- 反证法与放缩法
- 共409题
(10分)设a,b均为正数,且a≠b,求证:a3+b3>a2b+ab2.
正确答案
略
证明:法一:(分析法) 要证a3+b3>a2b+ab2成立,
只需证(a+b)(a2-ab+b2)>ab(a+b)成立.
又因为a+b>0,只需证a2-ab+b2>ab成立.
又需证a2-2ab+b2>0成立,即需证(a-b)2>0成立.
而依题设a≠b,则(a-b)2>0显然成立,由此命题得证.
法二:(综合法) a≠b⇒a-b≠0⇒(a-b)2>0⇒a2-2ab+b2>0
⇒a2-ab+b2>ab.(*)
而a,b均为正数,∴a+b>0,
由(*)式即得(a+b)(a2-ab+b2)>ab(a+b),
∴a3+b3>a2b+ab2.
已知x,y,z∈R,且x+y+z=1,x2+y2+z2=,
证明:x,y,z∈[0,]
正确答案
证明略
证法一: 由x+y+z=1,x2+y2+z2=,得x2+y2+(1-x-y)2=
,整理成关于y的一元二次方程得:
2y2-2(1-x)y+2x2-2x+=0,∵y∈R,故Δ≥0
∴4(1-x)2-4×2(2x2-2x+)≥0,得0≤x≤
,∴x∈[0,
]
同理可得y,z∈[0,]
证法二: 设x=+x′,y=
+y′,z=
+z′,则x′+y′+z′=0,
于是=(
+x′)2+(
+y′)2+(
+z′)2
=+x′2+y′2+z′2+
(x′+y′+z′)
=+x′2+y′2+z′2≥
+x′2+
=
+
x′2
故x′2≤,x′∈[-
,
],x∈[0,
],同理y,z∈[0,
]
证法三: 设x、y、z三数中若有负数,不妨设x<0,则x2>0,
=x2+y2+z2≥x2+
>
,矛盾
x、y、z三数中若有最大者大于,不妨设x>
,
则=x2+y2+z2≥x2+
=x2+
=
x2-x+
=x(x-
)+
>
矛盾
故x、y、z∈[0,]
设x1、x2、y1、y2是实数,且满足x12+x22≤1,
证明不等式(x1y1+x2y2-1)2≥(x12+x22-1)(y12+y22-1).
正确答案
证明略
分析:要证原不等式成立,也就是证(x1y1+x2y2-1)2-(x12+x22-1)(y12+y22-1)≥0.
(1)当x12+x22=1时,原不等式成立.……………3分
(2)当x12+x22<1时,联想根的判别式,可构造函数f(x)=(x12+x22-1)x-2(x1y1+x2y2-1)x+(y12+y22-1)…………………7分
其根的判别式Δ=4(x1y1+x2y2-1)2-4(x12+x22-1)(y12+y22-1).………9分
由题意x12+x22<1,函数f(x)的图象开口向下.
又∵f(1)=x12+x22-2x1y1-2x2y2+y12+y22=(x1-y1)2+(x2-y2)2≥0,………11分
因此抛物线与x轴必有公共点.
∴Δ≥0.
∴4(x1y1+x2y2-1)2-4(x12+x22-1)(y12+y22-1)≥0,…………13分
即(x1y1+x2y2-1)2≥(x12+x22-1)(y12+y22-1).……………14分
若a>0,b>0,a3+b3=2,求证:a+b≤2,ab≤1。
正确答案
证明略
证法一:因a>0,b>0,a3+b3=2,所以
(a+b)3-23=a3+b3+3a2b+3ab2-8=3a2b+3ab2-6
=3[ab(a+b)-2]=3[ab(a+b)-(a3+b3)]=-3(a+b)(a-b)2≤0。
即(a+b)3≤23,又a+b>0,所以a+b≤2,因为2≤a+b≤2,
所以ab≤1
证法二:设a、b为方程x2-mx+n=0的两根,则,
因为a>0,b>0,所以m>0,n>0,且Δ=m2-4n≥0 ①
因为2=a3+b3=(a+b)(a2-ab+b2)=(a+b)[(a+b)2-3ab]=m(m2-3n)
所以n= ②
将②代入①得m2-4()≥0,
即≥0,所以-m3+8≥0,即m≤2,所以a+b≤2,
由2≥m得4≥m2,又m2≥4n,所以4≥4n,
即n≤1,所以ab≤1
证法三:因a>0,b>0,a3+b3=2,所以
2=a3+b3=(a+b)(a2+b2-ab)≥(a+b)(2ab-ab)=ab(a+b)
于是有6≥3ab(a+b),
从而8≥3ab(a+b)+2=3a2b+3ab2+a3+b3=(a+b)3,所以a+b≤2,(下略)
证法四:因为
≥0,
所以对任意非负实数a、b,有≥
因为a>0,b>0,a3+b3=2,所以1=≥
,
∴≤1,即a+b≤2,(以下略)
证法五:假设a+b>2,则
a3+b3=(a+b)(a2-ab+b2)=(a+b)[(a+b)2-3ab]>(a+b)ab>2ab,所以ab<1,
又a3+b3=(a+b)[a2-ab+b2]=(a+b)[(a+b)2-3ab]>2(22-3ab)
因为a3+b3=2,所以2>2(4-3ab),因此ab>1,前后矛盾,
故a+b≤2(以下略)。
观察下列不等式:1>,1+
+
>1,1+
+
+ +
>
,1+
+
+ +
>2,1+
+
+ +
>
, ,由此猜测第n个不等式为 (n∈N*).
正确答案
1++
+ +
>
试题分析:观察给出的不等式,;
;
;
,
;
由此猜测第n个不等式为.
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