证明不等式的基本方法——比较法

第二讲证明不等式的基本方法课题：第01 课时不等式的证明方法之一：比较法一．教学目标（一）知识目标（1）了解不等式的证明方法——比较法的基本思想；（2）会用比较法证明不等式,熟练并灵活地选择作差或作商法来证明不等式；（3）明确用比较法证明不等式的依据,以及“转化”的数学思想。

（二）能力目标（1）培养学生将实际问题转化为数学问题的能力；（2）培养学生观察、比较、抽象、概括的能力；（3）训练学生思维的灵活性。

（三）德育目标（1）激发学习的内在动机；（2）养成良好的学习习惯。

二．教学的重难点及教学设计（一）教学重点不等式证明比较法的基本思想, 用作差、作商达到比较大小的目的（二）教学难点借助与0 或1 比较大小转化的数学思想,证明不等式的依据和用途（三）教学设计要点1. 情境设计用糖水加糖更甜,实际是糖的质量分数增大这个生活常识设置问题情境,激发学生学习动机,通过将实际问题转化为不等式大小的比较,引入新课。

2. 教学内容的处理（1）补充一系列不同种类的用作差、作商等比较法证明不等式的例题。

（2）补充一组证明不等式的变式练习。

（3）在作业中补充何时该用作差法,何时用作商法的习题,帮助同学们更好地理解比较法。

3. 教学方法独立探究,合作交流与教师引导相结合。

三．教具准备水杯、水、白糖、调羹、粉笔等四．教学过程( 一) 、新课学习：1. 作差比较法的依据：a b a b 0证明：采用差值比较法：已知a, b, m都是正数,并且 a b,则下面给出证明.a,b证明：注意到要证的不等式关于对称,不妨设当a b 0时, 1,a b 0（, ）1例5. 若a b c 0,求证1．已知a 1. 求证：（1）a2 2a 1;最终比较差与0 的大小关结果与1 的大小关系系。

