基本不等式的推广):对于n 个正数a 1,a 2,…,a n ,它们的算术平均不小于它们的几何平均,即a 1+a 2+…+a n n ≥n a 1·a 2·…·a n ,当且仅当__________________时等号成立. 3.证明不等式的常用五种方法 (1)比较法:比较法是证明不等式最基本的方法,具体有作差比较和作商比较两种,其基本思想是______与0比较大小或______与1比较大小. (2)综合法:从已知条件出发,利用定义、______、______、性质等,经过一系列的推理、论证而得出命题成立,这种证明方法叫综合法.也叫顺推证法或由因导果法. (3)分析法:从要证明的结论出发,逐步寻求使它成立的________条件,直至所需条件为已知条件或一个明显成立的事实(定义 、公理或已证明的定理、性质等),从而得出要证的命题成立为止,这种证明方法叫分析法.也叫逆推证法或执果索因法. (4)反证法 ①反证法的定义 先假设要证的命题不成立,以此为出发点,结合已知条件,应用公理、定义、定理、性质等,进行正确的推理,得到和命题的条件(或已证明的定理、性质、明显成立的事实等)矛盾的结论,以说明假设不正确,从而证明原命题成立,我们把它称为反证法. ②反证法的特点 先假设原命题不成立,再在正确的推理下得出矛盾,这个矛盾可以是与已知条件矛盾,或与假设矛盾,或与定义、公理、定理、事实等矛盾. (5)放缩法 ①定义:证明不等式时,通过把不等式中的某些部分的值________或________,简化不等式,从而达到证明的目的,我们把这种方法称为放缩法. ②思路:分析观察证明式的特点,适当放大或缩小是证题关键. 题型一 用比差法与比商法证明不等式 1.设t =a +2b ,s =a +b 2+1,则s 与t 的大小关系是( A ) ≥t >t ≤t 0;②a 2+b 2≥2(a -b-1);③a 2+3ab>2b 2;④,其中所 有恒成立的不等式序号是 ② . ②【解析】①a=0时不成立;②∵a 2+b 2-2(a-b-1)=(a-1)2+(b+1)2≥0,成立;③a=b=0时不成立;④a=2,b=1时不成立,故恒成立的只有②.

七年级下数学(华师大版)导学案-8.3 一元一次不等式组第1课时

8.3 一元一次不等式组第1课时 学前温故 1.解一元一次不等式的步骤:去分母,去括号,移项,合并同类项,化系数为1. 2.不等式1+x 2+x 4+x 8+x 16 >x 的解集是( ). A .x <16 B .x >16 C .x <1 D .x >-1116 答案:A 新课早知 1.一元一次不等式组 一般地,含有相同未知数的几个一元一次不等式所组成的不等式组,叫做一元一次不等式组. 1.解一元一次不等式组 【例1】 解不等式组????? x -3≤0, ①x -12 -2x -13>1. ② 分析:不等式组的解集就是各不等式的解集的公共部分,可以借助数轴找出. 解:解不等式①得x ≤3. 由②得3(x -1)-2(2x -1)>6, 化简得-x >7,解得x <-7. 把不等式①和不等式②的解集在数轴上表示出来: 所以原不等式组的解集为x <-7. 2.一元一次不等式组的简单应用 【例2】 已知不等式组? ???? x +2>m +n ,x -1

1.某不等式组的解集在数轴上表示如图,则这个不等式组可能是( ). A.????? x ≥-2,x ≤3 B.????? x ≥-2,x <3 C.????? x >-2,x <3 D.????? x >-2,x ≤3 答案:B 2.不等式组??? x 2+1≥x -3,x 3-1>0的解集是( ). 解析:先解第一个不等式得x ≤8,解第二个不等式得x >3,结合数轴求得不等式组的解集是3<x ≤8.故选B. 3.不等式组? ???? 2x -6<4,x >2的解集为__________. 答案:2<x <5 4.不等式组? ???? 6x -7≤0,3x <5x +2的解集是__________. 5.不等式组????? 2x +1>0,2x ≤4的整数解是__________. 答案:0,1,2 6.解不等式组:????? 2x +1>-3,①8-2x ≤x -1,②并把解集在数轴上表示出来. 解:由①,得x >-2. 由②,得x ≥3, 所以不等式组的解集为x ≥3,在数轴上表示如图: 7.解不等式组: ????? x -2<0,5x +1>2(x -1). ①② 解:解不等式①得x <2, 解不等式②得x >-1, 所以不等式组的解集为-1<x <2.

