数列型不等式放缩技巧
数列型不等式放缩技巧
证明数列型不等式，因其思维跨度大、构造性强，需要有较高的放缩技巧而充满思考性和挑战性，能全面而综合地考查学生的潜能与后继学习能力，因而成为高考压轴题及各级各类竞赛试题命题的极好素材。这类问题的求解策略往往是：通过多角度观察所给数列通项的结构，深入剖析其特征，抓住其规律进行恰当地放缩；其放缩技巧主要有以下几种：
一 利用重要不等式放缩
1． 均值不等式法
例1 设.)1(3221+++?+?=n n S n Λ求证.2
)1(2)1(2
+<<+n S n n n
解析 此数列的通项为.,,2,1,)1(n k k k a k Λ=+=
2121)1(+
=++<+ 1∑∑==+<<∴n k n n k k S k ， 即.2 )1(22)1(2)1(2 +<++<<+n n n n S n n n 注：①应注意把握放缩的“度”：上述不等式右边放缩用的是均值不等式2 b a ab +≤，若放成1)1(+<+k k k 则得 2 )1(2)3)(1()1(2 1 +> ++= +<∑=n n n k S n k n ，就放过“度”了！ ②根据所证不等式的结构特征来选取所需要的重要不等式，这里 n a a n a a a a a a n n n n n n 2 2111111++≤ ++≤≤++ΛΛΛΛ 其中，3,2=n 等的各式及其变式公式均可供选用。 例 2 已知函数bx a x f 211)(?+= ，若5 4)1(= f ，且)(x f 在[0，1]上的最小值为21，求证：.21 2 1)()2()1(1-+>++++n n n f f f Λ（02年全国联赛山东预赛题） 简析 )221 1()()1()0(2 2114111414)(?->++?≠?->+-=+=n f f x x f x x x x Λ .21 2 1)21211(41)2211()2211(1 12-+=+++-=?-++?-++-n n n n n ΛΛ 例3 已知b a ,为正数，且11 1=+b a ，试证：对每一个*∈N n ，1222)(+-≥--+n n n n n b a b a .（88年全国联赛题） 简析 由 111=+b a 得b a ab +=，又42)11)((≥++=++a b b a b a b a ，故4≥+=b a ab ，而n n n r r n r n n n n n n b C b a C b a C a C b a +++++=+--ΛΛ110)(， 令n n n b a b a n f --+=)()(，则)(n f =111 1 ----++++n n n r r n r n n n ab C b a C b a C ΛΛ，因为i n n i n C C -=，倒序相加得 )(2n f =)()()(111 111b a ab C b a b a C ab b a C n n n n r n r r r n r n n n n -------+++++++ΛΛ， 而12 1 1 1 1 2422+------=?≥≥+==+==+n n n n n n r n r r r n n n b a b a ab b a b a ab b a ΛΛ，则 )(2n f =))(22())((1 1r r n r n r n r r n r n r n n r n n b a b a b a b a C C C -----+-=+++++ΛΛ?-≥)22(n 12+n ，所以 )(n f ?-≥)22(n n 2，即对每一个*∈N n ，1222)(+-≥--+n n n n n b a b a . 例4 求证),1(2 2 1321N n n n C C C C n n n n n n ∈>?>++++-Λ. 简析 不等式左边=++++n n n n n C C C C Λ32112222112-++++=-n n Λ n n n 122221-?????>Λ=2 1 2 -?n n ，原结论成立. 2．利用有用结论 例5 求证.12)1 211()511)(311)(11(+>-++++n n Λ 简析 本题可以利用的有用结论主要有： 法1 利用假分数的一个性质)0,0(>>>++>m a b m a m b a b 可得 >-??122563412n n Λ=+??n n 212674523Λ)12(212654321+?-??n n n Λ ?12)1 22563412(2+>-??n n n Λ即.12)121 1()511)(311)(11(+>-+ +++n n Λ 法2 利用贝努利不等式)0,1,2,(1)1(≠->≥∈+>+*x x n N n nx x n 的一个特例1 2121)1211(2-?+>-+ k k (此处1 21,2-= =k x n )得 =-+∏?-+>-+=)1211(121212111k k k k n k .121 21 21+=-+∏=n k k n k 注：例5是1985年上海高考试题，以此题为主干添“枝”加“叶”而编拟成1998年全国高考文科试题；进行升维处理并加参数而成理科姊妹题。如理科题的主干是： 证明.13)2 31 1()711)(411)(11(3+>-++++n n Λ(可考虑用贝努利不等式3=n 的特例) 例6 已知函数.2,,10,)1(321lg )(≥∈≤ x x x 给定Λ 求证：)0)((2)2(≠>x x f x f 对任意* ∈N n 且2≥n 恒成立。（90年全国卷压轴题） 简析 本题可用数学归纳法证明，详参高考评分标准；这里给出运用柯西（Cauchy ）不等式∑∑∑===≤n i i n i i n i i i b a b a 1 21 2 2 1 ] )([的简捷证法： ?>)(2)2(x f x f >?+-++++n n a n x x x x 2222)1(321lg Λn n a n x x x x ?+-++++)1(321lg 2Λ 2])1(321[x x x x n a n ?+-++++?Λ])1(321[2222x x x x n a n n ?+-++++?<Λ 而由Cauchy 不等式得2 ))1(1312111(x x x x n a n ?+-?++?+?+?Λ ?++<)11(22Λ])1(321[22222x x x x n a n ?+-++++Λ(0=x 时取等号) ≤])1(32 1[2222x x x x n a n n ?+-++++?Λ（10≤ 例7 已知11211 1,(1).2 n n n a a a n n +==+ ++)(I 用数学归纳法证明2(2)n a n ≥≥；)(II 对ln(1)x x +<对0x >都成立，证明2 n a e <（无理数 2.71828e ≈L ）（05年辽宁卷第22题） 解析 )(II 结合第)(I 问结论及所给题设条件ln(1)x x +<（0x >）的结构特征，可得放缩思路： ?