數列放縮法技巧

2023-01-22 16:57:02 字數 5195 閱讀 3357

一、裂項放縮

例1.(1)求的值; (2)求證:.

解析:(1)因為,所以

(2)因為,

所以(2)證:

(2)求證:

(3)求證:

(4) 求證:

解析:(1)因為,

所以 (2)

(3)先運用分式放縮法證明出,再結合進行

裂項,最後就可以得到答案

(4)首先,所以容易經過裂項得到

再證而由均值不等式知道這是顯然成立的,所以

例3.求證:

解析:一方面:因為,所以

另一方面:

當時, ,當時, ,

當時, ,所以綜上有

例4.(2023年全國一捲) 設函式.數列滿足..設,整數.證明:.

解析:由數學歸納法可以證明是遞增數列,故存在正整數,使,則,否則若,則由知

, ,因為,於是

例5.已知,

求證:.

解析:首先可以證明:

所以要證只要證:

故只要證,即等價於

,即等價於而正是成立的,所以原命題成立.

例6.已知, ,求證:.

解析:所以 從而

例7.已知, ,

求證:證明:,因為 ,所以

所以二、函式放縮

例8.求證:.

解析:先建構函式有,從而

因為 所以

例9.求證:(1)

解析:建構函式,得到,再進行裂項,求和後可以得到答案函式構造形式:,

例10.求證:

解析:提示:

函式構造形式:

當然本題的證明還可以運用積分放縮

如圖,取函式,

首先:,從而,

取有, ,

所以有, ,…, , ,相加後可以得到:

另一方面,從而有取有, ,

所以有,所以綜上有

例11.求證:和.

解析:建構函式後即可證明

例12.求證:

解析:,疊加之後就可以得到答案

函式構造形式: (加強命題)

例13.證明:

解析:建構函式,求導,可以得到:

,令有,令有,

所以,所以,令有,

所以,所以

例14. 已知證明.

解析:,然後兩邊取自然對數,可以得

到然後運用和裂項可以得到答案)放縮思路:

。於是,

即注:題目所給條件()為一有用結論,可以起到提醒思路與探索放縮方向的作用;當然,本題還可用結論來放縮:,即

例15.(2023年廈門市質檢) 已知函式是在上處處可導的函式,若在上恆成立. ()求證:函式上是增函式;

()當;

()已知不等式時恆成立,

求證:解析:(),所以函式上是增函式

()因為上是增函式,所以

兩式相加後可以得到

(3)……相加後可以得到:

所以令,有所以(方法二)

所以又,

所以例16.(2023年福州市質檢)已知函式若

解析:設函式

∴函式)上單調遞增,在上單調遞減.

∴的最小值為,即總有

而即令則例17. ⑴設函式,求的最小值;

⑵設正數滿足,證明 .

解析:對函式求導數:

於是當在區間是減函式,

當在區間是增函式.

所以時取得最小值,,

(ⅱ)證法一:用數學歸納法證明.

(i)當n=1時,由(ⅰ)知命題成立.

(ii)假定當時命題成立,即若正數,

則當時,若正數令

則為正數,且

由歸納假定知

①同理,由可得

②綜合①、②兩式

即當時命題也成立.

根據(i)、(ii)可知對一切正整數n命題成立.

證法二:

令函式利用(ⅰ)知,當

對任意. ①

下面用數學歸納法證明結論.

(i)當n=1時,由(i)知命題成立.

(ii)設當n=k時命題成立,即若正數

由①得到

由歸納法假設

即當時命題也成立.

所以對一切正整數n命題成立.

例18. 設關於x的方程有兩個實根,且,定義函式若為正實數,證明不等式:.

解析:當上為增函式

,由可知同理可得

又由(ⅰ)知

所以三、分式放縮

姐妹不等式:和

記憶口訣」小者小,大者大」

解釋:看b,若b小,則不等號是小於號,反之.

例19. 姐妹不等式:和也可以表示成為

和解析: 利用假分數的乙個性質可得 即

例20.證明:

解析: 運用兩次次分式放縮:

(加1)

加2) 相乘,可以得到:

所以有四、分類放縮

例21.求證:

解析:例22.(2023年全國高中數學聯賽加試改編) 在平面直角座標系中,軸正半軸上的點列與曲線(≥0)上的點列滿足,直線在x軸上的截距為.點的橫座標為,.

(1)證明》4,; (2)證明有,使得對都有<.

解析:(1) 依題設有:,由得:

,又直線在軸上的截距為滿足

顯然,對於,有

(2)證明:設,則

設,則當時,

。所以,取,對都有:

故有《成立。

例23.(2023年泉州市高三質檢) 已知函式,若的定義域為[-1,0],值域也為[-1,0].若數列滿足,記數列的前項和為,問是否存在正常數a,使得對於任意正整數都有?

並證明你的結論。

解析:首先求出,∵

∴,∵, ,…

,故當時, ,

因此,對任何常數a,設是不小於a的最小正整數,則當時,必有.

故不存在常數a使對所有的正整數恆成立.

例24.(2023年中學教學參考)設不等式組表示的平面區域為,設內整數座標點的個數

為.設,當時,求證:.

解析:容易得到,所以,要證只要證,因為

,所以原命題得證.