不等式证明的基本方法不等式证明的基本方法包括：比较法；综合法；分析法；反证法；换元法等.下面，就不等式证明的常用方法作较为全面的归纳.【比较法】——是证明不等式的最基本、最重要的方法，它常用的证明方法有两种：1.作差比较法(1)应用范围：当欲证的不等式两端是多项式、分式或对数式时，常用此法.(2)步骤：“作差----变形----判断符号”.(3)变形——判断符号的主要途径和方法：①配方，将差式变形为若干个非负(或非正)数(式子)和的形式后判断差式的符号.②因式分解，将差式变形为若干个因式积的形式，再根据所有因式积的符号判断差式的符号.③分成几项，然后说明各项均为正(或负)，判断差的符号.例1.已知a，b，c∈R+，求证：a3+b3+c3≥3abc．证明：a3+b3+c3-3abc=[(a+b)3+c3]-3a2b-3ab2-3abc=(a+b+c)[(a+b)2-(a+b)c+c2]-3ab(a+b+c)[(a−b)2+(b−c)2+(a−c)2](a+b+c)，=(a+b+c)[a2+b2+c2-ab-bc-ca]=12∵ a，b，c∈R+，∴ a+b+c＞0．又∵(a−b)2+(b−c)2+(a−c)2≥0，a+b+c>0，[(a−b)2+(b−c)2+(a−c)2](a+b+c) ≥0，即a3+b3+c3-3abc≥0，∴12∴a3+b3+c3≥3abc．(当且仅当a=b=c时取等号).例2.已知a，b∈R+，n∈N，求证：(a+b)(a n+b n)≤2(a n+1+b n+1)．证明：∵左边-右边=a n+1+ab n+a n b+b n+1-2a n+1-2b n+1=ab n+a n b-a n+1-b n+1=a(b n-a n)+b(a n-b n) =(b n-a n)(a-b)，①当a>b>0时，b n-a n<0，a-b>0，∴①<0；当b>a>0时，b n-a n>0，a-b<0，∴①<0；当a=b>0时，b n-a n=0，a-b=0，∴①=0．综上所述，有(a+b)(a n+b n)-2(a n+1+b n+1)≤0．(当且仅当a=b>0时取等号).即(a+b)(a n+b n)≤2(a n+1+b n+1)，当且仅当a=b 是去等号．2.作商比较法(1)应用范围：当要证的式子两端是乘积或幂、指数形式时，常用此法.(2)方法：要证A>B ，常分以下三种情况：若B>0，只需证明 AB >1；若B=0，只需证明A>0；若B<0，只需证明 AB <1.(3)步骤：作商-----变形-----判断商数与1的大小. 例3.已知a ，b ∈R +，求证a a b b ≥a b b a ．证明：∵ a ，b ∈R +，∴ a b b a ＞0，又∵ a a b ba b b a =(ab )a (ba )b =(ab )a−b . 当a>b>0时，ab>1，且a -b>0，故a ab b a b b a >1； 当b > a >0时，0<a b<1，且a -b<0，故a ab b a b b a>1；当a=b>0时，ab1，且a -b=0，故a ab b a b b a=1；综上所述，当a ，b ＞0是，都有a a b b ≥a b b a ．例4 .已知a ，b 均为正实数，且a ≠b.求证：a 3+b 3>a 2b+ab 2. 证明：∵ a ，b 均为正实数，且a ≠b ， ∵ a 3+b 3ab 2+a 2b =(a+b )(a 2−ab+b 2)ab(a+b)>2ab−ab ab=1,由于a 2b+ab 2>0，∵ a 3+b 3>a 2b+ab 2.说明：此题的常规证明方式为求差法.请读者自证.想一想①：证明下列不等式. 1.a 2+b 2≥2(a -b -1).2.已知a>2，b>2，求证：a+b<ab.【综合法】用综合法证明不等式，就是利用已知事实(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，经过逐步的演绎推理，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”推“可知”，逐步推出“结论”. 综合法属演绎推理范畴.例5.(1)若a 、b 、c 是不全相等的正数，求证：lg a+b 2+lg b+c 2+lg a+c2>lga +lgb +lgc .(2)已知a>2，求证log a (a -1)·log a (a+1)<1．证明:(1)∵ a ，b ，c ∈R +，∴a+b 2≥√ab >0，b+c 2≥√bc >0，a+c 2≥√ac >0，又a ，b ，c 为不全相等的正数，故有，a+b 2∙b+c 2∙a+c 2>abc ，∴ lga+b 2∙b+c 2∙a+c 2> lg abc.即lga+b 2+lg b+c 2+lga+c 2>lga +lgb +lgc .(2) ∵ a >2，∴log a (a -1)> 0，log a (a+1)> 0．又∵ log a (a -1)≠log a (a+1)，∴ √log a (a −1)∙log a (a +1)<log a (a−1)+log a (a+1)2=12log a (a 2−1)<12log a a 2=1，∴ log a (a -1)·log a (a+1)< 1．例6.