- 证明不等式的基本方法
- 共943题
已知m,n∈R+,求证:≥.
正确答案
证明:构造函数y=lnx,
则y′=,()′=-<0,
即有函数y=lnx在(0,+∞)上是递增且上凸的函数,
由m,n>0,且+=1,
则lnn+lnm≤ln(•n+•m)
=ln,
而-==≥0,
即有ln≤ln,
则有lnn+lnm≤ln,
即有≥成立.
解析
证明:构造函数y=lnx,
则y′=,()′=-<0,
即有函数y=lnx在(0,+∞)上是递增且上凸的函数,
由m,n>0,且+=1,
则lnn+lnm≤ln(•n+•m)
=ln,
而-==≥0,
即有ln≤ln,
则有lnn+lnm≤ln,
即有≥成立.
已知an=+++…+(n∈N*),求证:<an<(n+1)3.
正确答案
证明:∵n<<n+1,
∴1+2+…+n<+++…+<2+3+…+n+1,
∴<+++…+<<(n+1)3.
∴<an<(n+1)3.
解析
证明:∵n<<n+1,
∴1+2+…+n<+++…+<2+3+…+n+1,
∴<+++…+<<(n+1)3.
∴<an<(n+1)3.
数列{an}满足Sn=2n-an(n∈N*)
(1)计算a1,a2,a3,a4,由此猜想通项公式an,并用数学归纳法证明此猜想;
(2)若数列{bn}满足bn=2n-1an,求证:++…+<.
正确答案
解:(1)由Sn=2n-an(n∈N*),
可得a1=S1=2-a1,可得a1=1,
a2=S2-S1=4-a2-1,可得a2=,
a3=S3-S2=6-a3-,可得a3=,
a4=S4-S3=8-a4-,可得a4=,
猜想得到an=,
由数学归纳法可得.
当n=1时,a1=1,=1,成立;
设n=k时,ak=成立,
当n=k+1时,ak+1=Sk+1-Sk=2(k+1)-ak+1-2k+ak,
可得ak+1=(2+ak)=(2+)=,
即有n=k+1也成立.
综上可得an=,对n为一切非零自然数成立.
(2)证明:bn=2n-1an=2n-1,
即证1++++…+<.
由<-,
等价于:2k+1-2<2k+1-1;
所以:①当n=1时,原不等式成立,
②当n≥2时,1+++…+≤1+(-)+(-)+…+(-)
=1+-=-<.
即有不等式成立.
解析
解:(1)由Sn=2n-an(n∈N*),
可得a1=S1=2-a1,可得a1=1,
a2=S2-S1=4-a2-1,可得a2=,
a3=S3-S2=6-a3-,可得a3=,
a4=S4-S3=8-a4-,可得a4=,
猜想得到an=,
由数学归纳法可得.
当n=1时,a1=1,=1,成立;
设n=k时,ak=成立,
当n=k+1时,ak+1=Sk+1-Sk=2(k+1)-ak+1-2k+ak,
可得ak+1=(2+ak)=(2+)=,
即有n=k+1也成立.
综上可得an=,对n为一切非零自然数成立.
(2)证明:bn=2n-1an=2n-1,
即证1++++…+<.
由<-,
等价于:2k+1-2<2k+1-1;
所以:①当n=1时,原不等式成立,
②当n≥2时,1+++…+≤1+(-)+(-)+…+(-)
=1+-=-<.
即有不等式成立.
求证:
(Ⅰ)已知a,b,c∈R,求证:a2+b2+c2≥ab+bc+ca
(Ⅱ)若a>0,b>0,且a+b=1,求证:+≥4.
正确答案
证明:(I)由(a-b)2+(b-c)2+(a-c)2≥0,
即有2a2+2b2+2c2-2ab-2bc-2ca≥0,
即为a2+b2+c2≥ab+bc+ca;
(II)由a>0,b>0,且a+b=1,
可得=4,
当且仅当a=b=,取得等号.
