- 综合法与分析法证明不等式
- 共468题
(1)用综合法证明:a2+b2+c2≥ab+bc+ca,(a,b,c∈R+);
(2)用分析法证明:若a,b,m∈R+,且b<a,则.
正确答案
(1)证明:∵a2+b2≥2ab,b2+c2≥2bc,a2+c2≥2ac,
相加可得 2(a2+b2+c2)≥2(ab+bc+ca),
∴a2+b2+c2≥ab+bc+ca,(当且仅当a=b=c时,取等号).
(2)证明:∵a,b,m∈R+,且b<a,要证,只要证 b(a+m)<a(b+m),
只要证bm<am,即证 b<a.
而b<a为已知条件,故要证的不等式成立.
解析
(1)证明:∵a2+b2≥2ab,b2+c2≥2bc,a2+c2≥2ac,
相加可得 2(a2+b2+c2)≥2(ab+bc+ca),
∴a2+b2+c2≥ab+bc+ca,(当且仅当a=b=c时,取等号).
(2)证明:∵a,b,m∈R+,且b<a,要证,只要证 b(a+m)<a(b+m),
只要证bm<am,即证 b<a.
而b<a为已知条件,故要证的不等式成立.
如图所示的两个同心圆盘均被n等分(n∈N*,n≥2),在相重叠的扇形格中依次同时填上1,2,3,…,n,内圆盘可绕圆心旋转,每次可旋转一个扇形格,格中数之积的和为此位置的“旋转和”.
(Ⅰ)求2个不同位置的“旋转和”的和;当内圆盘旋转到某一位置时,定义所有重叠扇形;
(Ⅱ)当n为偶数时,求n个不同位置的“旋转和”的最小值;
(Ⅲ)设n=4m(m∈N*),在如图所示的初始位置将任意而对重叠的扇形格中的两数均改写为0,证明:当m≤4时,通过旋转,总存在一个位置,任意重叠的扇形格中两数不同时为0.
正确答案
(Ⅰ)解:由于内盘中的任一数都会和外盘中的每个作积,故n个不同位置的“旋转和”的和为1×(1+2+…+n)+2×(1+2+…+n)+…+n×(1+2+…+n)=; …(3分)
(Ⅱ)解:设内盘中的1和外盘中的k同扇形格时的“旋转和”为ak
则ak+1=1×(k+1)+2×(k+2)+…+(n-k)×n+(n-k+1)×1+…+n×kak
=1×k+2×(k+1)+…+(n-k)×(n-1)+(n-k+1)×n+…+n×(k-1)ak+1-ak
=1+2+…+(n-k)+(1-n)(n-k+1)+(n-k+2)+…+n
=…(5分)
所以当时,ak+1<ak,当
时,ak+1>ak,所以
时,
最小
最小值=
=
;…(8分)
(Ⅲ)证明:将图中所有非0数改写为1,现假设任意位置,总存在一个重叠的扇形格中两数同时为0,则此位置的“旋转和”必大于或等于2m+1,初始位置外的4m-1个位置的“旋转和”的和为(3m)2-3m,
则有(3m)2-3m≥(2m+1)(4m-1),即,
这与m≤4矛盾,故命题得证.…(12分)
解析
(Ⅰ)解:由于内盘中的任一数都会和外盘中的每个作积,故n个不同位置的“旋转和”的和为1×(1+2+…+n)+2×(1+2+…+n)+…+n×(1+2+…+n)=; …(3分)
(Ⅱ)解:设内盘中的1和外盘中的k同扇形格时的“旋转和”为ak
则ak+1=1×(k+1)+2×(k+2)+…+(n-k)×n+(n-k+1)×1+…+n×kak
=1×k+2×(k+1)+…+(n-k)×(n-1)+(n-k+1)×n+…+n×(k-1)ak+1-ak
=1+2+…+(n-k)+(1-n)(n-k+1)+(n-k+2)+…+n
=…(5分)
所以当时,ak+1<ak,当
时,ak+1>ak,所以
时,
最小
最小值=
=
;…(8分)
(Ⅲ)证明:将图中所有非0数改写为1,现假设任意位置,总存在一个重叠的扇形格中两数同时为0,则此位置的“旋转和”必大于或等于2m+1,初始位置外的4m-1个位置的“旋转和”的和为(3m)2-3m,
则有(3m)2-3m≥(2m+1)(4m-1),即,
这与m≤4矛盾,故命题得证.…(12分)
已知a,b,m∈R+,并且a<b,用分析法证明:>
.
