人教版高中数学选修4-5练习:第二讲2.3反证法与放缩法 Word版含解析
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教材习题点拨习题2.31.证明:方法一:假设(1-a )b >14,(1-b )c >14,(1-c )a >14,则 ∵0<a ,b ,c <1,∴(1-a )b >12,(1-b )c >12,(1-c )a >12,(1-a )b +(1-b )c +(1-c )a >32. ∵(1-a )b +(1-b )c +(1-c )a ≤1-a +b 2+1-b +c 2+1-c +a 2=3-(a +b +c )+(a +b +c )2=32,∴矛盾,假设错误,原命题成立. 方法二:设(1-a )b >14,(1-b )c >14,(1-c )a >14, 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 22=14.②同理(1-b )b ≤14,③ (1-c )c ≤14.④ ②③④三式左右两边分别相乘(1-a )a ·(1-b )b ·(1-c )c ≤164,与①矛盾, ∴原式成立.点拨:题目中出现了“不可能同时大于…”字样,而且三个式子地位相同,结合0<(1-a )a ≤⎣⎡⎦⎤(1-a )+a 22=14,可得到方向相矛盾的两个不等式,适于用反证法. 2.证明:∵1k -1k +1=1k (k +1)<1k 2<1k (k -1)=1k -1-1k,k =2,3,4,…, ∴12-13<122<1-12, 13-14<132<12-13, ……1n -1n +1<1n 2<1n -1-1n. 将以上n -1个不等式左右两边分别相加,可得12-1n +1<122+132+…+1n 2<1-1n =n -1n. 点拨:本题结论是以后经常要用到的,要记住1k (k +1)<1k 2<1k (k -1),这是一种常见的放缩.3.证明:∵k -k -1=1k +k -1>1k +k =12k , ∴1k<2(k -k -1),k =1,2,3,…,n . 当k =1,2,3,…,n 时,1<2(1-0),12<2(2-1), (1)<2(n -n -1). 将以上n 个同向不等式相加,得1+12+13+…+1n <2n . 点拨:先构造其中一个式子1k<2(k -k -1),再相加得到要证的不等式. 4.证明:假设⎝⎛⎭⎫1x 2-1⎝⎛⎭⎫1y 2-1≥9不成立,则⎝⎛⎭⎫1x 2-1⎝⎛⎭⎫1y 2-1<9. 于是1-⎝⎛⎭⎫1x 2+1y 2+1x 2y2<9, ∴1-(x 2+y 2)<8x 2y 2.∵x +y =1,∴1=(x +y )2.∴2xy ≤8x 2y 2.∴xy (1-4xy )<0.① ∵xy ≤x +y 2=12,∴xy ≤14.∴1-4xy ≥0. ∴xy (1-4xy )≥0.②由①②可知矛盾,所以假设不成立,从而⎝⎛⎭⎫1x 2-1⎝⎛⎭⎫1y 2-1≥9成立. 5.解:∵V =πr 2h ,∴S =2πr 2+2πrh =2πr 2+πrh +πrh ≥332πr 2·πrh ·πrh =332π3r 4h 2=332π(πr 2h )2=332πV 2.∴表面积最小为S =332πV 2,当且仅当2πr 2=πrh =πrh ,即V =πr 2·2r =2πr 3.∴r =3V 2π,h =23V 2π. 点拨:主要利用均值不等式来解决.6.解:设围成的圆锥的底面半径为r ,高为h ,则有R 2=r 2+h 2=12r 2+12r 2+h 2≥3312r 2·12r 2·h 2=3314(r 2h )2. ∵14(r 2h )2≤R 627,∴(r 2h )2≤4R 627. ∴r 2h ≤23R 39. ∵V =13πr 2h ,∴V ≤13π23R 39=23πR 327. ∴容积最大为23πR 327.此时12r 2=h 2,∴h =22r . ∵r 2+h 2=R 2,∴r =63R .∴2πr =(360°-θ)πR 180°. ∴θ=(360-1206)°.。