+++ ≤+n n n a n n a )2111(21?++++≤+n n n a n n a ln )2 1 11ln(ln 21 n n n n a 211ln 2+++≤。于是n n n n n a a 2 1 1ln ln 21++≤-+， .221122 11)21 (111ln ln )211()ln (ln 1 121 1 11 1<--=--+-≤-?++≤---=+-=∑∑n n n i n i i i n i n n a a i i a a 即 .2ln ln 21e a a a n n 注：题目所给条件ln(1)x x +<（0x >）为一有用结论，可以起到提醒思路与探索放缩方向的作用；当然，本题还可 用结论)2)(1(2≥->n n n n 来放缩： ?-+-+≤+) 1(1 ))1(11(1n n a n n a n n ?+-+ ≤++)1)()1(11(11n n a n n a . ) 1(1 ))1(11ln()1ln()1ln(1-<-+≤+-++n n n n a a n n 11 1)1ln()1ln()1(1)]1ln()1ln([21 2 11 2 <-<+-+?-<+-+?∑ ∑-=+-=n a a i i a a n n i i i n i ， 即.133ln 1)1ln(2 e e a a n n <- 例8 已知不等式].[log 2,],[log 2 1 1312122n n N n n n >∈>+++*Λ表示不超过n 2log 的最大整数。设正数数列}{n a 满足：.2,),0(1 1 1≥+≤>=--n a n na a b b a n n n 求证.3,] [log 222≥+< n n b b a n （05年湖北卷第（22）题） 简析 当2≥n 时n a a a n a a n na a n n n n n n n 1 1111111+=+≥?+≤ -----，即 n a a n n 1 111≥--.1)11(212k a a n k k k n k ∑∑=-=≥- ? 于是当3≥n 时有?>-][log 211121n a a n .] [log 222n b b a n +< 注：①本题涉及的和式n 13121+++Λ为调和级数，是发散的，不能求和；但是可以利用所给题设结论 ][log 2 1 131212n n >+++Λ来进行有效地放缩； ②引入有用结论在解题中即时应用，是近年来高考创新型试题的一个显著特点，有利于培养学生的学习能力与创 新意识。 例9 设n n n a )11(+=，求证：数列}{n a 单调递增且.4 解析 引入一个结论：若0>>a b 则)()1(11 a b b n a b n n n -+<-++（证略） 整理上式得].)1[(1 nb a n b a n n -+>+（?） 以n b n a 1 1,111+=++ =代入（?）式得>++ +1)111(n n .)11(n n + 即}{n a 单调递增。 以n b a 21 1,1+==代入（?）式得.4)211(21)211(12<+??+>n n n n 此式对一切正整数n 都成立，即对一切偶数有4)11(<+n n ，又因为数列}{n a 单调递增，所以对一切正整数n 有 4)1 1(<+n n 。 注：①上述不等式可加强为.3)1 1(2<+≤n n 简证如下： 利用二项展开式进行部分放缩：.1111)11(221 n n n n n n n n C n C n C n a ++?+?+=+=Λ 只取前两项有.21 11=? +≥n C a n n 对通项作如下放缩： .212211!111!111-=?≤<+-?-??=k k k n k n k n n n n n k n C ΛΛ 故有.32/11)2/1(12122 12121111 12<--?+=+++++<--n n n a Λ ②上述数列}{n a 的极限存在，为无理数e ；同时是下述试题的背景： 已知n m i ,,是正整数，且.1n m i <≤<（1）证明i n i i m i A m A n <；（2）证明.)1()1(m n n m +>+（01年全国卷理 科第20题） 简析 对第（2）问：用n /1代替n 得数列n n n n b b 1 )1(:}{+=是递减数列；借鉴此结论可有如下简捷证法：数列 })1{(1n n +递减，且,1n m i <≤<故,)1()1(11n m n m +>+即m n n m )1()1(+>+。 当然，本题每小题的证明方法都有10多种,如使用上述例5所提供的假分数性质、贝努力不等式、甚至构造“分房问 题”概率模型、构造函数等都可以给出非常漂亮的解决！详见文[1]。 二 部分放缩 例10 设++=a n a 21 1.2,131≥++a n a a Λ求证：.2 解析 ++=a n a 2 1 1.131211131222n n a a ++++≤++ΛΛ 又2),1(2≥->?=k k k k k k （只将其中一个k 变成1-k ，进行部分放缩），k k k k k 1 11)1(112--=-<∴， 于是)111()3121()211(11312112 22n n n a n --++-+-+<++++≤ΛΛ.21 2<-=n 例11 设数列{}n a 满足()++∈+-=N n na a a n n n 12 1，当31≥a 时证明对所有,1≥n 有2)(+≥n a i n ； 2 1 111111) (21≤++++++n a a a ii Λ（02年全国高考题） 解析 )(i 用数学归纳法：当1=n 时显然成立，假设当k n ≥时成立即2+≥k a k ，则当1+=k n 时 312)2(1)2(1)(1+>+?+≥+-+≥+-=+k k k k a k a a a k k k k ，成立。 )(ii 利用上述部分放缩的结论121+≥+k k a a 来放缩通项，可得 ?+≥++)1(211k k a a .2 1 11242)1(2111111++--≤+?=?≥+≥≥+k k k k k k a a a Λ .212 11)21(141211111 1≤--? =≤++==∑∑n i n i i n i a 注：上述证明)(i 用到部分放缩，当然根据不等式的性质也可以整体放缩：31)2)(2(1+>+-++≥+k k k k a k ；证明)(ii 就 直接使用了部分放缩的结论121+≥+k k a a 。 