- 证明不等式的基本方法
- 共943题
(Ⅰ)设a,b,c∈(0,+∞),求证:+
+
≥a+b+c;
(Ⅱ)已知a+b=1,对∀a,b∈(0,+∞),+
≥|2x-1|-|x+1|恒成立,求x的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)∵a,b,c∈(0,+∞),
∴a2+b2≥2ab,
∴+b≥2a,同理
+b≥2b,
+a≥2c,
相加得+
+
+a+b+c≥2a+2b+2c,
∴+
+
≥a+b+c;
(Ⅱ)∵a>0,b>0 且a+b=1,
∴+
=(a+b)(
+
)=5+
+
≥9,
∴+
的最小值为9.
∵对∀a,b∈(0,+∞),+
≥|2x-1|-|x+1|恒成立,
∴|2x-1|-|x+1|≤9.
∴当x≤-1时,2-x≤9,解得:x≥-7,
∴-7≤x≤-1;
当-1<x<时,-3x≤9,解得:x≥-3,
∴-1<x<;
当x≥时,x-2≤9,解得:x≤11,
∴≤x≤11;
综上所述,x的取值范围为:-7≤x≤11.
解析
解:(Ⅰ)∵a,b,c∈(0,+∞),
∴a2+b2≥2ab,
∴+b≥2a,同理
+b≥2b,
+a≥2c,
相加得+
+
+a+b+c≥2a+2b+2c,
∴+
+
≥a+b+c;
(Ⅱ)∵a>0,b>0 且a+b=1,
∴+
=(a+b)(
+
)=5+
+
≥9,
∴+
的最小值为9.
∵对∀a,b∈(0,+∞),+
≥|2x-1|-|x+1|恒成立,
∴|2x-1|-|x+1|≤9.
∴当x≤-1时,2-x≤9,解得:x≥-7,
∴-7≤x≤-1;
当-1<x<时,-3x≤9,解得:x≥-3,
∴-1<x<;
当x≥时,x-2≤9,解得:x≤11,
∴≤x≤11;
综上所述,x的取值范围为:-7≤x≤11.
已知a、b、c是正实数,求证:+
+
≥
+
.
正确答案
解:∵()2+(
)2+(
)2≥0
即2•(+
+
)-2•(
+
+
)≥0
即2•(+
+
)≥2•(
+
+
)
∴+
+
≥
+
+
.(10分)
解析
解:∵()2+(
)2+(
)2≥0
即2•(+
+
)-2•(
+
+
)≥0
即2•(+
+
)≥2•(
+
+
)
∴+
+
≥
+
+
.(10分)
已知函数f(x)=,x∈R.
(Ⅰ)证明:若x≠2,则有|f(x)-f(2)|<|x-2|;
(Ⅱ)若数列{an}满足f(an)=2an+1-an,并且a1=1,证明1≤an≤3.
正确答案
证明:(Ⅰ)欲证:|f(x)-f(2)|<|x-2|,
只需证明|+
-
|<|x-2|,
只需证明||<|x-2|,
只需证明||<1,
只需证明|x-2|<2[(x-1)2+1],
只需证明|x-2|<[(x-1)2+1]+[(x-1)2+1],
只需证明|x-1|+1<[(x-1)2]+|x-1|+|x-1|2+
,
只需证明0<(x-1)2+|x-1|2+
,
而0<(x-1)2+|x-1|2+
是恒成立的,
所以|f(x)-f(2)|<|x-2|.--------------------------------8
(Ⅱ)由上式|f(x)-f(2)|<|x-2|有|2an+1-an-2|<|an-2|,
所以|2an+1-4-an+2|<|an-2|.
有|2an+1-4|-|an-2|<|an-2|.
而|an+1-2|<|an-2|.
即|an-2|<|an-1-2|<…<|a1-2|≤1.
