不等式的證明

2021-05-18 05:17:05 字數 2418 閱讀 6573

1.比較法

作差作商後的式子變形,判斷正負或與1比較大小

作差比較法-----要證明a>b,只要證明a-b>0。

作商比較法---已知a,b都是正數,要證明a>b,只要證明a/b>1

例1 求證:x2+3>3x

證明:∵(x2+3)-3x=x2-3x+()2-()2+3

=+≥>0

∴ x2+3>3x

例2 已知a,br+,並且a≠b,求證

a5+b5>a3b2+a2b3

證明:(a5+b5)-(a3b2+a2b3)=(a5-a3b2)-(a2b3-b5)

=a3(a2-b2)-b3(a2-b2)=(a2-b2)(a3-b3)

=(a+b)(a-b)2(a2+ab+b2)

∵   a,br+

∴   a+b>0, a2+ab+b2>0

又因為a≠b,所以(a-b)2>0

∴  (a+b)(a-b)2(a2+ab+b2)>0

即  (a5+b5)-(a3b2+a2b3)>0

∴   a5+b5>a3b2+a2b3

例3 已知a,br+,求證:aabb≥abba

證明: =

∵a,br+,當a>b時,>1,a-b>0,>1;

當a≤b時,≤1,a-b≤0, ≥1.

∴ ≥1, 即aabb≥abba

綜合法了解算術平均數和幾何平均數的概念,能用平均不等式證明其它一些不等式

定理1 如果a,br,那麼a2+b2≥2ab(當且僅當a=b時取「=」號)

證明:a2+b2-2ab=(a-b)2≥0

當且僅當a=b時取等號。所以

a2+b2≥2ab(當且僅當a=b時取等號)。

定理2  如果a,b,cr+,那麼a3+b3+c3≥3abc(當且僅當a=b=c時取「=」號)

證明:∵a3+b3+c3-3abc

=(a+b)3+c3-3a2b-3ab2-3abc

=(a+b+c)(a2+b2+c2-ab-bc-ac)

=(a+b+c)[(a-b)2+(b-c)2+(a-c)2]≥0

∴ a3+b3+c3≥3abc,

很明顯,當且僅當a=b=c時取等號。

例1 已知a,b,c是不全等的正數,求證

a(a2+b2)+b(a2+c2)+c(a2+b2)>6abc.

放縮法這也是分析法的一種特殊情況,它的根據是不等式的傳遞性—

a≤b,b≤c,則a≤c,只要證明「大於或等於a的」b≤c就行了。

例,證明當k是大於1的整數時,,

我們可以用放縮法的一支——「逐步放**」,證明如下:

分析法從要證明的不等式出發,尋找使這個不等式成立的某一「充分的」條件,為此逐步往前追溯(執果索因),一直追溯到已知條件或一些真命題為止。例如要證a2+b2≥2ab我們通過分析知道,使a2+b2≥2ab成立的某一「充分的」條件是a2-2ab+b2≥0,即(a-b)2≥0就行了。由於是真命題,所以a2+b2≥2ab成立。

分析法的證明過程表現為一連串的「要證……,只要證……」,最後推至已知條件或真命題

例求證:

證明:構造圖形證明不等式

例:已知a、b、c都是正數,求證: +>

分析與證明:觀察原不等式中含有a2+ab+b2即a2+b2+ab的形式,聯想到餘弦定理:c2=a2+b2-2abcosc,為了得到a2+b2+ab的形式,只要c=120°,

這樣:可以看成a、b為鄰邊,夾角為120°的的三角形的第三邊

可以看成b、c為鄰邊,夾角為120°的的三角形的第三邊

可以看成a、c為鄰邊,夾角為120°的的三角形的第三邊

構造圖形如下,

ab=,

bc=,

ac=顯然ab+bc>ac,故原不等式成立。

數形結合法

數形結合是指通過數與形之間的對應轉化來解決問題。數量關係如果借助於圖形性質,可以使許多抽象概念和關係直觀而形象,有利於解題途徑的探求,這通常為以形助數;而有些涉及圖形的問題如能轉化為數量關係的研究,又可獲得簡捷而一般化的解法,即所謂的以數解形。數形結合的思想,其實質是將抽象的數學語言與直觀的圖形結合起來,使抽象思維和形象思維結合,通過對圖形的認識、數形的轉化,可以培養思維的靈活性、形象性。

通過數形結合,可以使複雜問題簡單化,抽象問題具體化。

例.證明,當x>5時,≤x-2

解:令y1=, y2=x-2, 從而原不等式的解集就是使函式y1>y2的x的取值範圍。在同一座標系中分別作出兩個函式的圖象。

設它們交點的橫座標是x0, 則=x0-2>0。解之,得x0=5或x0=1(舍)。根據圖形,很顯然成立.

反證法先假定要證不等式的反面成立,然後推出與已知條件(或已知真命題)和矛盾的結論,從而斷定反證假定錯誤,因而要證不等式成立。

窮舉法對要證不等式按已知條件分成各種情況,加以證明(防止重複或遺漏某一可能情況)。

注意:在證明不等式時,應靈活運用上述方法,並可通過運用多種方法來提高自己的思維能力。

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