- 证明不等式的基本方法
- 共943题
已知x>0,y>0,z>0,求证:(+
)(
+
)(
+
)≥8.
正确答案
证明:(+
)(
+
)(
+
)=
•(y+z)(x+z)(x+y)≥
=8,
当且仅当x=y=z时,等号成立.
解析
证明:(+
)(
+
)(
+
)=
•(y+z)(x+z)(x+y)≥
=8,
当且仅当x=y=z时,等号成立.
已知数列{an}的前n项和为Sn,且a1=4,Sn=nan+2-(n≥2,n∈N*)
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设数列{bn}满足:b1=4且bn+1=bn2-(n-1)bn-2(n∈N*),求证:bn>an(n≥2,n∈N*);
(3)求证:(1+)(1+
)…(1+
)<
.
正确答案
(1)解:Sn=nan+2-(n≥2,n∈N*)①
Sn-1=(n-1)an-1+2-(n≥3,n∈N*)②
①-②得an=nan-(n-1)an-1-(n-1),
即有an-an-1=1(n≥3,n∈N*)
①中令n=2,a1+a2=2a2+2-1,a2=3,
综上an=;
(2)证明:①当n=2时,b2=b12-2=14>3=a2,不等式成立;
②假设n=k(k≥2)时,不等式bk>k+1(k≥2时ak=k+1),
那么当n=k+1时,
bk+1=bk2-(k-1)bk-2=bk(bk-k+1)-2
>bk(k+1-k+1)-2=2bk-2>2(k+1)-2(由归设)=2k≥k+2
∴n=k+1命题真;
综合①②知当n≥2时,bn>an.
(3)证明:设f(x)=ln(1+x)-x,f′(x)=-1=-
<0,
f(x)在(0,+∞)递减,则f(x)<f(0)=0,
即ln(1+x)<x,又n≥2时,<
=
,
则ln(1+)<
<
=
-
,
即有ln(1+)+ln(1+
)+…+ln(1+
)<(
-
)+(
-
)+…+(
-
)
=-
.
则有(1+)(1+
)…(1+
)<
.
解析
(1)解:Sn=nan+2-(n≥2,n∈N*)①
Sn-1=(n-1)an-1+2-(n≥3,n∈N*)②
①-②得an=nan-(n-1)an-1-(n-1),
即有an-an-1=1(n≥3,n∈N*)
①中令n=2,a1+a2=2a2+2-1,a2=3,
综上an=;
(2)证明:①当n=2时,b2=b12-2=14>3=a2,不等式成立;
②假设n=k(k≥2)时,不等式bk>k+1(k≥2时ak=k+1),
那么当n=k+1时,
bk+1=bk2-(k-1)bk-2=bk(bk-k+1)-2
>bk(k+1-k+1)-2=2bk-2>2(k+1)-2(由归设)=2k≥k+2
∴n=k+1命题真;
综合①②知当n≥2时,bn>an.
(3)证明:设f(x)=ln(1+x)-x,f′(x)=-1=-
<0,
f(x)在(0,+∞)递减,则f(x)<f(0)=0,
即ln(1+x)<x,又n≥2时,<
=
,
则ln(1+)<
<
=
-
,
即有ln(1+)+ln(1+
)+…+ln(1+
)<(
-
)+(
-
)+…+(
-
)
=-
.
则有(1+)(1+
)…(1+
)<
.
若,证明
.
正确答案
解:∵,
=
=
不可能成立
∴<
•
=3
解析
解:∵,
=
=
不可能成立
∴<
•
=3
(选修4-1几何证明选讲)
如图,AD∥BC,∠A=90°,以点B为圆心,BC长为半径画弧,交射线AD于点E,连接BE,过点C作CF⊥BE,垂足为F
求证:AB=FC.
正确答案
证明:∵以点B为圆心、BC长为半径画弧,交AD边于点E,
∴BC=BE,
∵四边形ABCD为矩形,
∴∠A=90°,AE∥BC,
∴∠AEB=∠FBC,
而CF丄BE,∴∠BFC=90°,
在Rt△ABE和Rt△FCB中,
BE=BC,∠AEB=∠FBC,
∴Rt△ABE≌Rt△FCB,
∴AB=FC.
