不等式的性質

2023-01-08 05:39:03 字數 6816 閱讀 2513

本週目標:

1. 模擬等式的性質得到不等式的性質,理解不等式的性質及其證明;

2. 掌握比較兩個代數式大小的方法,理解其思維過程。

3. 培養學生靈活應變的解題能力和思考問題嚴謹周密的習慣。

本週重點:

1. 模擬的思想:

2. 不等式的性質及其推論;

本週難點:不等式的性質及其推論的證明

本週內容:

一、不等式的性質及其推論

定理1:對稱性(反身性):a>bb  定理2:傳遞性:a>b,b>ca>c;c  定理3:可加性:a>ba+c>b+c;

推論:定理4:可乘性:a>b,c>0ac>bc;

a>b,c<0ac  推論1:

推論2:可乘方:a>b>0an>bn(n∈n,n>1)

定理5:可開方:

思考1:不等式性質中,容易錯的有哪些?

答:有條件限制的,如定理4及其推論、定理5,當缺少條件或條件不全時,即可產生假命題。

思考2:不等式性質中哪些條件對結論的成立是充要的?哪些條件對結論的成立是充分非必要的?

答:充要的:定理1、定理3

加一些條件作為大前提後是充要的:

定理4:若c>0,則a>bac>bc;若c<0,則a>bac  定理4的推論2:若a>0,b>0,則a>ban>bn(n∈n,n>1)

定理5:若a>0,b>0,則

充分非必要的:定理2、定理3推論、定理4推論1。

思考3:不等式中可以推廣的性質:

推廣:在元素個數上。

(1)可加性(推論):

a1>b1,a2>b2,…,an>bn,n∈n+,a1+a2+…+an>b1+b2+…+bn;

(2)可乘性(推論):

a1>b1>0,a2bn>0a1a2…an>b1b2…bn。

思考4:還可由運算推導出的:

[1]關於減法運算:

[2]關於除法運算:

二、不等式的性質及其推論的證明:

定理1的證明:∵a>b ∴a-b>0,由正數的相反數是負數,得-(a-b)<0,即b-a<0

∴b  定理2的證明:∵a>b,b>c,∴a-b>0,b-c>0,根據兩個正數的和仍是正數,得

(a-b)+(b-c)>0即a-c>0,∴a>c

定理3的證明:∵a>b,∴a-b>0,∴(a+c)-(b+c)=a-b>0,即a+c>b+c

定理3推論的證明:

方法1:(放縮法)

注:其原理是定理2(傳遞性)。

方法2:(作差比較法)(a+c)-(b+d)=(a-b)+(c-d)

∵a>b,c>d,∴a-b>0,c-d>0,∴(a-b)+(c-d)>0

∴(a+c)-(b+d)>0,∴a+c>b+d

注:作差比較法:核心是作差再與0比大小,其步驟是:作差、變形、確定差的符號、結論。

方法3:(分析法)

欲證a+c>b+d,即證:(a+c)-(b+d)>0,即證:(a-b)+(c-d)>0,

∵a>b,c>d∴a-b>0,c-d>0∴(a-b)+(c-d)>0,所以所證成立。

注:分析法原理是為證命題a,去找使a成立的充分條件b,執果索因,逐步逆找使結論成立的充分條件,直至找到明顯成立的不等式為止。其就是「欲證,只需證」,從結論開始。

定理4的證明:∵a>ba-b>0,c>0c(a-b)>0ac>bc

定理4推論1的證明:

方法1:(放縮法)

∵a>b>0,c>0ac>bc>0,又c>d>0,b>0bc>bd>0,∴ac>bd;

方法2:(作差比較法)ac-bd=ac-bc+bc-bd=c(a-b)+b(c-d)

∵a>b,c>d,∴a-b>0,c-d>0,,

∵c>0,b>0,∴c(a-b)>0,b(c-d)>0

∴c(a-b)+b(c-d)>0,∴ac-bd>0,∴ac>bd

定理4推論2的證明:

方法1:an-bn=(a-b)(an-1+an-2b+…+bn-1),

∵a>b>0,a-b>0,an-1+an-2+an-3b2+…+bn-1>0,∴an>bn

方法2:由性質4結合指數函式的單調性得:

a>0,b>0,,又n>1得到

方法3:數學歸納法

(1)驗證n=2時,a2-b2=(a+b)(a-b)>0,則命題成立;