已知a ，b ，c∈R +，求证：(1)(ab+a+b+1)(ab+ac+bc+c 2)≥16abc . (2).3≥-++-++-+ccb a b bc a a a c b 证明：(1) ∵ ab+a+b+1=(a+1)(b+1)，ab+ac+bc+c 2=(a+c)(b+c)．又∵a ，b ，c∈R +， ∴ ,021>≥+a a ,021>≥+b b ,02>≥+ac c a ,02>≥+bc c b于是有，,04)1)(1(>≥++ab b a ,04))((2>≥++abc c b c a ∴ (a+1)(b+1)(a+c)(b+c)≥16abc . (当且仅当a=b=c=1时取等号). (2)法1.(利用二元均值不等式a+b ab 2≥).∵ .332223)()()(=-++≥-+++++=-++-++-+c b b c c a a c b a a b c c b a b b c a a a c b∴ .3≥-++-++-+cc b a bb c a aa cb (当且仅当a=b=c 时取等号).法2. (利用三元均值不等式a+b+c 33abc ≥).∵ .33333)()(=-+≥-+++++=-++-++-+ba cb ac ca bc ab cc b a bb c a aa c b∴ .3≥-++-++-+c c b a b b c a a a c b (当且仅当a=b=c 时取等号). 法3. (利用六元均值不等式a+b+c+d+e+f 66abcdef ≥).∵ .3363)(=-≥-+++++=-++-++-+cb ca bc ba ac ab cc b a bb c a aa c b∴ .3≥-++-++-+cc b a bb c a aa cb (当且仅当a=b=c 时取等号).例7.已知a 、b 、c ∈R +，求证：.23≥+++++a c b c b a b a c 有人给出了如下的证明：∵ a 、b 、c ∈R +，∴ .232223))()((333≥≥+++≥+++++ac bc ab abc a c c b b a abc a c b c b a b a c ∴.23≥+++++a c b c b a b a c (当且仅当a=b=c 时取等号). 你认为正确吗? 剖析：在上述的证明过程中，第二个“≥”，应为“≤”. 在不等式的基本性质中，只有同向的不等式才有传递性，此题的推证在第二个“≥”处，是传递不了的.正确的证明如下..233293))()((13))()((3213)]111)](()()[(213)111)(()1()1()1(33=-=-+++⋅+++⋅≥-++++++++++=-+++++++=-++++-++++-+++=+++++a c c b b a c a c b b a c a c b b a c a c b b a c a c b b a c b a ca cb ac b c b a b a c b a a c b c b a b a c∴.23≥+++++a c b c b a b a c (当且仅当a=b=c 时取等号). 说明:(1)用均值定理证明不等式时，要为运用定理对式子作适当变形，可把式子分成若干分，对每部分运用均值定理后，再把它们相加或相乘． (2)在用不等式的基本性质“传递性”时，要注意只有“不等号同向”时，才能进行传递.在用同向不等式相乘时，一定要强调各个不等式均为正，否则会出错. 例8.已知a ，b ∈R +，且a+b=1，求证：ax 2+by 2≥(ax+by)2. 证明：法1.(求差法).∵ a ，b ∈R +，且a+b=1，∴ ax 2+by 2-(ax+by)2=a(1-a)x 2+b(1-b)y 2-2abxy=ab(x 2+y 2-2xy)=ab(x -y)2≥0， 即ax 2+by 2≥(ax+by)2. (当且仅当x=y 时取等号). 法2.(利用二元均值不等式).∵ a ，b ∈R +，且a+b=1，∴ ax 2+by 2=(a+b)( ax 2+by 2)=(ax)2+(by)2+ab(x 2+y 2) ≥(ax)2+(by)2+2abxy=(ax+by)2. 即ax 2+by 2≥(ax+by)2. 法3.(利用柯西不等式).∵ [22)()(b a +][22)()(y b x a +]≥(ax+by)2. 又∵a ，b ∈R +，且a+b=1，∴ ax 2+by 2≥(ax+by)2.想一想②：证明下列不等式1.求证：a 2+b 2+c 2+3≥2(a+b+c).2.设a ，b ，c 是不全等的正实数，求证：cab b ac a bc ++>a+b+c.3.已知0<x <1，求证：xb x a -+122≥2)(b a +.【分析法】分析法是指从需证的不等式出发，寻求使这个不等式成立的充分条件.其特点和思路是“执果索因”，即从“未知”求“需知”，逐步靠拢“已知”.分析法一般用于综合法难以证明的不等式.通常表现为不等式的形式复杂，难以直接由一端过渡到另一端的问题. 例9.若0<a<c ，b<c. 求证：<<--a ab c c 2ab c c -+2.证明：要证<<--a ab c c 2ab c c -+2，只要证，<-<--c a ab c 2ab c -2， 即只要证 |a -c|<ab c -2，只要证 (a -c)2<c 2-ab ，即a 2-2ac<-ab ，∵ a>0，∴ 只要证a+b<2c. 由题设条件，显然有a+b<2c 成立.将每一步倒推回去， ∴ 原不等式成立.说明：分析法的书写方式是比较繁琐的.