2019-2020年高中数学第三讲柯西不等式与排序不等式3.3排序不等式达标训练新人教A版选修

2019-2020年高中数学第三讲柯西不等式与排序不等式3.3排序不等式达 标训练新人教A 版选修 基础·巩固 1.如下图所示,矩形OPAQ 中,a 1≤a 2,b 1≤b 2,则阴影部分的矩形的面积之和_________空白部分的矩形的面积之和. 思路分析:这可沿图中线段MN 向上翻折比较即知.当然由图我们可知,阴影面积=a 1b 1+a 2b 2,而空白面积=a 1b 2+a 2b 1.根据顺序和≥反序和可知答案. 答案:≥ 2.设a 、b 、c 为某一三角形三边长,求证: a 2(b+c-a)+ b 2(c+a-b)+ c 2(a+b-c)≤3abc. 思路分析:运用排序原理,关键是弄出有序数组,通常从函数的单调性质去寻找,如f(x)=x 2在R +单调递增,f(x)=在R +单调递减. 证明:不妨设a≥b≥c,易证a(b+c-a)≤b(c+a -b)≤c(a+b -c). 由排序原理得a 2(b+c-a)+b 2(c+a-b)+c 2(a+b-c) ≤a·b(c+a -b)+b·c(a+b -c)+c·a(b+c -a)=3abc. 3.对a,b,c∈R +,比较a 3+b 3+c 3与a 2b+b 2c+c 2a 的大小. 思路分析:将式子理解为积的形式a 2·a+b 2·b+c 2·c,a 2b+b 2c+c 2a,再依大小关系可求解. 解:取两组数a,b,c ;a 2,b 2,c 2. 不论a,b,c 的大小顺序如何,a 3+b 3+c 3都是顺序和,a 2b+b 2c+c 2a 都是乱序和; 故由排序原理可得a 3+b 3+c 3≥a 2b+b 2c+c 2a. 4.求证:正实数a 1,a 2,…,a n 的任一排列为a 1′,a 2′,…,a n ′,则有≥n. 思路分析:本题考查如何将和的形式构造为积的形式,本题关键是将n 理解为n 个1相加,而把1理解为x·的形式.这种方法有普遍的应用,应该加以重视. 证明:取两组数a 1,a 2,…,a n ;,,…,. 其反序和为=n ,原不等式的左边为乱序和,有≥n. 5.已知a,b,c∈R +,求证:≥a 10+b 10+c 10. 思路分析:可以发现左右两边的次数相等,因此,应该进行适当的拼凑,使其成为积的形式. 证明:不妨设a≥b≥c>0,则>0且a 12≥b 12≥c 12>0, 则ab c bc b ab a ab c ca b bc a 12 1212121212++≥++ c c b b a a a c c b b a 11 1111111111++≥++==a 10+b 10+c 10. 6.设a 1,a 2, …,a n 是1,2, …,n 的一个排列,求证: n n a a a a a a n n 1322113221-++≤-+++ .

数学竞赛选讲不等式证明

§14不等式的证明 不等式在数学中占有重要地位,由于其证明的困难性和方法的多样性,而成为竞赛和高考的热门题型. 证明不等式就是对不等式的左右两边或条件与结论进行代数变形和化归,而变形的依据是不等式的性质,不等式的性分类罗列如下: 不等式的性质:.0,0<-?<>-?≥b a b a b a b a 这是不等式的定义,也是比较法的依据. 对一个不等式进行变形的性质: (1)a b b a (对称性) (2)c b c a b a +>+?>(加法保序性) (3).0,;0,bc ac c b a bc ac c b a >?>> (4)*).(,0N n b a b a b a n n n n ∈> >?>> 对两个以上不等式进行运算的性质. (1)c a c b b a >?>>,(传递性).这是放缩法的依据. (2).,d b c a d c b a +>+?>> (3).,d b c a d c b a ->-?<> (4).,,0,0bc ad d b c a c d b a >>?>>>> 含绝对值不等式的性质: (1).)0(||2 2 a x a a x a a x ≤≤-?≤?>≤ (2).)0(||2 2 a x a x a x a a x -≤≥?≥?>≥或 (3)|||||||||||| b a b a b a +≤±≤-(三角不等式). (4).||||||||2121n n a a a a a a +++≤+++ΛΛ 证明不等式的常用方法有:比较法、放缩法、变量代换法、反证法、数学归纳法、构造函 数方法等.当然在证题过程中,常可“由因导果”或“执果索因”.前者我们称之为综合法;后者称为分析法.综合法和分析法是解决一切数学问题的常用策略,分析问题时,我们往往用分析法,而整理结果时多用综合法,这两者并非证明不等式的特有方法,只是在不等式证明中使用得更 为突出而已.此外,具体地证明一个不等式时,可能交替使用多种方法. 例题讲解 1.,0,,>c b a 求证:.6)()()(abc a c ca c b bc b a ab ≥+++++ 2.0,,>c b a ,求证:.) (3 c b a c b a ab c c b a ++≥ 3.:.222,,,3 33222222ab c ca b bc a b a c a c b c b a c b a R c b a ++≤+++++≤ ++∈+ 求证 4.设* 21,,,N a a a n ∈Λ,且各不相同, 求证:.321312112 23221n a a a a n n ++++≤+ +++ΛΛ.