(2)假設n=k時命題成立,即ak>bk,

當n=k+1時,ak+1=a·ak>a·bk,∵a>b,

∴a·bk>b·bk=bk+1,ak+1>bk+1,

∴n=k+1時命題也成立;

由(1)(2)對於n∈n+命題都成立。

注:適用於和自然有關的某些命題。

定理5的證明:假設,

a=b;這些均與已知矛盾。所以假設不成立,所以

說明:在上面不等式的性質定理及其推論的證明過程中,我們使用了多種方法進行了證明,「比較是一切理解和思維的基礎」,通過對比,我們要認真的去體會每種方法的原理與格式。

注:反證法核心就是「肯定條件,不定結論,推出矛盾。」其從不定結論開始。

三、本週例題

例1. 判斷下列命題的真假。

(1)a>bac2>bc2;

(2)a2>b2a>b;

(3)a>b且

(4)a>1且b>1a+b>2(且ab>1)

(5)a>b>0,

分析:主要考察不等式性質,準確把握條件。

答案:(1)假命題;考察不等式的可乘性,注意與等式的區別;

(2)假命題,a,b為負數;

(3)假命題![1]從左到右是真命題(p真,q假p或q真);

[2]從右到左是假!(p或q真p真,q假)

(4)從左到右是真命題,從右到左是假命題!

(5)思考:的證明。

證明:[法1]∵a>b>0,∴a-b>0,ab>0

[法2]

例2.已知:6  關於比大小問題.

例3. (1)已知a≠0,比較a4+a2+1與(a2+1)2的大小;

(2)比較的大小;

分析:關於比大小問題。基本方法----作差與0比較。

解:(1)(a4+a2+1)-(a2+1)2=-a2,

∵a≠0(a4+a2+1)<(a2+1)2;

思考變化:比較a+a2+1與(a+1)2的大小;

分析:∵a+a2+1-(a+1)2=-a

∴a>0a+a2+1<(a+1)2

a=0a+a2+1=(a+1)2;

a<0a+a2+1>(a+1)2;

(2)原理分析:若a>0,b>0,a2>b2ab3a>b

解(2)[法1]①當x3+y3<0時,

②當x3+y3≥0時,

法一:法二:

法三:f(x)=3x2+3y2-2xy,△=4y2-36y2=-32y2<0

∴f(x)=3x2+3y2-2xy>0

[法2]

∵xy≠0,

小結:作差和0比的步驟:

(1)作差;

(2)變形;

(3)定號;

(4)結論。

高二數學不等式的證明方法

一、比較法

地位:比較法(作差法,作商法)是證明不等式的最基本最常用的方法。

作差法:作差,變形(因式分解,與方等),確定符號;

作商法:作商,化簡,再與1比。

例1、求證:a2+b2+c2≥ab+bc+ac

證明:當a=b=c時等號成立。

評:作差,配方,定號。

類似地,可推廣為:

(1)a2+b2+2≥2(a+b)

(2)a2+b2+c2+3≥2(a+b+c)

(3)a2+b2≥ab+a+b-1

例2、 求證:a3+b3>a2b+ab2(a,b均為正數,且a≠b)

證法1:a3+b3-(a2b+ab2)=a2(a-b)+b2(b-a)

=(a-b)(a2-b2)=(a-b)2(a+b)

∵a,b均為正數,且a≠b,∴(a-b)2>0,a+b>0

∴a3+b3-(a2b+ab2)>0,即a3+b3>a2b+ab2

證法2:

∴a3+b3>a2b+ab2

證法3:∵a2+b2≥2ab ∴a2+b2-ab≥ab

∴(a+b)(a2+b2-ab)≥ab(a+b)即a3+b3>a2b+ab2

證法4:要證a3+b3>a2b+ab2,即(a+b)(a2+b2-ab)≥ab(a+b)

∵a,b∈,∴a+b>0

只需證a2+b2-ab≥ab

只需證a2+b2≥2ab

只需證(a-b)2≥0,顯然成立。

所以原不等式成立。

證法5:∵a,b∈,且a≠b,不妨設a>b>0,則a-b>0,a2>b2

∴(a-b)a2>(a-b)b2,即a3-a2b>ab2-b3

∴a3+b3>a2b+ab2。

推廣:an+bn≥an-1b+abn-1

例3、已知a>2,b>2,求證:a+b2,b>2 ∴a-1>1,b-1>1,∴(a-1)(b-1)>1

∴-(a-1)(b-1)+1<0,∴a+b-ab<0,即a+b2,b>2

證法3:令y=f(a)=a+b-ab=(1-b)a+b,

∵1-b<0,∴f(a)是減函式。

當a>2時,f(a)0,n>0

∴a+b=2+m+2+n=4+(m+n)

