- 不等式
- 共1649题
用定义法证明:.
正确答案
证明:∵<ln(1+
),
∴<ln(1+
),
<ln(1+
),
…
<ln(1+
),
∵+
+
+…+
>
,
且ln(1+)+ln(1+
)+ln(1+
)+…+ln(1+
)
=ln(•
•
•…•
)=ln
=ln(1+
),
则.
解析
证明:∵<ln(1+
),
∴<ln(1+
),
<ln(1+
),
…
<ln(1+
),
∵+
+
+…+
>
,
且ln(1+)+ln(1+
)+ln(1+
)+…+ln(1+
)
=ln(•
•
•…•
)=ln
=ln(1+
),
则.
(Ⅰ)证明:a2+b2+3≥ab+(a+b);
(Ⅱ)已知:a,b,c均为实数,且a=x2-2y+,b=y2-2z+
,c=z2-2x+
,
求证:a,b,c中至少有一个大于0.
正确答案
(Ⅰ)证明:要证a2+b2+3≥ab+(a+b)成立,
只要证:2(a2+b2+3)≥2ab+2(a+b);
即证:(a2+b2-2ab)+(a2+3-2a)+(b2-2
b+3)≥0;
即证:(a-b)2++
≥0,
而上式显然成立,当且仅当a=b=时取“=”,故原结论成立.
(Ⅱ)证明:假设a≤0,b≤0,且c≤0,则a+b+c≤0,
而a+b+c=x2-2y++y2-2z+
+z2-2x+
=(x-1)2+(y-1)2+(z-1)2+π-3>0,与a+b+c≤0矛盾,
故假设不成立,
所以原结论成立,即a,b,c中至少有一个大于0.
解析
(Ⅰ)证明:要证a2+b2+3≥ab+(a+b)成立,
只要证:2(a2+b2+3)≥2ab+2(a+b);
即证:(a2+b2-2ab)+(a2+3-2a)+(b2-2
b+3)≥0;
即证:(a-b)2++
≥0,
而上式显然成立,当且仅当a=b=时取“=”,故原结论成立.
(Ⅱ)证明:假设a≤0,b≤0,且c≤0,则a+b+c≤0,
而a+b+c=x2-2y++y2-2z+
+z2-2x+
=(x-1)2+(y-1)2+(z-1)2+π-3>0,与a+b+c≤0矛盾,
故假设不成立,
所以原结论成立,即a,b,c中至少有一个大于0.
将一个正整数n表示为a1+a2+…+ap(p∈N*)的形式,其中ai∈N*,i=1,2,…,p,且a1≤a2≤…≤ap,记所有这样的表示法的种数为f(n)(如4=4,4=1+3,4=2+2,4=1+1+2,4=1+1+1+1,故f(4)=5).
(Ⅰ)写出f(3),f(5)的值,并说明理由;
(Ⅱ)对任意正整数n,比较f(n+1)与的大小,并给出证明;
(Ⅲ)当正整数n≥6时,求证:f(n)≥4n-13.
正确答案
解:(Ⅰ)因为3=3,3=1+2,3=1+1+1,所以f(3)=3.
因为5=5,5=2+3,5=1+4,5=1+1+3,5=1+2+2,5=1+1+1+2,5=1+1+1+1+1,
所以f(5)=7.
(Ⅱ)结论是f(n+1)≤[f(n)+f(n+2)].
证明如下:由结论知,只需证f(n+1)-f(n)≤f(n+2)-f(n+1).
因为n+1≥2,把n+1的一个表示法中a1=1的a1去掉,就可得到一个n的表示法;反之,在n的一个表示法前面添加一个“1+”,就得到一个n+1的表示法,即n+1的表示法中a1=1的表示法种数等于n的表示法种数,
所以f(n+1)-f(n)表示的是n+1的表示法中a1≠1的表示法数,f(n+2)-f(n+1)是n+2的表示法中a1≠1的表示法数.
同样,把一个a1≠1的n+1的表示法中的ap加上1,就可得到一个a1≠1的n+2的表示法,这样就构造了从a1≠1的n+1的表示法到a1≠1的n+2的表示法的一个对应.
所以有f(n+1)-f(n)≤f(n+2)-f(n+1).
(Ⅲ)由第(Ⅱ)问可知:
当正整数m≥6时,f(m)-f(m-1)≥f(m-1)-f(m-2)≥…≥f(6)-f(5).
又f(6)=11,f(5)=7,所以 f(m)-f(m-1)≥4.*
对于*式,分别取m为6,7,…,n,将所得等式相加得f(n)-f(5)≥4(n-5).
即f(n)≥4n-13.
解析
解:(Ⅰ)因为3=3,3=1+2,3=1+1+1,所以f(3)=3.
因为5=5,5=2+3,5=1+4,5=1+1+3,5=1+2+2,5=1+1+1+2,5=1+1+1+1+1,
所以f(5)=7.