因此我们在实际做题时，往往用分析法“探路”，用综合法来书写表述.在探路时，也可以用“⇐”来表述. 例10.设 x>0，y>0，x≠y ，求证：21223133)()(y x y x +<+证明：∵ x>0，y>0，x≠y ，,)()(.)()(32233212231332y x y x y x y x +<+⇐+<+.0)()(2),(32222222233>-++⇐+<⇐y x y x y x y x y x ∴ 原不等式成立.想一想③：设0>>b a ，求证：.8)(28)(22bb a ab b a a b a -<-+<-【反证法】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.反证法的逻辑原理是命题“P ”与它的否定“非P ”的真假相反，所以要证一个命题为真，只要证它的否定为假即可.推出矛盾的四种途径：①推理的结果与基本定义、公理、定理等相矛盾——与基本结论相矛盾. ②推理的结果与已知条件相矛盾——与已知相矛盾. ③推出两个相互矛盾的结论——自相矛盾. ④推理的结果与假设相矛盾——与假设相矛盾.例11.对实数a ，b ，c ，A ，B ，C ，有20aC bB cA -+=，且20ac b ->.求证:20AC B -≤. 证明:假设AC -B 2>0， 则20AC B >≥，由已知有 20ac b >≥，相乘得 22aAcC b B >，∵ 2aC cA bB +=，∴ 222()44aC cA b B aAcC +=<， 整理得 2()0aC cA -< ， 这与“任何实数的平方非负”相矛盾(与基本结论相矛盾). ∴ 假设不成立，故20AC B -≤.例12.已知a>0，b>0，且a+b>2. 求证：1+b a与1+ab中，至少有一个小于2.证明：假设1+b a与1+a b都不小于2，则1+b a≥2且1+a b≥2，∵ a>0，b>0，∴ 1+b≥2a ，1+a≥2b ， 两式相加可得1+b+1+a≥2(a+b)，即a+b≤2，这与已知a+b>2矛盾( 与已知相矛盾). 故假设不成立， ∴1+b a与1+a b中，至少有一个小于2.例13.设0 < a ， b ， c < 1，求证：(1 - a )b ，(1 - b )c ，(1 - c )a 不可能同时大于14. 证明:假设(1 - a )b >14>0， (1 - b )c >14>0， (1 - c )a >14>0， 则三式相乘：(1 - a )b •(1 - b )c •(1 - c )a >164. ①又∵0 < a ， b ， c < 1 ， ∴ 0<(1-a)a ≤[(1−a )+a 2]2=14， 同理：(1-b)b ≤14，(1-c)c ≤14 . 以上三式相乘： (1 - a )a •(1 - b )b •(1 - c )c ≤164. 与①矛盾(自相矛盾).∴ 原命题成立例14.已知数列{a n }是首项为2，公比为12的等比数列，S n 是它的前n 项和.(1)用S n -1表示S n ；(2)是否存在自然数c 和k ，使得 12k k S c S c+->-成立.解:(1)由求和公式可得242nn S -=-，从而可得S n =.2211+-n S (2)假设存在符合条件的自然数c 和k ，则11242242kk k k S c c S c c-+----=>---，从而114320422kkc c ----⨯<--⨯. ① 令 4t c =-， 则由①式得 (t -3×21-k )(t -2×21-k )<0，即112232k kt --⨯<<⨯，∴ 1223k t -<⨯<，② ∵ c ，k 为自然数，知t 为整数，这样一来 ②式不成立. 故这样的自然数c 和k 不存在. 想一想④：已知a + b + c > 0，ab + bc + ca > 0，abc > 0，求证：a ，b ， c > 0.【换元法】在不等式的证明过程中，按照所证不等式的结构特点，将不等式中的变量作适当的代换，使其结构和关系变得更清晰、明朗，从而使证明过程变得简洁、明快.常用的换元有如下几种形式.(1)三角代换：多用于条件不等式的证明. 当所给条件中变量t 的取值在[-a ，a]时，可令t=acos θ，θ∈[0，π]或t=asin θ，θ∈[−π2，π2]；当变量t 为任意实数时，可令t=atan θ， θ∈[−π2，π2].例15.若x 2+y 2≤1，求证：|x 2+2xy -y 2|≤√2.证明:由x 2+y 2≤1，设x=rsin α，y=rcos α，|r|≤1，则|x 2+2xy -y 2|=|r 2cos 2α+2r 2cosαsinα−r 2sin 2α|=r 2|cos2α+sin2α|=√2r 2|sin(α+π4)| ≤√2r 2≤√2.(2)代数代换：若条件中有a >0，b >0，且a +b =1时，可令a=12+t ，b =12−t ，t ∈(−12，12)； 或a>0，b>0，c>0.且a+b+c=1时，可令a=13+t 1，b =13+t 2，c =13+3，t 1+t 2+t 3=0. 也可将其中的一部分作代换.例16.已知a ＞0，b ＞0，且a +b =1 求证：(a +1a )(b +1b )≥254.证法1：(代数代换) 设a =12+t ，b =12-t .∵ a +b =1，a>0，b>0，∴ |t |<12.