解析
证明:∵以点B为圆心、BC长为半径画弧,交AD边于点E,
∴BC=BE,
∵四边形ABCD为矩形,
∴∠A=90°,AE∥BC,
∴∠AEB=∠FBC,
而CF丄BE,∴∠BFC=90°,
在Rt△ABE和Rt△FCB中,
BE=BC,∠AEB=∠FBC,
∴Rt△ABE≌Rt△FCB,
∴AB=FC.
已知a,b都是正实数,且a+b=2,求证:.
正确答案
证明:因为a,b都是正实数,所以原不等式等价于a2(b+1)+b2(a+1)≥(a+1)(b+1),
即 a2b+a2+ab2+b2≥ab+a+b+1.
等价于 a2+b2+ab(a+b)≥ab+a+b+1,…(6分)
将a+b=2代入,只需要证明 a2+b2+2ab=(a+b)2=4≥ab+3,即ab≤1.
而由已知 a+b=2≥2,可得ab≤1成立,所以原不等式成立. …(12分)
另证:因为a,b都是正实数,所以 +
≥a,
+
≥b. …(6分)
两式相加得 +
+
+
≥a+b,…(8分)
因为 a+b=2,所以 . …(12分)
解析
证明:因为a,b都是正实数,所以原不等式等价于a2(b+1)+b2(a+1)≥(a+1)(b+1),
即 a2b+a2+ab2+b2≥ab+a+b+1.
等价于 a2+b2+ab(a+b)≥ab+a+b+1,…(6分)
将a+b=2代入,只需要证明 a2+b2+2ab=(a+b)2=4≥ab+3,即ab≤1.
而由已知 a+b=2≥2,可得ab≤1成立,所以原不等式成立. …(12分)
另证:因为a,b都是正实数,所以 +
≥a,
+
≥b. …(6分)
两式相加得 +
+
+
≥a+b,…(8分)
因为 a+b=2,所以 . …(12分)
设a,b∈R,求证:
(1);
(2)a2+b2+c2≥ab+bc+ac.
正确答案
证明:(1)∵a2+b2≥2ab,∴2(a2+b2)≥(a+b)2,∴;
(2)∵a2+b2≥2ab,c2+b2≥2bc,a2+c2≥2ac,
∴三式相加可得a2+b2+c2≥ab+bc+ac,当且仅当a=b=c时等号成立
解析
证明:(1)∵a2+b2≥2ab,∴2(a2+b2)≥(a+b)2,∴;
(2)∵a2+b2≥2ab,c2+b2≥2bc,a2+c2≥2ac,
∴三式相加可得a2+b2+c2≥ab+bc+ac,当且仅当a=b=c时等号成立
(1)已知a,b∈R,求证:a2+b2≥ab+a+b-1.
(2)已知|a|<1,|b|<1,求证:|1-ab|>|a-b|.
正确答案
证明:(1)(a2+b2)-(ab+a+b-1)
=(2a2+2b2-2ab-2a-2b+2)
=[(a2-2ab+b2)+(a2-2a+1)+(b2-2b+1)]
=[(a-b)2+(a-1)2+(b-1)2]≥0,
则a2+b2≥ab+a+b-1;
(2)|1-ab|2-|a-b|2=1+a2b2-a2-b2=(a2-1)(b2-1).
由于|a|<1,|b|<1,则a2-1<0,b2-1<0.
则|1-ab|2-|a-b|2>0,
故有|1-ab|>|a-b|.
解析
证明:(1)(a2+b2)-(ab+a+b-1)
=(2a2+2b2-2ab-2a-2b+2)
=[(a2-2ab+b2)+(a2-2a+1)+(b2-2b+1)]
=[(a-b)2+(a-1)2+(b-1)2]≥0,
则a2+b2≥ab+a+b-1;
(2)|1-ab|2-|a-b|2=1+a2b2-a2-b2=(a2-1)(b2-1).
