經典的不等式專題

2022-08-27 05:39:03 字數 5661 閱讀 6275

1. 證明:;

2. 若:,求證: ;

3. 若:,求證:;

4. 若:,且,求:的取值範圍 ;

5. 若:是的三邊,求證: ;

6. 當時,求證: ;

7. 若,求的值域 ;

8. 求函式的最大值和最小值 ;

9. 若,求證: ;

10.若,且,試求:的取值範圍;

11.若,且,求的最小值;

12.若,且,求的最大值和最小值;

13.若,,且滿足,,

,求:的值;

14.求證: ;

15.當時,求證:;

16.求證: ;

17.求證: ;

18.已知:,求證: ;

19.已知:,求證: ;

20.已知:,求證: ;

21.已知:,求證: ;

22.設:,求證: ;

23.已知:,求證: .

23個經典的不等式專題解析

1. 證明: ;

[證明].

從第二項開始放縮後,進行裂項求和. 此法稱為「放縮法」.

另:本題也可以採用積分法證明.

構建函式:,則在區間為單調遞減函式.

於是:從第二項開始用積分,當函式是減函式時,積分項大於求和項時,積分限為;

積分項小於求和項時,積分限為. 此法稱為「積分法」.

2. 若:,求證:

[證明],即:

則:,,即:,即:.

立方和公式以及均值不等式配合. 此法稱為立方和的「公式法」.

另:本題也可以採用琴生不等式證明.

構建函式:,則在在區間為單調遞增函式,且是下凸函式.

對於此類函式,琴生不等式表述為:函式值得平均值不小於平均值的函式值.

即: 對於本題: 即:

即:,即:,即:

琴生不等式可秒此題. 此法稱為「琴生不等式」.

另:本題還可以採用權方和不等式.

權方和不等式:若(,,或)

則: 已知:,即:

採用權方和不等式:

即:,即:. 此法稱為「權方和不等式」.

3. 若:,求證:

[解析] 由: 得: ,

則:, 即:

故: .

從一開始就放縮,然後求和. 此法稱為「放縮法」.

另:本題也可以採用不等式性質證明.

所證不等式中的任何一項如第項,均滿足,當有項累加時,

不等式兩個邊界項乘以倍,則不等式依然成立.

即:大於最小值得倍,小於最大值的倍.

另外,的最大值是,本題有些松.

4.若:,且,求:的取值範圍 ;

[解析],

令:,則上式為:. 解之得:.

均值不等式和二次不等式.

5. 若:是的三邊,求證:

[證明] 建構函式,則在時,為增函式.

所以,對於三角形來說,兩邊之和大於第三邊,即:

那麼,,即: .

.建構函式法,利用單調性,再放縮,得到結果.

另:不等式的入門證法就是「作差法」和「作商法」. 「作差法」即兩項相減得差與0比較;作商法」即同號兩項相除得商與1比較.

本題亦可以採用「作差法」.

6. 當時,求證:

[證明] 當時,,

都擴大倍得:,取倒數得:,

裂項:,求和:,

即:. 先放縮,裂項求和,再放縮.

另:本題也可以採用積分證明.

構建函式:,則在區間為單調遞減函式.

由面積關係得到:

即: 即:

本式實際上是放縮法得到的基本不等式,同前面裂項式.

後面的證法同前.

7. 若,求的值域

[解析]

設:,,

則:,,

代入向量不等式:得:,故:.

當且僅當時,不等式的等號成立.

因為與不平行,故:.

這回用絕對值不等式. 此法稱為「向量法」.

本題另解.

求函式的極值,從而得到不等式.

求導得:

則:,故函式的極值出現在.

函式為奇函式,故我們僅討論正半軸就可以了,即在.

由於是奇函式,故在,

故:. 此法稱為「極值法」.

8、求函式的最大值和最小值 ;

[解析] 將函式稍作變形為: ,

設點,點,則,,而點在單位圓上,就是一條直線的斜率,是過點和圓上點直線斜率的倍,關鍵是直線過圓上的點.直線與單位圓的交點的縱座標範圍就是: .故的最大值是,最小值是.

原本要計算一番,這用分析法,免計算了. 此法稱為「斜率法」.

另:如果要計算.

先變形:變形為:;

即:;即:,即:;

即:,即:,即:,即:

如果要計算,需要用到輔助角公式. 此法稱為「輔助角法」.

9. 若,求證:

[證明] 由柯西不等式:

即: 即:

柯西不等式. 此法稱為「柯西不等式」.

本題也可以採用「排序不等式」證明.

首先將不等式變形:;

即:,即:.

由於對稱性,不妨設:,則:;

即:.由排序不等式得:

正序和亂序和;

正序和亂序和;

上兩式相加得:

即: 證畢.

排序不等式. 此法稱為「排序不等式」.

本題還可以採用權方和不等式.

權方和不等式:若(,,或)

則: 採用權方和不等式得:

權方和不等式. 此法稱為「權方和不等式」.

10.若,且,試求:的取值範圍.