∵ (a +1a )(b +1b )=2222222241)45(211)21(211)21(11t t t t t t t bb a a --+==-+-⋅+++=+⋅+ =42541162541231625242=≥-++t tt .(当且仅当t=0，即a=b=12时取等号). 即(a +1a )(b +1b )≥254.证法2. (三角换元法）∵ a>0，b>0，a +b =1，故令a =sin 2α，b =cos 2α，α∈(0，). ∴ αααααααααα2244442222cos sin 1cos sin cos sin )cos 1)(cos sin 1(sin )1)(1(+++=++=++b b a aαααααααααα2sin 416)2sin 4(2sin 4322sin 82sin 2sin 4)2cos sin 2cos (sin 1622222422244+-=+-=+-=. 又∵ 12sin 2≤α，∴ 2516)2sin 4(,3142sin 4222≥+-⇒=-≥-αα①.且 .412sin 412≥α②. 由①②可得，.4252sin 416)2sin 4(222≥+-αα 即 (a +1a)(b +1b)≥254..例17.证明：若a > 0，则√a 2+1a 2 -√2≥a +1a -2.证明：设x= a +1a ，y=√a 2+1a 2，a > 0，x ≥2，y ≥√2.则只需证明y −√2≥x −2,2π∵ x 2-y 2=( a +1a )2-(√a 2+1a 2)2=2，x+y=( a +1a )+ √a 2+1a 2≥2+√2， (当a = 1时取“=” ).∴ x -y=x 2−y 2x+y≤2+√2=2−√2. 即 y −√2≥x −2，∴ 原不等式成立.习题3.11.求证：a 2+b 2+1≥a+b -ab .2.已知a>b>0，求证：a a b b>(ab)a+b 2.3.已知0 < x < 1， 0 < a < 1，试比较|log a (1-x)|与|log a (1+x)|的大小.4.已知a>b>c ，求证1140a b b c c a++≥---.5.已知224x y +=，求证：|4y +≤.6.已知a ，b ，c 为正实数，且a 2+b 2=c 2.求证：a n +b n <c n (n 为大于2的整数).7.设a 、b 、c 是三角形的边长，求证cb a cb ac b a c b a -++-++-+≥3.8.已知a>1，b>1，c>1. 求证：22212111a b c b c a ++≥---.参考答案想一想①：1.提示：求差后配方.2. 提示：求差或求商.1212111=+<+=+a b ab b a . 想一想②：提示：1.求差法，也可以用二元均值不等式. 2.用二元均值不等式. 3.仿例8.只有x+(1-x)=1.想一想③：要证原不等式成立，只需证：.8)(2)(8)(222bb a b a a b a -<-<-∵b a ≠只需证.4)(14)(22bb a a b a +<<+只需证bb a a b a 212+<<+，只需证b a a b <<1∵0>>b a 上式成立 ∴原不等式在0>>b a 时成立.想一想④：假设a < 0，∵ abc > 0， ∴ bc < 0. 又由a + b + c > 0，则b + c = -a > 0，∴ ab + bc + ca = a (b + c ) + bc < 0， 与题设矛盾. 又若a = 0，则与abc > 0矛盾， ∴ 必有a > 0. 同理可证：b > 0, c > 0.习题3.11.求差配方.2.求商分类讨论.3.作商或作差比较大小均可4.1140a b b c c a++≥---，.4)11)](()[(,411≥-+--+-⇐-≥-+-⇐c b b a c b b a c a c b b a5.三角代换.6.构造以a 、b 、c 为三边，且以c 为斜边的直角三角形. 令)900(sin cos 00<<==θθθc b c a ，.)2(cos cos 0sin sin 01cos 01sin 022><<<<<<<<n n n θθθθθθ，∴，，∵,nnnnnnnc c c b a =+<+=+)cos (sin )cos (sin 22θθθθ∴. 7.由不等式的对称性，不妨设a ≥b ≥c ，则a c b -+≤b a c -+≤c b a -+, 且b a c --2≤0， c b a --2≥0.∴1113--++--++--+=--++-++-+c b a cb ac b a c b a c b a c b a c b a c b ac b a b a c b a c c a b a c b c b a -+--+-+--+-+--=222≥0222=-+--+-+--+-+--ba cb ac b a c a c b b a c c b a ， ∴cb a cb ac b a c b a -++-++-+≥3.8.由1,1,1a b c >>>，可设1,1,1,0,0,0a x b y c z x y z >>>－＝－＝－＝.于是xz z y y x x z z y y x a c c b b a 222222222)2()2()2()1()1()1(111++≥+++++=-+-+- =1234)(43=⋅⋅⋅≥++xzz y y x x z z y y x .。