高中数学基本不等式证明

不等式证明基本方法 例1 :求证:221a b a b ab ++≥+- 分析:比较法证明不等式是不等式证明的最基本的方法,常用作差法和作商法,此题用作差法较为简便。 证明:221()a b a b ab ++-+- 2221[()(1)(1)]02 a b a b =-+-+-≥ 评注:1.比较法之一(作差法)步骤:作差——变形——判断与0的关系——结论 2.作差后的变形常用方法有因式分解、配方、通分、有理化等,应注意结合式子的形式,适当选 用。 例2:设c b a >>,求证:b a a c c b ab ca bc 2 22222++<++ 分析:从不等式两边形式看,作差后可进行因式分解。 证明:)(222222b a a c c b ab ca bc ++-++ =)()()(a b ab c a ca b c bc -+-+- =)()]()[()(a b ab c b b a ca b c bc -+-+-+- =))()((a c c b b a --- c b a >>Θ,则,0,0,0<->->-a c c b b a ∴0))()((<---a c c b b a 故原不等式成立 评注:三元因式分解因式,可以排列成一个元的降幂形式: =++-++)(222222b a a c c b ab ca bc )())(()(2a b ab b a b a c a b c -++-+-,这样容易发现规律。 例3 :已知,,a b R +∈求证:11()()2()n n n n a b a b a b ++++≤+ 证明:11()()2()n n n n a b a b a b ++++-+ 11n n n n a b ab a b ++=+-- ()()n n a b a b a b =-+- ()()n n a b b a =--

不等式与不等式组导学案

不等式与不等式组导学案 学习目标: 1、了解部分体育比赛项目判定胜负的规则,复习并巩固不等式的相关知识; 2、以体育比赛问题为载体,探究实际问题中的不等关系,进一步体会利用不等式解决问题的基本过程; 3、在利用不等关系分析比赛结果的过程中,提高分析问题、解决问题的能力,发展逻辑思维能力和有条理表达思维过程的能力; 4、感受数学的应用价值,培养用数学眼光看世界的意识,引导学生关注生活、关注社会。 学习重点:利用不等关系分析预测比赛结果 学习难点:在开放的问题情境中促使学生的思维从无序走向有序;在分析、解决问题的过程中发展学生用数学眼光看世界的主动性 学习过程 一.自主学习 1、什么叫一元一次不等式(组)? 2、怎样求解一元一次不等式(组)?列一元一次不等式(组)解应用题的步骤是什么? 二、合作探究: 某射击运动员在一次比赛中前6次射击共中52环,如果他要打破89环(10次射击)的纪录,第7次射击不能少于多少环? (1)如果第7次射击成绩为8环,最后三次射击中要有几次命中10环才能破纪录? (2)如果第7次射击成绩为10坏,最后三次射击中是否必须至少有一次命中10环才能破纪录? 三、巩固运用: 有A,B,C,D,E五个队分同一小组进行单循环赛足球比赛,争夺出线权.比赛规则规定:胜一场得3分,平一场得1分,负一场得0分,小组中名次在前的两个队出线,小组赛结束后,A队的积分为9分.你认为A队能出线吗?请说明理由。 (学生充分发表意见,在辩论中发现此问题不能一概而论,需要考虑其他队的情况,于是形成问题假设: (1)如果小组中有一个队的战绩为全胜,A队能否出线? (2)如果小组中有一个队的积分为10分,A队能否出线? (3)如果小组中积分最高的队积9分,A队能否出线?) -

