不等式证明的基本方法 经典例题透析

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1、经典例题透析类型一:比较法证明不等式1、用作差比较法证明下列不等式: (1);(2) (a,b均为正数,且ab)思路点拨:(1)中不等号两边是关于a,b,c的多项式,作差后因式分解的前途不大光明,但注意到如a2, b2, ab这样的结构,考虑配方来说明符号;(2)中作差后重新分组进行因式分解。证明:(1) 当且仅当a=b=c时等号成立, (当且仅当a=b=c取等号).(2) a0, b0, ab, a+b0, (a-b)20, , .总结升华:作差,变形(分解因式、配方等),判断差的符号,这是作差比较法证明不等式的常用方法。举一反三:【变式1】证明下列不等式:(1)a2+b2+22(a+b)(

2、2)a2+b2+c2+32(a+b+c)(3)a2+b2ab+a+b-1【答案】(1)(a2+b2+2)-2(a+b)=(a2-2a+1)+(b2-2b+1)=(a-1)2+(b-1)20 a2+b2+22(a+b)(2)证法同(1)(3)2(a2+b2)-2(ab+a+b-1)=(a2-2ab+b2)+(a2-2a+1)+(b2-2b+1)=( a-b)2+(a-1)2+(b-1)20 2(a2+b2)2(ab+a+b-1),即a2+b2ab+a+b-1【变式2】已知a,b,x,y,且a+b=1,求证:ax2+by2(ax+by)2【答案】ax2+by2-(ax+by)2=ax2+by2-a

3、2x2-b2y2-2abxy=a(1-a)x2+b(1-b)y2-2abxy=abx2+aby2-2abxy=ab(x-y)20ax2+by2(ax+by)22、用作商比较法证明下列不等式: (1) (a,b均为正实数,且ab)(2)(a,b,c,且a,b,c互不相等)证明:(1)a3+b30, a2b+ab20. , a, b为不等正数, (2)证明: 不妨设abc,则 所以,总结升华:当不等号两边均是正数乘积或指数式时,常用这种方法,目的是约分化简. 作商比较法的基本步骤:判定式子的符号并作商变形 判定商式大于1或等于1或小于1 结论。举一反三:【变式1】已知a2,b2,求证:a+b2,b

4、2【变式2】已知a,b均为正实数,求证:aabbabba【答案】a0, b0, aabb与abba均为正,分类讨论可知(分ab0, a=b0, 0a6abc证明:法一:由b2+c22bc, a0,得a(b2+c2)2abc,同理b(c2+a2)2abc,c(a2+b2)2abca,b,c不全相等,上述三个等号不同时成立,三式相加有:a(b2+c2)+b(c2+a2)+c(a2+b2)6abc.法二:a,b,c是不全相等的正数,a(b2+c2), b(c2+a2), c(a2+b2)均为正数,由三个数的平均不等式得:a(b2+c2)+b(c2+a2)+ c(a2+b2)不等式成立.总结升华:综合

5、法是由因导果,从已知出发,根据已有的定义、定理,逐步推出欲证的不等式成立。举一反三:【变式1】a , b, mR+,且ab,求证:.【答案】0a0, ambm,am+abbm+ab, 即a(b+m)0, .【变式2】求证lg9lg110, lg110, , lg9lg11b0,求证:.思路点拨:不等号左边是一个各项皆正的“和的形式”,但左侧是两项而右侧都出现了特征数“3”.因此启发我们将左侧拆成3项的和利用平均值定理.证明:, ab0, a-b0, b0, , ,(当且仅当,即a=2,b=1的等号成立)举一反三:【变式】x, y,zR+, 求证:证明: x, y,zR+, ,同理 , , 类型

6、三:分析法证明不等式5、已知a,b0,且2ca+b,求证:证明:要证,只需证:即证:,a2-2ac+c2c2-ab,即证a2+ab0,只需证a+ba2b+ab2(a,b均为正数,且ab)【答案】要证a3+b3a2b+ab2,即证(a+b)(a2+b2-ab)ab(a+b)a,b,a+b0只需证a2+b2-abab,只需证a2+b22ab只需证(a-b)20,(a-b)20显然成立所以原不等式成立。【变式2】a , b, mR+,且a0且b+m0,,成立.【变式3】求证:【答案】要证,只需证,只需证,只需证,而显然成立,所以原不等式得证。【变式4】若a1,b1,c1,ab=10求证:logac+

7、logbc4lgc【答案】要证logac+logbc4lgc,只需证只需证,只需证,成立所以原不等式成立【变式5】设x0,y0,xy,求证:证明:要证,只需证只需证只需证因x0,y0,xy,所以x2y23(x-y)2+4xy0成立所以类型四:反证法证明不等式6、已知a,b,c(0,1),求证:(1-a)b,(1-b)c,(1-c)a,至少有一个不大于。思路点拨:此题目若直接证,从何处入手?对于这样正面情况较为复杂的问题,可以考虑使用反证法。证明:假设原结论不成立,即,则三式相乘有:又0a,b,c0,ab+bc+ca0,abc0,求证:a,b,c0【答案】假设a0若a0,bc0,则b+c-a0a

8、b+bc+ca=a(b+c)+bc0矛盾,必有a0同理可证:b0,c0类型五:放缩法证明不等式7、若a,b,c,dR+,求证:思路点拨:记中间4个分式之和的值为m,显然,通过通分求出m的值再与1、2比大小是困难的,可考虑运用放缩法把异分母化成同分母。证明:记a,b,c,dR+,1m2,即原式成立。总结升华:证后半部分,还可用“糖水公式”,即进行放缩。常用的放缩技巧主要有: f(x)为增函数,则f(x-1)f(x)2时,求证:logn(n-1)logn(n+1)2,logn(n-1)0,logn(n+1)0n2时,logn(n-1)logn(n+1)2,b2,求证:a+bab证明:令y=f(a)=a+b-ab=(1-b)a+b,1-b2时,f(a)f(2)=2-b0 a+bab总结升华:不等式证明方法很灵活。分析不等式的结构特点,构造函数,借助函数单调性,使问题变得非常简单。举一反三:【变式】已知a3,求证:。【答案】令(x0).f(x)在x0,+)上是递减函数,f(a-1)1,y1,求证:证明:设则12、已知:a1,b0,a-b=1,求证:证明:a1,b0,a-b=1,不妨设则总结升华:若0x1,则可令若x2+y2=1,则可令x=cos,y=sin (02)若x2-y2=1,则可令x=sec,y=tan (00,y0,2x+y=1,求证:【答案】由x0

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