三 添减项放缩 上述例5之法2就是利用二项展开式进行减项放缩的例子。 例12 设N n n ∈>,1，求证) 2)(1(8 )32(++ 简析 观察n )3 2 (的结构，注意到n n )2 11()2 3(+ =，展开得 86)2)(1(8)1(212121211)211(33221+++= -++≥+?+?+?+=+n n n n n C C C n n n n Λ， 即8 )2)(1()2 11(++>+n n n ，得证. 例13 设数列}{n a 满足).,2,1(1 ,211Λ=+ ==+n a a a a n n n （Ⅰ）证明12+>n a n 对一切正整数n 成立；（Ⅱ）令),2,1(Λ== n n a b n n ，判定n b 与1+n b 的大小，并说明理由（04年重庆卷理科第（22）题） 简析 本题有多种放缩证明方法，这里我们对（Ⅰ）进行减项放缩，有 法1 用数学归纳法（只考虑第二步）1)1(22121 222 12++=++>+ +=+k k a a a k k k ； 法2 2122 2 2 12+>+ +=+n n n n a a a a .1,,2,1,2221-=>-?+n k a a k k Λ 则?+>+>?->-1222)1(22 212n n a n a a n n 12+> n a n 四 利用单调性放缩 1． 构造数列 如对上述例1，令2)1(2 +-=n S T n n 则02 32)2)(1(1<+-++=-+n n n T T n n ， }{,1n n n T T T ∴>?+递减，有0221<-=≤T T n ，故.2 )1(2 + 再如例5，令1 2)121 1()511)(311)(11(+-++++=n n T n Λ则13212221>+++==+n n n T T n n Λ，即}{,1n n n T T T ∴<+递增，有 13 21>= ≥T T n ，得证！ 注：由此可得例5的加强命题.123 32)1211()511)(311)(11(+≥-++++n n Λ并可改造成为探索性问题：求对任意1 ≥n 使12)1 211()511)(311)(11(+≥-++++n k n Λ恒成立的正整数k 的最大值；同理可得理科姊妹题的加强命题及其探索性结 论，读者不妨一试！ 2．构造函数 例14 已知函数2 2 3)(x ax x f - =的最大值不大于6 1，又当]21,41[∈x 时.81 )(≥x f （Ⅰ）求a 的值；（Ⅱ）设 *+∈=< 1 011，证明.11+< n a n （04年辽宁卷第21题） 解析 （Ⅰ）a =1 ；（Ⅱ）由),(1n n a f a =+得6 1 61)31(2323221≤+--=-=+n n n n a a a a 且.0>n a 用数学归纳法（只看第二步）：)(1k k a f a =+在)1 1,0(+∈k a k 是增函数，则得.21 )11(2311)11()(21+<+-+=+<=+k k k k f a f a k k 例15 数列{}n x 由下列条件确定：01>=a x ，,211???? ??+=+n n n x a x x N n ∈．（I ）证明：对2≥n 总有a x n ≥；(II)证明：对2≥n 总有1+≥n n x x （02年北京卷第（19）题） 解析 构造函数,21)(??? ??+=x a x x f 易知)(x f 在),[+∞a 是增函数。 当1+=k n 时??? ? ??+=+k k k x a x x 211在),[+∞a 递增故.)(1a a f x k =>+ 对(II)有= -+1n n x x ???? ??-n n x a x 21，构造函数,21)(?? ? ? ?-=x a x x f 它在),[+∞a 上是增函数，故有= -+1n n x x ≥???? ? ?-n n x a x 210)(=a f ，得证。 注：①本题有着深厚的科学背景：是计算机开平方设计迭代程序的根据；同时有着高等数学背景—数列{}n x 单调递减有下界因而有极限：).(+∞→→n a a n ②??? ??+= x a x x f 21)(是递推数列??? ? ??+=+n n n x a x x 211的母函数，研究其单调性对此数列本质属性的揭示往往具有重要的指导作用。 五 换元放缩 例16 求证).2,(1 2 11≥∈-+ <<*n N n n n n 简析 令n n n h n a +==1，这里),1(0>>n h n 则有 )1(1202)1()1(2>-< +=n n h h n n h n n n n n ，从而有.1 2 111-+<+= )1(2 2->a n a n . 简析 令1+=b a ，则0>b ，b a =-1，应用二项式定理进行部分放缩有 22 22 21 102 )1()1(b n n b C C b C b C b C b a n n n n n n n n n n n n -=>++++=+=---Λ，注意到N n n ∈≥,2，则42)1(2 22b n b n n ≥ -（证明从略），因此4 )1(22->a n a n 六 递推放缩 递推放缩的典型例子，可参考上述例11中利用)(i 部分放缩所得结论121+≥+k k a a 进行递推放缩来证明)(ii ，同理例7)(II 中所得n n n n n a a 211ln ln 21++≤ -+和)1(1)1ln()1ln(1-<+-++n n a a n n 、例8中n a a n n 1 111≥--、 例13（Ⅰ）之法2所得22 2 1>-+k k a a 都是进行递推放缩的关键式。 七 转化为加强命题放缩 如上述例11第)(ii 问所证不等式右边为常数，难以直接使用数学归纳法，我们可以通过从特值入手进行归纳探索、或运用逆向思维探索转化为证明其加强命题：.2 1 21111111121+-≤++++++n n a a a Λ再用数学归纳法证明此加强命题，就容易多了（略）。 例18 设10<n a 解析 用数学归纳法推1+=k n 时的结论11>+n a ，仅用归纳假设1>k a 及递推式 a a a k k += +1 1是难以证出的，因为k a 出现在分母上！可以逆向考虑： .11111a a a a a k k k -+= +故将原问题转化为证明其加强命题： 对一切正整数n 有.111a a n -<<（证明从略） 例19 数列{}n x 满足.,21 2211n x x x x n n n +==+证明.10012001 简析 将问题一般化：先证明其加强命题.2 n x n ≤ 用数学归纳法，只考虑第二步： .21412)2(122222 1+<+=?