证明不等式的基本方法——比较法不等式的基本方法之一是比较法（或称为递推法）。

该方法的主要思想是通过比较不等式两边的表达式来确定它们的大小关系。

在使用比较法证明不等式时，我们通常需要注意以下几点：1.明确不等式的目标：确定我们想要证明的具体不等式。

2.选择合适的比较对象：我们需要找到一个或多个合适的表达式作为比较对象，通常是在已知不等式中出现过的表达式。

3.建立递推关系：通过比较对象与目标表达式的大小关系，建立一种递推关系。

递推关系可以是通过改变不等式两边的表达式，或是通过引入新的变量来推导出来。

4.递归执行递推关系：通过递归执行建立好的递推关系，最终推导出目标不等式的结果。

下面将通过具体的例子来说明比较法的应用。

例1：证明对于任意正整数n，有$n^2>n$。

解：首先明确不等式的目标是$n^2>n$。

可以选择$n-1$作为比较对象，因为$n^2>n$与$n>n-1$是等价的。

建立递推关系：假设$n>1$，则有$(n-1)^2=n^2-2n+1<n^2<n(n-1)$。

递归执行递推关系，当$n=2$时，有$2^2=4>2$。

对于$n>2$，可以继续推导出$n^2>n$。

综上所述，对于任意正整数n，有$n^2>n$。

例2：证明对于任意正整数n，有$2^n>n$。

解：首先明确不等式的目标是$2^n>n$。

可以选择$n-1$作为比较对象，因为$2^n>n$与$n>n-1$是等价的。

建立递推关系：假设$n>1$，则有$2^{n-1} = \frac{1}{2^n} <\frac{n}{2}$。

递归执行递推关系，当$n=2$时，有$2^2=4>2$。

对于$n>2$，可以继续推导出$2^n>n$。

综上所述，对于任意正整数n，有$2^n>n$。

比较法是一种简单直观的证明不等式的方法。

通过找到合适的比较对象，建立递推关系，并递归执行递推关系，我们可以有效地证明不等式。

证明不等式的基本方法一比较法不等式的基本方法一比较法是以较为常用和广泛的方法之一，用于证明不等式的真实性或者不真实性。

该方法基于两个原则：1.如果对于不等式两边的所有常数，左边的常数小于右边的常数，则不等式成立；2.如果不等式两边的所有元素中的其中一个元素，在一些范围内小于另一个元素，则不等式成立。

