不等式证明放缩法

不等式证明放缩法
不等式证明放缩法

不等式的证明(放缩法)

1.设0,0x y >>,,111x y x y

A B x y x y

+=

=+

++++,则,A B 的大小关系是( ) A. A B = B. A B < C. A B ≤ D. A B > 2.已知三角形的三边长分别为,,a b c ,设,,1111a b c a b

M N Q a b c a b

+=

+==+++++,则,M N 与Q 的大小关系是 ( ) A. M N Q << B. M Q N << C. Q N M << D.N Q M << 3.设不等的两个正数,a b 满足3

3

2

2

a b a b -=-,则a b +的取值范围是 ( ) A. (1,)+∞ B. 4

(1,)3 C. 4[1,]3

D. (0,1] 4.设1010101111112212221

A =

+++++++ ,则A 与1的大小关系是 . 5.设1

S =+ ,则S 的整数部分为 . 6.已知,,a b c 均为正数,且2

2

2

a b c +=,求证:3

3332

c a b c <+<. 7.设n N *

∈,求证:

21111925(21)4n +++<+ . 8.设n N *∈,求证:111112122n n n

<+++<++ . 9.设n N *

∈,求证:

222111124(2)

n +++< .

10.设n S +2

(1)(1)22

n n n n S ++<<对所有的正整数n 都成立.

简答:

1.B 提示: 11111x y x y x y

A B x y x y x y x y

+=

=+<+=++++++++

2.D 提示:由a b c +>,得

11a b c <+ ,1111

11a b c a b a b c c

++++=<=+++ 3.B 提示:由条件得2

2

a a

b b a b ++=+,所以222()a b a ab b a b +>++=+,故

1a b +> .又2()0a b ->,可得22223()4()a ab b a ab b ++<++,从而

23()4()a b a b +<+,所以43a b +< ,故4

13

a b <+<. 4.A<1

5.18 提示:因为2n ≥,所以

<

<,即<<

故181111)19

<+<+<+= 所以所求整数部分为18.

6.解:由已知可知,222

0,0,,22

a b c a c b c a b c ab +<<<<+>≤=,所以 3

3

2

2

2

2

3

()a b a a b b c a b c +=+<+= ,

23

3

3

2

2

2

()()()22

c c a b a b a ab b c c +=+-+>-= 所以原不等式得证. 7.提示:由

222

111111

()(21)4414441

k k k k k k k =<=-+++++,累加即得. 8.提示:

1111111111122222122n n n n n n n n n n n n n

==+++<+++<++==++ . 9.提示:

22

11111

(2)(1)1n n n n n n

<<=---,累加即得.

10(1)

2

k k +<<

不等式证明五(放缩法、反证法)

目的:要求学生掌握放缩法和反证法证明不等式。

过程:

一、简要回顾已经学习过的几种不等式证明的方法

提出课题:放缩法与反证法 二、 放缩法:

例一、若a , b , c , d ∈R +,求证:

21<+++++++++++

a d d

b d

c c a c b b

d b a a

证:记m =c

a d d

b d

c c a c b b

d b a a +++++++++++

∵a , b , c , d ∈R + ∴1=+++++++++++++++>c

b a d d

b a d

c c a c b a b

d c b a a m

2=+++++++<

c

d d

d c c b a b b a a m ∴1 < m < 2 即原式成立

例二、当 n > 2 时,求证:1)1(log )1(log <+-n n n n 证:∵n > 2 ∴0)1(log ,0)1(log >+>-n n n n ∴

2

22

2)1(log 2)1(log )1(log )1(log )1(log ??

????-=???

???++-<+-n n n n n n n n n n 12l o g 22

=??

????

∴n > 2时, 1)1(log )1(log <+-n n n n 例三、求证:21

3121112

222<++++n 证:

n

n n n n 111)1(112--=-< ∴

2121113121211113121112

222<-=+-++-+-+<++++n n n n

三、反证法:

例四、设0 < a , b , c < 1,求证:(1 - a )b , (1 - b )c , (1 - c )a ,不可能同时大于4

1 证:设(1 - a )b >41, (1 - b )c >41, (1 - c )a >4

1

,

则三式相乘:ab < (1 - a )b ?(1 - b )c ?(1 - c )a <64

1

又∵0 < a , b , c < 1 ∴412)1()1(02

=???

