- 柯西不等式与排序不等式
- 共105题
数列{an}满足,
(n∈N*).
(I)求数列{an}的通项公式;
(II)证明:;
(III)证明:.
正确答案
(I)解:由得
,猜想:
下面用数学归纳法证明猜想:成立.
(ⅰ)当n=1时,,猜想成立;
(ⅱ)假设n=k(k∈N*)时,猜想成立,即;
那么当n=k+1时,,从而n=k+1时猜想成立.
综合(ⅰ),(ⅱ)知:猜想成立.即数列的通项公式为.
(II)证明:当x>0时,构造函数g(x)=ln(1+x)-x,则g′(x)=,∴函数g(x)在(0,+∞)上单调减
∴g(x)<g(0),∴ln(1+x)<x;
所以令得
,即
,
∴,于是
,
从而
∴
(III)证明:由柯西不等式得:
所以要证
即证 ,也就是需证:
,
即证:;
因为函数的导函数
当x>0时,f′(x)>0,所以当x>0时,,
取得
∴,所以
.
∴
解析
(I)解:由得
,猜想:
下面用数学归纳法证明猜想:成立.
(ⅰ)当n=1时,,猜想成立;
(ⅱ)假设n=k(k∈N*)时,猜想成立,即;
那么当n=k+1时,,从而n=k+1时猜想成立.
综合(ⅰ),(ⅱ)知:猜想成立.即数列的通项公式为.
(II)证明:当x>0时,构造函数g(x)=ln(1+x)-x,则g′(x)=,∴函数g(x)在(0,+∞)上单调减
∴g(x)<g(0),∴ln(1+x)<x;
所以令得
,即
,
∴,于是
,
从而
∴
(III)证明:由柯西不等式得:
所以要证
即证 ,也就是需证:
,
即证:;
因为函数的导函数
当x>0时,f′(x)>0,所以当x>0时,,
取得
∴,所以
.
∴
(1)解不等式:|x-1|+|2x+5|<8;
(2)已知a,b,c>0,且a+b+c=1,证明:.
正确答案
(1)解:x≤-2.5时,不等式可化为-x+1-2x-5<8,解得x>-4,∴-2.5≥x>-4;
-2.5<x<1时,不等式可化为-x+1+2x+5<8,解得x<2,∴-2.5<x<1;
x≥1时,不等式可化为x-1+2x+5<8,解得x<,∴1≤x<
,
综上,不等式的解集为(-4,);
(2)证明:根据柯西不等式可得,不等式左边≥,
∵a+b+c=1,
∴≥
,
∴.
解析
(1)解:x≤-2.5时,不等式可化为-x+1-2x-5<8,解得x>-4,∴-2.5≥x>-4;
-2.5<x<1时,不等式可化为-x+1+2x+5<8,解得x<2,∴-2.5<x<1;
x≥1时,不等式可化为x-1+2x+5<8,解得x<,∴1≤x<
,
综上,不等式的解集为(-4,);
(2)证明:根据柯西不等式可得,不等式左边≥,
∵a+b+c=1,
∴≥
,
∴.
已知x+y+z=1,求证.
正确答案
解:∵x2+y2≥2xy,x2+z2≥2xz,y2+z2≥2yz,
∴2x2+2y2+2z2≥2xy+2xz+2yz.
∴3x2+3y2+3z2≥x2+y2+z2+2xy+2xz+2yz
∴.
原不等式得证.
解析
解:∵x2+y2≥2xy,x2+z2≥2xz,y2+z2≥2yz,
∴2x2+2y2+2z2≥2xy+2xz+2yz.
∴3x2+3y2+3z2≥x2+y2+z2+2xy+2xz+2yz
∴.
原不等式得证.
已知函数f(x)=|x-1|+|x+3|-m(m∈R),不等式f(x)<5的解集为(-4,2).
(Ⅰ)求m的值;
(Ⅱ)实数a,b,c满足a2++
=m,求证:a+b+c≤
.
