高考數學一輪複習專項檢測試題26不等式證明

2022-12-25 17:03:02 字數 2469 閱讀 6175

不等式證明

例1:設,求證:

分析:發現作差後變形、判斷符號較為困難。考慮到兩邊都是正數,可以作商,判斷比值與1的大小關係,從而證明不等式。

證明:,∵,∴∴

∴又∵,∴。

說明:本題考查不等式的證明方法——比較法(作商比較法)。作商比較法證明不等式的步驟是:判斷符號、作商、變形、判斷與1的大小。

例2:對於任意實數、,求證(當且僅當時取等號)。

分析:這個題若使用比較法來證明,將會很麻煩,因為,所要證明的不等式中有,展開後很複雜。若使用綜合法,從重要不等式:出發,再恰當地利用不等式的有關性質及「配方」的技巧可得到證明。

證明:∵ (當且僅當時取等號)

兩邊同加,即:(1)

又:∵(當且僅當時取等號),

兩邊同加

∴,∴(2)

由(1)和(2)可得(當且僅當時取等號)。

說明:此題參考用綜合法證明不等式。綜合法證明不等式主要是應用均值不等式來證明,要注意均值不等式的變形應用,一般式子**現有平方和乘積形式後可以考慮用綜合法來解。

例3:若,證明,(且)。

分析1:用作差法來證明。需分為和兩種情況,去掉絕對值符號,然後比較法證明。

解法1:當時,因為,

所以。當時,因為,

所以。綜上,。

分析2:直接作差,然後用對數的性質來去絕對值符號。

解法2:作差比較法。因為

,所以。

說明:解法1用分類相當於增設了已知條件,便於在變形中脫去絕對值符號;解法2用對數性質(換底公式)也能達到同樣的目的,且不必分而治之,其解法自然簡捷、明快。

補充:(比較法)已知,求證:。

解法1:。

因為,所以,,所以,

所以,,命題得證。

解法2:因為,所以,,

所以,,

由解法1可知:上式。故命題得證。

例4:已知、、,,求證

分析顯然這個題用比較法是不易證出的。若把通分,則會把不等式變得較複雜而不易得到證明。由於右邊是乙個常數,故可考慮把左邊的式子變為具有「倒數」特徵的形式,比如,再利用「均值定理」就有可能找到正確的證明途徑,這也常稱為「湊倒數」的技巧。

證明:∵∴

∵,同理:,。

∴ 說明:此題考查了變形應用綜合法證明不等式。題目中用到了「湊倒數」,這種技巧在很多不等式證明中都可應用,但有時要首先對代數式進行適當變形,以期達到可以「湊倒數」的目的。

例5:已知,求證:0。

分析:此題直接入手不容易,考慮用分析法來證明,由於分析法的過程可以用綜合法來書寫,所以此題用兩種方法來書寫證明過程。

(分析法書寫過程)證明1:為了證明0

只需要證明

∵∴∴0

∴成立∴0成立

(綜合法書寫過程)證明2:∵∴

∴,0,∴成立,∴0成立

說明:學會分析法入手,綜合法書寫證明過程,但有時這兩種方法經常混在一起應用,混合應用時,應用語言敘述清楚。

例6:已知,求證:。

分析:欲證不等式看起來較為「複雜」,宜將它化為較「簡單」的形式,因而用分析法證明較好。

證明:欲證,只須證。

即要證,即要證。

即要證,即要證。

即要證,即,即要證(*)

∵,∴(*)顯然成立,故

說明:分析法證明不等式,實質上是尋求結論成立的乙個充分條件。分析法通常採用「欲證—只要證—即證—已知」的格式。

例7:設是正整數,求證。

分析:要求乙個項分式的範圍,它的和又求不出來,可以採用「化整為零」的方法,觀察每一項的範圍,再求整體的範圍。

證明:由,得。

當時,;當時,......

當時,,∴。

說明1:用放縮法證明不等式,放縮要適應,否則會走入困境。例如證明。由,如果從第3項開始放縮,正好可證明;如果從第2項放縮,可得小於2。當放縮方式不同,結果也在變化。

說明2:放縮法一般包括:用縮小分母,擴大分子,分式值增大;縮小分子,擴大分母,分式值縮小;全量不少於部分;每一次縮小其和變小,但需大於所求,第一次擴大其和變大,但需小於所求,即不能放縮不夠或放縮過頭,同時放縮後便於求和。

例8:求證。

證明:∵,

∴。說明:此題證明過程並不複雜,但思路難尋。

本題所採用的方法也是解不等式時常用的一種方法,即放縮法。這類題目靈活多樣,需要巧妙變形,問題才能化隱為顯,這裡變形的這一步極為關鍵。

例9:證明不等式:,。

講解:此題為與自然數有關的命題,故可考慮用數學歸納法證明。

解法1:①當時命題成立。

②假設時命題成立,即:。

則當時,不等式的左端

不等式的右端。

由於 。

所以,,即時命題也成立。

由①②可知:原不等式得證。

從上述證法可以看出:其中用到了這一事實,從而達到了和之間的轉化,也即和之間的轉化,這就提示我們,本題是否可以直接利用這一關係進行放縮?觀察原不等式,若直接證明,直接化簡是不可能的,但如果利用進行放縮,則可以達到目的,由此得解2。

解法2:因為對於任意自然數,都有,所以,,從而不等式得證。

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