高考數學百大經典例題 不等式證明2 1

2021-05-18 02:57:28 字數 5356 閱讀 5276

典型例題一

例1 若,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,然後比較法證明.

解法1 (1)當時,

因為,所以 .

(2)當時,

因為所以

.綜合(1)(2)知.

分析2 直接作差,然後用對數的性質來去絕對值符號.

解法2 作差比較法.

因為,所以.

說明:解法一用分類相當於增設了已知條件,便於在變形中脫去絕對值符號;解法二用對數性質(換底公式)也能達到同樣的目的,且不必分而治之,其解法自然簡捷、明快.

典型例題二

例2 設,求證:

分析:發現作差後變形、判斷符號較為困難.考慮到兩邊都是正數,可以作商,判斷比值與1的大小關係,從而證明不等式.

證明:∵,∴∴. ∴

又∵,∴.

說明:本題考查不等式的證明方法——比較法(作商比較法).作商比較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.

典型例題三

例3 對於任意實數、,求證(當且僅當時取等號)

分析這個題若使用比較法來證明,將會很麻煩,因為,所要證明的不等式中有,展開後很複雜。若使用綜合法,從重要不等式:出發,再恰當地利用不等式的有關性質及「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)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,一般式子中出現有平方和乘積形式後可以考慮用綜合法來解.

典型例題四

例4 已知、、,,求證

分析顯然這個題用比較法是不易證出的。若把通分,則會把不等式變得較複雜而不易得到證明.由於右邊是乙個常數,故可考慮把左邊的式子變為具有「倒數」特徵的形式,比如,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」的技巧.

證明:∵

∴∵,同理:,。

∴說明:此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」,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式進行適當變形,以期達到可以「湊倒數」的目的.

典型例題五

例5 已知,求證:>0.

分析:此題直接入手不容易,考慮用分析法來證明,由於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.

證明一:(分析法書寫過程)

為了證明>0

只需要證明>∵∴

∴>0∴>成立

∴>0成立

證明二:(綜合法書寫過程)

∵∴∴> >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常混在一起應用,混合應用時,應用語言敘述清楚.

典型例題六

例6 若,且,求證:

[**:學科網]

分析這個不等式從形式上不易看出其規律性,與我們掌握的定理和重要的結論也沒有什麼直接的聯絡,所以可以採用分析的方法來尋找證明途徑.但用「分析」法證不等式,要有嚴格的格式,即每一步推出的都是上一步的充分條件,直到推出的條件是明顯成立的(已知條件或某些定理等).

證明:為要證

只需證,

即證,也就是,

即證,即證,

∵,∴,故即有,

又由可得成立,

∴ 所求不等式成立.

說明:此題考查了用分析法證明不等式.在題目中分析法和綜合法是綜合運用的,要注意在書寫時,分析法的書寫過程應該是:「欲證……需證……」,綜合法的書寫過程是:

「因為(∵)……所以(∴)……」,即使在乙個題目中是邊分析邊說明也應該注意不要弄混.

典型例題七

例7 若,求證.

分析:本題結論的反面比原結論更具體、更簡、宜用反證法.

證法一:假設,則,

而,故.

∴.從而,

∴.[**

∴.∴.

這與假設矛盾,故.

證法二:假設,則,

故,即,即,

這不可能.從而.

證法三:假設,則.

由,得,故.

又,∴.

∴,即.

這不可能,故.

說明:本題三種方法均採用反證法,有的推至與已知矛盾,有的推至與已知事實矛盾.

一般說來,結論中出現「至少」「至多」「唯一」等字句,或結論以否定語句出現,或結論肯定「過頭」時,都可以考慮用反證法.

典型例題八

例8 設、為正數,求證.

分析:用綜合法證明比較困難,可試用分析法.

證明:要證,只需證,

即證,化簡得,.

∵,∴.

∴.∴原不等式成立.

說明:1.本題證明易出現以下錯誤證法:,,然後分(1);(2);(3)且;(4)且來討論,結果無效.

2.用分析法證明數學問題,要求相鄰兩步的關係是,前一步是後一步的必要條件,後一步是前一步的充分條件,當然相互為充要條件也可以.

典型例題九

例9 已知,求證.

分析:聯想三角函式知識,進行三角換元,然後利用三角函式的值域進行證明.

證明:從條件看,可用三角代換,但需要引入半徑引數.

∵,∴可設,,其中.

∴.由,故.

而,,故.

說明:1.三角代換是最常見的變數代換,當條件為或或時,均可用三角代換.2.用換元法一定要注意新元的範圍,否則所證不等式的變數和取值的變化會影響其結果的正確性.

典型例題十

例10 設是正整數,求證.

分析:要求乙個項分式的範圍,它的和又求不出來,可以採用「化整為零」的方法,觀察每一項的範圍,再求整體的範圍.

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,否則會走入困境.例如證明.由,如果從第3項開始放縮,正好可證明;如果從第2項放縮,可得小於2.當放縮方式不同,結果也在變化.

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,分式值縮小;全量不少於部分;每一次縮小其和變小,但需大於所求,第一次擴大其和變大,但需小於所求,即不能放縮不夠或放縮過頭,同時放縮後便於求和.

典型例題十一

例11 已知,求證:.

分析:欲證不等式看起來較為「複雜」,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乙個充分條件.分析法通常採用「欲證——只要證——即證——已知」的格式.

典型例題十二

例12 如果,, ,求證:.

