中学数学不等式证明的常用方法5篇
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解题宝典证明数列不等式问题是一类综合性较强且难度较大的问题,不仅考查了数列知识,还考查了证明不等式的技巧.本文主要介绍三种证明数列不等式问题的方法,以供大家参考.一、利用数列的单调性我们知道,数列具有单调性.因此在证明数列不等式问题时,我们可以利用数列的单调性来讨论数列的变化趋势,进而证明不等式.利用数列的单调性解题的关键在于观察数列的特征,通过作差、作商等方法,构造出新数列,利用数列的单调性证明结论.例1.已知数列{}a n各项均为正数,前n项和S1>1,满足关系式6S n=(a n+1)(a n+2),n∈N*.设数列{}bn满足关系式an(2b n-1)=1,令T n为数列{}b n的前n项和,求证:3T n+1>log2(a n+3),n∈N*.证明:根据前n项和关系式可得a n=3n-1,将其代入到an(2b n-1)=1中可得b n=log23n3n-1,Tn=b1+b2+⋯+b n=log2(32×65×⋯×3n3n-1),则3T n+1-log2(a n+3)=log2éë(32×65×⋯×3n3n-1)3ùû×23n+2.设f(n)=(32×65×⋯×3n3n-1)3×23n+2,则f(n+1)f(n)=(3n+3)3(3n+5)(3n+2)2,变形得(3n+3)3-(3n+5)(3n+2)2=9n+7>0,则数列{}f(n)单调递增.因此f(n)≥f(1)>1,则3T n+1-log2(a n+3)=log2f(n)>0,所以3T n+1>log2(a n+3).本题的难度较大,欲证明此题,首先需要从结论出发,构造数列f(n),然后根据新数列的形式,利用作差法、作商法证明数列具有单调性,再利用其单调性证明结论.很多时候,我们并不能直接发现数列的单调性,往往需要对数列的递推式进行多次转换、变形,构造出新数列才能发现其单调性.二、放缩法放缩法是解答不等式问题的基本方法之一.在运用放缩法证明数列不等式问题时,我们必须紧紧围绕着放缩目标,掌握好放缩的尺度,灵活运用不等式的传递性证明不等式.常见的放缩技巧有添加或删除某些项、先放缩再求和(先求和再放缩)、先裂项再放缩(先放缩再裂项)等.但无论运用哪种放缩技巧,都需要把控放缩的尺度,否则容易得出错误的答案.例2.已知数列{}a n满足条件:a1=1,a n+1=2a n+1(n∈N*),试证明:n2-13<a1a2+a2a3+⋯+a n an+1<n2.证明:由a n+1=2a n+1,(n∈N*),可得a n=2n-1,则akak+1=2k-12k+1-1=2k-12(2k-12)<2k-12(2k-1)=12,所以a1a2+a2a3+⋯+anan+1<12+12+⋯+12=n2.故akak+1=2k-12k+1-1=12·2k+1-22k+1-1=12(1-12k+1-1)=12-13×2k+2k-2≥12-13×12k(k=1,2,3,⋯),即a1a2+a2a3+⋯+anan+1≥12-13(12+122+⋯+12n)=n2-13(1-12n)>n2-13.综合上述分析,即可证明不等式n2-13<a1a2+a2a3+⋯+a n a n+1<n2成立.本题主要运用了放缩法,首先结合数列不等式的表达式,对不等式进行缩放,构造出anan+1,再借助不等式的传递性证明了结论.三、导数法对于综合性较强的数列不等式问题,我们往往采用导数法来求解.首先结合不等式构造出函数模型,对函数求导,通过研究其导函数得到函数的单调性、最储文海42解题宝典值,进而证明不等式成立.例3:试证明12+13+14+⋯+1n <ln n <1+12+13+14+⋯+1n +1(n ∈N*).证明:令a n =1n +1、b n =1n ,于是当n ≥2时,S n -1=ln n 、S n =ln(n +1).则S n -S n -1=ln(n -1)-ln n =ln n +1n.欲证明原不等式成立,需要证明1n +1<ln n +1n<1n ,即证明1x +1<ln x +1x <1x ,x ≥1.设函数f (x )=ln x +1x -1x +1,对其进行求导可得到f ′(x )=1x +1-1x +1(x +1)2=-1x (x +1)2<0.令x +1x =t ,则1x =t -1,t -1t<ln t <t -1,(t >1).设函数h (t )=ln t -t -1t ,则h ′(t )=t -1t2>0,则函数h (t )在(1,+∞)单调递增,所以h (t )>h (1)=0,h (t )=ln t -t -1t>0,即是ln t >t -1t.同理可以证得ln t <t -1,即是ln t +1t <1t.综上可得,1t +1<ln t +1t <1t ,当t 分别取1,2,3,…,n -1时,12+13+14+⋯+1n <ln n <1+12+13+14+⋯+1n +1.运用导数法的根本目的是判断数列的单调性,求得数列的最值.这里首先构造出两个数列以及两个数列的和式,然后结合目标不等式的形式构造出函数模型,通过分析导函数确定函数的单调性,从而证明不等式.从上述分析我们不难看出,证明数列不等式问题的难度系数较大.在解答此类问题时,我们需要仔细分析数列不等式的特点,将其进行适当的变形、转化,并要学会联想,将其与不等式的性质、重要结论以及函数、导数的性质关联起来,才能将难题破解.(作者单位:江苏省华罗庚中学)立体几何是高考数学考查的重点.解答立体几何问题常用的方法是几何法和向量法.这两种方法是分别从几何和代数两个角度入手的,有着各自的优势.本文重点探讨这两种方法在解题中的应用.一、几何法几何法是指运用几何知识解答问题的方法.在解答立体几何问题时,我们需要根据题意绘制相应的图形,探寻空间中点、线、面之间的位置关系,通过延长线段,平移、变换、旋转图形,添加辅助线等方式,建立结论与已有条件之间的联系,灵活运用各种定理、定义、性质,对条件进行转化,顺利解答问题.例1.如图1,在三棱台ABC-DEF 中,已知平面BCEF ⊥平面ABC ,∠ACB -90°,BE =EF =FC =1,BC =2,AC =3,(1)求证:BF ⊥平面ACFD (2)求二面角B -AD -C 的余弦值.李鹏飞图143。
