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1、不等式證明
例1:設,求證:
分析:發(fā)現(xiàn)作差后變形、判斷符號較為困難??紤]到兩邊都是正數(shù),可以作商,判斷比值與1的大小關系,從而證明不等式。
證明:,∵,∴∴
∴又∵,∴。
說明:此題考查不等式的證明方法——比擬法(作商比擬法)。作商比擬法證明不等式的步驟是:判斷符號、作商、變形、判斷與1的大小。
例2:對于任意實數(shù)、,求證〔當且僅當時取等號〕。
分析:這個題假設使用比擬法來證明,將會很麻煩,因為,所要證明的不等式中有,展開后很復雜。假設使用綜合法,從重要不等式:出發(fā),再恰當?shù)乩貌坏仁降挠嘘P性質及“配方〞的技巧可得到證明。
證明:∵ 〔當且僅當時取等號〕
兩邊同加,即:〔1
2、〕
又:∵〔當且僅當時取等號〕,
兩邊同加
∴,∴〔2〕
由〔1〕和〔2〕可得〔當且僅當時取等號〕。
說明:此題參考用綜合法證明不等式。綜合法證明不等式主要是應用均值不等式來證明,要注意均值不等式的變形應用,一般式子中出現(xiàn)有平方和乘積形式后可以考慮用綜合法來解。
例3:假設,證明,〔且〕。
分析1:用作差法來證明。需分為和兩種情況,去掉絕對值符號,然后比擬法證明。
解法1:當時,因為,
所以。
當時,因為,
所以。
綜上,。
分析2:直接作差,然后用對數(shù)的性質來去絕對值符號。
解法2:作差比擬法。因為
,
所以。
說明:解法1用分類相當于增設了條件,便
3、于在變形中脫去絕對值符號;解法2用對數(shù)性質〔換底公式〕也能到達同樣的目的,且不必分而治之,其解法自然簡捷、明快。
補充:〔比擬法〕,求證:。
解法1:。
因為,所以,,所以,
所以,,命題得證。
解法2:因為,所以,,
所以,,
由解法1可知:上式。故命題得證。
例4:、、,,求證
分析 顯然這個題用比擬法是不易證出的。假設把通分,那么會把不等式變得較復雜而不易得到證明。由于右邊是一個常數(shù),故可考慮把左邊的式子變?yōu)榫哂小暗箶?shù)〞特征的形式,比方,再利用“均值定理〞就有可能找到正確的證明途徑,這也常稱為“湊倒數(shù)〞的技巧。
證明:∵∴
∵,同理:,。
∴
說明:此
4、題考查了變形應用綜合法證明不等式。題目中用到了“湊倒數(shù)〞,這種技巧在很多不等式證明中都可應用,但有時要首先對代數(shù)式進行適當變形,以期到達可以“湊倒數(shù)〞的目的。
例5:,求證:0。
分析:此題直接入手不容易,考慮用分析法來證明,由于分析法的過程可以用綜合法來書寫,所以此題用兩種方法來書寫證明過程。
〔分析法書寫過程〕證明1:為了證明0
只需要證明
∵∴∴0
∴成立∴0成立
〔綜合法書寫過程〕證明2:∵∴
∴,0,∴成立,∴0成立
說明:學會分析法入手,綜合法書寫證明過程,但有時這兩種方法經(jīng)常混在一起應用,混合應用時,應用語言表達清楚。
例6:,求證:。
分析:欲證不等式看起
5、來較為“復雜〞,宜將它化為較“簡單〞的形式,因而用分析法證明較好。
證明:欲證,只須證。
即要證,即要證。
即要證,即要證。
即要證,即,即要證〔*〕
∵,∴〔*〕顯然成立,故
說明:分析法證明不等式,實質上是尋求結論成立的一個充分條件。分析法通常采用“欲證—只要證—即證—〞的格式。
例7:設是正整數(shù),求證。
分析:要求一個項分式的范圍,它的和又求不出來,可以采用“化整為零〞的方法,觀察每一項的范圍,再求整體的范圍。
證明:由,得。
當時,;當時,......
當時,,∴。
說明1:用放縮法證明不等式,放縮要適應,否那么會走入困境。例如證明。由,如果從第3項開始放縮
6、,正好可證明;如果從第2項放縮,可得小于2。當放縮方式不同,結果也在變化。
說明2:放縮法一般包括:用縮小分母,擴大分子,分式值增大;縮小分子,擴大分母,分式值縮?。蝗坎簧儆诰植?;每一次縮小其和變小,但需大于所求,第一次擴大其和變大,但需小于所求,即不能放縮不夠或放縮過頭,同時放縮后便于求和。
例8:求證。
證明:∵,
∴。
說明:此題證明過程并不復雜,但思路難尋。此題所采用的方法也是解不等式時常用的一種方法,即放縮法。這類題目靈活多樣,需要巧妙變形,問題才能化隱為顯,這里變形的這一步極為關鍵。
例9:證明不等式:,。
講解:此題為與自然數(shù)有關的命題,故可考慮用數(shù)學歸納法證明。
解法1:①當時命題成立。
②假設時命題成立,即:。
那么當時,不等式的左端
不等式的右端。
由于
。
所以,,即時命題也成立。
由①②可知:原不等式得證。
從上述證法可以看出:其中用到了這一事實,從而到達了和之間的轉化,也即和之間的轉化,這就提示我們,此題是否可以直接利用這一關系進行放縮?觀察原不等式,假設直接證明,直接化簡是不可能的,但如果利用進行放縮,那么可以到達目的,由此得解2。
解法2:因為對于任意自然數(shù),都有,所以,,從而不等式得證。