由于|a|<1,|b|<1,则a2-1<0,b2-1<0.
则|1-ab|2-|a-b|2>0,
故有|1-ab|>|a-b|.
已知a2+b2=1,c2+d2=1.
(Ⅰ)求证:ab+cd≤1.
(Ⅱ)求a+b的取值范围.
正确答案
(I)证明:∵a2+b2≥2ab,c2+d2≥2cd,
∴a2+b2+c2+d2≥2(ab+cd),当且仅当a=b=c=d=时取“=”…(2分)
又∵a2+b2=1,c2+d2=1
∴2(ab+cd)≤2 …(4分)
∴ab+cd≤1 …(5分)
(Ⅱ)解:设=(a,b),
=(1,
),
∵|⋅
|≤|
|⋅|
|,…(8分)
∴|a+b|≤2
=2,
∴-2≤a+b≤2
∴a+b的取值范围为[-2,2]. …(10分)
解析
(I)证明:∵a2+b2≥2ab,c2+d2≥2cd,
∴a2+b2+c2+d2≥2(ab+cd),当且仅当a=b=c=d=时取“=”…(2分)
又∵a2+b2=1,c2+d2=1
∴2(ab+cd)≤2 …(4分)
∴ab+cd≤1 …(5分)
(Ⅱ)解:设=(a,b),
=(1,
),
∵|⋅
|≤|
|⋅|
|,…(8分)
∴|a+b|≤2
=2,
∴-2≤a+b≤2
∴a+b的取值范围为[-2,2]. …(10分)
已知a,b,c均为正数,证明:
(1)(a+b+c)(+
+
)≥9;
(2)+
+
≥3.
正确答案
证明:(1)∵a,b,c均为正数,
由柯西不等式得(a+b+c)(+
+
)
=9
不等式得证.…(5分)
(2)+
+
=
≥2+2+2-3=3
不等式得证.…(10分)
解析
证明:(1)∵a,b,c均为正数,
由柯西不等式得(a+b+c)(+
+
)
=9
不等式得证.…(5分)
(2)+
+
=
≥2+2+2-3=3
不等式得证.…(10分)
求证:<
.
正确答案
解:令g(x)=lnx-x+1,
当x≥1时,g′(x)=-1=
≤0,
∴g(x)=lnx-x+1在[1,+∞)上单调递减,
∴当x≥1时,g(x)max=g(1)=0,
∴g(x)=lnx-x+1≤g(1)=0,
当x>1时,g(x)=lnx-x+1<g(1)=0
即lnx<x-1(x>1).
令x=1+(k∈N*),则ln(1+
)<
,即nln(1+
)<k,
∴ln[(1+)]n<k,
∴[(1+)]n<ek(k∈N*),
∴<e1+e2+…+en=
(证毕).
解析
解:令g(x)=lnx-x+1,
当x≥1时,g′(x)=-1=
≤0,
∴g(x)=lnx-x+1在[1,+∞)上单调递减,
∴当x≥1时,g(x)max=g(1)=0,
∴g(x)=lnx-x+1≤g(1)=0,
当x>1时,g(x)=lnx-x+1<g(1)=0
即lnx<x-1(x>1).
令x=1+(k∈N*),则ln(1+
)<
,即nln(1+
)<k,
∴ln[(1+)]n<k,
∴[(1+)]n<ek(k∈N*),
∴<e1+e2+…+en=
(证毕).
要证:a2+b2-1-a2b2≤0,只要证明( )
正确答案
解析
解:要证:a2+b2-1-a2b2≤0,只要证明(a2-1)(1-b2)≤0,
只要证明(a2-1)(b2-1)≥0.
故选:D.
若实数x、y、m满足|x-m|>|y-m|,则称x比y远离m.
(1)若x2-1比1远离0,求x的取值范围;
(2)对任意两个不相等的正数a、b,证明:a3+b3比a2b+ab2远离;
(3)已知函数f(x)的定义域.任取x∈D,f(x)等于sinx和cosx中远离0的那个值.写出函数f(x)的解析式,并指出它的基本性质(结论不要求证明).