(Ⅱ)结论是f(n+1)≤[f(n)+f(n+2)].
证明如下:由结论知,只需证f(n+1)-f(n)≤f(n+2)-f(n+1).
因为n+1≥2,把n+1的一个表示法中a1=1的a1去掉,就可得到一个n的表示法;反之,在n的一个表示法前面添加一个“1+”,就得到一个n+1的表示法,即n+1的表示法中a1=1的表示法种数等于n的表示法种数,
所以f(n+1)-f(n)表示的是n+1的表示法中a1≠1的表示法数,f(n+2)-f(n+1)是n+2的表示法中a1≠1的表示法数.
同样,把一个a1≠1的n+1的表示法中的ap加上1,就可得到一个a1≠1的n+2的表示法,这样就构造了从a1≠1的n+1的表示法到a1≠1的n+2的表示法的一个对应.
所以有f(n+1)-f(n)≤f(n+2)-f(n+1).
(Ⅲ)由第(Ⅱ)问可知:
当正整数m≥6时,f(m)-f(m-1)≥f(m-1)-f(m-2)≥…≥f(6)-f(5).
又f(6)=11,f(5)=7,所以 f(m)-f(m-1)≥4.*
对于*式,分别取m为6,7,…,n,将所得等式相加得f(n)-f(5)≥4(n-5).
即f(n)≥4n-13.
设a1>a2>…>an>an+1,求证:+
+…+
+
>0.
正确答案
证明:∵a1-an+1=(a1-a2)+(a2-a3)+…+(an-an+1),
∴[(a1-a2)+(a2-a3)+…+(an-an+1)]•
≥(•
+
•
+…+
•
)2=n2>1.
∴(a1-an+1)>1
即+
+…+
>
.
故+
+…+
+
>0.
解析
证明:∵a1-an+1=(a1-a2)+(a2-a3)+…+(an-an+1),
∴[(a1-a2)+(a2-a3)+…+(an-an+1)]•
≥(•
+
•
+…+
•
)2=n2>1.
∴(a1-an+1)>1
即+
+…+
>
.
故+
+…+
+
>0.
是否存在a,b,c使得任何实数x,y,使不等式+
+
>
+
+
都成立?若存在,求aa+bb+cc的值;若不存在,说明理由.
正确答案
解:原不等式变成:|x+a|+|x+a+b|+|y+c|>|x|+|x+y|+|y|;
∵x,y,z是任意的实数,总存在x>-a,x>-a-b,y>-c,x>0,y>0;
∴上面不等式可变成:2x+y+2a+b+c>2x+2y,解得:2a+b+c>y;
∵y的取值任意,总可以让y的值大于2a+b+c;
∴已知条件中的a,b,c不存在.
解析
解:原不等式变成:|x+a|+|x+a+b|+|y+c|>|x|+|x+y|+|y|;
∵x,y,z是任意的实数,总存在x>-a,x>-a-b,y>-c,x>0,y>0;
∴上面不等式可变成:2x+y+2a+b+c>2x+2y,解得:2a+b+c>y;
∵y的取值任意,总可以让y的值大于2a+b+c;
∴已知条件中的a,b,c不存在.
已知函数f(x)=lnx.
(1)求函数g(x)=f(x+1)-x的最大值;
(2)当0<a<b时,求证.
正确答案
(1)解:∵f(x)=lnx,g(x)=f(x+1)-x
∴g(x)=ln(x+1)-x(x>-1),∴
令g′(x)=0,得x=0
当-1<x<0时,g′(x)>0,当x>0时,g′(x)<0,又g(0)=0
∴当且仅当x=0时,g(x)取得最大值0 (6分)
(2)证明:
由(1)知
又∵0<a<b,∴a2+b2>2ab,∴
∴
∴(12分)
解析
(1)解:∵f(x)=lnx,g(x)=f(x+1)-x
∴g(x)=ln(x+1)-x(x>-1),∴
令g′(x)=0,得x=0
当-1<x<0时,g′(x)>0,当x>0时,g′(x)<0,又g(0)=0
∴当且仅当x=0时,g(x)取得最大值0 (6分)
(2)证明:
由(1)知
又∵0<a<b,∴a2+b2>2ab,∴
∴
∴(12分)
已知函数f(x)=ex-ax-1(a>0,e为自然数的底数).
(1)求函数f(x)的最小值;
(2)若f(x)≥0对任意的x∈R恒成立,求实数a的值;
(3)在(2)的条件下,证明:1++
+…+
>ln(n+1)(n∈N*).
正确答案
解:(1)函数f(x)的导数为f′(x)=ex-a,
令f′(x)=0,解得x=lna,
当x>lna时,f′(x)>0;当x<lna时,f′(x)<0,
因此当x=lna时,f(x)min=f(lna)=elna-alna-1=a-alna-1.