证明基本不等式的方法基本不等式是解决数学不等式问题中常用的方法,其核心思想是将一个不等式转化为另一个更简单的不等式,从而得到所需的解集。
在证明基本不等式的方法上,可以分为以下几种常见的方式:1.数学归纳法:数学归纳法是证明基本不等式的一种常用方法。
首先,我们需要证明当不等式成立时,对于一些特定的值$n$,不等式也成立。
接着,我们假设当$n=k$时不等式成立,可以通过这个假设证明当$n=k+1$时不等式成立。
最后,根据归纳法的原理,我们可以得出不等式对于所有自然数$n$成立。
2.递推法:递推法是证明基本不等式的另一种常用方法。
我们首先找到一个较小的数$k$,证明不等式对于这个特定的数成立。
然后,我们假设当$n=k$时不等式成立,接着通过这个假设证明当$n=k+1$时不等式也成立。
最后,根据递推法的原理,我们可以得出不等式对于所有自然数$n$成立。
3.反证法:反证法是证明基本不等式的另一种有效方法。
我们首先假设不等式不成立,即假设存在一些数使得不等式不成立。
接着,我们通过一系列的推导和推理,得出矛盾的结论。
这表明我们的假设是错误的,即不等式是成立的。
4.变量替换法:变量替换法是证明基本不等式的一种常用方法。
我们首先对不等式进行变量替换,将其转化为一个使用其他变量的等价不等式。
然后,通过对这个等价不等式进行一系列的变换和推导,我们可以得出所需的结论。
5.辅助不等式法:辅助不等式法是证明基本不等式的一种有效方法。
我们首先找到一个与原不等式相关的不等式,这个不等式往往更容易证明。
然后,我们通过对这个辅助不等式的推导和推理,结合原不等式的特点,得出所需的结论。
无论采用哪种方法,证明基本不等式的关键在于用恰当的方法将其转化为另一个更简单或更容易证明的不等式。
此外,在证明过程中需要注意推导的合理性和严密性,关注每一步的符号变化和不等式的严格性,避免出现错误的结论。
在证明过程中,也可以适当地运用数学知识和技巧,如代数运算、函数性质和数列性质等,使证明更加简洁和高效。
不等式的证明方法不等式是数学中一类重要的数学不等关系,它在各个领域中都有广泛的应用。
证明不等式的方法有很多,下面介绍几种常见的方法。
1.数学归纳法数学归纳法是一种常用的证明不等式的方法。
当不等式对于一些特定的n成立时,我们可以证明当n+1时,不等式也成立。
具体步骤如下:(1)首先验证当n=1时不等式成立;(2)假设当n=k时不等式成立,即不等式表达式为Pk(k),其中Pk(k)表示当n=k时不等式的表达式;(3)利用假设的条件,证明当n=k+1时不等式也成立,即证明Pk(k+1);(4)由(1)(2)步骤可知,不等式对于n=1成立,又由(3)步骤可知,当n=k+1时不等式也成立,综上可得,不等式对于所有的n成立。
2.数学推理数学推理是一种常用的证明不等式的方法,它主要是通过运用已知的数学定理、性质和等式进行逻辑推理,从而得出结论。
例如,可以利用已知的三角函数性质、代数运算等进行推理,通过一系列推导和等价变形得出需要证明的不等式。
3.代入法代入法是一种常用的证明不等式的方法,它主要是利用数值替换变量,通过对不等式成立条件的特殊取值进行代入,从而证明不等式成立。
例如,对于一个两个变量的不等式,可以分别取其中一个变量为0或1,然后对不等式进行推导和比较,得出结论。
4.反证法反证法是一种常用的证明不等式的方法,它通过假设所要证明的不等式不成立,然后从假设出发推导出与已知矛盾的结论,从而证明原不等式成立。
具体步骤如下:(1)假设不等式不成立,即存在一些条件使得不等式不成立,这个条件可以是一个数、一个式子等;(2)利用假设条件进行推导,推导出与已知矛盾的结论;(3)由于假设条件导致与已知矛盾,所以假设不成立,即原不等式成立。
5.AM-GM不等式(算术平均数-几何平均数不等式)AM-GM不等式是一种常用的证明不等式的方法。
它断言,若a1,a2,...,an是n个非负实数,则有(a1+a2+...+an)/n ≥√(a1*a2*...*an),等号成立的条件是a1=a2=...=an。
不等式证明的常用方法不等式是高中数学的重要内容,它几乎涉及整个高中数学的各个部分,因此,通过不等式这条纽带,可把中学数学的各部分内容有机地联系起来.而不等式的证明是高中数学的一个难点,加之题型广泛、方法灵活、涉及面广,常受各类考试命题者的青睐,亦成为历届高考中的热点问题.本节通过一些实例,归纳一下不等式证明的常用方法和技巧. 一、比较法证明不等式的比较法分为作差比较与作商比较两类,基本思想是把难于比较的式子变成其差再与0比较,或其商再与 l 比较.当欲证的不等式两端是乘积形式或幂指数形式时,常采用作商比较法.【例1】若,0,0>>b a 证明:2121212212)()(b a ab b a +≥+证法一 (作差比较) 左边-右边)()()(33b a abb a +-+=abb a ab b ab a b a )())((+-+-+=abb ab a b a )2)((+-+=0))((2≥-+=abb a b a∴原不等式成立证法二 (作商比较)右边左边ba ab b a ++=33)()()())((b a ab b ab a b a ++-+=abb ab a )(+-=12=-≥ababab∴原不等式成立.点评 用比较法证明不等式,一般要经历作差(或作商)、变形、判断三个步骤.变形的主要手段是通分、因式分解或配方;此外,在变形过程中,也可利用基本不等式放缩,如证法二.用作差比较法变形的结果都应是因式之积或完全平方式,这样有利于判断符号. 【例2】已知函数)(1)(2R x x x f ∈+=,证明:|||)()(|b a b f a f -≤- 证法一(作商比较)若||||b a =时,|||)()(|0b a b f a f -≤-=,当且仅当b a =时取等号. 若||||b a ≠时,∵0|)()(|>-b f a f ,0||>-b a∴=-+-+=--|||11||||)()(|22b a b a b a b f a f =-+-+b a b a 2211<+++--)11)((2222b a b a b a ≤++22b a ba 1即|||)()(|b a b f a f -≤-综上两种情况,得|||)()(|b a b f a f -≤-当且仅当b a =时取等号.