自主广场1.设M=1212211************-++++++ ,则( ) A.M=1 B.M<1C.M>1D.M 与1大小关系不定 思路解析:分母全换成210. 答案:B2.设a,b,c ∈R +,P=a+b-c,Q=b+c-a,R=c+a-b,则“PQR>0”是“P,Q,R 同时大于零”的 …( ) A.充分而不必要条件 B.必要而不充分条件 C.充要条件D.既不充分也不必要条件思路解析:必要性是显然成立的;当PQR>0时,若P,Q,R 不同时大于零,则其中两个为负,一个为正,不妨设P>0,Q<0,R<0,则Q+R=2c<0,这与c>0矛盾,即充分性也成立. 答案:C3.已知a,b ∈R +,下列各式中成立的是( ) A.cos 2θ·lga+sin 2θ·lgb<lg(a+b) B.cos 2θ·lga+sin 2θ·lgb>lg(a+b) C.θθ22sin cos b a n =a+b D.θθ22sin cos ban ∙>a+b思路解析:cos 2θ·lga+sin 2θ·lgb<cos 2θ·l g(a+b)+sin 2θ.lg(a+b)=lg(a+b). 答案:A 4.A=1+n 13121+++与n (n ∈N +)的大小关系是____________.思路解析:A=n n n n n n nn ==+++≥++++项1111312111. 答案:A≥n5.lg9·lg11与1的大小关系是___________.思路解析:因为lg9>0,lg11>0. 所以2100lg 299lg 211lg 9lg 11lg 9lg <=+<∙=1. 所以lg9·lg11<1. 答案:lg9·lg11<1 6.设x>0,y>0,A=y x y x +++1,B=yyx x +++11,则A,B 的大小关系是_________.思路解析:A=yyx x y x y y x x +++<+++++1111=B.答案:A<B7.求证:11+n (1+31+…+121-n )>n 1(21+41+…+n 21)(n≥2). 证明:∵21=21,31>41,6151>,…,n n 21121>-, 又21>n n 214121+++ ,将上述各式的两边分别相加,得 1+31+51+…+121-n >(21+41+…+n 21)·n n 1+. ∴11+n (1+31+…+121-n )>n 1(21+41+…+n21). 8.已知a,b,c,d ∈R ,且a+b=c+d=1,ac+bd>1.求证:a,b,c,d 中至少有一个是负数. 证明:假设a,b,c,d 都是非负数.因为a+b=c+d=1,所以(a+b)(c+d)=1,而(a+b)(c+d)=ac +bc+ad+bd≥ac+bd,所以ac+bd≤1,这与ac+bd>1矛盾.所以假设不成立,即a,b,c,d 中至少有一个为负数.9.已知f(x)=x 2+px+q,求证:|f(1)|,|f(2)|,|f(3)|中至少有一个不小于21. 证明:假设|f(1)|,|f(2)|,|f(3)|都小于21,则|f(1)|+2|f(2)|+|f(3)|<2, 而|f(1)|+2|f(2)|+|f(3)|≥|f(1)+f(3)-2f(2)|=(1+p+q)+(9+3p+q)-(8+4p+2q)=2.相互矛盾. ∴|f(1)|,|f(2)|,|f(3)|中至少有一个不小于21. 我综合我发展10.已知函数f(x)满足下列条件:(1)f(21)=1;(2)f(xy)=f(x)+f(y);(3)值域为[-1,1].试证:41不在f(x)的定义域内. 思路解析:假设41在f(x)的定义域内,则f(41)有意义,且f(41)∈[-1,1].又由题设,得f(41)=f(21·21)=f(21)+f(21)=2[-1,1],此与f(41)∈[-1,1]矛盾,故假设不成立. 所以41不在f(x)的定义域内. 11.已知a,b,c ∈R +,且a+b>c,求证:cc b b a a +>+++111. 证明:构造函数f(x)=xx+1(x ∈R +), 任取x 1,x 2∈R +,且x 1<x 2,则 f(x 1)-f(x 2)=)1)(1(1121212211x x x x x x x x ++-=+-+<0,∴f(x)在(0,+∞)上单调递增. ∵a+b>c,∴f(a+b)>f(c).即c cb a b a +>+++11.又b a b a b a b b a a b b a a +++=+++++>+++11111, ∴cc b b a a +>+++111. 12.设a,b ∈R ,0≤x,y≤1,求证:对于任意实数a,b 必存在满足条件的x,y 使|xy-ax-by|≥31成立. 证明:假设对一切0≤x,y≤1,结论不成立,则有|xy-ax-by|<31. 令x=0,y=1,得|b|<31;令x=1,y=0,得|a|<31;令x=y=1,得|1-a-b|<31; 又|1-a-b|≥1-|a|-|b|>1-31-31=31矛盾.故假设不成立,原命题结论正确. 13.