- 证明不等式的基本方法
- 共943题
若a>0,b>0,求证:abba≤(ab).
正确答案
证明:要证明abba≤(ab),
只要≤1,
a>b>0,则>1,b-a<0,∴
<1;
0<a<b,则0<<1,b-a>0,∴
<1;
a=b>0,则=1,b-a=0,∴
=1.
∴≤1,
∴abba≤(ab).
解析
证明:要证明abba≤(ab),
只要≤1,
a>b>0,则>1,b-a<0,∴
<1;
0<a<b,则0<<1,b-a>0,∴
<1;
a=b>0,则=1,b-a=0,∴
=1.
∴≤1,
∴abba≤(ab).
设a,b,c,d都是正数,且x=,y=
.求证:xy≥
.
正确答案
证明:∵(a2+b2)(c2+d2)-(ac+bd)2=( a2c2+a2d2+b2c2+b2d2)-(a2c2+2abcd+b2d2)
=(ad-bc)2≥0,
∴(a2+b2)(c2+d2)≥(ac+bd)2 成立,又a,b,c,d都是正数,
∴•
≥ac+bd>0,①
同理•
≥ad+bc>0,
∴xy≥.
解析
证明:∵(a2+b2)(c2+d2)-(ac+bd)2=( a2c2+a2d2+b2c2+b2d2)-(a2c2+2abcd+b2d2)
=(ad-bc)2≥0,
∴(a2+b2)(c2+d2)≥(ac+bd)2 成立,又a,b,c,d都是正数,
∴•
≥ac+bd>0,①
同理•
≥ad+bc>0,
∴xy≥.
已知a,b∈(0,+∞),求证:(a+b)()≥4.
正确答案
解:(a+b)()=
+2
∵a、b∈(0,+∞),
∴均为正数,可得
=2
因此,(a+b)()=
+2≥2+2=4
即(a+b)()≥4
当且仅当a=b时,等号成立.
解析
解:(a+b)()=
+2
∵a、b∈(0,+∞),
∴均为正数,可得
=2
因此,(a+b)()=
+2≥2+2=4
即(a+b)()≥4
当且仅当a=b时,等号成立.
已知函数f(x)=|x-1|+|x+1|;
(Ⅰ)求不等式f(x)≥3的解集;
(Ⅱ)若关于x的不等式f(x)≥a2-a恒成立,求实数a的取值范围.
正确答案
解:(I)∵f(x)=,
∴f(x)≥3等价于或
或
,
解得,∅,
.
故不等式f(x)≥3的解集是{x|或
}.
(II)由(I)可知:在R上,[f(x)]min=2.
∴关于x的不等式在f(x)≥a2-a上恒成立⇔a2-a≤[f(x)]min=2.
∴a2-a-2≤0,解得-1≤a≤2.
∴实数a的取值范围是[-1,2].
解析
解:(I)∵f(x)=,
∴f(x)≥3等价于或
或
,
解得,∅,
.
故不等式f(x)≥3的解集是{x|或
}.
(II)由(I)可知:在R上,[f(x)]min=2.
∴关于x的不等式在f(x)≥a2-a上恒成立⇔a2-a≤[f(x)]min=2.
∴a2-a-2≤0,解得-1≤a≤2.
∴实数a的取值范围是[-1,2].
设a,b为不相等的实数,求证:(a4+b4)(a2+b2)>(a3+b3)2.
正确答案
证明:根据柯西不等式,有(a4+b4)(a2+b2)≥(a2•a+b2•b)2=(a3+b3)2.
∴(a4+b4)(a2+b2)≥(a3+b3)2.
∵a,b为不相等的实数,
∴(a4+b4)(a2+b2)>(a3+b3)2.
解析
证明:根据柯西不等式,有(a4+b4)(a2+b2)≥(a2•a+b2•b)2=(a3+b3)2.
∴(a4+b4)(a2+b2)≥(a3+b3)2.
∵a,b为不相等的实数,
∴(a4+b4)(a2+b2)>(a3+b3)2.
已知|a|≠|b|,证明:≤
.