证法二(作差比较))2(])1)(1(22[|||11|2222222222b ab a b a b a b a b a +--++-++=--+-+0])()1()1[(2])1)(1()1[(22222≤-++-+=++-+=b a ab ab b a ab 当且仅当b a =时取等号.点评 作商比较通常在两正数之间进行.本题若直接作差,则表达式复杂很难变形.由于不等式两边均非负,所以先平方去掉绝对值符号后再作差.不论是作差比较还是作商比较,“变形整理”都是关键. 二、基本不等式法 常用的基本不等式① 若R b a ∈,,则ab b a 222≥+(当且仅当b a =时取等号);② 若+∈R b a ,,则ab ba 22≥+(当且仅当b a =时取等号); ③ 若b a ,同号,则2≥+baa b (当且仅当b a =时取等号);④ 若R b a ∈,,则≥+222b a 2)2(b a +(当且仅当b a =时取等号); ⑤ 若+∈R c b a ,,,则abc c b a 3333≥++(当且仅当c b a ==时取等号);⑥ 若+∈R c b a ,,,则33abc cb a ≥++(当且仅当c b a ==时取等号);⑦ 均值不等式nn n a a a na a a ⋅⋅≥+++ 2121(其中++∈∈N n R a a a n ,,,,21 )及它的变式n nn n n a a na a a a ⋅⋅≥+++ 2121,na a a a a a nn n n n +++≤⋅⋅ 2121,nn n na a a a a a )(2121+++≤⋅⋅【 例 3 】 ( 2004 年湖南省高考题)设0,0>>b a ,则以下不等式中不恒成立的是( )A.4)11)((≥++b a b a B 2332ab b a ≥+ C.b a b a 22222+≥++ D.b a b a -≥-||解:∵4122)11)((=⋅≥++abab b a b a ∴A 恒成立∵b a b a b a 221122222+≥+++=++ ∴C 恒成立 当b a ≤时,b a b a -≥-||,显然D 成立;当b a >时,b a b a -≥-||⇔a b b a ≥+-||⇔⇔≥+-+-a b b b a b a )(2)(0)(2≥-b b a 也恒成立∴D 恒成立。
不等式证明论文摘要:不等式是数学中的一个重要课题,揭示了现实世界中广泛存在的量与量之间的不等关系,在现实生活和生产活动中有着重要的应用。
就知识间的内在联系而论,不等式是进一步学习函数、方程等知识必不可少的基础,不少数学问题的解决,都将直接或间接地用到不等式的有关知识。
下面就来看一下不等式的证明以及它的简单应用一、不等式的证明问题不等式的证明问题,是中学数学的重点和难点问题,是解决函数最值问题、应用题的常用工具,也是学好其他方面数学知识的基础。
因此,学好、掌握不等式的证明将会给我们以后在处理一些数学问题解决方面带来便捷和帮助。
下面我将就这个问题谈一下自己的体会和心得。
在证明不等式时,应从条件入手,从不同的思维角度去探求多种证明方法,并努力做到举一反三,总结出简捷的解法。
二、不等式的几种证明方法总结以往我们所学的数学知识不难发现不等式的证明方法多种多样,它可以和许多其他的数学内容相结合,如数列,函数,三角函数,二次曲线,方程等等。
因此证明时,除应用不等式性质外,还要用到其他数学知识的技能和技巧,在方法上有比较法、分析法、综合法、反证法、换元法、数学归纳法、放缩法等等。
问题:已知a,b∈R+且a+b=1,求证:a4+b4≥18下面我将就上面这个具体的不等式证明问题来简单介绍一下不等式证明证明的几种方法。
1.分析法:就是从寻求使结论成立的充分条件入手,逐步寻求需条件成立的充分条件,直到所需的条件已知正确为止。
证明a4+b4≥18就是证明(a2+b2)2-2a2b2≥18即证明(1-2ab)2-2a2b2≥18即2a2b2-4ab+78≥0也就是证明(ab-74)(ab-14)≥0∵a,b∈R+,a+b=1∴0由a+b≥2ab得ab≤(a+b2)2=14∴(ab-74)(ab-14)≥0成立∴a4+b4≥182.综合法:就是从已知或证明过的不等式出发根据不等式性质推导出要证明的不等式。
综合法往往是分析法证明的逆过程,表述简单,条理清楚。
黔南民族师范学院(贵定分院)毕业论文题目:不等式的证明姓名:丁成义班级:12级数学(2)班学号:2012052206专业:数学教育指导教师:张大书日期:2015年2月26日2不等式的证明方法不等式的证明方是中学数学的难点和重点,证明不等式的途径是利用不等式的性质进行代数变形,经常用到的证明不等式的主要方法有基本法 如:比较法,综合法,分析法。
其他方法:如反证法,放缩法,数学归纳法,涣元法,构造法和判别式法等。
1.证明不等式的基本方法1.1比较法比较法是证明不等式的方法之一,比较法除了比差法之外,还有比商法,它们的解题依据及步具步骤如下:比差法。
主要依据是实数的运算性质与大小顺序关系。
即 ,0,0,0a b a b a b a b a b a b ->⇔>-<⇔<-=⇔=基本解题步骤是:作差——变形——判断符号。
(1)作商比较法。
当欲证的不等式两端是乘积形式幂指数式可采用作商比较法。
当0b > 欲证a b >只需证1ab > 欲证a b <只需证1ab< 基本解题步骤是:作商——变形——判断。
(与1的大小)例1.求证: 222(2)5a b a b +≥--322224254250a b a b a b a b +≥--=>+-++≥22(44)(21)0a a b b -++++≥ 2,1a b ==-时等号成立。
所以222(2)5a b a b +≥--成立。
例2.已知,a b R +∈求证a b b a a b a b ≥证: ,a b R +∈又()a b a b b a a b aa b b -=∴()1a b b a a b a a b a b b-≥⇔≥ (1)当a b >时,1a b >,0a b ->所以()1a b ab -> (2)当a b <时01,a a b o b <<-<所以()1a b ab-> (3)当a b =时不等式取等号。