正确答案
(Ⅰ)解:∵f(x)=|x-1|+|x+3|-m,
∴当x<-3时,由不等式-2x-2-m<5,得x>-.…(2分)
当-3≤x≤1时,4-m<5.…(3分)
当>1时,由不等式2x+2-m<5,得x<.…(4分)
∵不等式f(x)<5的解集为(-4,2),
∴{x|-<x<
}={x|-4<x<2},
∴m=1.…(6分)
(Ⅱ)证明:由(Ⅰ)知,a2++
=1,…(7分)
∴(a+b+c)2=(1×a+2×+3×
)2≤(12+22+32)(a2+
+
)=14…(9分)
∴a+b+c≤.…(10分)
解析
(Ⅰ)解:∵f(x)=|x-1|+|x+3|-m,
∴当x<-3时,由不等式-2x-2-m<5,得x>-.…(2分)
当-3≤x≤1时,4-m<5.…(3分)
当>1时,由不等式2x+2-m<5,得x<.…(4分)
∵不等式f(x)<5的解集为(-4,2),
∴{x|-<x<
}={x|-4<x<2},
∴m=1.…(6分)
(Ⅱ)证明:由(Ⅰ)知,a2++
=1,…(7分)
∴(a+b+c)2=(1×a+2×+3×
)2≤(12+22+32)(a2+
+
)=14…(9分)
∴a+b+c≤.…(10分)
实数x,y,z 满足x2+y2+z2=1,则xy+yz的最大值是为______.
正确答案
解析
解:因为1=x2+y2+z2=(x2+y2)+(
y2+z2)≥2
xy+2
yz=
(
xy+yz),
所以xy+yz≤
,
故xy+yz的最大值为
.
故答案为:.
设n是不小于2的正整数,求证:<1-
+
-
+…+
-
<
.
正确答案
证明:1-+
-
+…+
-
=1+
+
+
+…+
+
-(1+
+
+…+
)
=+
+
+…+
,
当n=2时,+
=
>
,即有1-
+
-
+…+
-
>
;
由柯西不等式可得,
+
+
+…+
<
,
由<
-
+
-
+…+
-
=
-
=
,
即有<
=
.
故1-+
-
+…+
-
<
.
则有原不等式成立.
解析
证明:1-+
-
+…+
-
=1+
+
+
+…+
+
-(1+
+
+…+
)
=+
+
+…+
,
当n=2时,+
=
>
,即有1-
+
-
+…+
-
>
;
由柯西不等式可得,
+
+
+…+
<
,
由<
-
+
-
+…+
-
=
-
=
,
即有<
=
.
故1-+
-
+…+
-
<
.
则有原不等式成立.
已知a,b,c>0,+
+
=1,证明.αbc≤
.
正确答案
证明:根据柯西不等式(n=3)得,
[(1+a2)+(1+b2)+(1+c2)]•(+
+
)≥(a+b+c)2,
即a2+b2+c2+3≥(a+b+c)2,
整理得,ab+bc+ac≤,
再由基本不等式:ab+bc+ac≥3,
两边立方得,a2b2c2≤≤
,
所以,abc≤=
,
即abc≤,证毕.
解析
证明:根据柯西不等式(n=3)得,
[(1+a2)+(1+b2)+(1+c2)]•(+
+
)≥(a+b+c)2,
即a2+b2+c2+3≥(a+b+c)2,
整理得,ab+bc+ac≤,
再由基本不等式:ab+bc+ac≥3,
两边立方得,a2b2c2≤≤
,
所以,abc≤=
,
即abc≤,证毕.
求函数f(x)=2+
的最大值.
正确答案
解:由柯西不等式,f(x)=2+
=2
+
•
≤•
=
故当且仅当2=
•
,即x=-
时,f(x)取得最大值为
.
解析
解:由柯西不等式,f(x)=2+
=2
+
•
≤•
=
故当且仅当2=
•
,即x=-
时,f(x)取得最大值为
.
(选做题)已知a,b,c为正实数,且.