解析
证明:(I)由(a-b)2+(b-c)2+(a-c)2≥0,
即有2a2+2b2+2c2-2ab-2bc-2ca≥0,
即为a2+b2+c2≥ab+bc+ca;
(II)由a>0,b>0,且a+b=1,
可得=4,
当且仅当a=b=,取得等号.
已知a>b>0,证明:.
正确答案
证明:因为a>b>0,要证,
只需证明.…..….(4分)
即证.…(7分)
即证,即.
由已知,显然成立.…..(10分)
故成立.….(12分)
解析
证明:因为a>b>0,要证,
只需证明.…..….(4分)
即证.…(7分)
即证,即.
由已知,显然成立.…..(10分)
故成立.….(12分)
选修4-5;不等式选讲
已知a>0,b>0,a+b=1,求证:
(Ⅰ) ++≥8;
(Ⅱ)(1+)(1+)≥9.
正确答案
证明:(Ⅰ)∵a+b=1,
∴ab≤=,
∴≥4,∴++=+=≥8;
(Ⅱ)(1+)(1+)=+++1
由(Ⅰ)可知++≥8
∴+++1≥9,
∴(1+)(1+)≥9.
解析
证明:(Ⅰ)∵a+b=1,
∴ab≤=,
∴≥4,∴++=+=≥8;
(Ⅱ)(1+)(1+)=+++1
由(Ⅰ)可知++≥8
∴+++1≥9,
∴(1+)(1+)≥9.
设≤x≤2,求证:2++<8.
正确答案
证明:由柯西不等式可得,
(2++)2≤(22+12+12)(x+1+2x-3+6-3x)
=6×4,
即有2++≤2<8.
则≤x≤2时,不等式2++<8.
解析
证明:由柯西不等式可得,
(2++)2≤(22+12+12)(x+1+2x-3+6-3x)
=6×4,
即有2++≤2<8.
则≤x≤2时,不等式2++<8.
(1)已知a>0,b>0,c>0,d>0.求证:+≥4;
(2)已知a>0,b>0,c>0,a+b+c=1,证明:++≤3.
正确答案
证明:(1)+=+++=(+)+(+)≥2+2=4(当且仅当a=b,c=d时,取“=”),故+≥4.
(2)∵a>0,b>0,c>0,a+b+c=1,
∴++≤++=3(当且仅当a=b=c=时等号成立).
解析
证明:(1)+=+++=(+)+(+)≥2+2=4(当且仅当a=b,c=d时,取“=”),故+≥4.
(2)∵a>0,b>0,c>0,a+b+c=1,
∴++≤++=3(当且仅当a=b=c=时等号成立).
证明下列各题:
(1)证明:、、不可能成等差数列;
(2)已知x,y,a,b都是实数,且x2+y2=1,a2+b2=1,求证:|ax+by|≤1.
正确答案
证明:(1)假设、、可能成等差数列.…(2分)
则,
两边平方,得20=10+2,…(5分)
即,
则25=21,显然等式不成立.…(8分)
故、、不可能成等差数列.…(10分)
(2)要证|ax+by|≤1
需证|ax+by|2=a2x2+2abxy+b2y2≤1.…(14分)
∵x2+y2=1,a2+b2=1∴1=(x2+y2)(a2+b2)=a2x2+b2y2+b2x2+a2y2≥a2x2+b2y2+2abxy…(19分)
故|ax+by|≤1.…(20分)
解析
证明:(1)假设、、可能成等差数列.…(2分)
则,
两边平方,得20=10+2,…(5分)
即,
则25=21,显然等式不成立.…(8分)
故、、不可能成等差数列.…(10分)
(2)要证|ax+by|≤1
需证|ax+by|2=a2x2+2abxy+b2y2≤1.…(14分)
∵x2+y2=1,a2+b2=1∴1=(x2+y2)(a2+b2)=a2x2+b2y2+b2x2+a2y2≥a2x2+b2y2+2abxy…(19分)
故|ax+by|≤1.…(20分)
设m>n,n∈N+,x>1,a=(lgx)m+(lgx)-m,b=(lgx)n+(lgx)-n,则a与b的大小关系为( )
正确答案
设函数fn(x)=1-x+-+…-,n∈N*,
(Ⅰ)研究函数f2(x)的单调性并判断f2(x)=0的实数解的个数;
(Ⅱ)判断fn(x)=0的实数解的个数,并加以证明.