关于不等式证明的常用方法重难点归纳(1)比较法证不等式有作差(商)、变形、判断三个步骤,变形的主要方向是因式分解、配方,判断过程必须详细叙述 如果作差以后的式子可以整理为关于某一个变量的二次式,则考虑用判别式法证(2)综合法是由因导果,而分析法是执果索因2 不等式证明还有一些常用的方法 换元法、放缩法、反证法、函数单调性法、判别式法、数形结合法等 换元法主要有三角代换,均值代换两种,在应用换元法时,要注意代换的等价性 放缩性是不等式证明中最重要的变形方法之一.有些不等式,从正面证如果不易说清楚,可以考虑反证法 凡是含有“至少”“惟一”或含有其他否定词的命题,适宜用反证法典型题例例1证明不等式n n2131211<++++Λ(n ∈N *)知识依托 本题是一个与自然数n 有关的命题,首先想到应用数学归纳法,另外还涉及不等式证明中的放缩法、构造法等例2求使y x +≤a y x +(x >0,y >0)恒成立的a 的最小值知识依托 该题实质是给定条件求最值的题目,所求a 的最值蕴含于恒成立的不等式中,因此需利用不等式的有关性质把a 呈现出来,等价转化的思想是解决题目的突破口,然后再利用函数思想和重要不等式等求得最值例3已知a >0,b >0,且a +b =1 求证 (a +a 1)(b +b 1)425证法一 (分析综合法) 证法二 (均值代换法) 证法三 (比较法) 证法四 (综合法) 证法五 (三角代换法)巩固练习1 已知x 、y 是正变数,a 、b 是正常数,且ybx a +=1,x +y 的最小值为 _ 2 设正数a 、b 、c 、d 满足 a +d =b +c ,且|a -d |<|b -c |,则ad 与bc 的大小关系是_________3 若m <n ,p <q ,且(p -m )(p -n )<0,(q -m )(q -n )<0,则m 、n 、p 、q 的大小顺序是__________4 已知a ,b ,c 为正实数,a +b +c =1 求证(1)a 2+b 2+c 2≥31(2)232323+++++c b a ≤6 5 已知x ,y ,z ∈R ,且x +y +z =1,x 2+y 2+z 2=21,证明 x ,y ,z ∈[0,32]6 证明下列不等式(1)若x ,y ,z ∈R ,a ,b ,c ∈R +,则c b a y b a c x a c b +++++22z 2≥2(xy +yz +zx ) (2)若x ,y ,z ∈R +,且x +y +z =xyz ,则z y x y x z x z y +++++≥2(zy x 111++) 7 已知i ,m 、n 是正整数,且1<i ≤m <n(1)证明 n i A i m <m i A i n (2)证明 (1+m )n >(1+n )m8 若a >0,b >0,a 3+b 3=2,求证 a +b ≤2,ab ≤1不等式知识的综合应用典型题例例1用一块钢锭烧铸一个厚度均匀,且表面积为2平方米的正四棱锥形有盖容器(如右图)设容器高为h 米,盖子边长为a 米,(1)求a 关于h 的解析式;(2)设容器的容积为V 立方米,则当h 为何值时,V 最大?求出V 的最大值(求解本题时,不计容器厚度)知识依托 本题求得体积V 的关系式后,应用均值定理可求得最值例2已知a ,b ,c 是实数,函数f (x )=ax 2+bx +c ,g (x )=ax +b ,当-1≤x ≤1时|f (x )|≤1(1)证明 |c |≤1;(2)证明 当-1 ≤x ≤1时,|g (x )|≤2;(3)设a >0,有-1≤x ≤1时, g (x )的最大值为2,求f (x )知识依托 二次函数的有关性质、函数的单调性,绝对值不等式例3设二次函数f (x )=ax 2+bx +c (a >0),方程f (x )-x =0的两个根x 1、x 2满足0<x 1<x 2a1 (1)当x ∈[0,x 1)时,证明x <f (x )<x 1;(2)设函数f (x )的图象关于直线x =x 0对称,证明 x 0<21x 巩固练习1 定义在R 上的奇函数f (x )为增函数,偶函数g (x )在区间[0,+∞)的图象与f (x )的图象重合,设a >b >0,给出下列不等式,其中正确不等式的序号是( )①f (b )-f (-a )>g (a )-g (-b ) ②f (b )-f (-a )<g (a )-g (-b ) ③f (a )-f (-b )>g (b )-g (-a ) ④f (a )-f (-b )<g (b )-g (-a ) A ①③B ②④C ①④D ②③2 下列四个命题中 ①a +b ≥2ab ②sin 2x +x2sin 4≥4 ③设x ,y 都是正数,若y x 91+=1,则x +y 的最小值是12 ④若|x -2|<ε,|y -2|<ε,则|x -y |<2ε,其中所有真命题的序号是__________4 已知二次函数 f (x )=ax 2+bx +1(a ,b ∈R ,a >0),设方程f (x )=x 的两实数根为x 1,x 2(1)如果x 1<2<x 2<4,设函数f (x )的对称轴为x =x 0,求证x 0>-1; (2)如果|x 1|<2,|x 2-x 1|=2,求b 的取值范围6 设函数f (x )定义在R 上,对任意m 、n 恒有f (m +n )=f (m )·f (n ),且当x >0时,0<f (x )<1(1)求证 f (0)=1,且当x <0时,f (x )>1;(2)求证 f (x )在R 上单调递减;(3)设集合A ={ (x ,y )|f (x 2)·f (y 2)>f (1)},集合B ={(x ,y )|f (ax -g +2)=1,a ∈R },若A ∩B =∅,求a 的取值范围7 已知函数f (x )=1222+++x cbx x (b <0)的值域是[1,3], (1)求b 、c 的值;(2)判断函数F (x )=lg f (x ),当x ∈[-1,1]时的单调性,并证明你的结论; (3)若t ∈R ,求证 lg57≤F (|t -61|-|t +61|)≤513 数列与不等式的交汇题型分析及解题策略【命题趋向】数列与不等式交汇主要以压轴题的形式出现,试题还可能涉及到与导数、函数等知识综合一起考查.