正确答案
解:(1)根据定义可得:|x2-1|>1
∴x2-1>1或x2-1<-1
解得
(2)证明:欲证明a3+b3比a2b+ab2远离
即证|a3+b3-|>|a2b+ab2-
|,又任意两个不相等的正数a、b
即证
由于,
>0
∴
即证成立
∴|a3+b3-|>|a2b+ab2-
|
(3)由题意知
性质:①函数是偶函数;
②周期T=
③在区间k∈z是增函数,在
k∈z是减函数
④最大值为1,最小值为
⑤定义域}
解析
解:(1)根据定义可得:|x2-1|>1
∴x2-1>1或x2-1<-1
解得
(2)证明:欲证明a3+b3比a2b+ab2远离
即证|a3+b3-|>|a2b+ab2-
|,又任意两个不相等的正数a、b
即证
由于,
>0
∴
即证成立
∴|a3+b3-|>|a2b+ab2-
|
(3)由题意知
性质:①函数是偶函数;
②周期T=
③在区间k∈z是增函数,在
k∈z是减函数
④最大值为1,最小值为
⑤定义域}
已知各项均为非负整数的数列A0:a0,a1,…,an(n∈N*),满足a0=0,a1+…+an=n.若存在最小的正整数k,使得ak=k(k≥1),则可定义变换T,变换T将数列A0变为T(A0):a0+1,a1+1,…,ak-1+1,0,ak+1,…,an.设Ai+1=T(Ai),i=0,1,2….
(Ⅰ)若数列A0:0,1,1,3,0,0,试写出数列A5;若数列A4:4,0,0,0,0,试写出数列A0;
(Ⅱ)证明存在数列A0,经过有限次T变换,可将数列A0变为数列;
(Ⅲ)若数列A0经过有限次T变换,可变为数列.设Sm=am+am+1+…+an,m=1,2,…,n,求证
,其中
表示不超过
的最大整数.
正确答案
(Ⅰ)解:若A0:0,1,1,3,0,0,则A1:1,0,1,3,0,0;A2:2,1,2,0,0,0; A3:3,0,2,0,0,0;A4:4,1,0,0,0,0; A5:5,0,0,0,0,0.
若A4:4,0,0,0,0,则 A3:3,1,0,0,0; A2:2,0,2,0,0; A1:1,1,2,0,0; A0:0,0,1,3,0..….…(4分)
(Ⅱ)证明:若数列A0:a0,a1,…,an满足ak=0及ai>0(0≤i≤k-1),则定义变换T-1,变换T-1将数列A0变为数列T-1(A0):a0-1,a1-1,…,ak-1-1,k,ak+1,…,an.可得T-1和T是互逆变换.
对于数列n,0,0,…,0连续实施变换T-1(一直不能再作T-1变换为止)得n,0,0,…,0n-1,1,0,…,0
n-2,0,2,0,…,0
n-3,1,2,0,…,0
…
a0,a1,…,an,
则必有a0=0(若a0≠0,则还可作变换T-1).
反过来对a0,a1,…,an作有限次变换T,即可还原为数列n,0,0,…,0,因此存在数列A0满足条件.…(8分)
(Ⅲ)证明:显然ai≤i(i=1,2,…,n),这是由于若对某个i0,,则由变换的定义可知,
通过变换,不能变为0.
由变换T的定义可知数列A0每经过一次变换,Sk的值或者不变,或者减少k,由于数列A0经有限次变换T,变为数列n,0,…,0时,有Sm=0,m=1,2,…,n,
所以Sm=mtm(tm为整数),于是Sm=am+Sm+1=am+(m+1)tm+1,0≤am≤m,
所以am为Sm除以m+1后所得的余数,即.…(13分)
解析
(Ⅰ)解:若A0:0,1,1,3,0,0,则A1:1,0,1,3,0,0;A2:2,1,2,0,0,0; A3:3,0,2,0,0,0;A4:4,1,0,0,0,0; A5:5,0,0,0,0,0.