∴1≤an≤3.-----------------------------14
解析
证明:(Ⅰ)欲证:|f(x)-f(2)|<|x-2|,
只需证明|+
-
|<|x-2|,
只需证明||<|x-2|,
只需证明||<1,
只需证明|x-2|<2[(x-1)2+1],
只需证明|x-2|<[(x-1)2+1]+[(x-1)2+1],
只需证明|x-1|+1<[(x-1)2]+|x-1|+|x-1|2+
,
只需证明0<(x-1)2+|x-1|2+
,
而0<(x-1)2+|x-1|2+
是恒成立的,
所以|f(x)-f(2)|<|x-2|.--------------------------------8
(Ⅱ)由上式|f(x)-f(2)|<|x-2|有|2an+1-an-2|<|an-2|,
所以|2an+1-4-an+2|<|an-2|.
有|2an+1-4|-|an-2|<|an-2|.
而|an+1-2|<|an-2|.
即|an-2|<|an-1-2|<…<|a1-2|≤1.
∴1≤an≤3.-----------------------------14
(选修4-5:不等式选讲)
已知正数a,b,c满足abc=1,求证:(a+2)(b+2)(c+2)≥27.
正确答案
解析
证明:由于正数a,b,c满足abc=1,
故有 (a+2)(b+2)(c+2)=(a+1+1)(b+1+1)(c+1+1)≥3•3
•3
=27
=27,
当且仅当a=b=c=1时 等号成立,
故:(a+2)(b+2)(c+2)≥27成立.
设a,b,c都是正实数,求证:
(Ⅰ)a+b+c≥+
+
(Ⅱ)(a+b+c)(a2+b2+c2)≥9abc.
正确答案
证明:(Ⅰ)∵a,b,c都是正实数,
∴a+b≥2,b+c≥2
,a+c≥2
∴把以上三个式子相加得:2(a+b+c)≥2+2
+2
∴a+b+c≥+
+
;
(Ⅱ)∵a,b,c都是正实数,
∴a+b+c≥,a2+b2+c2≥
相乘可得(a+b+c)(a2+b2+c2)≥9abc.
解析
证明:(Ⅰ)∵a,b,c都是正实数,
∴a+b≥2,b+c≥2
,a+c≥2
∴把以上三个式子相加得:2(a+b+c)≥2+2
+2
∴a+b+c≥+
+
;
(Ⅱ)∵a,b,c都是正实数,
∴a+b+c≥,a2+b2+c2≥
相乘可得(a+b+c)(a2+b2+c2)≥9abc.
已知a,b,c均为正数,求证:a3+b3+c3≥a2b+b2c+c2a.
正确答案
证明:不妨设a≥b≥c>0,
∴a2≥b2≥c2,
由排序原理:反序和≤乱序和≤同序和,得
a•a2+b•b2+c•c2≥a2•b+b2•c+c2•a,
即有a3+b3+c3≥a2b+b2c+c2a.
解析
证明:不妨设a≥b≥c>0,
∴a2≥b2≥c2,
由排序原理:反序和≤乱序和≤同序和,得
a•a2+b•b2+c•c2≥a2•b+b2•c+c2•a,
即有a3+b3+c3≥a2b+b2c+c2a.
设a>b>0,证明:<ln
<
.
正确答案
证明:∵a>b>0,∴,
令=x>1,
则证明:<ln
<
.即证明:1-
<lnx<x-1.
先证明右边:令f(x)=lnx-x+1,x∈(1,+∞).
f′(x)=-1=
<0,
∴函数f(x)在x∈(1,+∞)单调递减,
∴f(x)<f(1)=0,
∴lnx<x-1成立.
再证明左边:令g(x)=lnx+-1,x∈(1,+∞).
g′(x)=-
=
>0,
∴函数g(x)在x∈(1,+∞)单调递增,
∴f(x)>f(1)=0,
∴lnx>1-成立.
综上可得:1-<lnx<x-1.
即<ln
<
.
解析
证明:∵a>b>0,∴,
令=x>1,
则证明:<ln
<
.即证明:1-
<lnx<x-1.
先证明右边:令f(x)=lnx-x+1,x∈(1,+∞).
f′(x)=-1=
<0,
∴函数f(x)在x∈(1,+∞)单调递减,
∴f(x)<f(1)=0,
∴lnx<x-1成立.