主要考查知识数列的通项公式、前n 项和公式以及二者之间的关系、等差数列和等比数列、归纳与猜想、数归纳法、比较大小、不等式证明、参数取值范围的探求,在不等式的证明中要注意放缩法的应用. 【典例分析】题型一 求有数列参与的不等式恒成立条件下参数问题求得数列与不等式结合恒成立条件下的参数问题主要两种策略:(1)若函数f(x)在定义域为D ,则当x ∈D 时,有f(x)≥M 恒成立⇔f(x)min ≥M ;f(x)≤M 恒成立⇔f(x)max ≤M ;(2)利用等差数列与等比数列等数列知识化简不等式,再通过解不等式解得. 【例1】等比数列{a n }的公比q >1,第17项的平方等于第24项,求使a 1+a 2+…+a n >1a 1+1a 2+…+1a n 恒成立的正整数n 的取值范围.【例2】(08·全国Ⅱ)设数列{a n }的前n 项和为S n .已知a 1=a ,a n+1=S n +3n ,n ∈N*.(Ⅰ)设b n =S n -3n ,求数列{b n }的通项公式;(Ⅱ)若a n+1≥a n ,n ∈N*,求a 的取值范围.【点评】 一般地,如果求条件与前nABCDS项和相关的数列的通项公式,则可考虑S n 与a n 的关系求解题型二 数列参与的不等式的证明问题此类不等式的证明常用的方法:(1)比较法,特别是差值比较法是最根本的方法;(2)分析法与综合法,一般是利用分析法分析,再利用综合法分析;(3)放缩法,主要是通过分母分子的扩大或缩小、项数的增加与减少等手段达到证明的目的.【例3】 已知数列{a n }是等差数列,其前n 项和为S n ,a 3=7,S 4=24.(Ⅰ)求数列{a n }的通项公式;(Ⅱ)设p 、q 都是正整数,且p ≠q ,证明:S p+q <12(S 2p +S 2q ).【点评】 利用差值比较法比较大小的关键是对作差后的式子进行变形,途径主要有:(1)因式分解;(2)化平方和的形式;(3)如果涉及分式,则利用通分;(4)如果涉及根式,则利用分子或分母有理化.【例4】 (08·安徽高考)设数列{a n }满足a 1=0,a n+1=ca n 3+1-c ,c ∈N*,其中c 为实数.(Ⅰ)证明:a n ∈[0,1]对任意n ∈N*成立的充分必要条件是c ∈[0,1];(Ⅱ)设0<c <13,证明:a n ≥1-(3c)n -1,n ∈N*;(Ⅲ)设0<c <13,证明:a 12+a 22+…+a n 2>n +1-21-3c,n ∈N*.题型三 求数列中的最大值问题求解数列中的某些最值问题,有时须结合不等式来解决,其具体解法有:(1)建立目标函数,通过不等式确定变量范围,进而求得最值;(2)首先利用不等式判断数列的单调性,然后确定最值;(3)利用条件中的不等式关系确定最值.【例5】 (08·四川)设等差数列{a n }的前n 项和为S n ,若S 4≥10,S 5≤15,则a 4的最大值为______.【例6】 等比数列{a n }的首项为a 1=2002,公比q =-12.(Ⅰ)设f(n)表示该数列的前n 项的积,求f(n)的表达式;(Ⅱ)当n取何值时,f(n)有最大值.题型四 求解探索性问题数列与不等式中的探索性问题主要表现为存在型,解答的一般策略:先假设所探求对象存在或结论成立,以此假设为前提条件进行运算或逻辑推理,若由此推出矛盾,则假设不成立,从而得到“否定”的结论,即不存在.若推理不出现矛盾,能求得在范围内的数值或图形,就得到肯定的结论,即得到存在的结果.【例7】 已知{a n }的前n 项和为S n ,且a n +S n =4.(Ⅰ)求证:数列{a n }是等比数列;(Ⅱ)是否存在正整数k ,使S k+1-2S k -2>2成立. 【点评】在导出矛盾时须注意条件“k ∈N *”,这是在解答数列问题中易忽视的一个陷阱.【例8】 (08·湖北)已知数列{a n }和{b n }满足:a 1=λ,a n+1=23a n +n -4,b n =(-1)n (a n -3n +21),其中λ为实数,n 为正整数. (Ⅰ)对任意实数λ,证明数列{a n }不是等比数列;(Ⅱ)试判断数列{b n }是否为等比数列,并证明你的结论;(Ⅲ)设0<a <b,S n 为数列{b n }的前n 项和.是否存在实数λ,使得对任意正整数n ,都有a <S n <b?若存在,求λ的取值范围;若不存在,说明理由.数列与不等式命题新亮点例1 把数列一次按第一个括号一个数,按第二个括号两个数,按第三个括号三个数,按第四个括号一个数…,循环分为(1),(3,5),(7,9,11),(13),(15,17),(19,21,23),(23) …,则第50个括号内各数之和为_____.点评:恰当的分组,找到各数之间的内在联系是解决之道.此外,这种题对观察能力有较高的要求. 例2 设{}n a 是由正数构成的等比数列, 12n n n b a a ++=+,3n n n c a a +=+,则( )A. nn b c > B. n n b c < C. n n b c ≥ D. n n b c ≤点评:此题较易入手,利用作差法即可比较大小,考察数列的递推关系. 例3 若对(,1]x ∈-∞-,不等式21()2()12x x mm --<恒成立,则实数m 的取值范围( )A. (2,3)-B. (3,3)-C. (2,2)-D. (3,4)-例4四棱锥S-ABCD 的所有棱长均为1米,一只小虫从S 点出发沿四棱锥的棱爬行,若在每一顶点处选择不同的棱都是等可能的.设小虫爬行n 米后恰好回到S 点的概率为n P (1)求2P 、3P 的值; (2)求证: 131(2,)n nP P n n N ++=≥∈(3)求证: 2365>(2,)24n n P P P n n N -+++≥∈…例5 已知函数()2f x x x =+.(1)数列{}n a 满足: 10a >,()1n n a f a +'=,若11112ni ia =<+∑对任意的n N ∈恒成立,试求1a 的取值范围; (2)数列{}n b 满足: 11b =,()1n n b f b +=()n N ∈,记11n nc b =+,k S 为数列{}n c 的前k 项和, k T 为数列{}n c 的前k 项积,求证1710nk k k kT S T =<+∑. 