- 不等式
- 共1649题
设a,b,c∈R+,ab+bc+ca≥3,证明a5+b5+c5+a3(b2+c2)+b3(c2+a2)+c3(a2+b2)≥9.
正确答案
证明:原命题等价于(a3+b3+c3)(a2+b2+c2)≥9,…(3分)
又(a3+b3+c3)2≥9,…(6分)
故只需要证明a2+b2+c2≥3成立.…(9分)
∵a,b,c∈R+,ab+bc+ca≥3,
∴a2+b2≥2ab,
a2+c2≥2ac,
b2+c2≥2bc,
∴2(a2+b2+c2)≥2(ab+bc+ca)≥6.
∴a2+b2+c2≥3成立.
故原结论成立.(12分)
解析
证明:原命题等价于(a3+b3+c3)(a2+b2+c2)≥9,…(3分)
又(a3+b3+c3)2≥9,…(6分)
故只需要证明a2+b2+c2≥3成立.…(9分)
∵a,b,c∈R+,ab+bc+ca≥3,
∴a2+b2≥2ab,
a2+c2≥2ac,
b2+c2≥2bc,
∴2(a2+b2+c2)≥2(ab+bc+ca)≥6.
∴a2+b2+c2≥3成立.
故原结论成立.(12分)
求证:
(1)如果a>b,ab>0,那么<
;
(2)如果a>b>0,c<d<0,那么ac<bd.
正确答案
证明:(1)∵a>b,ab>0,∴,化为
,即
<
;
(2)∵c<d<0,
∴-c>-d>0.
又∵a>b>0,
∴-ac>-bd,
∴ac<bd.
解析
证明:(1)∵a>b,ab>0,∴,化为
,即
<
;
(2)∵c<d<0,
∴-c>-d>0.
又∵a>b>0,
∴-ac>-bd,
∴ac<bd.
已知a,b,c都是实数,求证:a2+b2+c2≥.
正确答案
证明:∵(a+b+c)2=a2+b2+c2+2ab+2ac+2bc≤a2+b2+c2+a2+b2+a2+c2+b2+c2
∴3(a2+b2+c2)≥(a+b+c)2,
∴a2+b2+c2≥.
解析
证明:∵(a+b+c)2=a2+b2+c2+2ab+2ac+2bc≤a2+b2+c2+a2+b2+a2+c2+b2+c2
∴3(a2+b2+c2)≥(a+b+c)2,
∴a2+b2+c2≥.
已知a>5,求证:-
<
-
.
正确答案
证明:要证-
<
-
,
只需证明:+
<
+
,
只需证明:<
,
<
显然成立,
所以a>5,-
<
-
.
解析
证明:要证-
<
-
,
只需证明:+
<
+
,
只需证明:<
,
<
显然成立,
所以a>5,-
<
-
.
证明:lnx-x2≤
-
.
正确答案
证明:∵≥
,
∴要证lnx-x2≤
-
,
即证lnx-x2≤
x-
,
设f(x)=lnx-x2-
x+
,x>0,
则f′(x)=-
x-
=
,x>0,
由f′(x)>0,得0<x<1;由f′(x)<0,得x>1,
∴x=1时,f(x)取得极大值,且为最大值f(1)=0,
即有f(x)=lnx-x2-
x+
≤0,
即为lnx-x2≤
x-
,
∴lnx-x2≤
-
.
解析
证明:∵≥
,
∴要证lnx-x2≤
-
,
即证lnx-x2≤
x-
,
设f(x)=lnx-x2-
x+
,x>0,
则f′(x)=-
x-
=
,x>0,
由f′(x)>0,得0<x<1;由f′(x)<0,得x>1,
∴x=1时,f(x)取得极大值,且为最大值f(1)=0,
即有f(x)=lnx-x2-
x+
≤0,
即为lnx-x2≤
x-
,
∴lnx-x2≤
-
.
已知函数f(x)=x(ex+2x-1)+.
(1)求证:函数F(x)=f(x)-x3-仅有一个零点;
(2)记max{a,b}表示a,b中更大的数,比如max{3,-1}=3,max{,
}=
.设g(x)=ln|x|-|x|+1,h(x)=max{f(x),g(x)}(x≠0),求证:h(x)>
.