《一元一次不等式组》导学案有答案.docx

初中数学精品试卷 3.4 一元一次不等式组 学习目标 : 1.理解一元一次不等式组的概念; 2.理解不等式组的解的概念; 3.会解由两个一元一次不等式组成的不等式组,并会用数轴确定解. 学习重点:一元一次不等式组的解法. 学习难点:例 2 较为复杂,几乎包含了一元一次不等式的全部步骤. 学习过程 自主预学 : x 2 y3, 1.解方程组 3x 8 y13; 2. 同时满足二元一次方程组中的解,叫做的解. 3.阅读教材中的本节内容后回答: (1)一元一次不等式组和二元一次方程组有哪些区别? (2)所有的一元一次不等式组都会有解吗? 课堂导学 : 一、知识梳理 1.由几个含有的一元一次不等式所组成的一组不等式组叫做. 2.归纳常见的不等式组解: a

初中数学精品试卷 x a x b 二、例题学习 例 1:解一元一次不等式组 3x 2 x 1 x ≤2 3 思考:结合一元一次方程组的解法,对本例题如何处理呢? 3 5x x (2 x 1) 例 2:解一元一次不等式组 3x 2 x 4 2.5 2 思考:本例题与例 1 有什么不同的地方?如何处理呢? 分层助学: 一、基础练习 1.下列哪个不等式组的解集在数轴上表示如图所示( ) x 2 B. x 2 x 2 x 2 A. 1 x 1 C. D. x 1 x x 1 2.不等式组 x 2x 4 x 的正整数解有( ) 2 4x 1 A.1 个 B.2 个 C.3 个 D.4 个 3.解下列不等式组,并把解在数轴上表示出来 . (1) 2x 1 1 (2) x 2 0 x 2≤ 3 x 5 ≤ 3x 7 二、拓展提高

高中数学知识点精讲精析 排序不等式

2 排序不等式 先来看一个问题: 设有10个人各拿一只水桶去接水,若水龙头注满第i 个人的水桶需要i a 分钟,且这些i a 各不相同。那么,只有一个水龙头时,应如何安排10个人接水的顺序,才能使它们等待的总时间最少?这个最少的总时间等于多少? 解决这一问题,就需要用到排序不等式的有关内容。在没有找到合理的解决办法之前,同学们可以猜测一下,怎样安排才是最优的接水顺序? 为了解决这一问题,先来了解排序不等式。 一般地,设有两组正数n a a a ,,,21 与n b b b ,,,21 ,且n a a a ≤≤≤ 21,n b b b ≤≤≤ 21. 若将两组中的数一对一相乘后再相加, 则其和同序时最大,倒序时最小.即 (倒序)(乱序)(同序)1 12121221121b a b a b a b a b a b a b a b a b a n n n i n i i n n n +++≥+++≥+++- 其中n i i i ,,,21 是n ,,2,1 的任一个排列,等号当且仅当n a a a === 21或 n b b b === 21时成立。 下面采用逐步调整法证明排序不等式。 证明:考察任意和式n i n i i b a b a b a s +++= 2121。 若1i b 是1b ,则转而考察2i b ; 若1i b 不是1b ,而某一k i b 是1b 。将1i b 与k i b 调整位置,得 n k i n i k i i b a b a b a b a s +++++=' 1221 则 0))(()()(111111≥--=-+-=-'i k i i k i i b b a a b b a b b a s s k k 这就是说,当把第一项调整为11b a 后,和不会减少。同样,可将第二项调整为22b a ,…,

均值不等式的证明(精选多篇)

均值不等式的证明(精选多篇) 第一篇:常用均值不等式及证明证明 常用均值不等式及证明证明 这四种平均数满足hn?gn? an?qn ?、ana1、a2、 ?r?,当且仅当a1?a2?? ?an时取“=”号 仅是上述不等式的特殊情形,即d(-1)≤d(0)≤d(1)≤d(2)由以上简化,有一个简单结论,中学常用 均值不等式的变形: (1)对实数a,b,有a 2 22 ?b2?2ab (当且仅当a=b时取“=”号),a,b?0?2ab (4)对实数a,b,有 a?a-b??b?a-b? a2?b2? 2ab?0 (5)对非负实数a,b,有 (8)对实数a,b,c,有

a2? b2?c2?ab?bc?ac a?b?c?abc(10)对实数a,b,c,有 均值不等式的证明: 方法很多,数学归纳法(第一或反向归纳)、拉格朗日乘数法、琴生不等式法、排序 不等式法、柯西不等式法等等 用数学归纳法证明,需要一个辅助结论。 引理:设a≥0,b≥0,则?a?b??an?na?n-1?b n 注:引理的正确性较明显,条件a≥0,b≥0可以弱化为a≥0 ,a+b≥0 (用数学归纳法)。 当n=2时易证; 假设当n=k时命题成立,即 那么当n=k+1时,不妨设ak?1是则设 a1,a2,?,ak?1中最大者, kak?1?a1?a2???ak?1 s?a1?a2???ak 用归纳假设 下面介绍个好理解的方法琴生不等式法 琴生不等式:上凸函数f?x?,x1,x2,?,xn是函数f?x?在区间(a,b)内的任意n个点, 设f?x??lnx,f