???+-≤-

-b b , 4

1

)1(≤-c c 以上三式相乘: (1 - a )a ?(1 - b )b ?(1 - c )c ≤

64

1

与①矛盾 ∴原式成立

例五、已知a + b + c > 0,ab + bc + ca > 0,abc > 0,求证:a , b , c > 0 证:设a < 0, ∵abc > 0, ∴bc < 0 又由a + b + c > 0, 则b + c = -a > 0

∴ab + bc + ca = a (b + c ) + bc < 0 与题设矛盾 又:若a = 0,则与abc > 0矛盾, ∴必有a > 0 同理可证:b > 0, c > 0 四、 作业:证明下列不等式:

1. 设x > 0, y > 0,y x y x a +++=

1, y

y

x x b +++=11,求证:a < b

放缩法:

y

y x x y x y y x x y x y x +++<+++++=+++11111

2. lg9?lg11 < 1

122299lg 211lg 9lg 11lg 9lg 2

22=??

?

??

3. 1)1(log )1(log <+-n n n n

222)1(l o g )1(l o g )1(l o g ??????-≤+-n n n n n

n 12l o g 2

2

=??

???? b > c , 则

04

11≥-+-+-a

c c b b a

c a c b b a c b b a c b b a -=???

? ??-+-≥--≥-+-4

)()(22)

)((1

2112

5.

)2,(11

211112≥∈>+++++++n R n n

n n n 左边1111112

2222=-+

=++++>n n

n n n n n n 6.

121211121<+++++≤n n n 11

121 0, 且a 2 + b 2 = c 2,求证:a n + b n < c n (n ≥3, n ∈R *)

∵122=???

??+??? ??c b c a ,又a , b , c > 0, ∴2

2,??? ??

∴1=??

?

??+??? ??n

n

c b c a

8.设0 < a , b , c < 2,求证:(2 - a )c , (2 - b )a , (2 - c )b ,不可能同时大于1 仿例四 9.若x , y > 0,且x + y >2,则

x y +1和y

x

+1中至少有一个小于2 反设

x y +1≥2,y

x

+1≥2 ∵x , y > 0,可得x + y ≤2 与x + y >2矛盾

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 22222

2342

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 2222223++++++++++>()

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

a b c b a c c a b

a a

b

c b a b c c a b c +++++>++++++++=1,

又a ,b ,c 为三角形的边,故b +c >a ,则

a b c

+为真分数,则a a <2,

同理

b a

c b a b c +++<2,c a b c

a b c

+++<2,

故a b c b

a c c a b

a a

b

c b a b c c a b c +++++++++=++

<++2222.

综合得12

++<a b c b a c c a b

+++。

三. 裂项放缩

若欲证不等式含有与自然数n 有关的n 项和,可采用数列中裂项求和等方法来解题。 例4. 已知n ∈N*,求n 2n

131211<…+

++

+

证明:因为

122

1

21n

n n

n n n n =

++-=--<

(),则112

13

+

+

+

…<()()…()<+

+-+-++--=-1122123221212n

n n n n

,证毕。

5. 已知

*N n ∈且)1n (n 3221a n +++?+?= ,求证:

2

)1(2)1(2

+<

<+n a n n n 对所有正整数n 都成立。

证明:因为n n n n =>+2)1(,所以2

)

1n (n n 21a n +=

+++> , 又2

)

1()1(+<

+n n n n , 所以2

)1n (21n 225232)1n (n 232221a 2

n +=++++=++++++< ,综合知结论成立。

四. 公式放缩

利用已知的公式或恒不等式,把欲证不等式变形后再放缩,可获简解。

例6. 已知函数1

212)(+-=x x x f ,证明:对于*

N n ∈且3≥n 都有1)(+>n n n f 。

证明:由题意知

)

12)(1()

12(212211)111()1221(112121)(+++-=

+-+=+--+-=+-+-=+-n n n n n n n n n n n n n n n f ,

又因为*N n ∈且3≥n ,所以只须证122+>n n

,又因为

1n 21n 2

)