五、迭代放縮

例25. 已知,求證:當時,

解析:通過迭代的方法得到,然後相加就可以得到結論

例26. 設,求證:對任意的正整數k,若k≥n恒有:|sn+k-sn|<

解析:又所以六、借助數列遞推關係

例27.求證:

解析: 設則

,從而,相加後就可以得到

所以例28. 求證:

解析: 設則

,從而,相加後就可以得到

例29. 若,求證:

解析:所以就有

七、分類討論

例30.已知數列的前項和滿足證明:對任意的整數,有

解析:容易得到,

由於通項中含有,很難直接放縮,考慮分項討論:

當且為奇數時

(減項放縮),於是

當且為偶數時

當且為奇數時(添項放縮)由知由得證。

八、線性規劃型放縮

例31. 設函式.若對一切,,求的最大值。

解析:由知即

由此再由的單調性可以知道的最小值為,最大值為

因此對一切,的充要條件是,

即,滿足約束條件,   由線性規劃得,的最大值為5.

九、均值不等式放縮

例32.設求證

解析: 此數列的通項為,,即

注:應注意把握放縮的「度」:上述不等式右邊放縮用的是均值不等式,若放成則得,就放過「度」了!

根據所證不等式的結構特徵來選取所需要的重要不等式,這裡

其中,等的各式及其變式公式均可供選用。

例33.已知函式,若,且在[0,1]上的最小值為,求證:

解析:例34.已知為正數,且,試證:對每乙個,.

解析: 由得,又,故,而,

令,則=,因為,倒序相加得

=,而,

則=,所以,即對每乙個,.

例35.求證

解析: 不等式左

=,原結論成立.

例36.已知,求證:

解析:經過倒序相乘,就可以得到

例37.已知,求證:

解析:其中:,因為

所以從而,所以.

例38.若,求證:.

解析:因為當時, ,

所以,所以,當且僅當時取到等號.

所以所以所以

例39.已知,求證:.

解析:.

例40.已知函式f(x)=x2-(-1)k·2lnx(k∈n*).k是奇數, n∈n*時,求證: [f』(x)]n-2n-1·f』(xn)≥2n(2n-2).

解析: 由已知得,

(1)當n=1時,左式=右式=0.∴不等式成立.

(2), 左式=

令由倒序相加法得

所以所以

綜上,當k是奇數,時,命題成立

例41. (2023年東北三校)已知函式

1)求函式的最小值,並求最小值小於0時的取值範圍;

2)令求證:

例42. (2023年江西高考試題)已知函式,.

對任意正數,證明:.

解析:對任意給定的, ,由,

若令,則① ,而②

(一)、先證;因為,,,

又由 ,得.

所以.(二)、再證;由①、②式中關於的對稱性,不妨設.則

(ⅰ)、當,則,所以,因為,

,此時.

(ⅱ)、當③,由①得 ,,,

因為所以④

同理得⑤ ,於是⑥

今證明⑦, 因為 ,

只要證 ,即,也即,據③,此為顯然. 因此⑦得證.故由⑥得.綜上所述,對任何正數,皆有.

例43.求證:

解析:一方面:

(法二)

另一方面:

十、二項放縮

例44. 已知證明

解析:, 即

例45.設,求證:數列單調遞增且

解析: 引入乙個結論:若則(證略)

整理上式得()以代入()式得即單調遞增。

以代入()式得

此式對一切正整數都成立,即對一切偶數有,又因為數列單調遞增,所以對一切正整數有。

注:上述不等式可加強為簡證如下:

利用二項展開式進行部分放縮:

只取前兩項有對通項作如下放縮:

故有上述數列的極限存在,為無理數;同時是下述試題的背景:

已知是正整數,且(1)證明;(2)證明(01年全國卷理科第20題)

當然,本題每小題的證明方法都有10多種,如使用上述例5所提供的假分數性質、貝努力不等式、甚至構造「分房問題」概率模型、建構函式等都可以給出非常漂亮的解決!詳見文[1]。

「放縮法」技巧

例談 放縮法 證明不等式的基本策略 1 新增或捨棄一些正項 或負項 例1 已知求證 證明 若多項式中加上一些正的值,多項式的值變大,多項式中加上一些負的值,多項式的值變小。由於證明不等式的需要,有時需要捨去或新增一些項,使不等式一邊放大或縮小,利用不等式的傳遞性,達到證明的目的。本題在放縮時就捨去了...

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例談 放縮法 證明不等式的基本策略 近年來在高考解答題中,常滲透不等式證明的內容,而不等式的證明是高中數學中的乙個難點,它可以考察學生邏輯思維能力以及分析問題和解決問題的能力。特別值得一提的是,高考中可以用 放縮法 證明不等式的頻率很高,它是思考不等關係的樸素思想和基本出發點,有極大的遷移性,對它的...

放縮法證明數列不等式

1 設數列的前項的和 求首項與通項 設,證明 解 易求 其中n為正整數 所以 2 求證 1 法1 數歸 兩邊都可以 法2 放縮裂項 法3 定積分放縮 2 法1 放縮一 放縮二 放縮三 法2 數歸 加強命題 常用的放縮公式 例3 已知 求證 法1 均值不等式 即證 也即 而 法2 放縮後裂項求和 法3...