人教A版高中数学选修4-5同步练习-反证法与放缩法
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第二讲证明不等式的基本方法
2.3 反证法与放缩法
A级基础巩固
一、选择题
1.用反证法证明命题“如果a>b,那么3
a>
3
b”时,假设的
内容是()
A.3
a=
3
b B.
3
a<
3
b
C.3
a=
3
b,且
3
a<
3
b D.
3
a=
3
b或
3
a<
3
b
解析:应假设3
a≤
3
b,即
3
a=
3
b或
3
a<
3
b.
答案:D
2.用反证法证明命题“a,b,c全为0”时,其假设为() A.a,b,c,全不为0
B.a,b,c至少有一个为0
C.a,b,c至少有一个不为0
D.a,b,c至多有一个不为0
解析:“a,b,c全为0”的否定是“a,b,c至少有一个不为0”.答案:C
3.对“a,b,c是不全相等的正数”,给出下列判断:
①(a-b)2+(b-c)2+(c-a)2≠0;
②a>b与a<b及a≠c中至少有一个成立;
③a≠c,b≠c,a≠b不能同时成立.
其中判断正确的命题个数是()
A.0 B.1
C.2 D.3
解析:对于①,若(a-b)2+(b-c)2+(c-a)2=0,则a=b=c,与已知矛盾,故①对;
对于②,当a>b与a<b及a≠c都不成立时,有a=b=c,不符合题意,故②对;对于③,显然不正确.
答案:C
4.设x,y,z都是正实数,a=x+1
y,b=y+
1
z,c=z+
1
x,则a,
b,c三个数()
A.至少有一个不大于2 B.都小于2
C.至少有一个不小于2 D.都大于2
解析:因为a+b+c=x+1
x+y+1
y+z+
1
z≥2+2+2=6,当且仅
当x=y=z=1时等号成立,所以a,b,c三者中至少有一个不小于2.
答案:C
5.若a,b,c∈R+,且a+b+c=1,设M=
8
27-27a
,N=(a+
c)·(a+b),则()
A.M≥N B.M≤N
C.M>N D.M<N
解析:依题设,1-a,1-b,1-c均大于0,又a+b+c=1,
所以3
(1-a )(1-b )(1-c )≤1
3[(1-a )+(1-b )+(1-c )]
=23
, 所以(1-a )(1-b )(1-c )≤8
27
,
从而8
27-27a ≥(1-b )(1-c )=(a +c )(a +b ),
所以M ≥N ,当且仅当a =b =c =1
3时,等号成立.
答案:A 二、填空题
6.用反证法证明命题:“一个三角形中不能有两个直角”的过程归纳为以下三个步骤:
①∠A +∠B +∠C =90°+90°+∠C >180°,这与三角形内角和为180°相矛盾,则∠A =∠B =90°不成立;
②所以一个三角形中不能有两个直角; ③假设∠A ,∠B ,∠C 中有两个角是直角, 不妨设∠A =∠B =90°.
正确顺序的序号排列为________.
解析:由反证法证明的步骤知,先假设即③,再推出矛盾即①,最后做出判断,肯定结论即②,即顺序应为③①②.
答案:③①②
7.lg 9·lg 11与1的大小关系是________.
解析:因为lg 9·lg 11<lg 9+lg 112=lg 992<lg 1002=1,
所以lg 9·lg 11<1. 答案:lg 9·lg 11<1
8.设M =1210+1210+1+1210+2+…+1
211-1,则M 与1的大小关
系为________.
解析:因为210+1>210,210+2>210,…,211-1>210,所以
M =1210+1210+1+1
210+2+…+
答案:M <1 三、解答题
9.已知x ,y >0,且x +y >2.求证:1+x y ,1+y x 中至少有一个
小于2.
证明:(反证法)设
1+x y ≥2,1+y
x
≥2, 则⎩⎪⎨⎪⎧1+x ≥2y , ①
1+y ≥2x . ②
由①②式可得2+x +y ≥2(x +y ),即x +y ≤2,与题设矛盾. 所以1+x y ,1+y x
中至少有一个小于2.
10.已知n ∈N *,求证:1×2+2×3+…+n (n +1)< (n +1)2
2
. 证明:由基本不等式,得n (n +1)<n +n +12=2n +1
2,
所以1×2+2×3+…+n (n +1)<32+5
2+…+2n +12=
3+5+…+(2n +1)2=n (n +2)2=n 2+2n 2<(n +1)2
2
,故原不等
式成立.
B级能力提升
1.(2018·浙江卷)已知a1,a2,a3,a4成等比数列,且a1+a2+a3+a4=ln(a1+a2+a3),若a1>1,则()
A.a1<a3,a2<a4B.a1>a3,a2<a4
C.a1<a3,a2>a4D.a1>a3,a2>a4
解析:构造不等式ln x≤x-1,
则a1+a2+a3+a4=ln(a1+a2+a3)≤a1+a2+a3-1,
所以a4=a1·q3≤-1.由a1>1,得q<0.
若q≤-1,则ln(a1+a2+a3)=a1+a2+a3+a4=a1(1+q)·(1+q2)≤0.
又a1+a2+a3=a1(1+q+q2)≥a1>1,
所以ln(a1+a2+a3)>0,矛盾.
因此-1<q<0.
所以a1-a3=a1(1-q2)>0,a2-a4=a1q(1-q2)<0,
所以a1>a3,a2<a4.
答案:B
2.设x,y,z,t满足1≤x≤y≤z≤t≤100,则x
y+
z
t的最小值为
________.
解析:因为x
y≥
1
y≥
1
z,且
z
t≥
z
100,
所以x
y+
z
t≥
1
z+
z
100≥2
1
z·
z
100=
1
5,
当且仅当x=1,y=z=10,t=100时,等号成立.
答案:1 5
3.已知数列{a n }满足a 1=2,a n +1=2⎝ ⎛⎭
⎪⎫1+1n 2
·a n (n ∈N *),
(1)求a 2,a 3并求数列{a n }的通项公式; (2)设c n =n
a n ,求证:c 1+c 2+c 3+…+c n <710
.
(1)解:因为a 1=2,a n +1=2⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1n 2
·a n (n ∈N *),
所以a 2=2⎝ ⎛⎭⎪⎫1+112
·a 1=16,
a 3=2⎝ ⎛⎭
⎪⎫1+122
·a 2=72.
又因为
a n +1(n +1)
2=2·a n n 2,n ∈N *
, 所以⎩
⎨⎧⎭
⎬⎫
a n n 2为等比数列,
所以a n n 2=a 112·2n -1
=2n ,所以a n =n 2·2n .
(2)证明:c n =n
a n =1n ·2n ,
所以c 1+c 2+c 3+…+c n =11·2+12·22+13·23+…+1
n ·2n <12+18+124+14·⎝ ⎛⎭⎪⎫124+1
25+ (12)
=23+14·124⎣⎢⎡⎦
⎥⎤
1-⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -31-1
2 <23+14·1
241-
1
2
=2
3+1
32=
67
96
=670
960<
96×7
96×10
=
7
10,
所以不等式得证.。