若A4:4,0,0,0,0,则 A3:3,1,0,0,0; A2:2,0,2,0,0; A1:1,1,2,0,0; A0:0,0,1,3,0..….…(4分)
(Ⅱ)证明:若数列A0:a0,a1,…,an满足ak=0及ai>0(0≤i≤k-1),则定义变换T-1,变换T-1将数列A0变为数列T-1(A0):a0-1,a1-1,…,ak-1-1,k,ak+1,…,an.可得T-1和T是互逆变换.
对于数列n,0,0,…,0连续实施变换T-1(一直不能再作T-1变换为止)得n,0,0,…,0n-1,1,0,…,0
n-2,0,2,0,…,0
n-3,1,2,0,…,0
…
a0,a1,…,an,
则必有a0=0(若a0≠0,则还可作变换T-1).
反过来对a0,a1,…,an作有限次变换T,即可还原为数列n,0,0,…,0,因此存在数列A0满足条件.…(8分)
(Ⅲ)证明:显然ai≤i(i=1,2,…,n),这是由于若对某个i0,,则由变换的定义可知,
通过变换,不能变为0.
由变换T的定义可知数列A0每经过一次变换,Sk的值或者不变,或者减少k,由于数列A0经有限次变换T,变为数列n,0,…,0时,有Sm=0,m=1,2,…,n,
所以Sm=mtm(tm为整数),于是Sm=am+Sm+1=am+(m+1)tm+1,0≤am≤m,
所以am为Sm除以m+1后所得的余数,即.…(13分)
设a,b,c均为正数,且a+b+c=1,证明:
(1)+
+
≥9
(2)ab+bc+ac≤.
正确答案
证明:(1)∵a+b+c=1,
∴+
+
=(a+b+c)(
+
+
)=3+(
)+(
)+(
),
∵a、b、c均为正数,
∴≥2,
≥2,
≥2,
代入上式,得+
+
≥9
(2)∵a,b,c均为正数,
∴a2+b2≥2ab,
a2+c2≥2ac,
b2+c2≥2bc,
以上三式累加得:2(a2+b2+c2)≥2(ab+ac+bc),
∴a2+b2+c2≥ab+ac+bc;①
又a+b+c=1,
∴(a+b+c)2=a2+b2+c2+2(ab+ac+bc)=1≥3(ab+bc+ca),
∴ab+bc+ca≤(当且仅当a=b=c=
时取“=”).
解析
证明:(1)∵a+b+c=1,
∴+
+
=(a+b+c)(
+
+
)=3+(
)+(
)+(
),
∵a、b、c均为正数,
∴≥2,
≥2,
≥2,
代入上式,得+
+
≥9
(2)∵a,b,c均为正数,
∴a2+b2≥2ab,
a2+c2≥2ac,
b2+c2≥2bc,
以上三式累加得:2(a2+b2+c2)≥2(ab+ac+bc),
∴a2+b2+c2≥ab+ac+bc;①
又a+b+c=1,
∴(a+b+c)2=a2+b2+c2+2(ab+ac+bc)=1≥3(ab+bc+ca),
∴ab+bc+ca≤(当且仅当a=b=c=
时取“=”).
(1)用分析法证明:当a>2时,;
(2)设a,b是两个不相等的正数,若,用综合法证明:a+b>4.
正确答案
解:(1)要证
只要证2a+2<4a,
只要证<a,
由于a>2,
只要证a2-4<a2,
最后一个不等式成立,所以; …(7分)
(2)因为a,b是两个不相等的正数,
所以=
>2+2
=4,
所以a+b>4.…(14分)
解析
解:(1)要证
只要证2a+2<4a,
只要证<a,
由于a>2,
只要证a2-4<a2,
最后一个不等式成立,所以; …(7分)
(2)因为a,b是两个不相等的正数,
所以=
>2+2
=4,
所以a+b>4.…(14分)
扫码查看完整答案与解析