1n (n n 1C C C C C )11(2n

n 1

n n

2

n 1

n 0

n n n +>+++-+

+=+++++=+=- 所以1

)(+>

n n n f 。

例7. 已知2x 1)x (f +=,求证:当a b ≠时f a f b a b ()()-<-。 证

f a f b a b a b a b a b a b a b ()()-=+-+=

-+++=

+-+++111111222222

22

b a b

a b

a )

b a (b

a b a b a -=+-+<

+-+<

证毕。

五. 换元放缩

对于不等式的某个部分进行换元,可显露问题的本质,然后随机进行放缩,可达解题目的。

例8. 已知c b a >>,求证

0a

c 1

c b 1b a 1>-+-+-。 证明:因为c b a >>,所以可设t c a +=,)0u t (u c b >>+=,所以0u t >-则

0tu u t t 1u 1t 1u 1u t 1a c 1c b 1b a 1>-=->-+-=-+-+-,即0a

c 1

c b 1b a 1>-+-+-。

例9. 已知a ,b ,c 为△ABC 的三条边,且有222c b a =+,当*N n ∈且3n ≥时,求证:n n n c b a <+。

证明:由于a b c 222+=,可设a=csina ,b=ccosa (a 为锐角),因为01<

所以a b c a a c a a c n n n n n n n +=+<+=(sin cos )(sin cos )22。

六. 单调函数放缩

根据题目特征,通过构造特殊的单调函数,利用其单调性质进行放缩求解。

例10. 已知a ,b ∈R ,求证

b

1b a

1a b

a 1

b a ++

+≤

+++。

证明:构造函数)0x (x

1x

)x (f ≥+=

,首先判断其单调性,设21x x 0<≤,因为0)

x 1)(x 1(x x x 1x x 1x )x (f )x (f 212

1221121<++-=+-+=

-,所以()()21x f x f <,所以)x (f 在],0[+∞上是增函数,取b a x 1+=,b a x 2+=,显然满足21x x 0≤≤,

所以|)b ||a (|f )b a (f +≤+,

即|

b |1|

b ||a |1|a ||b ||a |1|b ||b ||a |1|a ||b ||a |1|b ||a ||b a |1|b a |+++≤+++++=+++≤+++。证毕。

放缩法在不等式的应用

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。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. “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 a

b b a b b a b a b a b 22222

2342

22++=+++=++()>()≥,同

b b

c c b c 222

+++>,c ac a c a 222+++>。

所以

a a

b b b b

c 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

a b c b a c c a b a a b c b a b c c a b c +++++>++++++++=1,又a ,b ,c 为三角形的边,故b +c >a ,则

a

b c

+为真分数,则

a b c a

a b c

+++<2,同理

b a

c b a b c +++<2,c a b c

a b c

+++<2,

a b c b a c c a b

a a

b

c b a b c c a b c +++++++++=++<++2222.

综合得12

++<a b c b a c c a b

+++。

三. 裂项放缩

若欲证不等式含有与自然数n 有关的n 项和,可采用数列中裂项求和等方法来解题。

例4. 已知n ∈N*,求n 2n

13

12

11<…+

++

+

证明:因为

1221

21n

n n

n n n n =

++-=--<

(),则112

13

+

+

+

…<()()…()<+

+-+-++--=-1122123221212n

n n n n

,证毕。

例5. 已知*

N n ∈且)1n (n 3221a n +++?+?= ,求证:2

)1(2)1(2

+<

<+n a n n n 对所有正整数n 都成立。

证明:因为

n n n n =>+2)1(,所以2

)

1n (n n 21a n +=

+++> , 又

2

)

1()1(+<

+n n n n , 所以2

)1n (21n 225232)1n (n 232221a 2

n +=++++=++++++< ,综合知结论成立。 例6 设数列}{n a 满足).,2,1(1

,211

=+

==+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( ==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

1

2++=++>+

+=+k k a a a k

k k ; 法2 2122

2

21

2

+>+

+=+n n

n n a a a a

.1,,2,1,2221-=>-?+n k a a k k 则?+>+>?->-1222)1(22

212

n n a n a a n n

12+>n a n .

