约2240字 第九章不等式
一、基础知识
不等式的基本性质:
(1)a>b a-b>0; (2)a>b, b>c a>c;
(3)a>b a+c>b+c; (4)a>b, c>0 ac>bc;
(5)a>b, c<0 ac<bc; (6)a>b>0, c>d>0 ac>bd;
(7)a>b>0, n∈N+ an>bn; (8)a>b>0, n∈N+ ;
(9)a>0, |x|<a -a<x<a, |x|>a x>a或x<-a;
(10)a, b∈R,则|a|-|b|≤|a+b|≤|a|+|b|;
(11)a, b∈R,则(a-b)2≥0 a2+b2≥2ab;
(12)x, y, z∈R+,则x+y≥2 , x+y+z w.w.w.前五条是显然的,以下从第六条开始给出证明。
(6)因为a>b>0, c>d>0,所以ac>bc, bc>bd,所以ac>bd;重复利用性质(6),可得性质(7);再证性质(8),用反证法,若 ,由性质(7)得 ,即a≤b,与a>b矛盾,所以假设不成立,所以 ;由绝对值的意义知(9)成立;-|a|≤a≤|a|, -|b|≤b≤|b|,所以-(|a|+|b|)≤a+b≤|a|+|b|,所以|a+b|≤|a|+|b|;下面再证(10)的左边,因为|a|=|a+b-b|≤|a+b|+|b|,所以|a|-|b|≤|a+b|,所以(10)成立;(11)显然成立;下证(12),因为x+y-2 ≥0,所以x+y≥ ,当且仅当x=y时,等号成立,再证另一不等式,令 ,因为x3+b3+c3-3abc =(a+b)3+c3-3a2b-3ab2-3abc =(a+b)3+c3-3ab(a+b+c)=(a+b+c)[(a+b)2-(a+b)c+c2]-3ab(a+b+c)=(a+b+c)(a2+b2+c2-ab-bc-ca)= (a+b+c)[(a-b)2+(b-c)2+(c-a)2] ≥0,所以a3+b3+c3≥3abc,即x+y+z≥ ,等号当且仅当x=y=z时成立。
二、方法与例题
1.不等式证明的基本方法。
(1)比较法,在证明A>B或A<B时利用A-B与0比较大小,或把 (A,B>0)与1比较大小,最后得出结论。
例1 设a, b, c∈R+,试证:对任意实数x, y, z, 有x2+y2+z2
例2 若a<x<1,比较大小:|loga(1-x)|与|loga(1+x)|.
(2)分析法,即从欲证不等式出发,层层推出使之成立的充分条件,直到已知为止,叙述方式为:要证……,只需证……。
例3 已知a, b, c∈R+,求证:a+b+c-3 ≥a+b
(3)数学归纳法。
例5 对任意正整数n(≥3),求证:nn+1>(n+1)n.
(4)反证法。
例6 设实数a0, a1,…,an满足a0=an=0,且a0-2a1+a2≥0, a1-2a2+a3≥0,…, an-2-2an-1+an≥0,求证ak≤0(k=1, 2,…, n-1).
(5)分类讨论法。
例7 已知x, y, z∈R+,求证:
(6)放缩法,即要证A>B,可证A>C1, C1≥C2,…,Cn-1≥Cn, Cn>B(n∈N+).
例8 求证:
例9 已知a, b, c是△ABC的三条边长,m>0,求证:
(7)引入参变量法。
例10 已知x, y∈R+, l, a, b为待定正数,求f(x, y)= 的最小值。
例11 设x1≥x2≥x3≥x4≥2, x2+x3+x4≥x1,求证:(x1+x2+x3+x4)2≤4x1x2x3x4.
(8)局部不等式。
例12 已知x, y, z∈R+,且x2+y2+z2=1,求证:
例13 已知0≤a, b, c≤1,求证: ≤2。
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