设S n =n n2sin 23sin 22sin 21sin 32++++ (n ∈N +),求证:对于正整数m,n 且m>n,都有|S m -S n |<n21. 证明:|S m -S n |=|mn n mn n 2sin 2)2sin(2)1sin(21+++++++ |≤|12)1sin(++n n |+|22)2sin(++n n |+…+|m m 2sin |. ∵|sin(n+1)|≤1,|sin(n+2)|≤1,…,|sinm|≤1, ∴上式≤|121+n |+|221+n |+…+|m21| =121+n +221+n +…+m 21=n nm n 21211])21(1[211=---+[1-(21)m-n ]<n 21.∴原不等式成立.14.用反证法证明:钝角三角形最大边上的中线小于该边长的一半. 证明:已知:在△ABC 中,∠CAB>90°,D 是BC 的中点,求证:AD<21BC(如下图所示).假设AD≥21BC. (1)若AD=21BC,由平面几何中定理“若三角形一边上的中线等于该边长的一半,那么,这条边所对的角为直角,”知∠A=90°,与题设矛盾.所以AD≠21BC.(2)若AD>21BC,因为BD=DC=21BC,所以在△ABD 中,AD>BD,从而∠B>∠BAD,同理∠C>∠CAD.所以∠B+∠C>∠BAD+∠CAD, 即∠B+∠C>∠A. 因为∠B+∠C=180°-∠A,所以180°-∠A>∠A,则∠A<90°,这与题设矛盾.由(1)(2)知AD>21BC. 15.已知f(x)=1+x x(x≠-1).(1)求f(x)的单调区间; (2)若a>b>0,c=bb a )(12-.求证:f(a)+f(c)>54. (1)解:f(x)=x x +1=11+x , 所以f(x)在区间(-∞,-1)和(-1,+∞)上分别为增函数.(2)证明:首先证明对于任意的x>y>0,有f(x+y)<f(x)+f(y). f(x)+f(y)=1111+++++>++++++=+++y x xy y x xy y x xy y x xy xy y y x x =f(xy+x+y). 而xy+x+y>x+y,由(1),知f(xy+x+y)>f(x+y).所以f(x)+f(y)>f(x+y). 因为c=a a b b a bb a 442)2(12)(1222==+-≥->0,所以a+c≥a+aa a 424∙≥=4. 所以f(a)+f(c)>f(a+c)≥f(4)=54144=+. 即f(a)+f(c)>54.。
自主广场1。
设M=1212211************-++++++ ,则( ) A 。
M=1 B 。
M 〈1C.M 〉1D.M 与1大小关系不定思路解析:分母全换成210。
答案:B2.设a ,b ,c ∈R +,P=a+b-c,Q=b+c —a,R=c+a —b ,则“PQR 〉0"是“P ,Q,R 同时大于零”的 …( )A.充分而不必要条件B 。
必要而不充分条件C.充要条件D.既不充分也不必要条件思路解析:必要性是显然成立的;当PQR>0时,若P ,Q,R 不同时大于零,则其中两个为负,一个为正,不妨设P 〉0,Q<0,R 〈0,则Q+R=2c<0,这与c>0矛盾,即充分性也成立。
答案:C3。
已知a ,b ∈R +,下列各式中成立的是( )A 。
cos 2θ·lga+sin 2θ·lgb 〈lg (a+b )B.cos 2θ·lga+sin 2θ·lgb 〉lg (a+b )C.θθ22sin cos b an =a+b D.θθ22sin cos b a n •>a+b 思路解析:cos 2θ·lga+sin 2θ·lgb<cos 2θ·lg(a+b)+sin 2θ。
lg (a+b)=lg (a+b ).答案:A 4.A=1+n 13121+++ 与n (n ∈N +)的大小关系是____________. 思路解析:A=n n n n n n n n ==+++≥++++项1111312111。
答案:A≥n5.lg9·lg11与1的大小关系是___________。
思路解析:因为lg9〉0,lg11>0. 所以2100lg 299lg 211lg 9lg 11lg 9lg <=+<•=1。
所以lg9·lg11<1。
答案:lg9·lg11〈16。
三反证法与放缩法一览众山小诱学·导入材料:从前有个国王总认为自己是个“至高无上的权威”,又是个“大慈大悲”的救世主.在处决犯人前,总要叫犯人抽签决定自己的命运,即在两张小纸片上,一张写“活"字,一张写“死"字,抽到“活”字可幸免一死。
一个囚犯一天将要被处决,他的死对头买通了狱吏,把两张纸片都写上了“死"字让他去抽,心想,这下犯人必死无疑.谁知那个狱吏把此消息透露给了犯人。