下面通过一些例子来详细介绍基本方法一比较法的具体步骤和应用。

例子1：证明对于所有的正整数n，都有n^2>n。

证明：根据不等式的基本方法一比较法，我们可以利用两个原则来进行证明。

首先，根据原则1，我们可以比较n^2和n。

当n=1时，n^2=1，n=1，所以n^2>n成立。

对于n>1的情况，由于n^2是n的平方，而n的平方大于n，因此n^2>n成立。

其次，根据原则2，我们可以比较n^2和n。

当n=1时，n^2=1，n=1，所以n^2>n成立。

对于n>1的情况，考虑到n^2是n的平方，而n的平方是n乘以n，所以n^2>n成立。

综上所述，我们可以得出结论，对于所有的正整数n，n^2>n成立。

例子2：证明对于所有的正整数n，都有n^2+n>2n。

证明：同样地，我们可以利用不等式的基本方法一比较法来证明该不等式。

首先，根据原则1，我们可以比较n^2+n和2n。

对于n=1的情况，n^2+n=1+1=2，2n=2，所以n^2+n>2n成立。

对于n>1的情况，我们可以将不等式简化为n^2>n，这是一个已经证明过的不等式。

其次，根据原则2，我们可以比较n^2+n和2n。

当n=1时，n^2+n=2，2n=2，所以n^2+n>2n成立。

对于n>1的情况，我们可以继续简化不等式为n^2>n，这同样是一个已经证明过的不等式。

综上所述，我们可以得出结论，对于所有的正整数n，n^2+n>2n成立。

通过上述例子，我们可以总结论证不等式的基本方法一比较法的步骤如下：1.确定要证明的不等式形式；2.根据不等式的特点，选择合适的比较方法，并根据比较原则进行证明；3.在证明过程中，可以使用数学推导、归纳法等数学方法来辅助证明；4.利用已经证明过的不等式和已知的数学定理等，简化和推导不等式；5.综合所有的证明过程，得出最终结论。

证明不等式的方法1.比较法。

在证明不等式的方法中，比较法是最基本、最重要的方法。

比较法是利用不等式两边的差是正还是负来证明不等关系的。

利用不等式的性质对不等式进行变形，变形目的在于判断差的符号，而不考虑值是多少。

2.综合法。

综合法是由已知条件出发，推导出所要证明的不等式成立，即由已知逐步推演不等式成立的必要条件得到结论。

综合法是“由因导果”。

3.分析法。

分析法也是证明不等式的一种常用的基本方法，当证题不知从何入手时，有时可以用分析法获得解决。

分析法是和综合法对立统一的两种方法，它是由结果步步寻求不等式成立的充分条件，找寻已知，是“执果索因”。

分析法和综合法常常是不能分离的，如果使用综合法证明不等式，难以入手时常用分析法探索证题的途径，之后用综合法形式写出它的证明过程。

4.作商法。

将不等式左右两端作商、变形化简商式到最简形式，判断商与1的大小，应用范围一般是被证式的两端都是正数，被证式子两端都是乘积形式或指数形式时常用此法。

5.判别式法，对于含有两个或两个以上字母的不等式，在使用比较法无效时，若能整理成一边为零，而另一边为某个字母的二次式时，这时候可用判别式法。

6.代换法。

代换法中常用的有两种：一种是三角代换法，一种是增量代换法。

三角代换法多用于条件不等式的证明，当所给条件较复杂，一个变量不易用另一个变量表示，这时候可考虑三角代换，将两个变量都用同一个参数表示。

此法可以把复杂的代数问题转化为三角问题。

要注意的是可能对引入的角有一定的限制，这一点要根据已知来定。

增量代换法一般是在对称式（任意互换两个字母，代数式不变）和给定字母顺序的不等式，常用增量法进行代换，代换的目的是通过代换达到减元的目的，使问题化难为易，化繁为简。

7.构造函数法。

函数思想是中学数学重要的思想方法之一，有些数学问题只要将其中某些变化的量建立起联系，构造出函数，再利用函数的性质，就能解决问题。

8.反证法。

用直接法证明不等式困难时，可考虑用反证法。

§4.2.1证明不等式的基本方法—比较法【学习目标】能熟练运用比较法来证明不等式。

【新知探究】1．比较法证明不等式的一般步骤：作差（商）—变形—判断—结论.2．作差法：a －b ＞0⇒a ＞b ，a －b ＜0⇒a ＜b .作差法证明不等式是不等式证明的最基本的方法.作差后需要判断差的符号，作差变形的方向常常是因式分解（分式通分、无理式有理化等）后，把差写成积的形式或配成完全平方式.3．作商法：a ＞0，b ＞0，ba ＞1⇒a ＞b . 比商法要注意使用条件，若b a ＞1不能推出a ＞b .这里要注意a 、b 两数的符号. 【自我检测】1．设0＜x ＜1，则a =2x ，b =1+x ，c =x-11中最大的一个是 A. a B. b C. c D.不能确定2．已知x 、y ∈R ，M =x 2+y 2+1，N =x +y +xy ，则M 与N 的大小关系是A.M ≥NB.M ≤NC.M =ND.不能确定 3．若a 1＜b1＜0，则下列结论不正确．．．的是 A.a 2＜b 2B.ab ＜b 2C.a b +ba ＞2 D.|a |+|b |＞|a +b | 4．已知|a +b |＜－c （a 、b 、c ∈R ），给出下列不等式：①a ＜－b －c ；②a ＞－b +c ；③a ＜b －c ；④|a |＜|b |－c ；⑤|a |＜－|b |－c .其中一定成立的是____________.（把成立的不等式的序号都填上）5．若a 、b ∈R ，有下列不等式：①a 2+3＞2a ；②a 2+b 2≥2（a －b －1）；③a 5+b 5＞a 3b 2+a 2b 3；④a +a1≥2.其中一定成立的是__________.（把成立的不等式的序号都填上） 【典型例题】 例1、已知,a b 都是正数，并且a b ≠，求证：.2233ab b a b a +>+变式训练：当m ＞n 时，求证：m 3－m 2n －3mn 2＞2m 2n －6mn 2＋n 3．例2、已知,a b 都是正数，求证：,ab b a b a b a ≥ 当且仅当b a =时，等号成立。