分析:注意到不等式左邊各字母在項中的分布處於分離狀態,而右邊卻結合在一起,因而要尋求乙個熟知的不等式具有這種轉換功能(保持兩邊項數相同),由,易得,此式的外形特徵符合要求,因此,我們用如下的結合法證明.

證明:∵

∴.說明:分析時也可以認為是連續應用基本不等式而得到的.左右兩邊都是三項,實質上是公式的連續使用.

如果原題限定,, ,則不等式可作如下變形:進一步可得到:.

顯然其證明過程仍然可套用原題的思路,但比原題要難,因為發現思路還要有乙個轉化的過程.

典型例題十三

例13 已知,,,求證:在三數中,不可能都大於.

分析:此命題的形式為否定式,宜採用反證法證明.假設命題不成立,則三數都大於,從這個結論出發,進一步去匯出矛盾.

證明:假設三數都大於,

即,, .

又∵,,,

∴,,.

∴   ①

又∵,,.

以上三式相加,即得:

②顯然①與②相矛盾,假設不成立,故命題獲證.

說明:一般情況下,如果命題中有「至多」、「至少」、「都」等字樣,通常情況下要用反證法,反證法的關鍵在於「歸謬」,同時,在反證法的證明過程中,也貫穿了分析法和綜合法的解題思想.

典型例題十四

例14 已知、、都是正數,求證:.

分析:用分析法去找一找證題的突破口.要證原不等式,只需證,即只需證.把變為,問題就解決了.或有分析法的途徑,也很容易用綜合法的形式寫出證明過程.

證法一:要證,

只需證,

即,移項,得.

由、、為正數,得.

∴原不等式成立.

證法二:∵、、為正數,

.即,故.,.

說明:題中給出的,,,,只因為、、都是正數,形式同算術平均數與幾何平均數定理一樣,不加分析就用算術平均數與幾何平均數定理來求證,問題就不好解決了.

原不等式中是用「不大於」鏈結,應該知道取等號的條件,本題當且僅當時取「=」號.證明不等式不論採用何種方法,僅僅是乙個手段或形式問題,我們必須掌握證題的關鍵.本題的關鍵是證明.[**:學#科#網]

典型例題十五

例15 已知,,且.求證:.

分析:記,欲證,聯想到正、余弦函式的值域,本題採用三角換元,借助三角函式的變換手段將很方便,由條件,可換元,圍繞公式來進行.

證明:令,,且,

則∵,∴,即成立.

說明:換元的思想隨處可見,這裡用的是三角代換法,這種代換如能將其幾何意義挖掘出來,對代換實質的認識將會深刻得多,常用的換元法有:(1)若,可設;(2)若,可設,,;(3)若,可設,,且.

典型例題十六

例16 已知是不等於1的正數,是正整數,求證.

分析:從求證的不等式看,左邊是兩項式的積,且各項均為正,右邊有2的因子,因此可考慮使用均值不等式.

證明:∵是不等於1的正數,

∴,∴.    ①

又.    ②

將式①,②兩邊分別相乘得,∴.

說明:本題看起來很複雜,但根據題中特點,選擇綜合法求證非常順利.由特點擊方法是解題的關鍵,這裡因為,所以等號不成立,又因為①,②兩個不等式兩邊均為正,所以可利用不等式的同向乘性證得結果.這也是今後解題中要注意的問題.

典型例題十七

例17 已知,,, ,且,求證.

分析:從本題結構和特點看,使用比較法和綜合法都難以奏效.為找出使不等式成立的充分條件不妨先用分析法一試,待思路清晰後,再決定證題方法.[**:z+xx+

證明:要證,

只需證,

只需證.

∵,, ,

∴,,,

∴,∴成立.

∴.說明:此題若一味地用分析法去做,難以得到結果.在題中得到只需證後,思路已較清晰,這時改用綜合法,是一種好的做法.通過此例可以看出,用分析法尋求不等式的證明途徑時,有時還要與比較法、綜合法等結合運用,決不可把某種方法看成是孤立的.

典型例題十八

例18 求證.

分析:此題的難度在於,所求證不等式的左端有多項和且難以合併,右邊只有一項.注意到這是乙個嚴格不等式,為了左邊的合併需要考查左邊的式子是否有規律,這只需從下手考查即可.

高考數學百大經典例題 不等式證明

典型例題一 例1 若,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,然後比較法證明 解法1 1 當時,因為,所以 2 當時,因為 所以 綜合 1 2 知 分析2 直接作差,然後用對數的性質來去絕對值符號 解法2 作差比較法 因為,所以 說明 解法一用分類相當於增設了已知條件,便...

數學百大經典例題 不等式證明

典型例題一 例1 若,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,然後比較法證明 解法1 1 當時,因為 所以 2 當時,因為 所以 綜合 1 2 知 分析2 直接作差,然後用對數的性質來去絕對值符號 解法2 作差比較法 因為,所以 說明 解法一用分類相當於增設了已知條件,便...

高考數學百大經典例題 不等式性質

典型例題一 例1 比較與的大小,其中 解 說明 由例1可以看出實數比較大小的依據是 典型例題二 例2 比較與的大小,其中 解 當時,當時,說明 兩個實數比較大小,通常用作差法來進行,其一般步驟是 第一步 作差 第二步 變形,常採用配方,因式分解等恒等變形手段 第三步 定號,貴州省是能確定是大於0,還...