?x?为上凸增函数所以, 在圆中用射影定理证明(半径不小于半弦) 第二篇:均值不等式证明 均值不等式证明一、 已知x,y为正实数,且x+y=1求证 xy+1/xy≥17/4 1=x+y≥2√(xy) 得xy≤1/4 而xy+1/xy≥2 当且仅当xy=1/xy时取等 也就是xy=1时 画出xy+1/xy图像得 01时,单调增 而xy≤1/4 ∴xy+1/xy≥(1/4)+1/(1/4)=4+1/4=17/4 得证 继续追问: 拜托,用单调性谁不会,让你用均值定理来证 补充回答: 我真不明白我上面的方法为什么不是用均值不等式证的法二: 证xy+1/xy≥17/4

4 基本不等式的证明(1)

4、基本不等式的证明(1) 目标: (,0)2 a b a b +≥的证明过程,并能应用基本不等式证明其他不等式。 过程: 一、问题情境 把一个物体放在天平的一个盘子上,在另一个盘子上放砝码使天平平衡,称得物体的质量为 a 。如果天平制造得不精确,天平的两臂长略有不同(其他因素不计) ,那么a 并非物体的实际质量。不过,我们可作第二次测量:把物体调换到天平的另一个盘上,此时称得物体的质量为b 。那么如何合理的表示物体的质量呢? 把两次称得的物体的质量“平均”一下,以2 a b A +=表示物体的质量。这样的做法合理吗? 设天平的两臂长分别为12,l l ,物体实际质量为M ,据力学原理有1221,l M l a l M l b == ,有2,M ab M == ,0a b >时,2 a b +叫,a b ,a b 的几何平均数 2 a b + 二、建构 一般,判断两数的大小可采用“比较法”: 02a b +-=≥ 2 a b +≤(当且仅当a b =时取等号) 说明:当0a =或0b =时,以上不等式仍成立。 从而有 2 a b +≤(0,0)a b ≥≥(称之“基本不等式” )当且仅当a b =时取等号。 2 a b +≤的几何解释: 如图,,2 a b OC CD OC CD +≥== 三、运用 例1 设,a b 为正数,证明:1(1)2(2)2b a a a b a +≥+≥ 注意:基本不等式的变形应用 2,2a b a b ab +??≤+≤ ???

例2 证明: 22(1)2a b ab +≥ 此不等式以后可直接使用 1(2)1(1)1 x x x + ≥>-+ 4(3)4(0)a a a +≤-< 2 2≥ 2 2> 例3 已知,0,1a b a b >+=,求证:123a b +≥+ 四、小结 五、作业 反馈32 书P91 习题1,2,3

(新)高中数学柯西不等式与排序不等式

1 3.1 3.2 柯西不等式 1.二元均值不等式有哪几种形式? 答案:(0,0)2 a b a b +≥>>及几种变式. 2.已知a 、b 、c 、d 为实数,求证22222()()()a b c d ac bd ++≥+ 证法:(比较法)22222()()()a b c d ac bd ++-+=….=2()0ad bc -≥ 定理:若a 、b 、c 、d 为实数,则22222()()()a b c d ac bd ++≥+. 2 22|| c d ac bd +≥+ 或222||||c d ac bd +≥+ 22c d ac bd +≥+. 定理:设1212,,,,,,,n n a a a b b b R ∈,则 222222212121122()()()n n n n a a a b b b a b a b a b +++++≥+++ (当且仅当12 12 n n a a a b b b === 时取等号,假设0i b ≠) 变式: 2222 12121 ( )n n a a a a a a n ++ ≥++???+. 定理:设,αβ是两个向量,则||||||αβαβ≤. 等号成立?(β是零向量,或者,αβ共线) 练习:已知a 、b 、c 、d 证法:(分析法)平方 → 应用柯西不等式 → 讨论:其几何意义?(构造三角形) 三角不等式: ① 定理:设1122,,,x y x y R ∈ 变式:若112233,,,,,x y x y x y R ∈,则结合以上几何意义,可得到怎样的三角不等式? 例1:求函数y = 分析:如何变形? → 构造柯西不等式的形式 变式:y =→ 推广:,,,,,)y a b c d e f R +=∈

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