- 综合法与分析法证明不等式
- 共468题
某同学在一次研究性学习中发现,以下四个不等式都是正确的:
①(12+42)(92+52)≥(1×9+4×5)2;
②[(-6)2)+82]×(22+122)≥[(-6)×2+8×12]2
③[(6.5)2+(8.2)2]×[(2.5)2+(12.5)2]≥[(6.5)×(2.5)+(8.2)×(12.5)]2
④(202+102)(1022+72)≥(20×102+10×7)2.
请你观察这四个不等式:
(Ⅰ)猜想出一个一般性的结论(用字母表示);
(Ⅱ)证明你的结论.
正确答案
解:(Ⅰ)观察所给的4个等式,猜想出一个一般性的结论(用字母表示):(a2+b2)(c2+d2)≥(ac+bd)2,( a,b,c,d∈R )
(Ⅱ)证明:要证 (a2+b2)(c2+d2)≥(ac+bd)2,
只要证 a2•c2+a2d2+b2c2+b2d2≥a2c2+b2d2+2abcd,
只要证 a2d2-2abcd+b2c2≥0,
只要证 (ad-bc)2≥0.
而 (ad-bc)2≥0显然成立,故要证的不等式成立.
解析
解:(Ⅰ)观察所给的4个等式,猜想出一个一般性的结论(用字母表示):(a2+b2)(c2+d2)≥(ac+bd)2,( a,b,c,d∈R )
(Ⅱ)证明:要证 (a2+b2)(c2+d2)≥(ac+bd)2,
只要证 a2•c2+a2d2+b2c2+b2d2≥a2c2+b2d2+2abcd,
只要证 a2d2-2abcd+b2c2≥0,
只要证 (ad-bc)2≥0.
而 (ad-bc)2≥0显然成立,故要证的不等式成立.
(理)(1)设x、y是不全为零的实数,试比较2x2+y2与x2+xy的大小;
(2)设a,b,c为正数,且a2+b2+c2=1,求证:+
+
-
≥3.
正确答案
证明:(1)证法1:∵x、y是不全为零的实数,
∴2x2+y2-(x2+xy)
=x2+y2-xy
=+
y2>0,
∴2x2+y2>x2+xy.
证法2:当xy<0时,x2+xy<2x2+y2;
当xy>0时,作差:x2+y2-xy≥2xy-xy=xy>0;
又因为x、y是不全为零的实数,
∴当xy=0时,2x2+y2>x2+xy.
综上,2x2+y2>x2+xy.
(2)证明:∵+
+
-
-3
=+
+
-
-3
=a2(+
)+b2(
+
)+c2(
+
)-2(
+
+
)
=a2+b2
+c2
≥0(当且仅当a=b=c时,取得等号),
∴+
+
-
≥3.
解析
证明:(1)证法1:∵x、y是不全为零的实数,
∴2x2+y2-(x2+xy)
=x2+y2-xy
=+
y2>0,
∴2x2+y2>x2+xy.
证法2:当xy<0时,x2+xy<2x2+y2;
当xy>0时,作差:x2+y2-xy≥2xy-xy=xy>0;
又因为x、y是不全为零的实数,
∴当xy=0时,2x2+y2>x2+xy.
综上,2x2+y2>x2+xy.
(2)证明:∵+
+
-
-3
=+
+
-
-3
=a2(+
)+b2(
+
)+c2(
+
)-2(
+
+
)
=a2+b2
+c2
≥0(当且仅当a=b=c时,取得等号),
∴+
+
-
≥3.
设函数f(x)=|x-1+a|+|x-a|
(1)若a≥2,x∈R,证明:f(x)≥3;
(2)若f(1)<2,求a的取值范围.
正确答案
(1)证明:f(x)=|x-1+a|+|x-a|≥|(x-1+a)-(x-a)|=|2a-1|
∵a≥2,∴|2a-1|≥3,
∴f(x)≥3;
(2)解:f(1)=|a|+|1-a|
a≤0时,f(1)=|a|+|1-a|=1-2a
∵f(1)<2,∴1-2a<2,∴a>-,
∴-<a≤0;
0<a≤1时,f(1)=1<2恒成立;
a>1时,f(1)=|a|+|1-a|=2a-1
∵f(1)<2,∴2a-1<2,∴a<,
∴1<a<
综上,a的取值范围是(-,
).
解析
(1)证明:f(x)=|x-1+a|+|x-a|≥|(x-1+a)-(x-a)|=|2a-1|
∵a≥2,∴|2a-1|≥3,
∴f(x)≥3;
(2)解:f(1)=|a|+|1-a|
a≤0时,f(1)=|a|+|1-a|=1-2a
∵f(1)<2,∴1-2a<2,∴a>-,
∴-<a≤0;
0<a≤1时,f(1)=1<2恒成立;
a>1时,f(1)=|a|+|1-a|=2a-1
∵f(1)<2,∴2a-1<2,∴a<,
∴1<a<
综上,a的取值范围是(-,
).
设x≥1,y≥1,证明:.
正确答案
证明:要证,
只需证明,
只需证明=(x-1)(y-1),
只需证明1-≤x-1;1-
≤y-1,
即证x+≥2,y+
≥2,(x≥1,y≥1)这是均值不等式,
所以x≥1,y≥1,得证.
解析
证明:要证,
只需证明,
只需证明=(x-1)(y-1),
只需证明1-≤x-1;1-
≤y-1,
即证x+≥2,y+
≥2,(x≥1,y≥1)这是均值不等式,
所以x≥1,y≥1,得证.
已知a+b+c=1,求证:
(1)2(ab+bc+ca)+3≤1
(2)a2+b2+c2.
正确答案
证明:(1)∵a+b+c=1,
∴a2+b2+c2+2(ab+bc+ca)=1,
∴2(ab+bc+ca)+3≤1
(2)∵a+b+c=1,
∴1=(a+b+c)2=a2+b2+c2+2(ab+bc+ac)≤3(a2+b2+c2),
∴a2+b2+c2≥.
解析
证明:(1)∵a+b+c=1,
∴a2+b2+c2+2(ab+bc+ca)=1,
∴2(ab+bc+ca)+3≤1
(2)∵a+b+c=1,
∴1=(a+b+c)2=a2+b2+c2+2(ab+bc+ac)≤3(a2+b2+c2),
∴a2+b2+c2≥.
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