ab=(2+m)(2+n)=4+2(m+n)+mn

∴a+bb>c,則

所以,例6. 已知i,m,n,且1b>0,m>0,則」進行放縮。

二、分析法

1. 地位:在不等式證明中占有重要地位,是解決數學問題的一種重要思想方法。

2. 從求證的不等式出發,分析使之成立的條件,把證不等式轉化為判斷這些條件是否具備的問題,若能肯定這些條件都傷,就可斷定原不等式成立,這種證明方法通常叫做分析法。

3. 基本思路:執果索因

4. 格式:要證……,只需證……,只需證……,因為……成立,所以原不等式得證。

5. 綜合法:從已知出發,根據已有的定義、定理,逐步推出欲證的方法,也就是由因導果。

例7. 求證:

證明:(比較法)

(分析法)要證,只需證,只需證,

顯然成立,所以原不等式得證。

例8. 設x>0,y>0,x≠y,求證:

證明:要證

只需證只需證只需證因x>0,y>0,x≠y,所以x2y2[3(x-y)2+4xy]>0

所以例9. 若a>1,b>1,c>1,ab=10求證:logac+logbc≥4lgc

證明:要證logac+logbc≥4lgc

只需證只需證只需證所以,原不等式成立

三、數學歸納法

格式:(1)當n=n0 (初始值) 時,……不等式成立;

(2)假設當n=k時不等式成立,即……

當n=k+1時……不等式成立

綜上,不等式對一切n∈n*成立

注:(1)兩步三結論;(2)在第二步中,要「看頭,看尾,看中間」;

例10. 設n∈n,n≥3,求證:2n>2n+1;

證明:(1)當n=3時,左=23=8>2×3+1;

(2)假設當n=k時,不等式成立,即2k>2k+1;

當n=k+1時,2k+1=2·>2(2k+1)=2k+2+2k>2k+2+1=2(k+1)+1

∴當n=k+1時,不等式成立;

由(1)(2)知,不等式對一切n∈n,n≥3成立

例11、 設n,n>1,

證明:(1)當n=2時,,不等式成立;

(2)假設當n=k時,不等式成立,即

當n=k+1時,

∴當n=k+1時,不等式成立

由(1)(2)知,對一切n∈n且n>1,不等式均成立。

課後練習:

1、(1)求證:a2+3b2+c2≥3ab+3bc-ca;

(2)已知a,b都是正數,並且a≠b,求證:a5+b5>a2b3+a3b2

(3)已知a,b都是正數,求證:(a+b)(a5+b5)≤2(a6+b6)

2. 已知△abc三邊長為a,b,c,

求證:(1)2ab+2bc+2ac>a2+b2+c2;

(2)4(ab+bc+ac)>(a+b+c)2

提示:(1)2ab+2bc+2ac-(a2+b2+c2)=(b+c-a)a+(a+c-b)b+(a+b-c)c>0

所以不等式成立。

(2)與(1)等價。

高二數學週末練習二

1. 若,則α-β的取值範圍是( )

(a)-π<α-β<π   (b)-π<α-β<0

(c) (d)

2. 若a>b,則有( )

(a)a2>b2    (b)    (c)lg(a-b)<1    (d)

3. 「abd    (d)

5. 若a<0,-1ab>ab2    (b)ab2>ab>a    (c)ab>a>ab2    (d)ab>ab2>a

6. 已知02

7. 曲線c的方程是f(x,y)·g(x,y)=0,則f(x0,y0)=0是點m(x0,y0)在曲線c上的( )

(a)充分不必要條件   (b)必要不充分條件

(c)充要條件      (d)既不充分也不必要條件

8. 已知

則mn=( )

(a)    (b)   (c)   (d)

9. 下列各對方程中,表示同一曲線的是(  )

(a)    (b)y=±x與|y|=|x|

(c)    (d)

10. 方程表示( )

(a)一條直線   (b)兩條射線   (c)兩條直線   (d)乙個圓

11. 平面上相異兩點p(cos,),q(0,1),求直線pq的斜率和傾斜角的取值範圍。

12. 求到點a(5,0),b(-5,0)連線斜率之積為定值的動點軌跡方程。

答案:1. b 2. d 3. a 4. c 5. d 6. d

7. a 8. a 9. b 10. b

11. ∵p,q不重合

∴cos≠012.

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