- 综合法与分析法证明不等式
- 共468题
已知ab≠0,求证:a+b=1的充要条件是a3+b3+ab-a2-b2=0.
正确答案
证明:先证必要性:
∵a+b=1,∴b=1-a
∴a3+b3+ab-a2-b2=a3+(1-a)3+a(1-a)-a2-(1-a)2
=a3+1-3a+3a2-a3+a-a2-a2-1+2a-a2
=0
再证充分性:
∵a3+b3+ab-a2-b2=0
∴(a+b)(a2-ab+b2)-(a2-ab+b2)=0
即:(a2-ab+b2)(a+b-1)=0
∵ab≠0,a2-ab+b2=(a-b)2+
b2>0,
∴a+b-1=0,即a+b=1
综上所述:a+b=1的充要条件是a3+b3+ab-a2-b2=0
给出一个不等式≥
(x∈R).
经验证:当c=1,2,3时,对于x取一切实数,不等式都成立.
试问:当c取任何正数时,不等式对任何实数x是否都成立?若能成立,请给出证明;若不成立,请求出c的取值范围,使不等式对任何实数x都能成立.
正确答案
令f(x)=,设u=
(u≥
),则f(x)=
=u+
(u≥
).
∴f(x)-=(u+
)-
=
.
要使不等式成立,即f(x)-≥0.
∵u≥>0,∴只须u
-1≥0,
∴u2c≥1,即 u2≥,∴x2+c≥
,∴x2≥
-c.
故当>c 时,即 0<c<1原不等式不是对一切实数x都成立,即原不等式对一切实数x不都成立.
要使原不等式对一切实数x都成立,即使x2≥-c对一切实数都成立.
∵x2≥0,故应有 -c≤0.
再由c>0 可得,当c≥1时,原不等式对一切实数x都能成立.
对于函数f(x),若存在x0∈R,使f(x0)=x0成立,则称x0为
f(x)的不动点.如果函数f(x)=有且仅有两个不动点0、2.
(1)求b、c满足的关系式;
(2)若c=时,相邻两项和不为零的数列{an}满足4Snf()=1(Sn是数列{an}的前n项和),求证:(1-
)an+1<
<(1-
)an;
(3)在(2)的条件下,设bn=-,Tn是数列{bn}的前n项和,求证:T2012-1<ln2012<T2011.
正确答案
(1)设 =x的不动点为0和2
∴即
即b、c满足的关系式:b=1+
且c≠0
(2)∵c=2∴b=2∴f(x)=(x≠1),
由已知可得2Sn=an-an2①,且an≠1.
当n≥2时,2Sn-1=an-1-an-12②,
①-②得(an+an-1)(an-an-1+1)=0,∴an=-an-1或an=-an-1=-1,
当n=1时,2a1=a1-a12⇒a1=-1,
若an=-an-1,则a2=1与an≠1矛盾.∴an-an-1=-1,∴an=-n
∴要证待证不等式,只要证(1+
1
n
)-(n+1)<<(1+
1
n
)-n,
即证(1+
1
n
)n<e<(1+
1
n
)n+1,
只要证nln(1+)<1<(n+1)ln(1+
),即证
<ln(1+
)<
.
考虑证不等式<ln(x+1)<x(x>0)**.
令g(x)=x-ln(1+x),h(x)=ln(x+1)-(x>0).
∴g'(x)=,h'(x)=
,
∵x>0,∴g'(x)>0,h'(x)>0,∴g(x)、h(x)在(0,+∞)上都是增函数,
∴g(x)>g(0)=0,h(x)>h(0)=0,∴x>0时,<ln(x+1)<x.
令x=则**式成立,∴(1-
1
an
)an+1<<(1-
1
an
)an,
(3)由(2)知bn=,则Tn=1+
+
+…+
在<ln(1+
)<
中,令n=1,2,3,…,2011,并将各式相加,
得+
+…+
<ln
+ln
+…+ln
<1+
+
+…+
.
即T2012-1<ln2012<T2011.
已知函数f(x)=ex(e为自然对数的底数),,x∈R,a>0。
(1)判断函数g(x)的奇偶性,并说明理由;
(2)求函数g(x)的单调递增区间;
(3)证明:对任意实数x1和x2,且x1≠x2,都有不等式成立。
正确答案
解:(1)∵函数g(x)的定义域为R,
且g(-x)=f(-x)-f(x)+
∴函数g(x)是奇函数。
(2)g'(x)=
当a=1时,g'(x)=e-x(ex-1)2≥0当且仅当x=0时等号成立,
故 g(x)在R上递增;
当0<a<1时,,
令g'(x)>0得或ex<a,
故g(x)的单调递增区间为(-∞,lna)或(-lna,+∞);
当a>1时,,令g'(x)>0得ex>a或
故g(x)的单调递增区间为(-∞,-lna)或(lna,+∞)。
(3)不妨设x1>x2,
令,则只需证
先证,由(2)知
在R上递增,
∴当x>0时,g(x)>g(0)=0,
∴,从而由x>0知
成立;
再证,即证
令,则
是减函数,
∴当x>0时,h(x)<h(0)=0,
从而成立
综上,对任意实数x1和x2,且x1≠x2,都有不等式
成立。
设函数f(x)=ax3+
bx2+cx(a,b,c∈R,a≠0)的图象在点(x,f(x))处的切线的斜率为k(x),且函数g(x)=k(x)-
x为偶函数.若函数k(x)满足下列条件:①k(-1)=0;②对一切实数x,不等式k(x)≤
x2+
恒成立.
(Ⅰ)求函数k(x)的表达式;
(Ⅱ)求证:+
+…+
>
(n∈N*).
正确答案
(Ⅰ)由已知得:k(x)=f'(x)=ax2+bx+c.…(1分)
由g(x)=k(x)-x为偶函数,得g(x)=ax2+bx+c-
x为偶函数,显然有b=
.…(2分)
又k(-1)=0,所以a-b+c=0,即a+c=.…(3分)
又因为k(x)≤x2+
对一切实数x恒成立,
即对一切实数x,不等式(a-)x2+
x+c-
≤0恒成立.…(4分)
显然,当a=时,不符合题意.…(5分)
当a≠时,应满足
,
注意到a+c=,解得a=c=
.…(7分) 所以k(x)=
x2+
x+
. …(8分)
(Ⅱ)证明:因为k(n)==
,所以
=
.…(9分)
要证不等式+
+…+
>
成立,
即证+
+…+
>
.…(10分)
因为>
=
-
,…(12分)
所以+
+…+
>
-
+
-
+…+
-
=
-
=
.
所以+
+…+
>
成立.…(14分)
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