四. 利用重要不等式放缩 1.均值不等式

利用已知的公式或恒不等式,把欲证不等式变形后再放缩,可获简解。

例7 设.)1(3221+++?+?=n n S n 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

=+=

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

1)

1(+<+k k k 则得2)1(2)3)(1()1(21

+>++=+<

∑=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++≤

++≤≤++ 其中,3,2=n 等的各式及其变式公式均可供选用。

例8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 +++++=+-- 110)(,

n n n b a b a n f --+=)()(,则

)(n f =1111----++++n n n r r n r n n n ab C b a C b a C ,因为i n n i n C C -=,倒序相加得)(2n f =)()()(111111b 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 -------+++++++ ,

而12

11

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

,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 -----+-=+++++ ?-≥)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 .

2.利用有用结论

例9 求证.12)1

21

1()511)(31

1)(11(+>-+

+++n n 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 =+??n n 212674523 )12(212654321+?-??n n

n ?12)1

225

63412(2+>-??n n n 即.12)1

21

1()5

11)(311)(11(+>-+

+++n n 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

121,2-==k x n )得 =-+∏?-+>-+=)1211(121212111k k k k n k .121

21

21+=-+∏=n k k n k

注:例9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 (可考虑用贝努利不等式3=n 的特例) 例10 已知函数.2,,10,)1(321lg )(≥∈≤

n a n x f x

x x x 给定

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 n

n a n x x x x ?+-++++)1(321lg

2 2

])1(321[x x x x n a n ?+-++++? ])1(321[2222x x x x n a n n ?+-++++?<

而由Cauchy 不等式得2))1(1312

111(x x x x

n a n ?+-?++?+?+?

?++<)11(22 ])1(321[22222x x x x n a n ?+-++++ (0=x 时取等号)

])1(321[2222x x x x n a n n ?+-++++? (10≤

例11 已知112

11

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2n a e <(无理数 2.71828e ≈ )(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

111ln(ln 21

n

n n n a 21

1ln 2+++

≤。于是n

n n n n a a 21

1ln ln 21++≤

-+,

.

221122

11)21(111ln ln )2

11()ln (ln 1

1211

111

<--=--+-≤-?++≤---=+-=∑

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(2e e a a n n

<-

例12 已知不等式

].[log 2,],[log 2

1

1312122n n N n n n >∈>+++* 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 11111111+=+≥?+≤-----,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 2

11121

n a a n

.]

[log 222n b b

a n +<

注:①本题涉及的和式

n

1

3121+++ 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 >+++ 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13 设n n

n

a )1

1(+=,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(11a 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)1

1(<+n n

,又因为数列}{n a 单调递

增,所以对一切正整数n 有4)11(<+

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(221n

n n n n n n n C n C n C n a ++?+?+=+= 只取前两项有.21

11

=?

+≥n

C a n n

对通项作如下放缩: .2

12211!111!111-=?≤<+-?-??=k k k n k n k n n n n n k n C 故有.32/11)2/1(12122

12121111

12<--?+=+++++<--n n n a

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! 例14 设数列

{}n a 满足()++∈+-=N n na a a n n n 121,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 (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

.212

11)21

(14

12111

11

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 。

五 利用单调性放缩 1. 构造数列

如对上述例7,令2

)1(2+-

=n S T n n 则

0232)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9,令1

2)

121

1()511)(311)(11(+-++++=n n T n

则13

212221>+++==+n n n T T n n ,

即}{,1n n n

T T T ∴<+递增,有13

21>=

≥T T n ,得证!

注:由此可得例9的加强命题.1233

2)1211()511)(311)(11(+≥-+

+++n n 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 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15 已知函数

2

23)(x ax x f -

=的最大值不大于6

1,又当]21,41[∈x 时.8

1

)(≥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

161)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.2

1

)11(2311)11(

)(21

+<+-+=+<=+k k k k f a f a k k 例16 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

??? ??+=

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。 六 换元放缩 例17 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-+<+=

注:通过换元化为幂的形式,为成功运用二项展开式进行部分放缩起到了关键性的作用。

例18 设1>a ,N n n ∈≥,2,求证4

)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

2

2

2221102

)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 -=

>++++=+=--- ,注意到N n n ∈≥,2,则42)1(222b n b n n ≥-(证明从略),因此4

)1(2

2->a n a n 七 递推放缩

递推放缩的典型例子,可参考上述例14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11

)

(II 中所得

n

n n n n a a 21

1ln ln 21++≤

-+和

)