正确答案
解:(Ⅰ)f2(x)=1-x+-,则f2′(x)=-1+x-x2=-(x-)2-<0
∴函数f2(x)在R上单调减
∵f2(1)>0,f2(2)<0
∴f2(x)=0的实数解的个数是1个;
(Ⅱ)fn(x)=0的实数解的个数是1个
求导函数可得fn′(x)=-1+x-x2+…+x2n-3-x2n-2.
(1)若x=-1,则fn′(x)=-(2n-1)<0.
(2)若x=0,则fn′(x)=-1<0.
(3)若x≠-1,且x≠0时,则fn′(x)=-.
①当x<-1时,x+1<0,x2n-1+1<0,∴fn′(x)<0.
②当x>-1时,fn′(x)<0
综合(1),(2),(3),得fn′(x)<0,
即fn(x)在R单调递减.
又fn(0)=1>0,fn(2)=(1-2)+()+…+(-)<0
所以fn(x)在(0,2)有唯一实数解,从而fn(x)在R有唯一实数解.
综上,fn(x)=0有唯一实数解.
解析
解:(Ⅰ)f2(x)=1-x+-,则f2′(x)=-1+x-x2=-(x-)2-<0
∴函数f2(x)在R上单调减
∵f2(1)>0,f2(2)<0
∴f2(x)=0的实数解的个数是1个;
(Ⅱ)fn(x)=0的实数解的个数是1个
求导函数可得fn′(x)=-1+x-x2+…+x2n-3-x2n-2.
(1)若x=-1,则fn′(x)=-(2n-1)<0.
(2)若x=0,则fn′(x)=-1<0.
(3)若x≠-1,且x≠0时,则fn′(x)=-.
①当x<-1时,x+1<0,x2n-1+1<0,∴fn′(x)<0.
②当x>-1时,fn′(x)<0
综合(1),(2),(3),得fn′(x)<0,
即fn(x)在R单调递减.
又fn(0)=1>0,fn(2)=(1-2)+()+…+(-)<0
所以fn(x)在(0,2)有唯一实数解,从而fn(x)在R有唯一实数解.
综上,fn(x)=0有唯一实数解.
已知正数a,b,c满足a+b+c=1证明 .
正确答案
证明:∵正数a,b,c满足a+b+c=1,要证 ,
只要证 3a3+3b3+3c3-a2-b2-c2≥0,
只要证 2(a3+b3+c3 )+a2(a-1)+b2(b-1)+c2(c-1)≥0,
只要证 2(a3+b3+c3 )+a2(-b-c)+b2(-a-c)+c2(-a-b)≥0,
只要证 a3+b3+c3+a3+b3+c3-a2b-a2c-b2a-b2c-c2a-c2b≥0,
只要证 a2 (a-b)+a2(a-c)+b2(b-a)+b2(b-c)+c2(c-a)+c2(c-b)≥0,
只要证 (a-b)(a2-b2)+(b-c) (b2-c2)+(c-a)(c2-a2)≥0,
只要证 (a+b)(a-b)2+(b+c)(b-c)2+(c+a) (c-a)2≥0,
而由题意可知 (a+b)(a-b)2+(b+c)(b-c)2+(c+a) (c-a)2≥0 成立,故要证的不等式成立.
