對一道數列不等式題的多種求證及反思

2021-05-14 20:12:18 字數 1299 閱讀 7712

題目:已知數列滿足

(1)求數列的通項公式;

(2)若數列滿足,證明:是等差數列;

(3)證明:

這是一道數列,不等式的綜合題目,在平時的測試卷中常常以壓軸題的身份出現。其中最後一問是關於數列不等式的證明問題,問題精巧,卻有很多種數學方法。有學生最常用的構造裂項條件或構造等比數列進行放縮的方法,還有學生用的不多的整體求和法,用數學歸納法證明加強命題的方法。

解析:(1)(2)略

下面主要研究(3)中的不等式證明:.

方法一:構造裂項條件進行放縮。

當時,,

所以從第2項開始裂項,

.反思:嘗試把原不等式進行一般化。當時,

所以可得不等式. 顯然,當時,就是原不等式。

方法二:構造等比數列進行放縮。

思路1:先嘗試構造,所以有

,放縮過頭,稍作調整。

再猜想,故

,可見那個合適的就是.

證明:對有,當且僅當等號成立。所以有

,得證。

反思:為了形式上的簡潔,也可將寫成,有

,本質上和上面的證明是一樣的。

思路2:由情不自禁想到平方差公式.

由,所以

。這和要證明的不等式方向相反,稍作調整,

證明: 。

所以當,,

.反思:由上還可以得到新的不等式。

方法三:考慮用整體求和法。

證明:。

設,則 ,

,.方法四:考慮用數學歸納法,但直接用顯然不行,考慮加強命題,構造加強不等式。

假設加強命題為,

應同時滿足: 和 。

由知,觀察的結構,不等式的右邊是指數式,所以考慮為指數式,且遞減,取滿足式的即可,比如,故用數學歸納法可順利證得加強命題。所以,原不等式得證。

反思:其實可以設,要使同時滿足和,此時,不防取,,然後用數學歸納法證明

成立,從而原不等式得證。

文末我們來看幾個與原不等式有關的優美變式:

(1)由可得:.

(2)由可得:.

(3)將原不等式分母中換為得:.

在平時的教學中,我們會遇到很多有意思的題目,有些題目有很多種方法,有些題目做法很獨特,有些題目是學生容易出錯的,我們應該把它們都收集起來,等到需要的時候就不會產生書到用時方恨少的困惑。尤其是一些一題多解的例子,在平時多引導學生用多種方法做題,這有利於拓寬學生的思維,也可以讓不同層次的學生選擇自己喜歡的方法,同時也是老師增強自己專業素養,豐富教學手段的好機會。

參考文獻

武曾明.加強命題證明數列不等式問題的**.中學生數學.2009,8.

此文是本人原創,請勿用於非教學的私利,謝謝。

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