国王宣布抽签开始后,那犯人胸有成竹、不慌不忙地抽出一纸片,看也不看便放进嘴里,就吞下肚子,使在场的人慌了手脚,而犯人只受了痛打一顿的处罚而死里逃生了.问题:上述材料中犯人机智地保全了性命,试问你能说清理由吗?导入:因为谁都搞不清犯人抽到的是“死”还是“活",此时,国王查看剩下的纸片上写的是“死”字,由此反证,可知被犯人吞下的是“活”字了.于是国王下令,将犯人痛打一顿,以责罚他不该擅自吞吃纸片,随后又不得不将犯人释放了.上述材料中犯人机智地运用反证法保全了性命,真可谓棋高一筹.这就是反证法思想在生活中的应用,下面就研究反证法以及放缩法在不等式证明中的应用.温故·知新1何谓矛盾呢?答:在逻辑中指两个概念互相排斥或两个判断不能同时为真也不能同时为假的关系.2。
生活中的归谬证法是什么意思呢?答:归谬证法是指:当我们发现对方意见谬误时,不予驳斥和争辩,而是顺着他的思路,把谬误推导出来。
对方的意见原来可能只考虑到一方面的效果,而忽略了另一方面的影响以及可能产生的负作用,所以归谬论证就有意朝这些方面推导。
这种推导有时可以适当地夸大,使谬误更加明显,这就等于给对方戴上望远镜与显微镜.在整个推导过程中,自己始终表现得十分真诚,而且越真诚效果越好。
对方感到你如此真诚地按照他的意见进行设想,而结果又是如此荒谬,往往会禁不住哑然失笑.这笑是笑他本人的愚笨,于是你的目的也达到了,这就是古人所采用的归谬论证法的效果.。
三反证法与放缩法.不等式的证明方法——反证法然后由反证法证明的定义:先假设要证明的命题不成立此假设(),出发,结合已知条件,定理、、应用公理性质等、定义得到和命题的条件或已证明的定理、,(进行正确的推理,)矛盾的结论性质,、明显成立的事实等命题成立.以说明,从而证明原不成立假设()反证法证明不等式的一般步骤:①假设命题不成立;②依据假设推理论证;③推出矛盾以说明假设不成立,从而断定原命题成立..不等式的证明方法——放缩法()放缩法证明的定义:放大证明不等式时或,通常把不等式中的某些部分的值缩小,从而达到证,简化不等式明的目的.()放缩法的理论依据主要有:①不等式的传递性;等量加不等量为②;不等量③同分子(分母)异分母(分子)的两个分式大小的比较.已知()求证:()()+()-()=;()(),(),()中至少有一个不小于.“不小于”的反面是“小于”,“至少有一个”的反面是“一个也没有”.()()+()-()=(++)+(++)-(++)=.()假设(),(),()都小于,则()+()+()<.而()+()+()≥()+()-()=矛盾,∴(),(),()中至少有一个不小于.()反证法适用范围:凡涉及不等式为否定性命题,唯一性、存在性命题可考虑反证法.如证明中含“至多”“至少”“不能”等词语的不等式.()注意事项:在对原命题进行否定时,应全面、准确,不能漏掉情况,反证法体现了“正难则反”的策略,在解题时要灵活应用..实数,,不全为的等价条件为( ).,,均不为.,,中至多有一个为.,,中至少有一个为.,,中至少有一个不为解析:选“不全为”是对“全为”的否定,与其等价的是“至少有一个不为”..证明:三个互不相等的正数,,成等差数列,则,,不可能成等比数列.证明:假设,,成等比数列,则=.又∵,,成等差数列,∴=-,=+(其中为公差).∴==(-)(+).∴=-.∴=,∴=.这与已知中,,互不相等矛盾.∴假设不成立.∴,,不可能成等比数列..已知函数=()在上是增函数,且()+(-)<()+(-),求证:<.证明:假设<不成立,则=或>.当=时,-=-,则有()=(),(-)=(-),于是()+(-)=()+(-),与已知矛盾.当>时,-<-,由函数=()的单调性可得()>(),(-)>(-),于是有()+(-)>()+(-),与已知矛盾.故假设不成立.∴<.++>(++).解答本题可对根号内的式子进行配方后再用放缩法证明.=≥ =≥+.。