1(1

)1ln()1ln(1-<

+-++n n a a n n 、例

12中

n

a a n n 1111≥--、 例13(Ⅰ)之法2所得

2221>-+k k a a 都是进行递推放缩的关键式。

八 分项讨论

例19 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8

711154<+++m

a a a (04年全国卷Ⅲ)

简析 (Ⅰ)略,(Ⅱ) []

.)1(23

212

---+=

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)121

121

(

23112

13

21

212

1

--++?=-++=+-------+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 11154 )

11()11(11654m m a a a a a +++++-

.87

8321)2

11(412321)212121(23214243=+<-??+=++++<

--m m ②当4>m

且m 为奇数时<+++m

a a a 1115

4

1

5

4

1

111+++++m m

a a a a (添项放缩)由①知

.871111154<+++++m m a a a a 由①②得证。

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

1

131212n n >+++ 其中n 为不大于2的整数,][l o g 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1

11),0(--+≤

>=n n n a n na a b b a )4,3,2( =n ,证明:][log 222n b b a n +<, 5,4,3=n

分析:由条件1

1--+≤

n n n a n na a 得:

n a a n n 1

111+≥- n

a a n n 1

111≥-∴

- )2(≥n

利用放缩法证明数列型不等式压轴题

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

2021年典型例题:用放缩法证明不等式

用放缩法证明不等式 欧阳光明(2021.03.07) 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: 证明:因为 a a b b a b b a b a b a b 22222 2342 22++= +++=++()>()≥,同理b bc c b c 222 +++>,c ac a c a 222+++>。

所以 a a b b b b c 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 a b c b a c c a b a a b c b a b c c a b c +++++>++++++++=1,又a ,b ,c 为三角 形的边,故b +c >a ,则a b c +为真分数,则a b c a a b c +++<2,同理b a c b a b c +++<2,c a b c a b c +++<2, 故a b c b a c c a b a a b c b a b c c a b c +++++++++=++<++2222. 综合得12<++<a b c b a c c a b +++。 三. 裂项放缩 若欲证不等式含有与自然数n 有关的n 项和,可采用数列中裂项求和等方法来解题。 例4. 已知n ∈N*,求n 2n 131211<…+ +++。 证明:因为,则11213+ ++

用“放缩法”证明不等式的基本方法

2 3、先放缩,后裂项(或先裂项再放 缩) n a =n ,求证:k=1 例3、已知 a k n 证明:苕 1 V (k — 1)k(k + 1) _________ 二[+£莖壬匹 ^/(k — 1)(k + 1) ( >/k + 1 +寸 k — 1 ) k z2 (二 学习必备 欢迎下载 用放缩法”证明不等式的基本方法 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,它可以考察学生 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 放缩法”证明不等式的频率很高, ,对它的运用往往能体现出创造性。 放缩法”它可以和很 而且要恰到好处,目标往往要从证明的结论考察, 例谈 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,多项式的值变小。由于证明不等式的 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 k 时就舍去了 2 -2,从而是使和式得到化简. 2、先放缩再求和(或先求和再放缩) 例 2、函数 f (x )= 一,求证:f (1) +f (2) + …+f (n ) 1 +4x f(n)=二=1--^A 1-丄 1 +4n 1+4 2 *2 1 1 1 +f (2) + …+f (n ) >1—+1屮"+1— 2 21 2 22 2 2n +1 +1 +…=n + 丄一1 (n 迂 N *). 2 4 2n 2n '1 2 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,分式的放缩对于分子分母均取正值的分式。女口 它是思考不等关系的朴素思想和基本出发点 ,有极大的迁移性 多知识内容结合,对应变能力有较高的要求。因为放缩必须有目标, 放缩时要注意适度,否则就不能同向传递。下面结合一些高考试题, 1、添加或舍弃一些正项(或负项) 放缩”的基本策略,期望对读者能有所帮助。 例1、已知 a n =2“ -1(n 亡 N ).求证: n 1 2—3 a 2 a 3 + a n 证明:,— a k + 2k -1 =2^ 1 2 "2(22-1) _ 1 "2"3.2k +2k -2 >1-1.l^,k=1,2,..., n, 2 3 2k 玉+更+ +旦 a 2 a 3 「-1(1 +-+...+丄)」-丄(1二)「-1 , 2 3 2 22 2n 2 3 2n 2 3 2 3 a 2 a 3 + <-(n 迂 N *). a n + 2 证明:由 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。

