不等式證明

2022-02-25 12:05:57 字數 3635 閱讀 3808

1. (2009全國ii理21,字母替換,建構函式)設函式有兩個極值點,且

⑴求的取值範圍,並討論的單調性;

⑵證明:.

解: ⑴

令,其對稱軸為。

由題意知是方程的兩個均大於的不相等的實根,其充要條件為,得

當時,在內為增函式;

當時,在內為減函式;

當時,在內為增函式;

⑵由⑴知,

由得,設,

則當時,在單調遞增;

當時,,在單調遞減。

所以,故.

2. (2011遼寧理21,變形建構函式,二次)已知函式.

⑴討論函式的單調性;

⑵設,如果對任意,≥,求的取值範圍.

解:⑴的定義域為(0,+∞). .

當時,>0,故在(0,+∞)單調增加;

當時,<0,故在(0,+∞)單調減少;

當-1<<0時,令=0,解得.

則當時,>0;時,<0.

故在單調增加,在單調減少.

⑵不妨假設,而<-1,由⑴知在(0,+∞)單調減少,從而,等價於,…… ①

令,則①等價於在(0,+∞)單調減少,即.

從而,設並設,

∴,∴≤

故a的取值範圍為(-∞,-2].

3. (遼寧,變形構造,二次)

已知函式f(x)=x2-ax+(a-1),.

(1)討論函式的單調性;

(2)證明:若,則對任意x,x,xx,有.

解:(1)的定義域為.

①若即,則,故在單調增加。

②若,而,故,則當時,;

當及時,

故在單調減少,在單調增加。

③若,即,同理在單調減少,在單調增加.

⑵考慮函式

則(另一種處理)

由於1當時,有.

(另一種處理)

,結合二次函式圖象

設≥≥>0

4. 已知函式,a為正常數.

⑴若,且a,求函式的單調增區間;

⑵在⑴中當時,函式的圖象上任意不同的兩點,,線段的中點為,記直線的斜率為,試證明:.

⑶若,且對任意的,,都有,求a的取值範圍.解:⑴∵a,令得或,∴函式的單調增區間為.

⑵證明:當時

∴, ∴,又

不妨設 , 要比較與的大小,即比較與的大小,又∵,∴ 即比較與的大小.

令,則,

∴在上位增函式.

又,∴, ∴,即

⑶∵ ,∴

由題意得在區間上是減函式.

當, ∴

由在恆成立.

設,,則

∴在上為增函式,∴.

當,∴由在恆成立

設,為增函式,∴

綜上:a的取值範圍為.

5. (2011陝西21,變形構造,反比例)設函式定義在上,,導函式,.

(1)求的單調區間和最小值;

(2)討論與的大小關係;

(3)是否存在,使得對任意成立?若存在,求出的取值範圍;若不存在,請說明理由.

解:(1)∵,∴(為常數),

又∵,所以,即,∴;,

∴,令,即,解得,

當時,,是減函式,故是函式的減區間;

當時,,是增函式,故是函式的增區間;

所以是的唯一極值點,且為極小值點,從而是最小值點,所以的最小值是.

(2),設,則,

當時,,即,

當時,,,因此函式在內遞減,

當時,=0,∴;

當時,=0,∴.

(3)滿足條件的不存在.證明如下:

證法一假設存在,使對任意成立,

即對任意有

但對上述的,取時,有,這與①左邊的不等式矛盾,因此不存在,使對任意成立.

證法二假設存在,使對任意成立,

由(1)知,的最小值是,

又,而時,的值域為,

∴當時,的值域為,

從而可以取乙個值,使,即,

∴,這與假設矛盾.

∴不存在,使對任意成立.

6. (替換構造不等式)

已知函式在點的切線方程為.

⑴求函式的解析式;

⑵設,求證:≥在上恆成立;(反比例,變形構造)⑶已知,求證:.(替換構造)

解:⑴將代入切線方程得.

∴,化簡得.

,解得.∴ .

⑵由已知得在上恆成立

化簡,即在上恆成立

設,.∵ ∴,即

∴在上單調遞增,

∴在上恆成立 .

⑶∵,∴,由⑵知有,

整理得∴當時,.

7. (2010湖北,利用⑵結論構造)

已知函式的圖象在點處的切線方程為.

(反比例,作差構造)

⑶.(替換構造)

解:本題主要考察函式、導數、不等式的證明等基礎知識,同事考察綜合運用數學知識進行推理論證的能力和分類討論的思想。

⑴,則有,解得.

⑵由⑴知,,

令, 則 ,

①當 ,

若 ,則,是減函式,所以

,故在上恆不成立。

②時,若,故當時,。

綜上所述,所求的取值範圍為

⑶由⑵知:當時,有.

令,有當時,

令,有 即 ,

將上述個不等式依次相加得

,整理得.

8. 已知的影象在點處的切線與直線平行.

(1)求a,b滿足的關係式;

(2)若上恆成立,求a的取值範圍;

(3)證明: (n∈n*)

解:(ⅰ),根據題意,即.

(ⅱ)由(ⅰ)知,,

令,則,=

①當時, ,

若,則,在減函式,所以,即在上恆不成立.

②時,,當時,,在增函式,又,所以.

綜上所述,所求的取值範圍是.

(ⅲ)由(ⅱ)知當時,在上恆成立.取得

令,得,

即,所以

上式中n=1,2,3,…,n,然後n個不等式相加得9. 已知函式

(1)求函式的極值點。

(2)若恒成立,試確定實數的取值範圍。

(3)證明:.

解:(1)的定義域為(1,+∞),.

當時,,則在(1,+∞)上是增函式。

在(1,+∞)上無極值點.

當時,令,則.

所以當時,,

∴在上是增函式,

當時,,

∴在上是減函式。

∴時,取得極大值。

綜上可知,當時,無極值點;

當時,有唯一極值點.

(2)由(1)可知,當時,,不成立.故只需考慮.

由(1)知,,

若恒成立,只需即可,

化簡得:,所以的取值範圍是[1,+∞).

(3)由(2)知,∴.∴

10. (替換構造)

已知函式.

⑴求函式的最小值;

⑵若≥0對任意的恆成立,求實數a的值;(一次,作差構造)⑶在⑵的條件下,證明:.

解:(1)由題意,由得.

當時, ;當時,.

∴在單調遞減,在單調遞增.

即在處取得極小值,且為最小值,

其最小值為

(2)對任意的恆成立,即在上,.

由(1),設,所以.

由得.∴在區間上單調遞增,在區間上單調遞減,

∴在處取得極大值.

因此的解為,∴.

(3)由(2)知,因為,所以對任意實數均有,即.

令 ,則.∴.∴.

不等式證明

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