庖丁巧解牛知识·巧学一、反证法1.反证法的意义: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.反证法在于表明:若肯定命题的条件而否定其结论,就会导致矛盾.具体地说,反证法不直接证明命题“若p则q”,而是先肯定命题的条件p,并否定命题的结论q,然后通过合理的逻辑推理,而得到矛盾,从而断定原来的结论是正确的.记忆要诀用反证法证明命题“若p则q”的过程可以用下图表示.2.利用反证法证明不等式,一般有下面几个步骤:第一步,分清欲证不等式所涉及到的条件和结论;第二步,作出与所证不等式结论相反的假定;第三步,从条件和假定出发,应用正确的推理方法,推出矛盾结果;第四步,断定产生矛盾结果的原因,在于开始所作的假定不正确,于是原先要证的不等式成立.辨析比较原结论词等于(=)大于(>)小于(<)对所有x成立对任意x不成立至少一个至多一个至少n个至多n个p或q p且q反设词不等于(≠)不大于(≤)不小于(≥)存在某个x不成立存在某个x成立一个都没有至少两个至多n-1个至少n+1个p⌝且q⌝p⌝或q⌝3通常在什么情况下用反证法?有些不等式,从正面证如果说不清楚,可以考虑反证法.即先否定结论,然后依据已知条件以及有关的定义、定理、公理,逐步导出与定义、定理、公理或已知条件等相矛盾或自相矛盾的结论,从而肯定原有结论是正确的.学法一得凡是含“至少”“唯一”或含有否定词的命题,大多适宜用反证法.不等式的证明,方法灵活多样,它可以和很多内容相结合.高考解答题中,常渗透不等式证明的内容,纯不等式的证明,历来是高中数学中的一个难点,本难点着重培养大家数学式的变形能力、逻辑思维能力以及分析问题和解决问题的能力.二、放缩法1.放缩法的意义:所谓放缩法,即是把要证的不等式一边适当地放大(或缩小),使之得出明显的不等量关系后,再应用不等量大、小的传递性,从而使不等式得到证明的方法.也就是说:欲证A≥B,可通过适当地放大或缩小,借助一个或多个中间量使得B≤B1,B1≤B2,…,B1≤A,或A≥A1,A1≥A2,…,A i≥B,再利用传递性,达到欲证的目的.这种方法是证明不等式中的常用方法,尤其在今后学习高等数学时用处更为广泛. 2.放缩法的理论依据主要有:①不等式的传递性;②等量加不等量为不等量;③同分子(分母)异分母(分子)的两个分式大小的比较.3.放缩法经常采用的技巧有:①舍去一些正项(或负项),②在和或积中换大(或换小)某些项,③扩大(或缩小)分式的分子(或分母)等.如:nn n n n n n n n 111)1(11)1(11112--=-<<+=+- 11121111+-=+-<<++=-+k k kk k k k k k .误区警示用放缩法证明不等式,关键是放、缩适当,放得过大或过小都不能达到证题目的. 典题·热题知识点一:反证法证明不等式 例1 设a 3+b 3=2,求证a+b≤2.思路分析:要证的不等式与所给的条件之间的联系不明显,而且待证式比已知式次数低,直接由条件推出结论的线索不够清晰,于是考虑用反证法. 证明:假设a+b>2,则有a>2-b ,从而a 3>8-12b+6b 2-b 3,a 3+b 3>6b 2-12b+8=6(b-1)2+2.所以a 3+b 3>2,这与题设条件a 3+b 3=2矛盾,所以,原不等式a+b≤2成立. 误区警示不能根据已知等式找出几组数值,代入待证不等式中进行验证,验证成立也不能算是证明成功了.例2 设二次函数f(x)=x 2+px+q,求证:|f(1)|,|f(2)|,|f(3)|中至少有一个不小于21. 思路分析:要证明几个代数式中,至少有一个满足某个不等式时,需要考虑的情形较多,一一列举直接证明不容易,通常采用反证法进行. 证明:假设|f(1)|,|f(2)|,|f(3)|都小于21,则 |f(1)|+2|f(2)|+|f(3)|<2. ①另一方面,由绝对值不等式的性质,有|f(1)|+2|f(2)|+|f(3)|≥|f(1)-2f(2)+f(3)|=|(1+p+q)-2(4+2p+q)+(9+3p+q)|=2. ②①②两式的结果矛盾,所以假设不成立,原来的结论正确. 方法归纳一般来说,利用反证法证明不等式的第三步所称的矛盾结果,通常是指所推出的结果与已知公理、定义、定理或已知条件、已证不等式,以及临时假定矛盾等各种情况. 例3 设0<a,b,c<1,求证:(1-a)b,(1-b)c,(1-c)a 不可能同时大于41. 思路分析:题目中出现了“不可能同时大于……”字样,而且三个式子的地位相同,结合0<(1-a)a≤[2)1(a a +-]2=41,可得到方向相矛盾的两个不等式,适于用反证法. 证明:设(1-a)b>41,(1-b)c>41,(1-c)a>41,则三式相乘:(1-a)b·(1-b)c·(1-c)a>641.①又∵0<a,b,c<1,∴0<(1-a)a≤[2)1(a a +-]2=41.同理:(1-b)b≤41,(1-c)c≤41,以上三式相乘:(1-a)a·(1-b)b·(1-c)c≤641,与①矛盾.∴原式成立.巧解提示凡涉及到证明不等式为否定性命题、唯一性命题或是含“至多”“至少”等字句时,可考虑使用反证法.知识点二:放缩法证明不等式例4 当n>2时,求证:log n (n-1)log n (n+1)<1.