(Ⅰ)证明:;
(Ⅱ)求的最小值.
正确答案
(Ⅰ)证明:,等号当且仅当a=2时成立
∴;
(Ⅱ)解:由柯西不等式知:
等号当且仅当a=b=c=2时成立.
∴所求的最小值为1.
解析
(Ⅰ)证明:,等号当且仅当a=2时成立
∴;
(Ⅱ)解:由柯西不等式知:
等号当且仅当a=b=c=2时成立.
∴所求的最小值为1.
已知|x+2y+3z|≥4(x,y,z∈R).
(Ⅰ)求x2+y2+z2的最小值;
(Ⅱ)若对满足条件的一切实数x,y,z恒成立,求实数a的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)由柯西不等式可得,
(x+2y+3z)2≤(12+22+32)(x2+y2+z2),
由|x+2y+3z|≥4,
则,
即x2+y2+z2的最小值为;
(Ⅱ)由于对满足条件的一切实数x,y,z恒成立,
且x2+y2+z2的最小值为,
则|a+2|≤4,
则有-4≤a+2≤4
则-6≤a≤2,
即a的取值范围为[-6,2].
解析
解:(Ⅰ)由柯西不等式可得,
(x+2y+3z)2≤(12+22+32)(x2+y2+z2),
由|x+2y+3z|≥4,
则,
即x2+y2+z2的最小值为;
(Ⅱ)由于对满足条件的一切实数x,y,z恒成立,
且x2+y2+z2的最小值为,
则|a+2|≤4,
则有-4≤a+2≤4
则-6≤a≤2,
即a的取值范围为[-6,2].
已知a、b、c均为正实数,且a+b+c=1,求+
+
的最大值.
正确答案
解:因为a、b、c>0,
所以(+
+
)2=(
•1+
•1+
•1)2
≤((a+1)+(b+1)+(c+1))(1+1+1)=12,…3分
于是+
+
≤2
,
当且仅当=
=
,即a=b=c=
时,取“=”.
所以,+
+
的最大值为2
…10分.
解析
解:因为a、b、c>0,
所以(+
+
)2=(
•1+
•1+
•1)2
≤((a+1)+(b+1)+(c+1))(1+1+1)=12,…3分
于是+
+
≤2
,
当且仅当=
=
,即a=b=c=
时,取“=”.
所以,+
+
的最大值为2
…10分.
已知实数x,y,z满足x+y+z=1,则x2+y2+z2的最小值为______.
正确答案
解析
解:由柯西不等式可知:(x+y+z)2≤(x2+y2+z2)(12+12+12)
故x2+y2+z2≥,即:x2+2y2+3z2的最小值为
.
故答案为:.
已知实数x、y、z满足x+2y+3z=1,则x2+y2+z2的最小值为______.
正确答案
解析
解:由柯西不等式可知:(x+2y+3z)2≤(x2+y2+z2+)(12+22+32)
故x2+y2+z2≥,当且仅当
,
即:x2+y2+z2的最小值为.
故答案为:
已知实数a,b,c,d满足a+b+c+d=3,a2+2b2+3c2+6d2=5,则a的取值范围是______.
正确答案
[1,2]
解析
解:由柯西不等式得()(2b2+3c2+6d2)≥(b+c+d)2
即2b2+3c2+6d2≥(b+c+d)2
将条件代入可得5-a2≥(3-a)2,解得1≤a≤2.
当且仅当时等号成立,
可知b=,c=
,d=
时a最大=2,
b=1,c=,d=
时,a最小=1,
所以:a的取值范围是[1,2].
故答案为:[1,2].
选做题:若a,b,c>0,且a2+ab+ac+bc=4,则2a+b+c的最小值为______.
正确答案
4
解析
解:4×4=(a2+ab+ac+bc)×4=4a2+4ab+4ac+4bc≤4a2+4ab+b2+c2+4ca+2bc=(2a+b+c)2,
所以2a+b+c≥4.
故答案为:4
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