正确答案
证明:(1)F(x)=f(x)-x3-=x(ex+2x-1)+
-x3-
=x(ex+2x-1-x2).
∵F(0)=0,∴函数F(x)存在一个零点0.
令G(x)=ex+2x-1-x2.
则G′(x)=ex+2-2x,
G″(x)=ex-2,可知:当x=ln2时,函数G′(x)取得最小值,
∴G′(x)≥G′(ln2)=4-2ln2>0,
∴函数G(x)在R上单调递增.
由于G(0)=0,
当x<0时,G(0)<0,则F(x)=xG(x)>0;
当x>0时,G(0)>0,则F(x)=xG(x)>0.
因此:函数F(x)=f(x)-x3-仅有一个零点.
(2)函数f(x)=x(ex+2x-1)+.
f′(x)=ex+xex+4x-1,
f″(x)=2ex+xex+4,
f(3)(x)=3ex+xex=(3+x)ex,
可知当x=-3时,f″(x)取得最小值,f″(-3)=2-e-3>0.
∴f′(x)在R上单调递增,f′(0)=0,
∴当x>0时,f′(x)>0,此时函数f(x)单调递增,无最大值;当x<0时,f′(x)<0,此时函数f(x)单调递减.
∴f(x)≥f(0)=.
g(x)=ln|x|-|x|+1=,
当x>0时,g′(x)=-1=
,可知:当x=1时,函数g(x)取得极大值即最大值,g(1)=0.
当x<0时,g′(x)=+1=
+1=
,可知:当x=-1时,函数g(x)取得极大值即最大值,g(-1)=0.
∴g(x)≤0恒成立.
综上可知:h(x)=max{f(x),g(x)}(x≠0)=f(x).
要证明h(x)=f(x)>.而
-
=
-
<0.∴
<
=f(x).
因此h(x)>成立.
解析
证明:(1)F(x)=f(x)-x3-=x(ex+2x-1)+
-x3-
=x(ex+2x-1-x2).
∵F(0)=0,∴函数F(x)存在一个零点0.
令G(x)=ex+2x-1-x2.
则G′(x)=ex+2-2x,
G″(x)=ex-2,可知:当x=ln2时,函数G′(x)取得最小值,
∴G′(x)≥G′(ln2)=4-2ln2>0,
∴函数G(x)在R上单调递增.
由于G(0)=0,
当x<0时,G(0)<0,则F(x)=xG(x)>0;
当x>0时,G(0)>0,则F(x)=xG(x)>0.
因此:函数F(x)=f(x)-x3-仅有一个零点.
(2)函数f(x)=x(ex+2x-1)+.
f′(x)=ex+xex+4x-1,
f″(x)=2ex+xex+4,
f(3)(x)=3ex+xex=(3+x)ex,
可知当x=-3时,f″(x)取得最小值,f″(-3)=2-e-3>0.
∴f′(x)在R上单调递增,f′(0)=0,
∴当x>0时,f′(x)>0,此时函数f(x)单调递增,无最大值;当x<0时,f′(x)<0,此时函数f(x)单调递减.
∴f(x)≥f(0)=.
g(x)=ln|x|-|x|+1=,
当x>0时,g′(x)=-1=
,可知:当x=1时,函数g(x)取得极大值即最大值,g(1)=0.
当x<0时,g′(x)=+1=
+1=
,可知:当x=-1时,函数g(x)取得极大值即最大值,g(-1)=0.
∴g(x)≤0恒成立.
综上可知:h(x)=max{f(x),g(x)}(x≠0)=f(x).
要证明h(x)=f(x)>.而
-
=
-
<0.∴
<
=f(x).
因此h(x)>成立.
已知a,b均为正数,且a+b=1,证明:
(1)(ax+by)2≤ax2+by2
(2)(a+)2+(b+
)2≥
.
正确答案
证明:(1))(ax+by)2-(ax2+by2)=a(a-1)x2+b(b-1)y2+2abxy,
因为a+b=1,
所以a-1=-b,b-1=-a,又a,b均为正数,
所以a(a-1)x2+b(b-1)y2+2abxy=-ab(x2+y2-2xy)=-ab(x-y)2≤0,当且仅当x=y时等号成立;
(2)
=
=.
