不等式的證明及著名不等式

2021-05-22 17:22:24 字數 3392 閱讀 8930

1.基本不等式

(1)定理:如果a,b∈r,那麼a2+b2≥2ab,當且僅當a=b時,等號成立.

(2)定理(基本不等式):如果a,b>0,那麼____,當且僅當______時,等號成立.也可以表述為:兩個____的算術平均它們的幾何平均.

(3)利用基本不等式求最值:對兩個正實數x,y,

①如果它們的和s是定值,則當且僅當______時,它們的積p取得最____值;

②如果它們的積p是定值,則當且僅當______時,它們的和s取得最____值.

2.三個正數的算術—幾何平均不等式

(1)定理如果a,b,c均為正數,那麼____,當且僅當________時,等號成立.

即三個正數的算術平均________它們的幾何平均.

(2)基本不等式的推廣

對於n個正數a1,a2,…,an,它們的算術平均________它們的幾何平均,即____, 當且僅當時,等號成立.

3.柯西不等式

(1)設a,b,c,d均為實數,則(a2+b2)(c2+d2)≥(ac+bd)2,當且僅當ad=bc時等號成立.

(2)設a1,a2,a3,…,an,b1,b2,b3,…,bn是實數,則(a+a+…+a)(b+b+…+b)≥(a1b1+a2b2+…+anbn)2,當且僅當bi=0(i=1,2,…,n)或存在乙個數k,使得ai=kbi(i=1,2,…,n)時,等號成立.

(3)柯西不等式的向量形式:設α,β是兩個向量,則當且僅當β是零向量,或存在實數k,使α=kβ時,等號成立.

1.設a、b、c是正實數,且a+b+c=9,則++的最小值為________

題型一柯西不等式的應用

例1 已知3x2+2y2≤6,求證:2x+y≤.

例2.已知函式f(x)=2+.

(1)求證:f(x)≤5,並說明等號成立的條件;

(2)若關於x的不等式f(x)≤|m-2|恆成立,求實數m的取值範圍.

思維昇華使用柯西不等式時,關鍵是將已知條件通過配湊,轉化為符合柯西不等式條件的式子,二維形式的柯西不等式(a2+b2)(c2+d2)≥(ac+bd)2,當且僅當ad=bc時等號成立.

若3x+4y=2,則x2+y2的最小值為______.

題型三放縮法或數學歸納法

例3 若n∈n*,sn=++…+,求證: .

思維昇華 (1)與正整數n有關的不等式證明問題,如果用常規方法有困難,可以考慮利用數學歸納法來證明.在利用數學歸納法證明不等式時,在第二步驟中,要注意利用歸納假設.同時,這一步驟往往會涉及分析法、放縮法等綜合方法.本題可用數學歸納法進行證明,但較麻煩.

(2)放縮法證明不等式,就是利用不等式的傳遞性證明不等關係.常見的放縮變換有<, >, <, >.其中k∈n*,k>1.

求證:-<1+++…+<2-(n≥2,n∈n+).

利用算術—幾何平均不等式求最值

方法與技巧

1.不等式的證明方法靈活,要注意體會,要根據具體情況選擇證明方法.

2.柯西不等式的證明有多種方法,如數學歸納法,教材中的引數配方法(或判別式法)等,引數配方法在解決其它問題方面應用比較廣泛.柯西不等式的應用比較廣泛,常見的有證明不等式,求函式最值,解方程等.應用時,通過拆常數,重新排序、添項,改變結構等手段改變題設條件,以利於應用柯西不等式.

失誤與防範

1.利用基本不等式必須要找準「對應點」,明確「模擬物件」,使其符合幾個著名不等式的特徵.

2.注意檢驗等號成立的條件,特別是多次使用不等式時,必須使等號同時成立.

a組專項基礎訓練

1.若<<0,則下列四個結論:

①|a|>|b|;②a+b2;④ <2a-b.其中正確的是________.

2.若t1=,t2=,則當s,m,n∈r+時,t1與t2的大小為________.

3.設04.已知x,y∈r,且xy=1,則(1+)(1+)的最小值為________.

5.設x>0,y>0,m=,n=+,則m、n的大小關係為

6.若a,b∈r+,且a≠b,m=+,n=+,則m、n的大小關係為________.

7.若a,b,c∈(0,+∞),且a+b+c=1,則++的最大值為________.

8.已知a,b,c為正實數,且a+2b+3c=9,則++的最大值為________.

9.(2013·天津)設a+b=2,b>0,則當a=________時,+取得最小值.

10.設a>0,b>0,則以下不等式①>,②a>|a-b|-b;③a2+b2>4ab-3b2;④ab+>2中恆成立的序號是________.

b組專項能力提公升

1.已知x>0,y>0,且+=1,則x+y的最小值為

2.函式y=x2·(1-3x)在上的最大值是________.

3.(2013·陝西)已知a,b,m,n均為正數,且a+b=1,mn=2,則(am+bn)(bm+an)的最小值為________.

4.已知a,b為實數,且a>0,b>0.

則的最小值為________.

5.p=++(x>0,y>0,z>0)與3的大小關係是________.

6.已知x2+2y2+3z2=,則3x+2y+z的最小值為

7.設a,b,c都是正數,那麼三個數a+,b+,c填序號)

①都不大於2;

②都不小於2;

③至少有乙個大於2;

④至少有乙個不小於2.

答案基礎知識自主學習

要點梳理

1.(2)≥ a=b 正數不小於(即大於或等於)

(3)①x=y 大 ②x=y 小

2.(1)≥ a=b=c 不小於 (2)不小於 ≥ a1=a2=…=an

4.(1)①a-b>0 ②>1 (2)充分條件 (4)相反

(5)放大或縮小

夯基釋疑

1.2 解析 ∵(a+b+c)=[()2+()2+()2]·[( )2+( )2+( )2]≥2=182.

題型分類深度剖析

例1 證明由於2x+y=(x)+(y),

由柯西不等式(a1b1+a2b2)2≤(a+a)(b+b)得

(2x+y)2≤[()2+()2](3x2+2y2)≤(+)×6=×6=11,∴|2x+y|≤,∴2x+y≤.

例2解(1)證明:由柯西不等式得(2+)2≤(22+12)·[()2+()2]=25,

所以f(x)=2+≤5,當且僅當=,即x=4時等號成立.

(2)由(1)知f(x)≤5,又不等式f(x)≤|m-2|恆成立,所以|m-2|≥5,

解得m≥7或m≤-3,故m的取值範圍是(-∞,-3]∪[7,+∞).

跟蹤訓練1   解析由柯西不等式(32+42)·(x2+y2)≥(3x+4y)2,①

得25(x2+y2)≥4,所以x2+y2≥.

不等式①中當且僅當=時等號成立,x2+y2取得最小值,由方程組解得因此當x=,y=時,x2+y2取得最小值為.

例3 證明 ∵n(n+1)>n2,∴sn>1+2+…+n=. 又∵<==n+,∴sn<(1+)+(2+)+…+(n+)=+=<.∴

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