用放缩法证明不等式的方法与技巧

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 2.12 112-+<<++k k k k k 3.22k k ≥()4≥k 4.1232k k ???????≥(2≥k ) 5. ?? ????--≤!!(!k k k 1)11211(待学) 6.b a b a +≤+ (待学) 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)1111111112321111n n n n n n n n n +++???+≤++???+=<+++++++ 或11111111123222222 n 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:34n T < (二).先放缩再求和: 3.证明不等式:111 12112123 123n ++++

放缩法证明不等式的基本策略

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

典型例题:用放缩法证明不等式

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

(完整版)放缩法典型例题

放缩法典型例题 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.正数数列的前项的和,满足,试求: (1)数列的通项公式; (2)设,数列的前项的和为,求证: 解:(1)由已知得,时,,作差得: ,所以,又因为为正数数列,所以,即是公差为2的等差数列,由,得,所以 (2),所以 注:一般先分析数列的通项公式.如果此数列的前项和能直接求和或者通过变形后求和,则采用先求和再放缩的方法来证明不等式.求和的方式一般要用到等差、等比、差比数列(这 里所谓的差比数列,即指数列满足条件)求和或者利用分组、裂项、倒序相加等方法来求和. 二.先放缩再求和 1.放缩后成等差数列,再求和 例2.已知各项均为正数的数列的前项和为,且. (1) 求证:; (2)求证:

解:(1)在条件中,令,得,,又由条件有,上述两式相减,注意到得 ∴ 所以,, 所以 (2)因为,所以,所以 ; 2.放缩后成等比数列,再求和 例3.(1)设a,n∈N*,a≥2,证明:; (2)等比数列{a n}中,,前n项的和为A n,且A7,A9,A8成等差数列.设,数列{b n}前n项的和为B n,证明:B n<. 解:(1)当n为奇数时,a n≥a,于是,. 当n为偶数时,a-1≥1,且a n≥a2,于是 .(2)∵,,,∴公比. ∴..

∴.3.放缩后为差比数列,再求和 例4.已知数列满足:,.求证: 证明:因为,所以与同号,又因为,所以,即,即.所以数列为递增数列,所以,即,累加得:. 令,所以,两式相减得: ,所以,所以, 故得. 4.放缩后为裂项相消,再求和 例5.在m(m≥2)个不同数的排列P1P2…P n中,若1≤i<j≤m时P i>P(即前面某数大于后面某数),则称P i与P j构成一个逆序.一个排列的全部逆序的总数称为该排列的逆序数. 记排列的逆序数为a n,如排列21的逆序数,排列321的逆序数.j (1)求a4、a5,并写出a n的表达式; (2)令,证明,n=1,2,…. (2)因为,

放缩法证明数列不等式经典例题

放缩法证明数列不等式 主要放缩技能: 1.211111111(1)(n 1)1n n n n n n n n -=<<=-++-- 2221144112()141(21)(21)21214 n n n n n n n <===--+--+- ==>= ==<= =<= == =< = = 5. 121122211(21)(21)(22)(21)(21)2121 n n n n n n n n n n ---<==-------- 6. 111 22(1)11(1)2(1)22(1)2n n n n n n n n n n n n n +++++-==-+?+??+?

例1.设函数2*2()1x x n y n N x -+=∈+的最小值为n a ,最大值为n b , 且n c =(1)求n c ;(2)证明: 4444123111174n c c c c ++++ < 例2.证明:1611780<+ ++< 例3.已知正项数列{}n a 的前n 项的和为n s ,且12n n n a s a + =,*n N ∈; (1)求证:数列{} 2n s 是等差数列; (2)解关于数列n 的不等式:11()48n n n a s s n ++?+>- (3)记312311112,n n n n b s T b b b b = = ++++,证明:312n T <<

例4. 已知数列{}n a 满足:n a n ?????? 是公差为1的等差数列,且121n n n a a n ++=+; (1) 求n a ;(2 12n na +++< 例5.在数列{}n a 中,已知1112,2n n n n a a a a a ++==-; (1)求n a ;(2)证明:112233(1)(1)(1)(1)3n n a a a a a a a a -+-+-++-< 例6. 数列{}n a 满足:11122,1()22 n n n n n a a a n a ++==++; (1)设2n n n b a =,求n b ;(2)记11(1)n n c n n a +=+,求证:12351162 n c c c c ≤++++<

