《不等式的證明技巧》專題講座

2021-05-18 12:39:17 字數 2218 閱讀 3588

不等式的證明從初中到高中都是乙個令學生頭痛的一類數學問題。其實造成這一現象的本質是——在用基本不等式的性質時,放大與縮小的範圍較難把握。這一「放大與縮小」的原理是基於小學奧數的「估值法」的應用關鍵。

這時學過小學奧數的學生就有一點點優勢了。

既然用不等式的性質證明的技巧性太強,那麼換個思路,用其他駕輕就熟的方法不是可以避重就輕?所以我也不常用不等式的性質來證明不等式的題目。

證明不等式的常用方法:

1、二次函式。利用最值求解。

2、三角函式。利用正弦函式、余弦函式的有界性求解。

3、向量。利用向量:a·b=| a|·|b |cosa,即a·b≥| a|·|b |cosa求解。

4、幾何法。利用立體幾何與平面幾何知識求解。

方法不一而足。其本質是限制所要證明的代數式的範圍。

例6 求證:

(2)若a>b>c>0,d>c,ac>bd,則a+c>b+d。

解 (1)因x+y+z=1,故可設

其中t1+t2+t3=0,於是

(2)因a>b,d>c,故可設a=b+t1,d=c+t2,其中t1>0,t2>

∴(a+c)-(b+d)=(a-b)-(d-c)=t1-t2>0

∴a+c>b+d

注 ①用n個數的平均數與適當引數來表示這n個數的代換通常稱為均值代換,如(1)中施行的代換。這種代換的特點是利用對稱性可使運

陣列,不能保證由上述代換而得到。如x=y=0,z=1就不存在對應的t值。

②當a>b時,令a=b+t(t>0),其中t是a用b表示時引進的增量。這種代換通常稱為增量代換。它的特點是把條件中的不等關係轉化為相等系,使得變形過程簡化。

例7 求證:

解 (1)由a>0,b>0,a+2b=1,可設

則有(2)因a>b>0,且(a-b)+b=a,故可設

這時,原不等式等價於

故只須證明

這個不等式顯然成立。事實上,因為0<cosθ<1,0<sinθ<1又

故原不等式得證。

注代數問題三角化,往往可充分利用三角函式的特有性質,使較為複雜的問題得以簡化,從而獲得簡捷解法。

例8 求證:

(1)|a|<1,|b|<1,|c|<1,則abc+2>a+b+c;

(2)ai,bi∈r(i=1,2,3),且ai≠0,則

(a1b1+a2b2+a3b3)2≤(a12+a22+a32+)(b12+b22+b32)

當且僅當bi=λai時取等號。

解 (1)原不等式等價於

(bc-1)a+(2-b-c)>0

構造一次函式

f(x)=(bc-1)x+(2-b-c) (-1<x<1)

則 f(-1)=(1-bc)+(1-b)+(1-c)>0

f(1)=bc-1+2-b-c=(1-b)(1-c)>0

於是,根據一次函式的單調性,f(x)在區間[-1,1]上恆大於0。而a∈(-1,1),故f(a)>0,即(bc-1)a-b-c+2>0。所以

abc+2>a+b+c

(2)構造二次函式

f(x)=(a1x+b1)2+(a2x+b2)2+(a3x+b3)2

(當且僅當bi=λai,λ∈r時取等號)

所以注函式思想是解決數學問題的重要思想,應用廣泛。在不等式證明中,若能要據其結構特徵,構造相應的函式,則可充分利用函式的性質,使問題簡明。

(2)中不等式及其證明可推廣到一般情形:若ai,bi∈r(i∈1,2,…n),且ai≠0,則

(a1b1+…+anbn)2≤(a12+…+an2)·(b12+…+bn2)

這就是著名的柯西不等式。柯西不等式不僅應用廣泛,而且它的證明方法,即構造二次函式並通過其判別式證明不等式的方法,堪稱構造法的典範。

例9 設n∈n,求證:

解 (1)採取逐項放縮的方法。由於

令1,2,…,n,則有

……………………

依項相加,即得

(2)設

並引進輔助式

比較兩式的對應因式可知

註用放縮法證不等式,常通過拆項、分組、加強命題等方式進行。此法沒有固定模式,關鍵在於放縮要適度。放得過寬或縮得太小,都會導致方法失效。

練習:1、 已知a>0,b>0,且a+b=1,求證:

當且僅當a=b時右邊取等號。

2、已知2x+3y=1,求x2+y2的最大值。

用向量的方法是:構造向量(x,y),(2,3)即可。以後有機會,繼續這方面的**。

3、請教兩道對稱不等式的證明

(1)a,b,c,d為正數,證明

(2)對實數a,b,c,證明

不等式證明的技巧

知識與方法 證明不等式的方法很多,技巧性強 如較低要求的,在所證不等式兩端同乘以乙個常數 1的代換 利用函式的單調性,等等。不等式證明的技巧,本人的理解有如下三個方面 一 基本技巧 我認為不等式的證明的基本思想和技巧是通過 放大和縮小 的思想和方法,對兩個數 兩個量 兩個式的值的大小關係的 確定 過...

不等式證明的技巧

知識與方法 證明不等式的方法很多,技巧性強 如較低要求的,在所證不等式兩端同乘以乙個常數 1的代換 利用函式的單調性,等等。不等式證明的技巧,本人的理解有如下三個方面 一 基本技巧 我認為不等式的證明的基本思想和技巧是通過 放大和縮小 的思想和方法,對兩個數 兩個量 兩個式的值的大小關係的 確定 過...

不等式證明的技巧

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