再证明左边:令g(x)=lnx+-1,x∈(1,+∞).
g′(x)=-
=
>0,
∴函数g(x)在x∈(1,+∞)单调递增,
∴f(x)>f(1)=0,
∴lnx>1-成立.
综上可得:1-<lnx<x-1.
即<ln
<
.
证明以下结论:
(1)若x>y>0,则(x2-y2)(x+y)>(x2+y2)(x-y);
(2)若a>0,b>0,a≠b,则aabb>.
正确答案
证明:(1)∵(x2-y2)(x+y)-(x2+y2)(x-y)=(x-y)[(x+y)2-(x2+y2)]=(x-y)×2xy;
又x>y>0,
∴x-y>0,xy>0,
∴(x-y)×2xy>0,
∴(x2-y2)(x+y)>(x2+y2)(x-y);
(2)要证aabb>,
需证•
=
•
=
>1;
∵a>0,b>0,a≠b,
∴当a>b>0时,>1,
>0,由指数函数y=ax(a>1)的性质可知,
>1;
当b>a>0时,0<<1,
<0,由指数函数y=ax(0<a<1)的性质可知,
>1;
综上所述,当a>0,b>0,a≠b时,>1成立;
故原结论成立,即a>0,b>0,a≠b,则aabb>.
解析
证明:(1)∵(x2-y2)(x+y)-(x2+y2)(x-y)=(x-y)[(x+y)2-(x2+y2)]=(x-y)×2xy;
又x>y>0,
∴x-y>0,xy>0,
∴(x-y)×2xy>0,
∴(x2-y2)(x+y)>(x2+y2)(x-y);
(2)要证aabb>,
需证•
=
•
=
>1;
∵a>0,b>0,a≠b,
∴当a>b>0时,>1,
>0,由指数函数y=ax(a>1)的性质可知,
>1;
当b>a>0时,0<<1,
<0,由指数函数y=ax(0<a<1)的性质可知,
>1;
综上所述,当a>0,b>0,a≠b时,>1成立;
故原结论成立,即a>0,b>0,a≠b,则aabb>.
已知x1,x2,x3为正实数,若x1+x2+x3=1,求证:.
正确答案
证明:∵x1,x2,x3为正实数,
∴,
,
,
∴三式相加,可得+x3≥2(x1+x2+x3),
∵若x1+x2+x3=1,∴.
解析
证明:∵x1,x2,x3为正实数,
∴,
,
,
∴三式相加,可得+x3≥2(x1+x2+x3),
∵若x1+x2+x3=1,∴.
已知实数a、b满足0<a<1,0<b<1,求证:+
+
+
≥2
.
正确答案
证明:建立如图所示的坐标系,正方形的边长为1,则O(0,0),A(1,0),B(1,1),C(0,1),正方形内取点D(a,b),a、b满足0<a<1,0<b<1,
+
+
+
表示OD+AD+CD+BD,利用OD+BD≥OB,AD+CD≥AC,
可得OD+AD+CD+BD≥OB+AC=2,
∴+
+
+
≥2
.
解析
证明:建立如图所示的坐标系,正方形的边长为1,则O(0,0),A(1,0),B(1,1),C(0,1),正方形内取点D(a,b),a、b满足0<a<1,0<b<1,
+
+
+
表示OD+AD+CD+BD,利用OD+BD≥OB,AD+CD≥AC,
可得OD+AD+CD+BD≥OB+AC=2,
∴+
+
+
≥2
.
已知a,b,c都是正实数,求证(1)≥a+b+c.
正确答案
证明:(1)要证
即证:a2≥2ab-b2
即证:(a-b)2≥0
显然成立,故得证;
(2)∵a,b,c都是正实数,
∴,
相加,化简得≥a+b+c.
解析
证明:(1)要证
即证:a2≥2ab-b2
即证:(a-b)2≥0
显然成立,故得证;
(2)∵a,b,c都是正实数,
∴,
相加,化简得≥a+b+c.
已知a>b>0,求证:<
<
.
正确答案
证明:由a>b>0,-
=(a-b)(
-
)
=(a-b)•=-
<0,
即有<
;
又-
=(a-b)(
-
)
=(a-b)•=-
<0,
即有<
.