正确答案
证明:要证明:≤
,
只需证明:(|a|-|b|)|a+b|≤(|a|+|b|)|a-b|
因为|a|-|b|≤|a-b|
所以(|a|-|b|)|a+b|≤|a2-b2|
因为|a+b|≤|a|+|b|
所以|a2-b2|≤(|a|+|b|)|a-b|
即(|a|-|b|)|a+b|≤|a2-b2|≤(|a|+|b|)|a-b|
所以(|a|-|b|)|a+b|≤(|a|+|b|)|a-b|
所以≤
.
解析
证明:要证明:≤
,
只需证明:(|a|-|b|)|a+b|≤(|a|+|b|)|a-b|
因为|a|-|b|≤|a-b|
所以(|a|-|b|)|a+b|≤|a2-b2|
因为|a+b|≤|a|+|b|
所以|a2-b2|≤(|a|+|b|)|a-b|
即(|a|-|b|)|a+b|≤|a2-b2|≤(|a|+|b|)|a-b|
所以(|a|-|b|)|a+b|≤(|a|+|b|)|a-b|
所以≤
.
证明:当x>0时,有1+>
成立.
正确答案
证明:由于x>0,要证1+>
,
即证(1+)2>1+x,
即证1+x+>1+x,
即为>0,显然成立.
则有当x>0时,有1+>
成立.
解析
证明:由于x>0,要证1+>
,
即证(1+)2>1+x,
即证1+x+>1+x,
即为>0,显然成立.
则有当x>0时,有1+>
成立.
设函数f(x)=-x3+3mx+1+m(m∈R),且f(x)+f(-x)=4对任意x∈R恒成立.
(Ⅰ)求m的值;
(Ⅱ)求函数f(x)在[-1,3]上的最大值;
(Ⅲ)设实数a,b,c∈[0,+∞)且a+b+c=3,证明:+
+
.
正确答案
解:(Ⅰ)∵对任意x∈R都有f(x)+f(-x)=4对任意x∈R恒成立,
∴f(0)=2,即m=1…(2分)
(Ⅱ)∵m=1,故f(x)=-x3+3x+2,
∴f′(x)=-3x2+3,令-3x2+3=0得:x1=-1,x2=1…(5分)
若-1<x<1,f′(x)>0,若x>1,f′(x)<0,当x=1或x=-1,f′(x)=0,
∴f(x)=-x3+3x+2在(-1,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减;
∴f(x)极大值=f(1)=4,
又f(-1)=1-3+2=0,
f(3)=-27+9+2=-16.
∴函数f(x)在[-1,3]上的最大值为4;…(8分)
(Ⅲ)由(Ⅰ)得m=1,∴f(x)=-x3+3x+2=(1+x)2(2-x),…(10分)
由(Ⅱ)知,当x∈[0,3]时,(1+x)2(2-x)≤4,…(12分)
当a,b,c∈[0,+∞)且a+b+c=3时,0≤a≤3,0≤b≤3,0≤c≤3,
,
,
,
∴+
+
≥
+
+
=
[6-(a+b+c)]=
…(14分)
解析
解:(Ⅰ)∵对任意x∈R都有f(x)+f(-x)=4对任意x∈R恒成立,
∴f(0)=2,即m=1…(2分)
(Ⅱ)∵m=1,故f(x)=-x3+3x+2,
∴f′(x)=-3x2+3,令-3x2+3=0得:x1=-1,x2=1…(5分)
若-1<x<1,f′(x)>0,若x>1,f′(x)<0,当x=1或x=-1,f′(x)=0,
∴f(x)=-x3+3x+2在(-1,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减;
∴f(x)极大值=f(1)=4,
又f(-1)=1-3+2=0,
f(3)=-27+9+2=-16.
∴函数f(x)在[-1,3]上的最大值为4;…(8分)
(Ⅲ)由(Ⅰ)得m=1,∴f(x)=-x3+3x+2=(1+x)2(2-x),…(10分)
由(Ⅱ)知,当x∈[0,3]时,(1+x)2(2-x)≤4,…(12分)
当a,b,c∈[0,+∞)且a+b+c=3时,0≤a≤3,0≤b≤3,0≤c≤3,
,
,
,
∴+
+
≥
+
+
=
[6-(a+b+c)]=
…(14分)
设a,b,c 均为正数,且a+b+c=1,
证明:(1)ab+bc+ca≤;
(2)+
+
≥1.