用放缩法证明不等式word版本

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 =L 。设2n n n T S =,1,2,3,n =L ,证明: 1 3 2 n i i T =< ∑。 证明:易得12(21)(21),3 n n n S +=--11 32311()2(21)(21)22121n n n n n n T ++==-----, 112231 11 3113111111 ()()221212212121212121n n i i i n n i i T ++===-=-+-++---------∑∑L = 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 12 n +≥ 。 证明:(I )1111111 ()2322122n n T T n n n n n n +-=+++-++++++++L L 11121221n 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 ---≥∴=-+-++-+Q L 1221122n n T T T T S --=+++++L 由(I )可知n T 递增,从而12222n n T T T --≥≥≥L ,又11217,1,212T S T = ==, 12211222n n n S T T T T S --∴=+++++L 21171711 (1)(1)112212 n n T T S n +≥-++=-++= 即当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1122112222n n n n S S S S S S S ----+-++-+L 的

导数应用于不等式证明之放缩法一例

导数应用于不等式证明之放缩法一例 的单调区间; 求轴垂直,处的切线与,在点(曲线是自然对数的底数),为常数,已知函数)()1())1(1)(...718.2(),2(ln )(.21x f y f x f y e k k x e x f x ==-=- 2)()1(,0)1(ln 1)(2-+<+>+-=x x x e e x g x x e x x x g 证明:,对任意)设( ()()()】式成立。证毕。恒成立,【所以所以)递增 ,)递减,在(,在(划分单调区间如下:解得令】 【只需证再用放缩法 , )即证明()(】,只需证 ,要证【)() (),所以(放缩,由于以下对】 【证明:结论20)(011132 ln 2)(0)(,,0ln 3)(,ln 31ln 2)(2),0(,0ln 2x )(,0ln 2x ln 1x 1 )]1(ln 1[)1(1)], 1(ln 1[1)1(11)1(1)1()(111),1()()]1(ln 1[1)0(,)1(ln 11323232332 3333min 33322222222222222222>>-=+-=+-=+-=++==∞+>>+='+=? ++='>>++=>+++?-->+++?+->+++-?+>++++≥++≥+≥+<+-?+?>+<+-?+?------------------------x h e e e e e e e e e e e e e e h h e e x h e x x x h x x x x x h x e x x x h x e e x x x x x x e e x x e x x x x e x e x e e x e x e e e e x x x x e e e x x x x x x x x x x x

用用放缩法证明与数列和有关的不等式

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 a a ,又由条

不等式放缩法

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。

高考数学数列不等式证明题放缩法十种方法技巧总结

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 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: .2 1 21)()2()1(1 -+ >++++n n n f f f Λ 例3 求证),1(22 1321 N n n n C C C C n n n n n n ∈>?>++++-Λ. 例4 已知222121n a a a +++=L ,222 121n x x x +++=L ,求证:n n x a x a x a +++Λ2 211≤1. 2.利用有用结论 例5 求证.12)1 21 1()511)(311)(11(+>-+++ +n n Λ 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 1211 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2n a e <(无理数 2.71828e ≈L ) 例8 已知不等式 21111 [log ],,2232 n n N n n *+++>∈>L 。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≥+

证明数列不等式的常用放缩方法技巧(含答案)

证明数列不等式的常用放缩方法技巧 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. 2 1k 的放缩(1) : 2111(1)(1) k k k k k <<+-(程度大) Ⅲ. 21k 的放缩(2):2 2 111111()1(1)(1)211 k k k k k k < ==+-+--+(程度小) Ⅳ. 2 1k 的放缩(3):2214112()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(>>>++

用放缩法证明不等式

用放缩法证明不等式 Company Document number:WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT

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 =< ∑。 证明:易得12(21)(21),3 n n n S +=--11 32311()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 +≥ 。 证明:(I )111111 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 --=++ +++