正确答案
证明:∵a,b,m∈R+,∴b,b+m∈R+
要证
只需证b(a+m)>a(b+m)…(5分)
只需证ba+bm>ab+am
只需证bm>am
又m∈R+∴只需证b>a…(11分)
由题设可知b>a显然成立,所以得证 …(13分)
解析
证明:∵a,b,m∈R+,∴b,b+m∈R+
要证
只需证b(a+m)>a(b+m)…(5分)
只需证ba+bm>ab+am
只需证bm>am
又m∈R+∴只需证b>a…(11分)
由题设可知b>a显然成立,所以得证 …(13分)
已知f(x)=,p,q>0,且p+q=1,求证:pf(x1)+qf(x2)≤f(px1+qx2).
正确答案
证明:若证pf(x1)+qf(x2)≤f(px1+qx2),
只需证,
只需证,
只需证,
只需证,
只需证,
只需证,上式显然成立,
所以原不等式成立.
解析
证明:若证pf(x1)+qf(x2)≤f(px1+qx2),
只需证,
只需证,
只需证,
只需证,
只需证,
只需证,上式显然成立,
所以原不等式成立.
已知a,b,c∈R*,证明:
(1)(a+b+c)(a2+b2+c2)≤3(a3+b3+c3);
(2)+
+
≥
.
正确答案
证明:(Ⅰ)右边-左边,得3(a3+b3+c3)-(a+b+c)(a2+b2+c2)
=2(a3+b3+c3)-a(b2+c2)-b(a2+c2)-c(a2+b2).
∵a,b∈R*,∴a3+b3-a2b-ab2=a2(a-b)+b2(b-a)=(a-b)2(a+b)≥0.
∴a3+b3≥a2b+ab2,
同理,b3+c3≥b2c+bc2,a3+c3≥a2c+ac2,
以上三式相加得=2(a3+b3+c3)≥a2b+ab2+b2c+bc2+a2c+ac,
∴2(a3+b3+c3)-a(b2+c2)-b(a2+c2)-c(a2+b2)≥0,
∴(a+b+c)(a2+b2+c2)≤3(a3+b3+c3).
(Ⅱ)∵a,b,c∈R*,∴a+b>0,b+c>0,c+a>0,
由柯西不等式得)[(a+b)+(b+c)+(c+a)]
≥2=9,
即2(a+b+c)(+
+
)≥9,
∴2(+
+
)≥3,故
+
+
≥
,
当且仅当a=b=c时,不等式取等号.
解析
证明:(Ⅰ)右边-左边,得3(a3+b3+c3)-(a+b+c)(a2+b2+c2)
=2(a3+b3+c3)-a(b2+c2)-b(a2+c2)-c(a2+b2).
∵a,b∈R*,∴a3+b3-a2b-ab2=a2(a-b)+b2(b-a)=(a-b)2(a+b)≥0.
∴a3+b3≥a2b+ab2,
同理,b3+c3≥b2c+bc2,a3+c3≥a2c+ac2,
以上三式相加得=2(a3+b3+c3)≥a2b+ab2+b2c+bc2+a2c+ac,
∴2(a3+b3+c3)-a(b2+c2)-b(a2+c2)-c(a2+b2)≥0,
∴(a+b+c)(a2+b2+c2)≤3(a3+b3+c3).
(Ⅱ)∵a,b,c∈R*,∴a+b>0,b+c>0,c+a>0,
由柯西不等式得)[(a+b)+(b+c)+(c+a)]
≥2=9,
即2(a+b+c)(+
+
)≥9,
∴2(+
+
)≥3,故
+
+
≥
,
当且仅当a=b=c时,不等式取等号.
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