+≤+=+k k k k k k x x x k k k 因此对一切* ∈N x 有.2n x n ≤ 八 分项讨论 例20 已知数列}{n a 的前n 项和n S 满足.1,)1(2≥-+=n a S n n n （Ⅰ）写出数列}{n a 的前3项321,,a a a ；（Ⅱ）求数列}{n a 的通项公式；（Ⅲ）证明：对任意的整数4>m ，有8711154<+++m a a a Λ（04年全国卷Ⅲ） 简析 （Ⅰ）略，（Ⅱ） [] .)1(23212---+=n n n a ； （Ⅲ）由于通项中含有n )1(-，很难直接放缩，考虑分项讨论： 当3≥n 且n 为奇数时1 2222223)121121(23112 13 21 2121--++?=-++=+-------+n n n n n n n n n a a )21 21(2322223123 212-----+?=+? ，于是 ①当4>m 且m 为偶数时=+++m a a a 11154Λ)11()11(11654m m a a a a a +++++-Λ .87 8321)2 11(412321)212121(23214243=+<-??+=++++< --m m Λ ②当4>m 且m 为奇数时<+++m a a a 11154Λ1541111+++++m m a a a a Λ（添项放缩）由①知.871111154<+++++m m a a a a Λ由①② 得证。 常用放缩方法技巧 证明数列型不等式,因其思维跨度大、构造性强,需要有较高得放缩技巧而充满思考性与挑战性,能全面而综合地考查学生得潜能与后继学习能力,因而成为高考压轴题及各级各类竞赛试题命题得极好素材。这类问题得求解策略往往就是:通过多角度观察所给数列通项得结构,深入剖析其特征,抓住其规律进行恰当地放缩;其放缩技巧主要有以下几种: ⑴添加或舍去一些项,如:; ⑵将分子或分母放大(或缩小) ⑶利用基本不等式,如:; ⑷二项式放缩:,, (5)利用常用结论: Ⅰ、得放缩 : Ⅱ、得放缩(1) : (程度大) Ⅲ、得放缩(2):(程度小) Ⅳ、得放缩(3):(程度更小) Ⅴ、分式放缩还可利用真(假)分数得性质:与 记忆口诀“小者小,大者大”。解释:瞧b,若b小,则不等号就是小于号,反之亦然、 Ⅵ、构造函数法构造单调函数实现放缩。例:,从而实现利用函数单调性质得放缩:。 一．先求与再放缩 例1、,前n项与为S n ,求证: 例2、 , 前n项与为S n ,求证: 二．先放缩再求与 (一)放缩后裂项相消 例3.数列,,其前项与为 ,求证: (二)放缩后转化为等比数列。 例4、满足: （1）用数学归纳法证明: （2）,求证: 三、裂项放缩 例5、(1)求得值; (2)求证:、 例6、(1)求证: (2)求证: (3)求证: 例7、求证: 例8、已知,,求证:、 四、分式放缩 姐妹不等式:与 记忆口诀”小者小,大者大” 解释:瞧b,若b小,则不等号就是小于号,反之亦然、 例9、姐妹不等式:与 也可以表示成为 与 例10、证明: 五、均值不等式放缩 例11、设求证 例12、已知函数,a>0,b>0,若,且在[0,1]上得最大值为, 求证: 六、二项式放缩 ,, 例13、设,求证、 例14、 , 试证明:、 用放缩法证明不等式的方法与技巧 一．常用公式 1． )1(11)1(12-<<+k k k k k 2． 1 21 12-+<<++k k k k k 3．22 k k ≥()4≥k 4．1232k k ???????≥(2≥k ) 5． ?? ????--≤！！（！k k k 1)11211 6．b a b a +≤+ 二．放缩技巧 所谓放缩的技巧：即欲证A B ≤，欲寻找一个（或多个）中间变量C ，使A C B ≤≤， 由A 到C 叫做“放”，由B 到C 叫做“缩”. 常用的放缩技巧 （1）若0,,t a t a a t a >+>-< （2） < > 11> n >= （3）21111111 (1)1(1)(1)1n n n n n n n n n n - =<<=->++-- （4 ）= <=<= （5）若,,a b m R + ∈，则,a a a a m b b m b b +>< + （6）21111111 112!3!!222 n n -+++???+<+++???+ （7）22211111111 11(1)()()232231n n n +++???+<+-+-+???+--（因为211(1)n n n < -） （7）1111111112321111 n n n n n n n n n +++???+≤++???+=<+++++++ 或11111111 123222222n n n n n n n n n +++???+≥++???+==+++ （8 ）1???+>???+== 三．常见题型 （一）．先求和再放缩: 1．设1111 2612 (1) n S n n = ++++ +，求证：1n S < 2．设1n b n = （n N *∈），数列2{}n n b b +的前n 项和为n T ，求证：34 n T < 利用放缩法证明数列型不等式压轴题 惠州市华罗庚中学 欧阳勇 摘要：纵观近几年高考数学卷，压轴题很多是数列型不等式，其中通常需要证明数列型不等式，它不但可以考查证明不等式和数列的各种方法，而且还可以综合考查其它多种数学思想方法，充分体现了能力立意的高考命题原则。处理数列型不等式最重要要的方法为放缩法。放缩法的本质是基于最初等的四则运算，利用不等式的传递性，其优点是能迅速地化繁为简，化难为易，达到事半功倍的效果；其难点是变形灵活，技巧性强，放缩尺度很难把握。对大部分学生来说，在面对这类考题时，往往无从下笔．本文以数列型不等式压轴题的证明为例，探究放缩法在其中的应用，希望能抛砖引玉，给在黑暗是摸索的学生带来一盏明灯。 关键词：放缩法、不等式、数列、数列型不等式、压轴题 主体： 一、常用的放缩法在数列型不等式证明中的应用 1、裂项放缩法：放缩法与裂项求和的结合，用放缩法构造裂项求和，用于解决和式 问题。裂项放缩法主要有两种类型： （1）先放缩通项，然后将其裂成某个数列的相邻两项的差，在求和时消去中间的项。 例1设数列{}n a 的前n 项的和1412 2333n n n S a +=-?+，1,2,3, n =。设2n n n T S =， 1,2,3, n =，证明： 1 32 n i i T =< ∑。 证明：易得12(21)(21),3 n n n S +=--1132311()2(21)(21)22121n n n n n n T ++= =-----， 11223 111 31131111 11 ()()221212212121212121 n n i i i n n i i T ++===-=-+-++ ---------∑∑ = 113113()221212 n +-<-- 点评： 此题的关键是将12(21)(21)n n n +--裂项成1 11 2121 n n +---，然后再求和，即可达到目标。 （2）先放缩通项，然后将其裂成(3)n n ≥项之和，然后再结合其余条件进行二次放缩。 例2 已知数列{}n a 和{}n b 满足112,1(1)n n n a a a a +=-=-，1n n b a =-，数列{}n b 的 用放缩法证明不等式 所谓放缩法就是利用不等式的传递性，对照证题目标进行合情合理的放大和缩小的过程，在使用放缩法证题时要注意放和缩的“度”，否则就不能同向传递了，此法既可以单独用来证明不等式，也可以是其他方法证题时的一个重要步骤。下面举例谈谈运用放缩法证题的常见题型。 一. “添舍”放缩 通过对不等式的一边进行添项或减项以达到解题目的，这是常规思路。 例1. 设a ，b 为不相等的两正数，且a 3－b 3＝a 2－b 2，求证143 ＜＋＜a b 。 证明：由题设得a 2＋ab ＋b 2＝a ＋b ，于是（a ＋b ）2＞a 2＋ab ＋b 2＝a ＋b ，又a ＋b ＞0，得a ＋b ＞1，又ab ＜14（a ＋b ）2，而（a ＋b ）2＝a ＋b ＋ab ＜a ＋b ＋14（a ＋b ）2，即34（a ＋b ）2＜a ＋b ，所以 a ＋ b ＜43，故有1＜a ＋b ＜43 。 例2. 已知a 、b 、c 不全为零，求证： a a b b b b c c c ac a a b c 22222232 ++++++++++＞（） 证明：因为a ab b a b b a b a b a b 222 22 234 2 22++=+++=++（）＞（）≥，同理b bc c b c 222 +++＞，c ac a c a 222+++＞。 所以a ab b b bc c c ac a a b c 22222232 ++++++++++＞（） 二. 分式放缩 一个分式若分子变大则分式值变大，若分母变大则分式值变小，一个真分式，分子、分母同时加上同一个正数则分式值变大，利用这些性质，可达到证题目的。 例3. 已知a 、b 、c 为三角形的三边，求证：12＜＋＋＜a b c b a c c a b +++。 证明：由于a 、b 、c 为正数，所以a b c a a b c +++＞，b a c b a b c +++＞，c a b c a b c +++＞，所以 1. 均值不等式法 例1 设.)1(3221+++?+?=n n S n 求证.2 )1(2)1(2 +<<+n S n n n 例2 已知函数bx a x f 211 )(?+=，若54)1(=f ，且)(x f 在[0，1]上的最小值为21，求证：.2121 )()2()1(1-+ >++++n n n f f f 例3 求证),1(2 21321 N n n n C C C C n n n n n n ∈>?>++++- . 例4 已知222121n a a a +++=，222121n x x x +++=，求证：n n x a x a x a +++ 2211≤1. 2．利用有用结论 例5 求证.12)1 211()511)(311)(11(+>-++++n n 例6 已知函数 .2,,10,)1(321lg )(≥∈≤x x f x f 对任意*∈N n 且2≥n 恒成立。 例7 已知1 12111,(1).2n n n a a a n n +==+++ )(I 用数学归纳法证明2(2)n a n ≥≥； )(II 对ln(1)x x +<对0x >都成立，证明2n a e <（无理数 2.71828 e ≈） 例8 已知不等式21111[log ],,2232 n n N n n *+++>∈>。2[log ]n 表示不超过n 2log 的最大整数。设正数数列}{n a 满足：.2,),0(111≥+≤ >=--n a n na a b b a n n n 求证.3,][log 222≥+ 放缩法”证明不等式的基本策略 近年来在高考解答题中， 常渗透不等式证明的内容， 而不等式的证明是高中数学中的一个难点, 以考察学生逻辑思维能力以及分析问题和解决问题的能力。特别值得一 提的是，高考中可以用 证明不等式的频率很高，它是思考不等关系的朴素思想和基本出发点 能体现出创造性。 放缩法”它可以和很多知识内容结合， 而且要恰到好处，目标往往要从证明的结论考察，放缩时要注意适度， 些高考试题，例谈 放缩”的基本策略，期望对读者能有所帮助。 1、添加或舍弃一些正项（或负项） 2、先放缩再求和（或先求和再放缩） 子分母均取正值的分式。如需放大，则只要把分子放大或分母缩小即可；如需缩小，则只要把分子缩小或 分母放大即可。 3、先放缩，后裂项（或先裂项再放缩） n J k 例 3、已知 a n =n ，求证：k=1 a k V 3- 它可 放缩法” ,有极大的迁移性，对它的运 用往往 对应变能力有较高的要求。 因为放缩必须有目标， 否则就不能同向传递。下面结合一 例1、已知 a n 2n 1(n N ).求证: a 1 a ^ a 2 a 3 丑(n N a n 1 ). 证明：Q 皀 a k 1 2k 1 2k 1 2(2k1 1) 1 3.2k 2k 2 1,2,..., n. a_ a 2 a 2 a 3 a n a n 1 1 （ 1 1 二（二 二 1 a_ 3 a 2 a 2 a 3 多项式的值变小。由于证 若多项式中加上一些正的值，多项式的值变大， 多项式中加上一些负的值， 明不等式的需要，有时需要舍去或添加一些项，使不等式一边放大或缩小，利用不等式的传递性，达到证 明的目的。本题在放缩时就舍去了 2k 2，从而是使和式得到化简 例2、函数f (x ) =±- 1 4x ，求证: （1）+f （ 2） +…+f (n ) 证明：由 f(n)= 羊7=1-- 1 4n 1 得 f (1) +f (2) + …+f (n ) n 2(1 4 1 1 丄 2 21 2 22 1 1 * 芦 >1 此题不等式左边不易求和 ,此时根据不等式右边特征 ,先将分子变为常数，再对分母进行放缩，从而对 左边可以进行求和.若分子, 分母如果同时存在变量时 ,要设法使其中之一变为常量，分式的放缩对于分 常用放缩方法技巧 证明数列型不等式，因其思维跨度大、构造性强，需要有较高的放缩技巧而充满思考性和挑战性，能全面而综合地考查学生的潜能与后继学习能力，因而成为高考压轴题及各级各类竞赛试题命题的极好素材。