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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