思路分析:不等式左边含有不确定字母n ,两个对数式底数相同,真数中没有常数项,而右边为常数1,应考虑应用基本不等式逐步放缩证明,采用放缩法证明较好. 证明:∵n>2,∴log n (n-1)>0,log n (n+1)>0.∴log n (n-1)log n (n+1)<[2)1(log )1(log ++-n n n n ]2=[2)1(log 2-n n ]2<[2log 2n n ]2=1.∴n>2时,log n (n-1)log n (n+1)<1. 方法归纳在用放缩法证明不等式A≤B 时,我们找一个(或多个)中间量C 作比较,即若能断定A≤C 与C≤B 同时成立,那么A≤B 显然正确.所谓的“放”即把A 放大到C ,再把C 放大到B;反之,所谓的“缩”即由B 缩到C ,再把C 缩到A.同时在放缩时必须时刻注意放缩的跨度,放不能过头,缩不能不及. 例5 若n 是正整数,求证22221312111n ++++ <2. 思路分析:左边不能直接通分,而且项数不定,分析此式的形式特点,借助k k k k k111)1(112--=-<进行变形,可以通过适当地放缩,使不等式简化,从而得出证明. 证明:∵kk k k k 111)1(112--=-<,k=2,3,4…,n. ∴n n n•-++•+•+<++++)1(13212111113121112222 ..212)111()3121()2111(11<-=--++-+-+=nn n 巧解提示实际上,我们在证明22221312111n++++ <2的过程中,已经得到一个更强的结论n n1213121112222-<++++ ,这恰恰在一定程度上体现了放缩法的基本思想. 例6 设a 、b 、c 是三角形的边长,求证cb a cb ac b a c b a -++-++-+≥3. 思路分析:根据不等式的对称性,三个字母地位相同,不妨设出大小顺序,结合三角形三边之间的关系,进而应用放缩法选择适当的式子放缩变形,以达到证明目的. 证明:由不等式的对称性,不妨设a≥b≥c ,则b+c-a≤c+a -b≤a+b -c, 且2c-a-b≤0,2a-b-c≥0.∴c b a c b a c b a c b a -++-++-+-3=a c b a -+-1+b a c b -+-1+c b a c-+-1 =ba cb ac b a c a c b b a c c b a c b a b a c b a c c a b a c b c b a -+--+-+--+-+--≥-+--=-+--=-+--222222=0, ∴cb ac b a c b a c b a -++-++-+≥3. 方法归纳本题中为什么要将b+c-a 与a+b-c 都放缩为c+a-b 呢?这是因为2c-a-b≤0,2a-b-c≥0,而2b-a-c 无法判断符号,因此ba c ca b -+--2无法放缩.所以在运用放缩法时要注意放缩能否实现及放缩的跨度. 问题·探究 交流讨论探究问题 有人说反证法很难,根本想不通;有人说反证法不难,看课本中的例题用起来很简单,那如何体会反证法的难与易呢? 探究过程:学生甲:反证法太难了,都是逆向思维,根本想不到.学生乙:其实反证法不难,在生活中不也经常使用吗?先假设怎样怎样,然后就会出现什么样的事情,最后发现那不可能,出现了笑话,说明假设的不对.学生丙:反证法不难,只要见到含有否定形式的命题,如含有“至多”“至少”“不可能”等时就用反证法.学生甲:那要找不到矛盾呢?学生乙:只要按照正确的推理总会找到矛盾的,可以和已知矛盾,也可以和常识矛盾,也可以和假设本身矛盾等等,反正只要找到矛盾就可以. 学生甲:那反证法有什么好处呀?学生丙:反证法比直接证明多了一个条件,那就是假设,当然容易证明了.老师:反证法也不是万能的,一般证明还是先用直接证法,当要证的结论和条件之间的联系不明显,直接由条件推出结论的线索不够清晰时,还有就是从正面证明需要分成多种情形进行分类讨论,而且从反面进行证明,只要研究一种或很少的几种情形时用反证法较好.还有,平时应该拥有较为扎实的基本功,在推理中才能较快地找到矛盾,也就是要多积累素材. 探究结论:反证法作为一种证明方法,其实也不是很新,很早就接触了,说来并不算难,只要多积累一下这方面的知识技巧就可以较为熟练的应用了.思想方法探究问题反证法证题,可以说是一个难点,就是感觉难懂难用.因为以前我们的证明,所采用的方法均为直接证法,由已知到结论,顺理成章.而对于属于间接证法的反证法,许多同学正是难以走出直接证法的局限,从而不能深刻或正确理解反证法思想.怎样才能更好地理解反证法呢?探究过程:其实,反证法作为证明方法的一种,有时起着直接证法不可替代的作用.