这类问题的求解策略往往是：通过多角度观察所给数列通项的结构，深入剖析其特征，抓住其规律进行恰当地放缩；其放缩技巧主要有以下几种： ⑴添加或舍去一些项，如： a a >+12；n n n >+)1( ⑵将分子或分母放大（或缩小） ⑶利用基本不等式，如：4lg 16lg 15lg )2 5lg 3lg (5lg 3lg 2=<=+n n n n (5)利用常用结论： Ⅰ. 的放缩 Ⅱ. 21k 的放缩(1) ： 2111(1)(1) k k k k k <<+-（程度大） Ⅲ. 21k 的放缩(2)：22111111()1(1)(1)211k k k k k k <==+-+--+（程度小） Ⅳ. 2 1k 的放缩(3)：221 4112()412121k k k k <=+--+（程度更小） Ⅴ. 分式放缩还可利用真（假）分数的性质:)0,0(>>>++>m a b m a m b a b 和)0,0(>>>++ 证明不等式的基本方法 导学目标：1.了解证明不等式的基本方法：比较法、综合法、分析法、反证法、放缩法.2.会用比较法、综合法、分析法、反证法、放缩法证明比较简单的不等式． [自主梳理] 1.三个正数的算术—几何平均不等式：如果a ，b ，c>0，那么_________________________，当且仅当a ＝b ＝c 时等号成立． 2.基本不等式(基本不等式的推广)：对于n 个正数a 1，a 2，…，a n ，它们的算术平均不小于它们的几何平均，即a 1＋a 2＋…＋a n n ≥n a 1·a 2·…·a n ，当且仅当__________________时等号成立． 3.证明不等式的常用五种方法 (1)比较法：比较法是证明不等式最基本的方法，具体有作差比较和作商比较两种，其基本思想是______与0比较大小或______与1比较大小． (2)综合法：从已知条件出发，利用定义、______、______、性质等，经过一系列的推理、论证而得出命题成立，这种证明方法叫综合法．也叫顺推证法或由因导果法． (3)分析法：从要证明的结论出发，逐步寻求使它成立的________条件，直至所需条件为已知条件或一个明显成立的事实(定义 、公理或已证明的定理、性质等)，从而得出要证的命题成立为止，这种证明方法叫分析法．也叫逆推证法或执果索因法． (4)反证法 ①反证法的定义 先假设要证的命题不成立，以此为出发点，结合已知条件，应用公理、定义、定理、性质等，进行正确的推理，得到和命题的条件(或已证明的定理、性质、明显成立的事实等)矛盾的结论，以说明假设不正确，从而证明原命题成立，我们把它称为反证法． ②反证法的特点 先假设原命题不成立，再在正确的推理下得出矛盾，这个矛盾可以是与已知条件矛盾，或与假设矛盾，或与定义、公理、定理、事实等矛盾． (5)放缩法 ①定义：证明不等式时，通过把不等式中的某些部分的值________或________，简化不等式，从而达到证明的目的，我们把这种方法称为放缩法． ②思路：分析观察证明式的特点，适当放大或缩小是证题关键． 题型一 用比差法与比商法证明不等式 1.设t ＝a ＋2b ，s ＝a ＋b 2＋1，则s 与t 的大小关系是( A ) ≥t >t ≤t 数列型不等式放缩技巧 证明数列型不等式，因其思维跨度大、构造性强，需要有较高的放缩技巧而充满思考性和挑战性，能全面而综合地考查学生的潜能与后继学习能力，因而成为高考压轴题及各级各类竞赛试题命题的极好素材。这类问题的求解策略往往是：通过多角度观察所给数列通项的结构，深入剖析其特征，抓住其规律进行恰当地放缩；其放缩技巧主要有以下几种： 一 利用重要不等式放缩 1． 均值不等式法 例1 设.)1(3221+++?+?=n n S n Λ求证.2 )1(2)1(2 +<<+n S n n n 解析 此数列的通项为.,,2,1,)1(n k k k a k Λ=+= 2121)1(+ =++<+ 用放缩法证明数列不等式的几种类型和途径 不等式的证明,尤其是使用放缩法证明不等式,很多学生觉得无从下手,老师也觉得教学效果不理想.这里仅就用放缩法证明数列不等式谈谈自己的看法,不妥之处请同行指教. 根据建构主义的观点,学生在学习时可将知识分成若干模块,再对若干模块进行学习,经过同化和顺应,将知识变成自己的一部分. 常见的放缩方法有:增加(减少)某些项,增大(减少)分子(分母),增大(减小)被开方数,增大(减小)底数(指数),利用二项式定理,利用不等式的性质或重要不等式,利用函数的性质等. 对于“和式”数列不等式,若能够直接求和，则考虑先求和，再证不等式；若不能或甚难求和，则可考虑使用放缩法证明不等式. 而对于“和式”数列不等式,放缩的最主要目的是通过放缩,把原数列变为可求和、易求和的数列. 下面根据实施的途径分为以下五类进行讨论: 途径1:放缩为等差 等差?1类. 例1.求证：2131211222<++++n 同类不等式还有： ⑴ 8 11131211333<++++n ⑵ ()() 12216712151311222+->-++++n n (n>1) ⑶ 33322 1222<++++n n (n>1) 途径2:放缩为等比类. 例2.求证：3 512112112112132<-++-+-+-n 同类不等式还有： ⑴ 5 412112112112132<++++++++n ⑵ 3 4131213513313132<--++-+-+-n n 途径4:增大（减小）分子（分母）或被开方数放缩类. 例5.求证：()()2 2)1(322121+<+++?+?<+n n n n n n 大学中常用不等式,放缩技巧 一：一些重要恒等式 ⅰ：12+22+…+n2=n(n+1)(2n+1)／6 ⅱ: 13+23+…+n3=(1+2+…+n)2 Ⅲ：cosa+cos2a+…+cos2n a=sin2n+1a／2n+1sina ⅳ:e=2+1／2！+1/3！+…+1/n！+a/(n！n) (0 二重要不等式 1:绝对值不等式 ︱︱x︱-︱y︱︱≤∣x±y∣≤︱x︱+︱y︱(别看简单，常用) 2：伯努利不等式 （1+x1）（1+x2）…（1+x n）≥1+x1+x2+…+x n(x i符号相同且大于-1) 3：柯西不等式 (∑ a i b i)2≤∑a i2∑b i2 4:︱sin nx︱≤n︱sin x︱ 5; (a+b)p≤2p max(︱a p︱,︱b p︱) (a+b)p≤a p+ b p (0 用放缩法证明与数列和有关的不等 数列与不等式的综合问题常常出现在高考的压轴题中，是历年高考命题的热点，这类问题能有效地考查学生综合运用数列与不等式知识解决问题的能力．本文介绍一类与数列和有关的不等式问题，解决这类问题常常用到放缩法，而求解途径一般有两条：一是先求和再放缩，二是先放缩再求和． 一．先求和后放缩 例1．