正确答案
证明:(1)由a2+b2≥2ab,b2+c2≥2bc,c2+a2≥2ca,
可得a2+b2+c2≥ab+bc+ca,(当且仅当a=b=c取得等号)
由题设可得(a+b+c)2=1,即a2+b2+c2+2ab+2bc+2ca=1,
即有3(ab+bc+ca)≤1,则ab+bc+ca≤;
(2)+b≥2a,
+c≥2b,
+a≥2c,
故+
+
+(a+b+c)≥2(a+b+c),
即有+
+
≥a+b+c.(当且仅当a=b=c取得等号).
故+
+
≥1.
解析
证明:(1)由a2+b2≥2ab,b2+c2≥2bc,c2+a2≥2ca,
可得a2+b2+c2≥ab+bc+ca,(当且仅当a=b=c取得等号)
由题设可得(a+b+c)2=1,即a2+b2+c2+2ab+2bc+2ca=1,
即有3(ab+bc+ca)≤1,则ab+bc+ca≤;
(2)+b≥2a,
+c≥2b,
+a≥2c,
故+
+
+(a+b+c)≥2(a+b+c),
即有+
+
≥a+b+c.(当且仅当a=b=c取得等号).
故+
+
≥1.
已知a、b∈R,求证:a2+b2+1≥a+b-ab.
正确答案
证明:∵a2+b2≥-2ab,a2+1≥2a,b2+1≥2b,
∴把以上三个式子相加得:2(a2+b2+1)≥2(-ab+a+b)
∴a2+b2+1≥a+b-ab.
解析
证明:∵a2+b2≥-2ab,a2+1≥2a,b2+1≥2b,
∴把以上三个式子相加得:2(a2+b2+1)≥2(-ab+a+b)
∴a2+b2+1≥a+b-ab.
已知三角形的三边a,b,c,三角形的重心到外接圆的距离为d,外接圆半径为R,求证:a2+b2+c2+9d2=9R2.
正确答案
证明:以△ABC的外心为原点建立坐标系,显然,△ABC的外接圆方程是:x2+y2=R2.
∴可令A、B、C的坐标依次是:(Rcosα,Rsinα)、(Rcosβ,Rsinβ)、(Rcosγ,Rsinγ).
令AB中点为D、△ABC的重心为G(m,n).
由中点坐标公式,得D的坐标为(R(cosα+cosβ),
R(sinα+sinβ)).
∵=2,
∴有m==
R(cosα+cosβ+cosγ),n=
R(sinα+sinβ+sinγ).
于是:
a2=(Rcosβ-Rcosγ)2+(Rsinβ-Rsinγ)2=R2(2-2cosβcosγ-2sinβsinγ)
b2=(Rcosα-Rcosγ)2+(Rsinα-Rsinγ)2=R2(2-2cosαcosγ-2sinαsinγ),
c2=(Rcosα-Rcosβ)2+(Rsinα-Rsinβ)2=R2(2-2cosαcosβ-2sinαsinβ).
9d2=9[(m-0)2+(n-0)2]=9{[R(cosα+cosβ+cosγ)-0]2+[
R(sinα+sinβ+sinγ)-0]2}
=R2[(cosα+cosβ+cosγ)2+(sinα+sinβ+sinγ)2]
=R2(3+2cosαcosβ+2cosβcosγ+2cosαcosγ+2sinαsinβ+2sinβsinγ+2sinαsinγ).
∴a2+b2+c2+9d2=9R2.
解析
证明:以△ABC的外心为原点建立坐标系,显然,△ABC的外接圆方程是:x2+y2=R2.
∴可令A、B、C的坐标依次是:(Rcosα,Rsinα)、(Rcosβ,Rsinβ)、(Rcosγ,Rsinγ).
令AB中点为D、△ABC的重心为G(m,n).
由中点坐标公式,得D的坐标为(R(cosα+cosβ),
R(sinα+sinβ)).
∵=2,
∴有m==
R(cosα+cosβ+cosγ),n=
R(sinα+sinβ+sinγ).