不等式的证明方法之一：比较法目的要求：重点难点：教学过程：一、引入：要比较两个实数的大小，只要考察它们的差的符号即可，即利用不等式的性质：0>-⇔>b a b a0=-⇔=b a b a0<-⇔<b a b a二、典型例题：例1、设b a ≠，求证：)(2322b a b b a +>+。

例2、若实数1≠x ，求证：.)1()1(32242x x x x ++>++证明：采用差值比较法： 2242)1()1(3x x x x ++-++=3242422221333x x x x x x x ------++=)1(234+--x x x=)1()1(222++-x x x=].43)21[()1(222++-x x ,043)21(,0)1(,122>++>-≠x x x 且从而 ∴ ,0]43)21[()1(222>++-x x ∴ .)1()1(32242x x x x ++>++讨论：若题设中去掉1≠x 这一限制条件，要求证的结论如何变换？例3、已知,,+∈R b a 求证.a b b a b a b a ≥ 本题可以尝试使用差值比较和商值比较两种方法进行。

证明：1) 差值比较法：注意到要证的不等式关于b a ,对称，不妨设.0>≥b a0)(0≥-=-∴≥---b a b a b b a b b a b a b a b a b a b a ，从而原不等式得证。

2）商值比较法：设,0>≥b a,0,1≥-≥b a ba .1)(≥=∴-b a a b b a b a b a b a 故原不等式得证。

注：比较法是证明不等式的一种最基本、最重要的方法。

用比较法证明不等式的步骤是：作差（或作商）、变形、判断符号。

例4、甲、乙两人同时同地沿同一路线走到同一地点。

甲有一半时间以速度m 行走，另一半时间以速度n 行走；乙有一半路程以速度m 行走，另一半路程以速度n 行走。

比较法证明不等式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”。

其逻辑关系为：AB1 B2 B3… BnB，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。

a>b>0,求证：a^ab^b>(ab)^a+b/2因a^a*b^b=(ab)^ab,又ab>a+b/2故a^a*b^b>(ab)^a+b/2已知:a,b,c属于(-2,2).求证：ab+bc+ca>-4.用极限法取2或-2，结果大于等于-4，因属于(-2，2)不包含2和-2就不等于-4，结果就只能大于-4下面这个方法算不算“比较法”啊?作差 M = ab+bc+ca - (-4) = ab+bc+ca+4构造函数 M = f(c) = (a+b)c + ab+4这是关于 c 的一次函数(或常函数)，在 cOM 坐标系内，其图象是直线，而 f(-2) = -2(a+b) + ab+4 = (a-2)(b-2) > 0(因为 a<2, b<2) f(2) = 2(a+b) + ab+4 = (a+2)(b+2) > 0(因为 a>-2, b>-2)所以函数 f(c) 在c∈(-2, 2) 上总有 f(c) > 0即 M > 0即 ab+bc+ca+4 > 0所以 ab+bc+ca > -4设x,y∈R,求证x^2+4y^2+2≥2x+4y(x-1)²≥0(2y-1)²≥0x²-2x+1≥04y²-4x+1≥0x²-2x+1+4y²-4x+1≥0x²+4y²+2≥2x+4x除了比较法还有：求出中间函数的值域：y=(x^2-1)/(x^2+1)=1-2/(x^2+1)x为R，y=2/(x^2+1)在x=0有最小值是2，没有最大值，趋于无穷校所以有：-1<=y=1-2/(x^2+1)<1原题得到证明比较法：①作差比较，要点是：作差——变形——判断。