正数数列{}n a 的前n 项的和n S ，满足12+=n n a S ，试求： （1）数列{}n a 的通项公式； （2）设11+= n n n a a b ，数列{}n b 的前n 项的和为n B ，求证：2 1 证明数列不等式之放缩技巧以及不等式缩放在数列中应用 大全 证明数列型不等式,其思维跨度大、构造性强，需要有较高的放缩技巧，充满思考性和挑战性。这类问题的求解策略往往是:通过多角度观察所给数列通项的结构,深入剖析其特征，抓住其规律进行恰当地放缩. 一、利用数列的单调性 例１．证明：当Z n n ∈≥,6时, (2) 12 n n n +<. 证法一:令)6(2) 2(≥+=n n n c n n ，则0232)2(2)3)(1(1211<-=+-++= -+++n n n n n n n n n n c c ， 所以当6n ≥时，1n n c c +<．因此当6n ≥时，6683 1.644 n c c ?≤==< 于是当6n ≥时， 2 (2) 1.2n n +< 证法二：可用数学归纳法证．(1)当ｎ = 6时， 66(62)483 12644 ?+==<成立. （2）假设当(6)n k k =≥时不等式成立,即(2) 1.2 k k k +< 则当n =k +１时, 1(1)(3)(2)(1)(3)(1)(3) 1.222(2)(2)2k k k k k k k k k k k k k k ++++++++=?<<++ 由(1)、（２)所述,当ｎ≥６时，2 (1) 12 n n +<. 二、借助数列递推关系 例2．已知12-=n n a .证明: ()23 11112 3 n n N a a a *++++ <∈. 证明:n n n n n a a 121121************?=-?=-<-=+++ , ∴3 2])21(1[321)21(...12111112122132<-?=?++?+<+++= -+n n n a a a a a a S ． 例３. 已知函数f(ｘ)＝52168x x +-,设正项数列{}n a 满足1a =l,()1n n a f a +=. (1) 试比较n a 与 5 4 的大小，并说明理由； (2) 设数列{}n b 满足n b =54-n a ，记S ｎ=1 n i i b =∑.证明：当ｎ≥2时,Ｓn ＜14(2n -１）. 分析：比较大小常用的办法是作差法,而求和式的不等式常用的办法是放缩法。 解：（1） 因为10,0,n n a a +>>所以1680,0 2.n n a a -><< 利用放缩法证明数列型不等式 一、常用的放缩法在数列型不等式证明中的应用 1、裂项放缩法：放缩法与裂项求和的结合，用放缩法构造裂项求和，用于解决和式 问题。裂项放缩法主要有两种类型： （1）先放缩通项，然后将其裂成某个数列的相邻两项的差，在求和时消去中间的项。 例1设数列{}n a 的前n 项的和1412 2333n n n S a +=-?+，1,2,3, n =。设2n n n T S =， 1,2,3, n =，证明： 1 32 n i i T =< ∑。 点评： 关键是将12(21)(21) n n n +--裂项成111 2121n n +---，然后再求和，即可达到目标。 （2）先放缩通项，然后将其裂成(3)n n ≥项之和，然后再结合其余条件进行二次放缩。 例2 已知数列{}n a 和{}n b 满足112,1(1)n n n a a a a +=-=-，1n n b a =-，数列{}n b 的前n 和为n S ，2n n n T S S =-； （I ）求证：1n n T T +>； （II ）求证：当2n ≥时，2n S 711 12 n +≥。 点评：此题（II ）充分利用（I ）的结论，n T 递增，将2n S 裂成 1122 112222n n n n S S S S S S S ----+-+ +-+的和，从而找到了解题的突破口。 2、迭乘放缩法：放缩法与迭乘法的结合，用放缩法构造迭乘形式，相乘时消去中间项。用于解决积式问题。 例3 已知数列{}n a 的首项为13,a =点()1,+n n a a 在直线)(03*N n y x ∈=-上。 若 3 *3log 2(),n n c a n N =-∈证明对任意的* n ∈N ，不等 式 12111 (1)(1+)(1+)n c c c +??>恒成立． 点评：此题是证明积式大于根式，由于左边没有根式，右边是三次根式，立方后比较更容易处理。33 131(1+ )()32 n n c n -=-可以看成是三个假分式的乘积，保持其中一项不变，另两项假分数分子分母同时加1，加2，则积变小，3313133131 ()323231332 n n n n n n n n n n --++>??=----，而通项式为31 { }32 n n +-的数列在迭乘时刚好相消，从而达到目标。 一：一些重要恒等式 ⅰ：12+22+…+n2=n(n+1)(2n+1)／6 ⅱ: 13+23+…+n3=(1+2+…+n)2 Ⅲ：cosa+cos2a+…+cos2n a=sin2n+1a／2n+1sina ⅳ:e=2+1／2！+1/3！+…+1/n！+a/(n！n) (0 1:绝对值不等式 ︱︱x︱-︱y︱︱≤∣x±y∣≤︱x︱+︱y︱(别看简单，常用) 2：伯努利不等式 （1+x1）（1+x2）…（1+x n）≥1+x1+x2+…+x n(x i符号相同且大于-1) 3：柯西不等式 (∑ a i b i)2≤∑a i2∑b i2 4:︱sin nx︱≤n︱sin x︱ 5; (a+b)p≤2p max(︱a p︱,︱b p︱) (a+b)p≤a p+ b p (0 放缩法证明“数列+不等式”问题的两条途径 数列与不等式的综合问题常常出现在高考的压轴题中，是历年命题的热点，解决这类问题常常用到放缩法。用放缩法解决“数列+不等式”问题通常有两条途径：一是先放缩再求和，二是先求和再放缩。 1、 先放缩再求和 例1 （05年湖北理）已知不等式],[log 2 1131212n n >+++Λ其中n 为不大于2的整数，][log 2n 表示不超过n 2log 的最大整数。设数列{}n a 的各项为正且满足111),0(--+≤>=n n n a n na a b b a )4,3,2(Λ=n ，证明：] [log 222n b b a n +<，Λ5,4,3=n 分析：由条件11--+≤ n n n a n na a 得：n a a n n 1111+≥- n a a n n 1111≥-∴- )2(≥n 1111 21-≥---n a a n n (2) 11112≥-a a 以上各式两边分别相加得： 2 1111111++-+≥-Λn n a a n 2 111111++-++≥∴Λn n b a n ][log 2 112n b +> )3(≥n =b n b 2][log 22+ ∴ ][log 222n b b a n +< )3(≥n 本题由题设条件直接进行放缩，然后求和，命题即得以证明。 