(2)因为f(x)≥0对任意的x∈R恒成立,所以f(x)min≥0,
由(1)得f(x)min=a-alna-1,
所以a-alna-1≥0,
令g(a)=a-alna-1,
函数g(a)的导数为g′(a)=-lna,
令g′(a)=0,解得a=1.
当a>1时,g′(a)<0;当0<a<1时,g′(a)>0,
所以当a=1时,g(a)取得最大值,为0.
所以g(a)=a-alna-1≤0.
又a-alna-1≥0,因此a-alna-1=0,
解得a=1;
(3)由(2)得ex≥x+1,即ln(x+1)≤x,
当且仅当x=0时,等号成立,
令x= (k∈N*),则
>ln(1+
),
即>ln
=ln(1+k)-lnk,(k=1,2,…,n),
累加,得1++
+…+
>ln(n+1)-lnn+lnn-ln(n-1)+…+ln2-ln1,
则有1++
+…+
>ln(n+1)(n∈N*).
解析
解:(1)函数f(x)的导数为f′(x)=ex-a,
令f′(x)=0,解得x=lna,
当x>lna时,f′(x)>0;当x<lna时,f′(x)<0,
因此当x=lna时,f(x)min=f(lna)=elna-alna-1=a-alna-1.
(2)因为f(x)≥0对任意的x∈R恒成立,所以f(x)min≥0,
由(1)得f(x)min=a-alna-1,
所以a-alna-1≥0,
令g(a)=a-alna-1,
函数g(a)的导数为g′(a)=-lna,
令g′(a)=0,解得a=1.
当a>1时,g′(a)<0;当0<a<1时,g′(a)>0,
所以当a=1时,g(a)取得最大值,为0.
所以g(a)=a-alna-1≤0.
又a-alna-1≥0,因此a-alna-1=0,
解得a=1;
(3)由(2)得ex≥x+1,即ln(x+1)≤x,
当且仅当x=0时,等号成立,
令x= (k∈N*),则
>ln(1+
),
即>ln
=ln(1+k)-lnk,(k=1,2,…,n),
累加,得1++
+…+
>ln(n+1)-lnn+lnn-ln(n-1)+…+ln2-ln1,
则有1++
+…+
>ln(n+1)(n∈N*).
(2013•郴州校级模拟)对任意实数a(a≠0)和b,不等式|a+b|+|a-b|≥|a|(|x-1|+|x-2|)恒成立,则实数x的取值范围是______.
正确答案
解析
解:由绝对值不等式的性质可得|a+b|+|a-b|≥|a+b+(a-b)|=2|a|,
再由不等式|a+b|+|a-b|≥|a|(|x-1|+|x-2|)恒成立,可得2|a|≥|a|(|x-1|+|x-2|),
故有2|a|≥|a|(|x-1|+|x-2|),即 2≥|x-1|+|x-2|.
而由绝对值的意义可得|x-1|+|x-2|表示数轴上的x对应点到1和2对应点的距离之和,而和
对应点到1和2对应点的距离之和正好等于2,
故2≥|x-1|+|x-2|的解集为 ,
故答案为 .
(2016•郑州一模)已知函数f(x)=|x-2|-|x+1|.
(1)解不等式f(x)>1.
(2)当x>0时,函数g(x)=(a>0)的最小值总大于函数f(x),试求实数a的取值范围.
正确答案
(1)解:当x>2时,原不等式可化为x-2-x-1>1,此时不成立;
当-1≤x≤2时,原不等式可化为2-x-x-1>1,即-1≤x<0,
当x<-1时,原不等式可化为2-x+x+1>1,即x<-1,
综上,原不等式的解集是{x|x<0}.
(2)解:因为当x>0时,,当且仅当
时“=”成立,
所以,
,所以f(x)∈[-3,1),
∴,即a≥1为所求.
解析
(1)解:当x>2时,原不等式可化为x-2-x-1>1,此时不成立;
当-1≤x≤2时,原不等式可化为2-x-x-1>1,即-1≤x<0,
当x<-1时,原不等式可化为2-x+x+1>1,即x<-1,
综上,原不等式的解集是{x|x<0}.
(2)解:因为当x>0时,,当且仅当
时“=”成立,
所以,
,所以f(x)∈[-3,1),
∴,即a≥1为所求.
若关于x的不等式|x+2|-|x-3|≤a有解,则a的取值范围为( )
正确答案
解析
解:令y=|x+2|-|x-3|,
∵||x+2|-|x-3||≤|x+2-(x-3)|=5,
∴-5≤|x+2|-|x-3|≤5,
则函数y=|x+2|-|x-3|的值域为[-5,5],
若不等式|x+2|-|x-3|≤a有解,
则a≥-5
故实数a的取值范围是[-5,+∞)
故选C.
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