例6 (1)证明: ()ln1(0)x x x +<> (2)数列{}n a 中. 11a =,且()11211122n n n a a n n --⎛⎫=++≥ ⎪⎝⎭; ①证明: ()724n a n ≥≥ ②()21n a e n <≥ 【专题训练】1.已知无穷数列{a n }是各项均为正数的等差数列,则有( )A .a 4a 6<a 6a 8B .a 4a 6≤a 6a 8C .a 4a 6>a 6a 8D .a 4a 6≥a 6a 82.设{a n }是由正数构成的等比数列,b n =a n+1+a n+2,c n =a n +a n+3,则( ) A .b n >c nB .b n <c nC .b n ≥c nD .b n ≤c n3.已知{a n }为等差数列,{b n }为正项等比数列,公比q≠1,若a 1=b 1,a 11=b 11,则( )A .a 6=b 6B .a 6>b 6C .a 6<b 6D .a 6>b 6或a 6<b 6 4.已知数列{a n }的前n 项和S n =n 2-9n ,第k 项满足5<a k <8,则k =( ) A .9 B .8 C .7 D .6 5.已知等比数列{a n }的公比q >0,其前n 项的和为S n ,则S 4a 5与S 5a 4的大小关系是( )A .S 4a 5<S 5a 4B .S 4a 5>S 5a 4C .S 4a 5=S 5a 4D .不确定 6.设S n =1+2+3+…+n ,n ∈N*,则函数f(n)=S n(n +32)S n+1的最大值为( )A .120B .130C .140D .1507.已知y 是x 的函数,且lg3,lg(sinx -12),lg(1-y)顺次成等差数列,则( )A .y 有最大值1,无最小值B .y 有最小值1112,无最大值C .y 有最小值1112,最大值1D .y 有最小值-1,最大值1 8.已知等比数列{a n }中a 2=1,则其前3项的和S 3的取值范围是( )A.(-∞,-1]B.(-∞,-1)∪(1,+∞) C.[3,+∞)D.(-∞,-1]∪[3,+∞)9.设3b 是1-a 和1+a 的等比中项,则a +3b 的最大值为( )A .1B .2C .3D .410.设等比数列{a n }的首相为a 1,公比为q ,则“a 1<0,且0<q <1”是“对于任意n ∈N*都有a n+1>a n ”的( )A .充分不必要条件B .必要不充分条件C .充分比要条件D .既不充分又不必要条件11.{a n }为等差数列,若a 11a 10<-1,且它的前n 项和S n 有最小值,那么当S n 取得最小正值时,n =( )A .11B .17C .19D .2112.设f(x)是定义在R 上恒不为零的函数,对任意实数x 、y ∈R ,都有f(x)f(y)=f(x +y),若a 1=12,a n =f(n)(n ∈N*),则数列{a n }的前n 项和S n 的取值范围是 ( ) A .[12,2)B .[12,2]C .[12,1)D .[12,1]13.等差数列{a n }的前n 项和为S n ,且a 4-a 2=8,a 3+a 5=26,记T n =S nn2,如果存在正整数M ,使得对一切正整数n ,T n ≤M 都成立.则M 的最小值是__________.14.无穷等比数列{a n }中,a 1>1,|q|<1,且除a 1外其余各项之和不大于a 1的一半,则q 的取值范围是________. 15.已知x >0,y >0,x ,a ,b ,y 成等差数列,x ,c ,d ,y 成等比数列,则(a +b)2cd的最小值是________.A.0B.1C.2D.416.等差数列{a n }的公差d 不为零,S n 是其前n 项和,给出下列四个命题:①A .若d <0,且S 3=S 8,则{S n }中,S 5和S 6都是{S n }中的最大项;②给定n ,对于一定k ∈N*(k <n),都有a n -k +a n+k =2a n ;③若d >0,则{S n }中一定有最小的项;④存在k ∈N*,使a k -a k+1和a k -a k -1同号 其中真命题的序号是____________.17.已知{a n }是一个等差数列,且a 2=1,a 5=-5.(Ⅰ)求{a n }的通项n a ;(Ⅱ)求{a n }前n 项和S n 的最大值.18.已知{a n }是正数组成的数列,a 1=1,且点(a n ,a n +1)(n ∈N *)在函数y =x 2+1的图象上.(Ⅰ)求数列{a n }的通项公式;(Ⅱ)若列数{b n }满足b 1=1,b n +1=b n +2a n ,求证:b n ·b n +2<b 2n +1. 19.设数列{a n }的首项a 1∈(0,1),a n =3-a n -12,n =2,3,4,…. (Ⅰ)求{a n }的通项公式;(Ⅱ)设b n =a n 3-2a n ,证明b n <b n+1,其中n 为正整数. 20.已知数列{a n }中a 1=2,a n+1=(2-1)( a n +2),n =1,2,3,….(Ⅰ)求{a n }的通项公式;(Ⅱ)若数列{a n }中b 1=2,b n+1=3b n +42b n +3,n =1,2,3,….证明:2<b n ≤a 4n -3,n =1,2,3,… 21.已知二次函数y =f(x)的图像经过坐标原点,其导函数为f '(x)=6x -2,数列{a n }的前n 项和为S n ,点(n ,S n )(n ∈N*)均在函数y =f(x)的图像上.(Ⅰ)求数列{a n }的通项公式;(Ⅱ)设b n =1a n a n +1,T n 是数列{b n }的前n 项和,求使得T n <m20对所有n ∈N*都成立的最小正整数m22.数列{}n a 满足11a =,21()n n a n n a λ+=+-(12n =L ,,),λ是常数.(Ⅰ)当21a =-时,求λ及3a 的值;(Ⅱ)数列{}n a 是否可能为等差数列?若可能,求出它的通项公式;若不可能,说明理由;(Ⅲ)求λ的取值范围,使得存在正整数m ,当nm >时总有0n a <.利用导数处理与不等式有关的问题一、 利用导数证明不等式(一)、利用导数得出函数单调性来证明不等式某个区间上导数大于(或小于)0时,则该单调递增(或递减)。
基本不等式的20种证明方法
基本不等式“基本”在哪里?你认为怎样得引入最能体现他的本质?