例2 （04全国三）已知数列}{n a 的前n 项和n S 满足：n n n a S )1(2-+=， 1≥n （1）写出数列}{n a 的前三项1a ，2a ，3a ； （2）求数列}{n a 的通项公式； （3）证明：对任意的整数4>m ，有8 711154<+++m a a a Λ 分析：⑴由递推公式易求：a 1=1,a 2=0,a 3=2； ⑵由已知得：1112(1)2(1)n n n n n n n a S S a a ---=-=+----（n>1） 化简得：1122(1)n n n a a --=+- 2)1(2)1(11---=---n n n n a a ,]32) 1([232)1(11+--=+---n n n n a a 故数列{32)1(+-n n a }是以3 21+-a 为首项, 公比为2-的等比数列. 故1)2)(31(32)1(---=+-n n n a ∴22[2(1)]3 n n n a -=-- ∴数列{n a }的通项公式为：22[2(1)]3 n n n a -=--. ⑶观察要证的不等式，左边很复杂，先要设法对左边的项进行适当的放缩，使之能够求和。而左边=232451113111[]221212(1) m m m a a a -+++=+++-+--L L ，如果我们把上式中的分母中的1±去掉，就可利用等比数列的前n 项公式求和，由于-1与1交错出现，容易想到将式中两项两项地合并起来一起进行放缩，尝试知：32322121121121+>++-， 43432121121121+<-++，因此，可将1 212-保留，再将后面的项两两组合后放缩，即可求和。这里需要对m 进行分类讨论，（1）当m 为偶数)4(>m 时， m a a a 11154+++Λ)11()11(11654m m a a a a a +++++=-Λ )2 12121(2321243-++++< m Λ )2 11(4123214--?+=m 8321+<87= 利用放缩法证明数列型不等式 一、常用的放缩法在数列型不等式证明中的应用 1、裂项放缩法：放缩法与裂项求和的结合，用放缩法构造裂项求和，用于解决和式问题。裂项放缩法 主要有两种类型： （1）先放缩通项，然后将其裂成某个数列的相邻两项的差，在求和时消去中间的项。 例1设数列{}n a 的前n 项的和1412 2333 n n n S a +=-?+，1,2,3, n =。设2n n n T S =，1,2,3, n =，证明： 1 3 2 n i i T =< ∑。 证明：易得12(21)(21),3 n n n S +=--1132311()2(21)(21)22121n n n n n n T ++= =-----， 11223 1 1 131131111 11 ()()221212212121212121 n n i i i n n i i T ++===-=-+-++ ---------∑∑ = 113113()221212 n +-<-- 点评： 此题的关键是将12(21)(21)n n n +--裂项成1 11 2121 n n +---，然后再求和，即可达到目标。 （2）先放缩通项，然后将其裂成(3)n n ≥项之和，然后再结合其余条件进行二次放缩。 例 2 已知数列{}n a 和{}n b 满足112,1(1)n n n a a a a +=-=-，1n n b a =-，数列{}n b 的前n 和为n S ， 2n n n T S S =-； （I ）求证：1n n T T +>； （II ）求证：当2n ≥时，2n S 711 12n +≥ 。 证明：（I ）111 111 1()23 2212 2n n T T n n n n n n +-= +++ -++++++++ 111 21221n n n = +- +++10(21)(22) n n =>++ ∴1n n T T +>． （II ） 112211222222,n n n n n n S S S S S S S S ---≥∴=-+-+ +-+1221122n n T T T T S --=++ +++ 由（I ）可知n T 递增，从而12222n n T T T --≥≥ ≥，又11217 ,1,212T S T ===， 12211222n n n S T T T T S --∴=+++++21171711 (1)(1)112212 n n T T S n +≥-++=-++= 即当2n ≥时，2n S 711 12 n +≥。 利用放缩法证明数列型不等式 教学目标： 知识与技能：利用裂项求和，等比数列求和，二项式定理结合放缩法证明常规数列型不等式； 过程与方法：通过本节的学习，掌握利用放缩法证明常规数列型不等式； 情感、态度与价值观：通过实例探究放缩法解决数列型不等式的过程，体会知识间的相互联系的观点，提高思维能力. 教学重、难点： 1．掌握证明数列型不等式的四种放缩技巧。 2．体会用放缩法证明不等式时放大或缩小的“度”。 教学过程： 一、高考背景： 压轴题很多是数列型不等式，其中通常需要证明数列型不等式，它不但可以考查证明不等式和数列的各种方法，而且还可以综合考查其它多种数学思想方法，充分体现了能力立意的高考命题原则。而处理数列型不等式最重要要的方法为放缩法。但近几年的广东高考对数列的考查难度有所降低，对放缩法的要求上回归到常规题型中。 二、常见放缩方法： 1.裂项放缩 {}{}. 1:n ,)1(1.1<+= n n n n n S S a n n a a 求证，项和为的前且的通项公式为已知数列例 小结:可求和先求和，先裂项后放缩。 {}{}. 2:n ,1.12<=n n n n n S S a n a a 求证，项和为的前且的通项公式为已知数列变式 小结:不能求和先放缩，后裂项求和，再放缩。 4 7)2013(2< n S 上，同广东变式？ 小结:放大不宜过大，缩小不宜过小，把握放缩的“度”。 2．等比放缩 例2【2012广东】设数列{}n a 的前n 项和为n S ，{} n n n a a 231n -=的通项公式为 证明：对一切正整数n ，有2 3< n S 小结:先放缩构造成等比数列，再求和，最后二次放缩实现目标转化。常用放缩方法技巧
数列不等式(放缩法)
利用放缩法证明数列型不等式压轴题
典型例题：用放缩法证明不等式
高考数学数列不等式证明题放缩法十种方法技巧总结(供参考)
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