在生活中的应用也非常广泛,只是我们没有注意罢了.下面看两则故事,体会一下,对我们正确理解反证法很有帮助.故事一:南方某风水先生到北方看风水,恰逢天降大雪.乃作一歪诗:“天公下雪不下雨,雪到地上变成雨;早知雪要变成雨,何不当初就下雨.”他的歪诗又恰被一牧童听到,亦作一打油诗讽刺风水先生:“先生吃饭不吃屎,饭到肚里变成屎;早知饭要变成屎,何不当初就吃屎.”实际上,小牧童正是巧妙地运用了反证法,驳斥了风水先生否定事物普遍运动的规律,只强调结果,不要变化过程的形而上学的错误观点:假设风水先生说的是真理,只强调变化最后的结果,不要变化过程也可,那么,根据他的逻辑,即可得出先生当初就应吃屎的荒唐结论.风水先生当然不会承认这个事实了.那么,显然,他说的就是谬论了.这就是反证法的威力,一个原本非常复杂难证的哲学问题被牧童运用了“以其人之道,还治其人之身”的反证法迎刃而解了.如果说这则故事还尚不能让我们明白反证法的思路的话,不妨再看看故事二.故事二:王戎小时候,爱和小朋友在路上玩耍.一天,他们发现路边的一棵树上结满了李子,小朋友一哄而上,去摘李子,独有王戎没动.等到小朋友们摘了李子一尝,原来是苦的!他们都问王戎:“你怎么知道李子是苦的呢?”王戎说:“假如李子不苦的话,早被路人摘光了,而这树上却结满了李子,所以李子一定是苦的.”这是很著名的“道旁苦李”的故事.实质上王戎的论述,也正是运用了反证法,我们不妨把这则故事改编成像几何题目中的“已知、求证、证明”,再和反证法的步骤进行对比,大家就明白了.探究结论:反证法的应用广泛,只要善于观察和总结,从生活中体会反证法的思想,就不会感觉反证法难懂难用了.。
三反证法与放缩法.掌握用反证法证明不等式的方法.(重点).了解放缩法证明不等式的原理,并会用其证明不等式.(难点、易错易混点)[基础·初探]教材整理反证法阅读教材~“例”及以上部分,完成下列问题.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(或已证明的定理、性命题的条件的结论,以说明质、明显成立的事实等)矛盾假设不正确,从而证明原命题成立,我们把这种证明问题的方法称为反证法.如果两个正整数之积为偶数,则这两个数( ).两个都是偶数.一个是奇数,一个是偶数.至少一个是偶数.恰有一个是偶数【解析】假设这两个数都是奇数,则这两个数的积也是奇数,这与已知矛盾,所以这两个数至少有一个为偶数.【答案】教材整理放缩法阅读教材~“习题”以上部分,完成下列问题.放大证明不等式时,通过把不等式中的某些部分的值缩小或,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.若-<,-<,则下列不等式一定成立的是( )【导学号:】.-<.->.-<->【解析】-=(-)-(-)≤-+-<.【答案】[质疑·手记]预习完成后,请将你的疑问记录,并与“小伙伴们”探讨交流:疑问:解惑:疑问:解惑:疑问:解惑:[小组合作型]()()+()-()=;()(),(),()中至少有一个不小于.【精彩点拨】()把(),(),()代入函数()求值推算可得结论.()假设结论不成立,推出矛盾,得结论.【自主解答】()由于()=++,∴()+()-()=(++)+(++)-(++)=.()假设(),(),()都小于,则有()+()+()<.(*)。
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.实数a,b,c不全为0的等价命题为()
A.a,b,c均不为0
B.a,b,c中至多有一个为0
C.a,b,c中至少有一个为0
D.a,b,c中至少有一个不为0
答案:D
3.用反证法证明:若整系数一元二次方程ax2+bx+c=0(a≠0)有有理根,那么a,b,c中至少有一个偶数,下列假设中正确的是() A.假设a,b,c都是偶数
B.假设a,b,c都不是偶数
C.假设a,b,c至多有一个偶数D.假设a,b,c至多有两个偶数
解析:至少有一个是的否定为都不是.答案:B
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.若不等式x2-2ax+a>0对一切实数x∈R恒成立,则关于t 的不等式at2+2t-3<1的解集为()
A.(-3,1) B.(-∞,-3)∪(1,+∞)
C.∅D.(0,1)
解析:不等式x2-2ax++a>0对一切实数x∈R恒成立,则Δ=(-2a)2-4a<0,即a2-a<0,解得0<a<1,
所以不等式at2+2t-3<1转化为t2+2t-3>0,解得t<-3或t >1.