(1)做差证明
(2)分析法证明
(3)综合法证明
(4)排序不等式
根据排序不等式所说的逆序和小于等于顺序和,便能得到
化简得
(5)函数证明
我们对原函数求导,并令导数等于零。
求的最小值
得出
(5)指数证明
首先这里要用到两个梯形的面积公式。
一个是大家小学都学过的
易得
进而有
进一步有
指取对有
(6)琴生不等式证明
取 y=lnx
由琴生不等式得到
进而有
(7)无字证明(Charles D. Gallant)
(8)无字证明(Doris Schattschneider)
(9)无字证明(Roland H. Eddy)
(10)无字证明(Ayoub B. Ayoub)
(11)无字证明(Sidney H. Kung)
(12)无字证明(Michael K. Brozinsky)
(13)无字证明(Edwin Beckenbach & RichardBellman)
(14)无字证明
(15)无字证明(RBN)
(16)无字证明
进而有
(17)无字证明
进而有
(18)无字证明
有
(19)构造函数证明
由
得
(20)构造期望方差证明
由
得
另外还有向量法,复数法,积分法等,均值定理在数学内外有广泛得运用,不仅可以推广,还可以联系多个领域,一个简单结论证明的背后往往可展示引人人胜的各种思路!。
中学数学不等式证明的常用方法5篇第一篇:中学数学不等式证明的常用方法中学数学不等式证明的常用方法不等式证明是中学数学的一项基本内容,证明不等式的方法多种多样,但常见的几种方法有:放缩法、判别式、换元法、函数法、数学归纳法等[4].在这里通过学习,总结前人巧妙的证明方法,使中学生可以轻松地理解并掌握进而灵活运用常用的不等式证明方法解决有关不等式的证明问题.下面试图通过一些例子来说明.一、一般思路不等式证明的总体思路是比较不等式两边式子的大小,一般用比较法证明不等式.比较法证明不等式可分为差比法和商比法,它是不等式证明中最基本思路.明确作差、作商比较法证明不等式的依据,理解转化,使问题简化是比较法证明不等式中所蕴含的重要数学思想,掌握作差、作商后对差式、商式变形以及判断符号的重要方法,并在今后学习中继续积累方法.但比较法证明不等式主要运用了综合法和分析法.利用题设和某些证明过的不等式作为基础,再利用不等式的性质推出欲证的不等式,称为综合法.思路是“由果索因”,即从题设条件或已知证明的结论﹑公式出发,逐步推理,得到欲证的不等式,这种方法条理清楚,易表述.分析法是从求证的不等式出发,分析使这个不等式成立的条件,只要使不等式成立的条件已经具备,就断定不等式成立.思路是“执果索因”, 即从要证明的不等式出发,寻找使这个不等式成立的某一“充分”的条件,为此逐步往前追溯,一直追溯到已知便于探求解题思路.二、典型方法分析(1)放缩法不等式的传递性,若A>B,B>C则A>C告诉我们要证明A>C 时就可以先把A缩小B,再把B缩小为C,从而证明A>C;同样A放大为B,再把B放大为C,可以证明A<C.例1求证:1+12+13+Λ+1n<2n(n∈N+).分析:注意观察不等式左边的形式,显然左边要比右边复杂,所以我们应选择从左到右来证明.先取有限项进行观察,从它们的规律分析进而得证.一般地,如果是分式就考虑放大(缩小)分子(分母).如本题就是利用放大分母1n=22n<2n+n-1=2(n-n-1),每一项都可由此规律放大分母,从而易得证.但值得注意的是放大或缩小要适当.证明:Θ1n=22n<2n+n-1=2(n-n-1),∴1312<2(2-1),<2(3-2),……1n-11n<2(n-1-n-2),<2(n-n-1).121n以上各式相加,得1+所以原不等式成立.+…<2n-1<2n.【评注】利用分数的性质,可适当地增项﹑减项,运用放缩法证明[4],但要注意放缩法要适度,否则不能同向传递.例2 已知数列{an},an=1⋅2+2⋅3+3⋅4+L+n(n+1)n(n+1)(n+1)2<an<.求证:22n(n+1)是前n个自然数的和,与an 比较只须缩小为12﹑2﹑3……n即可.仿此把各项放大2﹑3﹑……(n+1)所得结论过弱,只能放n(n+1)弃,于是转而联想到关系式n(n+1)<,右边的不等式证明,由此可证2得.证明由于分析: 注意到左边的式子an=1⋅2+2⋅3+3⋅4+Λ+n(n+1)>12+22+33+Λ+n2 =1+2+3+…+n =n(n+1)22n+1n(n+1)<22又由n(n+1)<3572n+1有an=1⋅2+2⋅3+3⋅4+Λ+n(n+1)<+++Λ+ 22221(n+1)2<[1+3+5+7+Λ+(2n+1)]=22n(n+1)(n+1)2<an<综上所述. 22【评注】放缩法的基本思路: a>b,b>c,⇒a>c.[3]技巧与方法:(1)适当添上131或舍去某些项,例:(a+)2+>(a+)2;(2)如果是分式则需放大或缩小分子242或分母,如:11111 <2<=-放大缩小切记适度.k(k+1)kk(k-1)k-1k(2)判别式法有些要证明的不等式,它的已知条件是一些等式,如果这些条件可以转化为一个含参数的一元二次方程式;或者要证明的不等式可以化为一个一元二次不等式,这时往往可以用判别式求证[2].2⎧⎪x-yz-8x+7=0例已知x,y,z是实数,且满足条件⎨22⎪⎩y+z+yz-6x+6=0求证:1≤x≤9.证明由已知等式得:yz=x2-8x+7(y+z)2=yz+6x-6= x2-8x+7+6x-6=x2-2x+1=(x-1)2 于是y,z是方程t2±(x-1)t+(x2-8x+7)=0的两个实根△=(x-1)2-4(x2-8x+7)>0解得1≤x≤9.【评注】本题可以将原方程组变形得到yz和y+z的表达式,再把x看作常数写成关于t的一元二次方程,最后用判别式来求解.用判别式证明不等式,常常把要证明的内容通过韦达定理以及其他代数变形手段,放到某个一元二次方程的系数中去.(3)换元法有些不等式可以把其中一些元素换成另一种元素,从而使条件之间的数量关系明朗化,便于解决问题[2].1125例1 设a,b∈R+且a+b=1.