高中数学不等式证明的常用方法经典例题

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关于不等式证明的常用方法

重难点归纳

(1)比较法证不等式有作差(商)、变形、判断三个步骤,变形的主要方向是因式分解、配方,判断过程必须详细叙述 如果

作差以后的式子可以整理为关于某一个变量的二次式,则考虑用判别式法证

(2)综合法是由因导果,而分析法是执果索因

2 不等式证明还有一些常用的方法 换元法、放缩法、反证法、函数单调性法、判别式法、数形结合法等 换元法主要

有三角代换,均值代换两种,在应用换元法时,要注意代换的等价性 放缩性是不等式证明中最重要的变形方法之一.有些不

等式,从正面证如果不易说清楚,可以考虑反证法 凡是含有“至少”“惟一”或含有其他否定词的命题,适宜用反证法

典型题例

例1证明不等式n n

213

12

11<+

++

+

Λ(n ∈N *)

知识依托 本题是一个与自然数n 有关的命题,首先想到应用数学归纳法,另外还涉及不等式证明中的放缩法、构造法等

例2求使

y x +

≤a y x +(x >0,y >0)恒成立的a 的最小值

知识依托 该题实质是给定条件求最值的题目,所求a 的最值蕴含于恒成立的不等式中,因此需利用不等式的有关性质把

a 呈现出来,等价转化的思想是解决题目的突破口,然后再利用函数思想和重要不等式等求得最值

例3已知a >0,b >0,且a +b =1 求证 (a +

a 1)(

b +b 1)4

25

证法一 (分析综合法) 证法二 (均值代换法) 证法三 (比较法) 证法四 (综合法) 证法五 (三角代换法)

巩固练习

1 已知x 、y 是正变数,a 、b 是正常数,且

y

b

x a +=1,x +y 的最小值为 _ 2 设正数a 、b 、c 、d 满足 a +d =b +c ,且|a -d |<|b -c |,则ad 与bc 的大小关系是_________

3 若m <n ,p <q ,且(p -m )(p -n )<0,(q -m )(q -n )<0,则m 、n 、p 、q 的大小顺序是__________

4 已知a ,b ,c 为正实数,a +b +c =1 求证

(1)a 2+b 2+c 2≥

3

1

(2)232323+++++c b a ≤6 5 已知x ,y ,z ∈R ,且x +y +z =1,x 2+y 2+z 2=21,证明 x ,y ,z ∈[0,3

2

6 证明下列不等式

(1)若x ,y ,z ∈R ,a ,b ,c ∈R +,则

c b a y b a c x a c b ++

+++22z 2

≥2(xy +yz +zx ) (2)若x ,y ,z ∈R +,且x +y +z =xyz ,则z y x y x z x z y +++++≥2(z

y x 1

11++) 7 已知i ,m 、n 是正整数,且1<i ≤m <n

(1)证明 n i A i m <m i A i n (2)证明 (1+m )n >(1+n )m

8 若a >0,b >0,a 3+b 3=2,求证 a +b ≤2,ab ≤1

不等式知识的综合应用

典型题例

例1用一块钢锭烧铸一个厚度均匀,且表面积为2平方米的正四棱锥形有盖容器(如右图)设容器高为h 米,盖子边长为a 米,(1)求a 关于h 的解析式;(2)设容器的容积为V 立方米,则当h 为何值时,V 最大?求出V 的最大值(求解本题时,不计容器厚度)

知识依托 本题求得体积V 的关系式后,应用均值定理可求得最值

例2已知a ,b ,c 是实数,函数f (x )=ax 2+bx +c ,g (x )=ax +b ,当-1≤x ≤1时|f (x )|≤1

(1)证明 |c |≤1;

(2)证明 当-1 ≤x ≤1时,|g (x )|≤2;

(3)设a >0,有-1≤x ≤1时, g (x )的最大值为2,求f (x )

知识依托 二次函数的有关性质、函数的单调性,绝对值不等式

例3设二次函数f (x )=ax 2+bx +c (a >0),方程f (x )-x =0的两个根x 1、x 2满足0<x 1<x 2a

1 (1)当x ∈[0,x 1)时,证明x <f (x )<x 1;

(2)设函数f (x )的图象关于直线x =x 0对称,证明 x 0<

2

1

x 巩固练习

1 定义在R 上的奇函数f (x )为增函数,偶函数g (x )在区间[0,+∞)的图象与f (x )的图象重合,设a >b >0,给出下列不等

式,其中正确不等式的序号是( )

①f (b )-f (-a )>g (a )-g (-b ) ②f (b )-f (-a )<g (a )-g (-b ) ③f (a )-f (-b )>g (b )-g (-a ) ④f (a )-f (-b )<g (b )-g (-a ) A ①③

B ②④

C ①④

D ②③

2 下列四个命题中 ①a +b ≥2

ab ②sin 2x +

x

2

sin 4

≥4 ③设x ,y 都是正数,若y x 91+=1,则x +y 的最小值是12 ④若|x -2|<ε,|y -2|<ε,则|x -y |<2ε,其中所有真命题的序号是__________

4 已知二次函数 f (x )=ax 2+bx +1(a ,b ∈R ,a >0),设方程f (x )=x 的两实数根为x 1,x 2

(1)如果x 1<2<x 2<4,设函数f (x )的对称轴为x =x 0,求证x 0>-1; (2)如果|x 1|<2,|x 2-x 1|=2,求b 的取值范围

6 设函数f (x )定义在R 上,对任意m 、n 恒有f (m +n )=f (m )·f (n ),且当x >0时,0<f (x )<1

(1)求证 f (0)=1,且当x <0时,f (x )>1;

(2)求证 f (x )在R 上单调递减;

(3)设集合A ={ (x ,y )|f (x 2)·f (y 2)>f (1)},集合B ={(x ,y )|f (ax -g +2)=1,a ∈R },若A ∩B =∅,求a 的取值范围

7 已知函数f (x )=1

22

2+++x c

bx x (b <0)的值域是[1,3], (1)求b 、c 的值;

(2)判断函数F (x )=lg f (x ),当x ∈[-1,1]时的单调性,并证明你的结论; (3)若t ∈R ,求证 lg

57≤F (|t -61|-|t +61|)≤5

13 数列与不等式的交汇题型分析及解题策略

【命题趋向】

数列与不等式交汇主要以压轴题的形式出现,试题还可能涉及到与导数、函数等知识综合一起考查.主要考查知识数列的通项公式、前n 项和公式以及二者之间的关系、等差数列和等比数列、归纳与猜想、数归纳法、比较大小、不等式证明、参数取值范围的探求,在不等式的证明中要注意放缩法的应用. 【典例分析】

题型一 求有数列参与的不等式恒成立条件下参数问题

求得数列与不等式结合恒成立条件下的参数问题主要两种策略:(1)若函数f(x)在定义域为D ,则当x ∈D 时,有f(x)≥M 恒成立⇔f(x)min ≥M ;f(x)≤M 恒成立⇔f(x)max ≤M ;(2)利用等差数列与等比数列等数列知识化简不等式,再通过解不等式解得. 【例1】等比数列{a n }的公比q >1,第17项的平方等于第24项,求使a 1+a 2+…+a n >1a 1+1a 2+…+1

a n 恒成立的正整数n 的取

值范围.

【例2】(08·全国Ⅱ)设数列{a n }的前n 项和为S n .已知a 1=a ,a n+1=S n +3n ,n ∈N*.

(Ⅰ)设b n =S n -3n ,求数列{b n }的通项公式;(Ⅱ)若a n+1≥a n ,n ∈N*,求a 的取值范围.【点评】 一般地,如果求条件与前n