[解析] 柯西不等式:;

即:,故:;

所以:.

柯西不等式. 此法稱為「柯西不等式」.

另:本題亦可採用求極值的方法證明.

構建拉格朗日函式:

由在極值點的導數為0得:

,則:,即:;

,則:,即:;

,則:,即:.

代入得:

極值點為:,,

則:,即:

此法稱為「拉格朗日乘數法」或「拉氏乘數法」.

本題也可採用「權方和不等式」.

即:,即:

其中,就是權方和不等式」.

11.若,且,求的最小值.

[解析]設:,,

則:;;;

代入得:;

即:,故:最小值為4.

向量不等式. 此法稱為「向量法」.

向量不等式是柯西不等式的特殊形式,本題當然可用柯西不等式.

,即:此法稱為「柯西不等式」.

用拉格朗日乘數法也行.

構建拉氏函式:

在極值點的導數為0,即:,即:;

,即:;

,即:.

代入得:

則:,,

故: 求極值時,要判斷是極大值還是極小值,只需用賦值法代一下.

此法稱為「拉格朗日乘數法」.

本題也可採用「權方和不等式」.

此法稱為「權方和不等式」.

12.若,且,求的最大值和最小值.

[解析] 柯西不等式:

即:;故:.

於是:.

柯西不等式. 此法稱為「柯西不等式」.

另:本題也可以採用換元法求解.

有人說:是乙個橢球面,沒錯. 它是乙個不等軸的橢球. 它的三個半軸長分別為:,,

設:,,,則這個橢球的方程為:

現在來求的最大值和最小值.

採用三角換元法:

令:,,

代入方程檢驗,可知它滿足方程.

採用輔助角公式化簡:

故:的峰值是:

當時,即: 而,

故:,即:.

此法稱為「三角換元法」和「輔助角法」.

13.若,,且滿足,,

,求:的值.

[解析] 本題滿足:

即柯西不等式中等號成立的條件.

故有:,即:,,.

則:;即:,即:

故: .

柯西不等式中等號成立. 此法稱為「柯西不等式」.

14.求證:.

[證明]

注意變形為不等式的方法,雖然仍是「放縮法」.

另:本題也可以採用積分法證明.

構建函式:,則在區間為單調遞減函式.

此法稱為「積分法」.

15.當時,求證:.

[證明]由二項式定理得:

;由二項式定理得:

.本題由二項式中,保留前兩項進行放縮得到:;

本題由二項式中,分子由從n開始的k個遞減數連乘,分母由k個n連乘,得到的分數必定小於1. 於是得到:. 此法為「放縮法」.

另:本題也可以利用函式的基本性質證明.

構建函式:,則在時,函式為單調遞增函式.

故:在時,

利用基本不等式:,即:

則:.本方法需要運用,該不等式成立的條件是:.

此法稱為「單調性法」和「指數不等式」.

16.求證:.

[證明],故:;

令:,;則:,

即: ;

故:由得:,

即:,故:代入式得:

則:原式=

本題的關鍵在於把根式或其他式子換成兩個相鄰的根式差,

然後利用求和來消去中間部分,只剩兩頭.

此法稱為「裂項相消法」,只不過更另類一些.

17.求證:.

[證明] 由得:;

即:由: 得:

即:,即:,

即:,即:

故:,多項求和:

由,本題得證.

本題還是採用級數求和的放縮法. 此法稱為「放縮法」和「裂項相消法」.

18.已知:,求證:.

[證明] (1)建構函式:,則:.

當時,函式的導數為:,

即當時,函式為增函式. 即:;

故:,即:

(2) 建構函式:,則:.

當時,其導數為:.

即當時,函式為增函式. 即:;

故:,即:

由(1)和(2),本題證畢.

本題採用建構函式法,利用函式單調性來證題.

此法稱為「建構函式法」和「單調性法」.

19.已知:,求證:.

[證明] 先建構函式:,在函式圖象上分別取三點,

即:, , ,

我們來看一下這幾個圖形的面積關係:

;即: ;

即: ;

即: ;

(1)求和:

求和:;

即:;(2)求和:

即:;由(1)和(2)證畢. 本題採用建構函式法,利用函式的面積積分來證題.

此法稱為「建構函式法」和「積分法」.

20.已知:,求證:.

[證明] 當時,.

由二項式定理得:

. 證畢.

本題利用二項式定理進行放縮得證.

21.已知:,求證:

[證明] 設:,則:

證畢.將1以後的項數,按2的次方個數劃分成n組,每組都大於,這樣放縮得證.

此法稱為「分段放縮法」.

22.設:,求證:

[證明] 由得:,

求和得:

即: 即:.

本題首先構建含有的不等式,構建成功,本題得證.

23.已知:,求證:

[證明] 設: ;

採用倒序相加得:

;各括號內通分得:;;

由:;;;……

共有:項.

將上述不等式代入式得:

;即:另:;即:

由和,本題得證.

本題中有項,將其放縮為同分母的分式是解題關鍵. 此法稱為「倒序相加法」

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