不等式
2009-08-31 11:04:35網(wǎng)絡(luò)來源
不等式是數(shù)學(xué)競賽的熱點之一。由于不等式的證明難度大,靈活性強(qiáng),要求很高的技巧,常常使它成為各類數(shù)學(xué)競賽中的“高檔”試題。而且,不論是幾何、數(shù)論、函數(shù)或組合數(shù)學(xué)中的許多問題,都可能與不等式有關(guān),這就使得不等式的問題(特別是有關(guān)不等式的證明)在數(shù)學(xué)競賽中顯得尤為重要。
證明不等式同大多數(shù)高難度的數(shù)學(xué)競賽問題一樣,沒有固定的模式,證法因題而異,靈活多變,技巧性強(qiáng)。但它也有一些基本的常用方法,要熟練掌握不等式的證明技巧,必須從學(xué)習(xí)這些基本的常用方法開始。
一、不等式證明的基本方法
1.比較法
比較法可分為差值比較法和商值比較法。
�。�1)差值比較法
原理A-B>0A>B.
【例1】(l)m、n是奇偶性相同的自然數(shù),求證:
�。╝m+bm)(an+bn)<2(am+n+bm+n)。
(2)證明:··≤。
【例2】設(shè)a1≤a2≤…≤an,b1≤b2≤…≤bn,j1,j2,…,jn是1,2,…,n的任意一個排列,令
S=a1+a2+…+an,S0=a1bn+a2bn-1+…+anb1,S1=a1b1+a2b2+…+anbn。
求證:S0≤S≤S1。
(2)商值比較法
原理若>1,且B>0,則A>B。
【例3】已知a,b,c>0,求證:a2ab2bc2c≥ab+cbc+aca+b。
2.分析法
【例4】若x,y>0,求證:>。
【例5】若a,b,c是△ABC的三邊長,求證:a4+b4+c4<2(a2b2+b2c2+c2a2)。
3.綜合法
【例6】若a,b,c>0,求證:abc≥(a+b-c)(b+c-a)(c+a-b)。
【例7】已知△ABC的外接圓半徑R=1,S△ABC=,a,b,c是△ABC的三邊長,令
S=,t=。
求證:t>S。
4.反證法
【例8】已知a3+b3=2,求證:a+b≤2。
5.?dāng)?shù)學(xué)歸納法
【例9】證明對任意自然數(shù)n,。
二、不等式證明的若干技巧
無論用什么方法來證明不等式,都需要對數(shù)學(xué)表達(dá)式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖冃�。這種變形往往要求具有很高的技巧,必須善于分析題目的特征,根據(jù)題設(shè)條件,綜合地利用添、拆、分解、組合、配方、變量代換、數(shù)形結(jié)合等方法才能發(fā)現(xiàn)問題的本質(zhì),找到突破口。
1.變形技巧
【例1】若n∈N,S=++···+,
求證:n<S<n+1。
【例2】(1)若A、B、C∈[0,π],求證:
sinA+sinB+sinC≤3sin。
(2)△ABC的三內(nèi)角平分線分別交其外接圓于A‘,B’,C‘,求證:S△ABC≤S△A’B‘C’。
2.引入?yún)⒆兞?/p>
【例3】將一塊尺寸為48×70的矩形鐵皮剪去四角小正方形后折成一個無蓋長方體鐵盒,求鐵盒的最大容積。
【例4】在△ABC中,求證:a2+b2+c2≥4△+(b-c)2+(c-a)2+(a-b)2。
其中,a,b,c是△ABC的三邊長,△=S△ABC。
3.?dāng)?shù)形結(jié)合、構(gòu)造
【例5】證明:≤。
4.遞推
【例6】已知:x1=,x2=,···,xn=。求證:。
三、放縮法
【例1】若n∈N,n≥2,求證:。
【例2】α、β都是銳角,求證:≥9。
【例3】已知:a1≥1,a1a2≥1,···,a1a2···an≥1,求證:
。
【例4】S=1+++···+,求S的整數(shù)部分[S]。
【例5】設(shè)a0=5,an=an-1+,n=1,2,···。求證:45<a1000<45.1。