求证:(a+)2+(b+)2≥.ab2 证明:Θ a+b=1可设:a=sin2θ,b=cos2θx2+y2⎛x+y⎫又≥⎪则2⎝2⎭11(a+)2+(b+)2ab111≥(a+b++)2 2ab1112)=(sin2θ+cos2θ+2+2sinθcos2θ142125)≥(1+4)2==(1+.2sin2θ222例2 设a,b>0,求证:3a+3b+3a-3b<23a.证明:设3a+3b=m,3a-3b=n,则m3+n3=2a 于是要证的不等式等价于(m+n)3<4(m3+n3)只要证:4(m3+n3)-m3-3m2n-3mn2-n3>0 而3m3+3n3-3m2n-3mn2 =3m2(m-n)+3n2(n-m)=3(m-n)(m2-n2)=3(m-n)2(m+n)>0 ∴(m-n)3<4(m2-n2)成立.【评注】本题巧用三角代换,使不等式的证明变得简捷明了.当所给的条件复杂,一个变量不易由另一变量表示时,可考虑三角代换,将两个变量都用一个参数表示.换元法中最常用的是三角代换,三角代换法多用于条件不等式的证明[3].具体代换方法有:(1)若a2+b2=1,可设a=cosθ,b=sinθ(θ为参数);(2)若a2+b2≤1,可设a=rcosθ,b=rsinθ(θ为参数);(3)对于1-x2,Θx≤1,由cosθ≤1或sinθ≤1知,可设x=cosθ或x=sinθ;(4)若x+y+z=xyz,由tanA+tanB+tanC=tanAtanbtanC 知,x=tanA,y=tanB,z=tanC.(A+B+C=π)(4)函数法有些不等式的证明可以借助于函数的一些性质,如单调性,函数的值域等进行证明.例:求证:|x1+x2+Λ+xn||xn||x1||x2| ++Λ+≤1+|x1+x2+Λxn|1+|x1|1+|x2|1+|xn|xx的形式,于是可以构造函数f(x)= 1+x1+x分析:要证不等式的每一项结构都是证明: 构造函数f(x)= x 1+xf(x1)-f(x2)=x1xx1-x2 -2=1+x11+x2(1+x1)(1+x2)当x1≥x2>0时,显然f(x1)<f(x2)所以函数f(x)当x≥0时是增函数Q|x1+x2+L+xn|≤|x1|+|x2|+L+|xn|∴x1+x2+Λ+xn|xn|1+Λ+≤1+|x1+x2+Λ+xn|1+|x1+|x2|+Λ+|xn|1+|x1|+|x2|+Λ+|xn|≤|xn||x1||x2|++Λ+1+|x1|1+|x2|1+|xn|【评注】本题根据不等式的特点,构造辅助函数,将不等式的证明,转化为利用函数增减性与极值来研究,是一种极好的方法.在构造函数证明不等式时,可用函数的单调性、微积分中值定理、函数的极值和最值等,将不等式问题转化为函数问题,利用函数性质来研究、解决不等式问题,使学生掌握不等式证明的函数思想方法,从而提高学生的分析问题与解决问题的能力.不等式的证明,方法多种多样,它可以和很多内容相结合,证明时不仅用到不等式的性质,不等式的证明技能、技巧,有时还用到其它数学知识,是高中数学的一个难点.不等式证明综合题是每年高考的必备题,只要我们遵循《考试说明》的要求,以不等式的性质、定理为理论依据,借助变量代换、化归转化、分析综合等数学思想方法,就能很好的“把脉”不等式的证明.但这些方法不是孤立的,而是相互渗透的.因此,在证明不等式时要灵活运用这些方法,以使题目更容易解决.解题时只要充分展开想象,打开思路,选择恰当的的证明方法,问题便可迎刃而解.第二篇:证明不等式方法不等式的证明是高中数学的一个难点,题型广泛,涉及面广,证法灵活,错法多种多样,本节通这一些实例,归纳整理证明不等式时常用的方法和技巧。
1比较法比较法是证明不等式的最基本方法,具体有“作差”比较和“作商”比较两种。
基本思想是把难于比较的式子变成其差与0比较大小或其商与1比较大小。
当求证的不等式两端是分项式(或分式)时,常用作差比较,当求证的不等式两端是乘积形式(或幂指数式时常用作商比较)例1已知a+b≥0,求证:a3+b3≥a2b+ab2分析:由题目观察知用“作差”比较,然后提取公因式,结合a+b≥0来说明作差后的正或负,从而达到证明不等式的目的,步骤是10作差20变形整理30判断差式的正负。
∵(a3+b3)(a2b+ab2)=a2(a-b)-b2(a-b)=(a-b)(a2-b2)证明: =(a-b)2(a+b)又∵(a-b)2≥0a+b≥0∴(a-b)2(a+b)≥0即a3+b3≥a2b+ab2例2 设a、b∈R+,且a≠b,求证:aabb>abba分析:由求证的不等式可知,a、b具有轮换对称性,因此可在设a>b>0的前提下用作商比较法,作商后同“1”比较大小,从而达到证明目的,步骤是:10作商20商形整理30判断为与1的大小证明:由a、b的对称性,不妨解a>b>0则aabbabba=aa-b bb-a=(ab)a-b∵a b0,∴ab1,a-b0∴(ab)a-b(ab)0=1即aabbabba>1,又abba>0∴aabb>abba练习1 已知a、b∈R+,n∈N,求证(a+b)(an+bn)≤2(an+1+bn+1)2基本不等式法利用基本不等式及其变式证明不等式是常用的方法,常用的基本不等式及变形有:(1)若a、b∈R,则a2+b2≥2ab(当且仅当a=b时,取等号)(2)若a、b∈R+,则a+b≥ 2ab(当且仅当a=b时,取等号)(3)若a、b同号,则ba+ab≥2(当且仅当a=b时,取等号)例3 若a、b∈R,|a|≤1,|b|≤1则a1-b2+b1-a2≤1分析:通过观察可直接套用:xy≤x2+y22证明:∵a1-b2b1-a2≤a2+(1-b2)2+b2-(1-a2)2=1∴b1-a2+a1-b2≤1,当且仅当a1+b2=1时,等号成立练习2:若 a b0,证明a+1(a-b)b≥33综合法综合法就是从已知或已证明过的不等式出发,根据不等式性质推算出要证明不等式。