解析
证明:∵正数a,b,c满足a+b+c=1,要证 ,
只要证 3a3+3b3+3c3-a2-b2-c2≥0,
只要证 2(a3+b3+c3 )+a2(a-1)+b2(b-1)+c2(c-1)≥0,
只要证 2(a3+b3+c3 )+a2(-b-c)+b2(-a-c)+c2(-a-b)≥0,
只要证 a3+b3+c3+a3+b3+c3-a2b-a2c-b2a-b2c-c2a-c2b≥0,
只要证 a2 (a-b)+a2(a-c)+b2(b-a)+b2(b-c)+c2(c-a)+c2(c-b)≥0,
只要证 (a-b)(a2-b2)+(b-c) (b2-c2)+(c-a)(c2-a2)≥0,
只要证 (a+b)(a-b)2+(b+c)(b-c)2+(c+a) (c-a)2≥0,
而由题意可知 (a+b)(a-b)2+(b+c)(b-c)2+(c+a) (c-a)2≥0 成立,故要证的不等式成立.
(选修4-5:不等式选讲)已知a>b>c>0,求证:(并指出等号成立的条件)
正确答案
证明:∵a>b>c>0,要证,
只要证 (a-b)+(b-c)+c+++≥6 ①.
由于不等式的左边这6项全部都是正实数,且这6项的积等于定值1,故这6个正数的几何平均数等于1,
由6个正数的算术平均数大于或等于这6个正数的几何平均数可得 ≥1,
故①成立,故原不等式成立.
解析
证明:∵a>b>c>0,要证,
只要证 (a-b)+(b-c)+c+++≥6 ①.
由于不等式的左边这6项全部都是正实数,且这6项的积等于定值1,故这6个正数的几何平均数等于1,
由6个正数的算术平均数大于或等于这6个正数的几何平均数可得 ≥1,
故①成立,故原不等式成立.
已知a>0,b>0.
(I)若a+b=2,求的最小值;
(Ⅱ)求证:a2b2+a2+b2≥ab(a+b+1).
正确答案
解:(Ⅰ)由于a+b=2,
则=()(1+a+1+b)
=(5++)≥(5+2)=
等号成立条件为=,而a+b=2,所以a=,b=,
因此当a=,b=时,+取得最小值,且为;
(Ⅱ)证明:由均值不等式得a2b2+a2≥2a2b,a2b2+b2≥2b2a,a2+b2≥2ab
三式相加得2a2b2+2a2+2b2≥2a2b+2ab2+2ab=2ab(a+b+1),
所以a2b2+a2+b2≥ab(a+b+1).
解析
解:(Ⅰ)由于a+b=2,
则=()(1+a+1+b)
=(5++)≥(5+2)=
等号成立条件为=,而a+b=2,所以a=,b=,
因此当a=,b=时,+取得最小值,且为;
(Ⅱ)证明:由均值不等式得a2b2+a2≥2a2b,a2b2+b2≥2b2a,a2+b2≥2ab
三式相加得2a2b2+2a2+2b2≥2a2b+2ab2+2ab=2ab(a+b+1),
所以a2b2+a2+b2≥ab(a+b+1).
若正数a、b、c、d满足>0,a+b=c+d,试将a,b,c,d按从小到大的顺序排列并说明理由.
正确答案
解:∵正数a、b、c、d满足
>0 ①
∴c>d,a>b;
将①式平方可得,c+d-2>a+b-2,
∵a+b=c+d,
∴cd<ab;
设c=A+s,d=A-s,a=A+t,b=A-t,且s>0,t>0,
∴A2-t2<A2-s2,
∴s2<t2,
∴s<t,
∴A+t>A+s>A-s>A-t.
即a>c>d>b.
解析
解:∵正数a、b、c、d满足
>0 ①
∴c>d,a>b;
将①式平方可得,c+d-2>a+b-2,
∵a+b=c+d,
∴cd<ab;
设c=A+s,d=A-s,a=A+t,b=A-t,且s>0,t>0,
∴A2-t2<A2-s2,
∴s2<t2,
∴s<t,
∴A+t>A+s>A-s>A-t.
即a>c>d>b.
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