于是:
a2=(Rcosβ-Rcosγ)2+(Rsinβ-Rsinγ)2=R2(2-2cosβcosγ-2sinβsinγ)
b2=(Rcosα-Rcosγ)2+(Rsinα-Rsinγ)2=R2(2-2cosαcosγ-2sinαsinγ),
c2=(Rcosα-Rcosβ)2+(Rsinα-Rsinβ)2=R2(2-2cosαcosβ-2sinαsinβ).
9d2=9[(m-0)2+(n-0)2]=9{[R(cosα+cosβ+cosγ)-0]2+[
R(sinα+sinβ+sinγ)-0]2}
=R2[(cosα+cosβ+cosγ)2+(sinα+sinβ+sinγ)2]
=R2(3+2cosαcosβ+2cosβcosγ+2cosαcosγ+2sinαsinβ+2sinβsinγ+2sinαsinγ).
∴a2+b2+c2+9d2=9R2.
已知a,b,c∈(0,1).
(1)求式子(1-a)a的最大值;
(2)求证:(1-a)b,(1-b)c,(1-c)a不能同时大于
正确答案
解:(1)∵a∈(0,1)
根据基本不等式∴(当且仅当
时“=”成立)
∴a(1-a)的最大值是.
(2)证明:假设(1-a)b,(1-b)c,(1-c)a同时大于
即
三式同向相乘得①
∵a∈(0,1),∴(1-a)a>0,又由(1)知∴
同理∴
与①式矛盾,即假设不成立,故结论正确.
即得证.
解析
解:(1)∵a∈(0,1)
根据基本不等式∴(当且仅当
时“=”成立)
∴a(1-a)的最大值是.
(2)证明:假设(1-a)b,(1-b)c,(1-c)a同时大于
即
三式同向相乘得①
∵a∈(0,1),∴(1-a)a>0,又由(1)知∴
同理∴
与①式矛盾,即假设不成立,故结论正确.
即得证.
已知a>0,b>0,且a+b=1,求证:+
≤2.
正确答案
证明:要证 +
≤2,只要证(
+
)2≤4,
即证a+b+1+2•
≤4.
只要证•
≤1.
也就是要证:ab+(a+b)+
≤1,
即证ab≤.
∵a>0,b>0,a+b=1.
∴1=a+b≥2,∴ab≤,即上式成立.
故+
≤2.
解析
证明:要证 +
≤2,只要证(
+
)2≤4,
即证a+b+1+2•
≤4.
只要证•
≤1.
也就是要证:ab+(a+b)+
≤1,
即证ab≤.
∵a>0,b>0,a+b=1.
∴1=a+b≥2,∴ab≤,即上式成立.
故+
≤2.
设a,b为互不相等的正实数,求证:4(a3+b3)>(a+b)3.
正确答案
证明:因为a>0,b>0,所以要证4(a3+b3)>(a+b)3,
只要证4(a+b)(a2-ab+b2)>(a+b)3,
即要证4(a2-ab+b2)>(a+b)2,(5分)
只需证3(a-b)2>0,
而a≠b,故3(a-b)2>0成立.
∴4(a3+b3)>(a+b)3.(10分)
解析
证明:因为a>0,b>0,所以要证4(a3+b3)>(a+b)3,
只要证4(a+b)(a2-ab+b2)>(a+b)3,
即要证4(a2-ab+b2)>(a+b)2,(5分)
只需证3(a-b)2>0,
而a≠b,故3(a-b)2>0成立.
∴4(a3+b3)>(a+b)3.(10分)
已知实数a,b,c,d∈R,求证:•
≥ac+bd.
正确答案
证明:ac+bd≤0,不等式成立;
若ac+bd>0,欲证,
只需证(a2+b2)•(c2+d2)≥a2c2+b2d2+2abcd,
只需证a2c2+a2d2+b2c2+b2d2≥a2c2+b2d2+2abcd,
即a2d2+b2c2≥2abcd,因上式成立,
故原结论正确.
解析
证明:ac+bd≤0,不等式成立;
若ac+bd>0,欲证,
只需证(a2+b2)•(c2+d2)≥a2c2+b2d2+2abcd,
只需证a2c2+a2d2+b2c2+b2d2≥a2c2+b2d2+2abcd,
即a2d2+b2c2≥2abcd,因上式成立,
故原结论正确.
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