则有<
<
成立.
解析
证明:由a>b>0,-
=(a-b)(
-
)
=(a-b)•=-
<0,
即有<
;
又-
=(a-b)(
-
)
=(a-b)•=-
<0,
即有<
.
则有<
<
成立.
已知函数f(x)=ax+-lnx.
(1)当a≤时,试讨论函数f(x)的单调性;
(2)证明:对任意的n∈N+,有+
+…+
+
<
.
正确答案
(1)解:∵f(x)=ax+-lnx,
∴f′(x)=(x>0)
①a≤0时,f(x)在(0,1)是增函数,在(1,+∞)是减函数;
②0<a<时,f(x)在(0,1),(
,+∞)是增函数,在(1,
)是减函数;
③a=时,f(x)在(0,+∞)是增函数;
(2)证明:由(1)知a=时,f(x)在(0,+∞)是增函数.
x≥1时,f(x)≥f(1)=0,
∴lnx≤(x-
),
∴lnn≤(n-
),
∴≤
(1-
),
∵>
=
-
,
∴+
+…+
+
<
[n-(1-
+
-
+…+
-
)]=
.
解析
(1)解:∵f(x)=ax+-lnx,
∴f′(x)=(x>0)
①a≤0时,f(x)在(0,1)是增函数,在(1,+∞)是减函数;
②0<a<时,f(x)在(0,1),(
,+∞)是增函数,在(1,
)是减函数;
③a=时,f(x)在(0,+∞)是增函数;
(2)证明:由(1)知a=时,f(x)在(0,+∞)是增函数.
x≥1时,f(x)≥f(1)=0,
∴lnx≤(x-
),
∴lnn≤(n-
),
∴≤
(1-
),
∵>
=
-
,
∴+
+…+
+
<
[n-(1-
+
-
+…+
-
)]=
.
已知b、c是实数,函数f(x)=x2+bx+c对任意α、β∈R有f(sinα)≥0且f(2+cosβ)≤0.
(1)求f(1)的值;
(2)证明:c≥3.
正确答案
(1)解:对任意α,β∈R,有-1≤sinα≤1,1≤2+cosβ≤3.
因为f(sinα)≥0且f(2+cosβ)≤0,
所以f(1)≥0且f(1)≤0,
所以,f(1)=0. …(2分)
(2)证明:因为f(1)=0,所以1+b+c=0,即b=-1-c.
因为1≤2+cosβ≤3,f(2+cosβ)≤0,
所以f(3)≤0.
即32+3b+c≤0,有9+3(-l-c)+c≤0,
所以,c≥3. …(4分)
解析
(1)解:对任意α,β∈R,有-1≤sinα≤1,1≤2+cosβ≤3.
因为f(sinα)≥0且f(2+cosβ)≤0,
所以f(1)≥0且f(1)≤0,
所以,f(1)=0. …(2分)
(2)证明:因为f(1)=0,所以1+b+c=0,即b=-1-c.
因为1≤2+cosβ≤3,f(2+cosβ)≤0,
所以f(3)≤0.
即32+3b+c≤0,有9+3(-l-c)+c≤0,
所以,c≥3. …(4分)
已知a,b,c∈(0,1),求证:(1-a)b,(1-b)c,(1-c)a中至少有一个不大于.
正确答案
证明:反证法假设(1-a)b,(1-b)c,(1-c)a中都大于
(1-a)b> (1-b)c>
(1-c)a>
即
①
②
③
①②③相加:
由基本不等式a+b≥2
④
⑤
⑥
④⑤⑥三式相加
与矛盾所以假设不成立∴命题得证∴(1-a)b,(1-b)c,(1-c)a中至少有一个不大于
.
解析
证明:反证法假设(1-a)b,(1-b)c,(1-c)a中都大于
(1-a)b> (1-b)c>
(1-c)a>
即
①
②
③
①②③相加:
由基本不等式a+b≥2
④
⑤
⑥
④⑤⑥三式相加
与矛盾所以假设不成立∴命题得证∴(1-a)b,(1-b)c,(1-c)a中至少有一个不大于
.
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