答案:B
二、填空题
6.某同学准备用反证法证明如下一个问题,函数f (x )在0,1]上有意义,且f (0)=f (1),如果对于不同的x 1,x 2∈0,1],都有|f (x 1)-f (x 2)|
<|x 1-x 2|,求证:|f (x 1)-f (x 2)|<12
,那么它的假设应该是________. 答案:假设|f (x 1)-f (x 2)|≥12
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a ,b ,c 均为正数,P =a +b -c ,Q =b +c -a ,R =c +a -b ,则“PQR >0”是“P ,Q ,R 同时大于零”的________条件.
解析:必要性是显然成立的;当PQR >0时,若P ,Q ,R 不同时大于零,则其中两个为负,一个为正,不妨设P >0,Q <0,R <0,则Q +R =2c <0,这与c >0矛盾,即充分性也成立.
答案:充要
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 , ①1+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.设a >0,b >0,且a +b =1a +1b
.证明: (1)a +b ≥2;
(2)a 2+a <2与b 2+b <2不可能同时成立.
证明:由a +b =1a +1b =a +b ab
,a >0,b >0,得ab =1. (1)由基本不等式及ab =1,有a +b ≥2ab =2,即a +b ≥2.
(2)假设a 2+a <2与b 2+b <2同时成立,
则由a 2+a <2及a >0得0<a <1;
同理,0<b <1,从而ab <1,这与ab =1矛盾.
故a 2+a <2与b 2+b <2不可能同时成立.
B 级 能力提升
1.若a >0,b >0,满足ab ≥1+a +b ,那么( )
A .a +b 有最小值2+2 2
B .a +b 有最大值(2+1)2
C .ab 有最大值2+1
D .ab 有最小值2+2 2
解析:1+a +b ≤ab ≤(a +b )24
, 所以(a +b )2-4(a +b )-4≥0,
解得a +b ≤2-22或a +b ≥2+22,
因为a >0,b >0,所以a +b ≥2+22,故选A.
答案:A
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 ≥1y ≥1z ,且z t ≥z 100
, 所以x y +z t ≥1z +z 100≥2 1z ·z 100=15
, 当且仅当x =1,y =z =10,t =100时,等号成立.
答案:15
3.若数列{a n }的通项公式为a n =n 2,n ∈N *,求证:对一切正整数n ,有1a 1+1a 2
+…+1a n <74. 证明:①当n =1时,1a 1=1<74
,所以原不等式成立. ②当n =2时,
1a 1+1a 2=1+14<74
,所以原不等式成立. ③当n ≥3时,
因为n 2
>(n -1)·(n +1),所以1n 2<1(n -1)·(n +1). 1a 1+1a 2+…+1a n =112+122+…+1n 2<1+11×3+12×4
+…+1(n -2)n +1
(n -1)·(n +1)=1+12⎝ ⎛⎭⎪⎫1-13+12⎝ ⎛⎭⎪⎫12-14+12⎝ ⎛⎭⎪⎫13-15+…
+12⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫1n -2-1n +12⎝ ⎛⎭
⎪⎪⎫1n -1-1n +1=1+12⎝ ⎛1-13+12-14+13-15+…+
⎭⎪⎪⎫1n -2-1n +1n -1-1n +1=1+12⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫1+12-1n -1n +1=74+12(-1n -1n +1)<74
. 所以当n ≥3时,所以原不等式成立.
综上所述,对一切正整数n ,有1a 1+1a 2
+…+1a n <74.。