当且仅当a=b时等号成立.
解析
证明:(1))(ax+by)2-(ax2+by2)=a(a-1)x2+b(b-1)y2+2abxy,
因为a+b=1,
所以a-1=-b,b-1=-a,又a,b均为正数,
所以a(a-1)x2+b(b-1)y2+2abxy=-ab(x2+y2-2xy)=-ab(x-y)2≤0,当且仅当x=y时等号成立;
(2)
=
=.
当且仅当a=b时等号成立.
不等式选讲
设x,y,z为正数,证明:2(x3+y3+z3)≥x2(y+z)+y2(x+z)+z2(x+y).
正确答案
证明:因为x2+y2≥2xy≥0(2分)
所以x3+y3=(x+y)(x2-xy+y2)≥xy(x+y)(4分)
同理y3+z3≥yz(y+z),z3+x3≥zx(z+x)(8分)
三式相加即可得2(x3+y3+z3)≥xy(x+y)+yz(y+z)+zx(z+x)
又因为xy(x+y)+yz(y+z)+zx(z+x)=x2(y+z)+y2(x+z)+z2(x+y)
所以2(x3+y3+z3)≥x2(y+z)+y2(x+z)+z2(x+y)
解析
证明:因为x2+y2≥2xy≥0(2分)
所以x3+y3=(x+y)(x2-xy+y2)≥xy(x+y)(4分)
同理y3+z3≥yz(y+z),z3+x3≥zx(z+x)(8分)
三式相加即可得2(x3+y3+z3)≥xy(x+y)+yz(y+z)+zx(z+x)
又因为xy(x+y)+yz(y+z)+zx(z+x)=x2(y+z)+y2(x+z)+z2(x+y)
所以2(x3+y3+z3)≥x2(y+z)+y2(x+z)+z2(x+y)
已知m,n是正数,证明:≥m2+n2.
正确答案
证明:两边同乘mn,得
m4+n4≥m3n+n3m,m,n>0
作差得,m4+n4-m3n-n3m=m3(m-n)+n3(n-m)=(m3-n3)(m-n)=(m-n)2(m2+mn+n2)≥0,
∴≥m2+n2.
解析
证明:两边同乘mn,得
m4+n4≥m3n+n3m,m,n>0
作差得,m4+n4-m3n-n3m=m3(m-n)+n3(n-m)=(m3-n3)(m-n)=(m-n)2(m2+mn+n2)≥0,
∴≥m2+n2.
(2015春•淮安校级期末)用合适的方法证明下面两个问题:
(1)设a≥b>0,求证:2a3-b3≥2ab2-a2b;
(2)设a>0,b>0,且a+b=10,求证:+
≤8.
正确答案
证明:2a3-b3-2ab2+a2b=2a(a2-b2)+b(a2-b2)=(a-b)(a+b)(2a+b),
∵a≥b>0,∴a-b≥0,a+b>0,2a+b>0,
从而:(a-b)(a+b)(2a+b)≥0,
∴2a3-b3≥2ab2-a2b.
(2))∵a>0,b>0,且a+b=10,
∴欲证+
≤8
只需证(+
)2≤64
只需证•
≤16,
只需证(1+3a)•(1+3b)≤256
只需证ab≤25.
∵10=a+b≥2,
∴ab≤25,
∴+
≤8.
解析
证明:2a3-b3-2ab2+a2b=2a(a2-b2)+b(a2-b2)=(a-b)(a+b)(2a+b),
∵a≥b>0,∴a-b≥0,a+b>0,2a+b>0,
从而:(a-b)(a+b)(2a+b)≥0,
∴2a3-b3≥2ab2-a2b.
(2))∵a>0,b>0,且a+b=10,
∴欲证+
≤8
只需证(+
)2≤64
只需证•
≤16,
只需证(1+3a)•(1+3b)≤256
只需证ab≤25.
∵10=a+b≥2,
∴ab≤25,
∴+
≤8.
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