不等式证明放缩法.doc

不等式的证明(放缩法) 1.设x 0, y 0 , A x y , B x x y ,则 A, B 的大小关系是() 1 x y 1 1 y A. A B B. A B C. A B D. A B 2.已知三角形的三边长分别为a, b, c ,设 M a b , N c , Q a b , 1 a 1 b 1 c 1 a b 则M,N与Q的大小关系是() A.MNQ B. MQN C. QNM D. N Q M 3.设不等的两个正数a, b 满足a3 b3 a2 b2,则a b 的取值范围是() A. (1, ) B. (1, 4 C. [1, 4 D. (0,1] ) ] 1 1 1 3 1 3 4.设A L ,则 A 与1的大小关系是. 210 210 1 210 2 211 1 5.设S 1 1 1 L 1 ,则 S 的整数部分为. 2 3 100 6.已知a,b,c均为正数,且a2 b2 c2 ,求证:c3 a3 b3 c3 . 2 7.设n N 1 1 1 1 . ,求证:L (2n 1)2 4 9 25 8.设n N 1 1 1 L 1 1 . ,求证: n 1 n 2 2n 2 9.设n N 1 1 L 1 1. ,求证: 42 (2 n)2 22 10.设S n 1 2 2 3 L n ( n 1) ,求证:不等式n( n 1) S n (n 1)2 2 2 对 所有的正整数n 都成立.

简答: 1. B 提示: A x y x y x y B 1 x y 1 x y 1 x y 1 x 1 y 2. D 提示:由 a b c ,得 1 1 , 1 a 1 a b 1 c 1 1 1 a b c b a b c c 3. B 提示:由条件得 a 2 ab b 2 a b ,所以 (a b)2 a 2 a b b 2 a b ,故 a b 1 . 又 ( a b) 2 0 ,可得 3(a 2 ab b 2 ) 4( a 2 ab b 2 ) ,从而 3( a b)2 4( a b) ,所以 a b 4 ,故 1 a b 4 . 3 3 4. A<1 5. 18 提示:因为 n 2 时, n n 1 2 n n n 1 ,所以 2 1 2 ,即 2( n 1 n ) 1 n 1) n n 1 n n n 2( n 1 n 故18 1 2( 101 2) 1 1 1 L 1 1 2( 100 1) 19 2 3 100 所以所求整数部分为 18. 6.解:由已知可知, 0 a c,0 b c, a b a 2 b 2 c 2 c, ab 2 ,所以 2 3 3 2 2 2 2 3 3 3 2 ab 2 2 c 2 ) c 3 a b aga bgb c(a b ) c ,a b (a b)(a b ) c(c 2 2 所以原不等式得证 . 7.提示:由 1 4k 2 1 1 4k 1 (1 1 ) ,累加即得 . (2 k 1)2 4k 1 4k 2 4 k k 1 8.提示: 1n 1 1 L 1 1 1 L 1 1 1 L 1 n 1. 2 2n 2n 2n 2n n 1 n 2 2n n n n n 9.提示: 1 1 1 1) 1 1 ,累加即得 . (2 n)2 n 2 n(n n 1 n

不等式证明的常用基本方法(自己整理)

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 ) A.s≥t B.s>t C.s≤t D.s0;②a 2+b 2≥2(a-b-1);③a 2+3ab>2b 2;④,其中所有恒成立的不等式序号是 ② . ②【解析】①a=0时不成立;②∵a 2 +b 2 -2(a-b-1)=(a-1)2 +(b+1)2 ≥0,成立;③a=b=0时不成立;④a=2,b=1时不成立,故恒成立的只有②.

放缩法证明不等式类型

放缩法证明不等式类型 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类型。 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. 已知a 、b 、c 不全为零,求证:a ab b b bc c c ac a a b c 22222232 ++++++++++>(). 证明:因为 a a b b a b b a b a b a b 22222 2342 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2、若a , b , c , d ∈R +,求证:21<+++++++++++< c a d d b d c c a c b b d b a a 证:记m =c a d d b d c c a c b b d b a a +++++++++++ ∵a , b , c , d ∈R + ∴1=+++++++++++++++> c b a d d b a d c c a c b a b d c b a a m 2=+++++++< c d d d c c b a b b a a m ∴1 < m < 2 即原式成立 三、与数列求和有关的放缩 若欲证不等式含有与自然数n 有关的n 项和,可采用数列中裂项求和等方法来解题。 常见的放缩公式有:n n n n n n n n n 111)1(11)1(11112--=-<<+=+- ,

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