不等式的证明
知识定位
不等式的证明是十分有技巧性的一件事情。在上海高考中,有关不等式证明的要求并不高,一般只要会基本的比较法与综合分析法即可。但是一些进阶技巧,例如缩放法、换元法、函数法等不仅是常用的技巧,而且同时也能给我很多关于不等式处理方面的启发。在不等式的基本性质一节,我们已经介绍了比较法与综合分析法,在本节,我们会主要介绍一些进阶技巧。
知识梳理
知识点一:常见的不等式证明技巧
这里有关比较法与综合分析法的部分将会略去,我们主要讲一下其他方法。
常见题型和方法解析
缩放法
例1
(★☆☆☆)已知,求证:
解:
,同理可知:
,
从而.
教学提示:本题需要注意几件事情。第一点,本题是一个典型的轮换不等式,所以根据对称性,我们可以将两个根号分开单独考虑。(有关轮换不等式在之前的教学参考中已经提及)第二点,本题利用的缩放实际上是的形式,这当然是最简单也是最常用的一种缩放。第三点,缩放最主要的目的实际上是让不可计算的东西变成可以计算。这是非常要紧的。像本题中,我们就是利用缩放将原来的根式中的根号去掉,从而变成简单的一次多项式,再进行计算与证明,这一点是要向学生强调的。
例2
(★★☆☆)求证
解:当时,有:
从而:
教学提示:我们利用了一个不等式的缩放,而缩放的最终目的在于将难以计算的式子转化为可以计算的项。另一方面,注意解答的过程中,我们没必要对于一个和式的所有项进行缩放,实际上只需要对于部分项缩放即可。
例3
(★★☆☆)求证
解:本题我们实际上是要对作
一个缩放,
注意到:
,
我们就可以得到:
,
以及:
,
从而即知:
教学提示:本题实际上是一个典型的放缩法的例子,从某种程度上来讲,其结论是比证明过程来得更加重要的。从根本上来讲,这也是将不能求和的转化为可以求和的形式,这其中运用了分母有理化等一些技巧。另外一方面,值得注意的是,实际上在本题中,我们将和式的每一项都进行了缩放。这样的缩放实际上有时候会放得过大或是过小,因此有时候我们可以保留和式的前几项,再对后面几项进行缩放,来得到不等式。例如,本题中,我们保留第一项,对第二项之后的部分进行缩放,可以得到:
我们实际上得到了一个比题目中更为精确的不等式估计。
试题演练
1.已知f(x)=|2x-1|+2|x+1|
(1)求函数f(x)的最小值;
(2)若f(x)的值域为M,当t∈M时,证明t2+1≥+3t.
【答案】(1);(2)证明见详解.
【解析】
【分析】
(1)利用绝对值三角不等式即可求解.
(2)利用作差法即可证明.
【详解】
(1)
,
当且仅当时,取等号,
.
(2)由(1)可得,
原不等式等价于
,,,
,
t2+1≥+3t.
【点睛】
方法点睛:本题考查了分段函数的最值、证明不等式,常见方法有以下几种.
(1)去绝对值,将函数化为分段函数,利用分段函数的图像可求最值.
(2)利用绝对值三角不等式求最值.
(3)证明不等式的方法:作差法、作商法.
(4)构造函数,利用导函数证明不等式.
2.已知,函数.
(1)若,,求不等式的解集;
(2)求证:.
【答案】(1)或;(2)证明见解析.
【解析】
【分析】
(1)代入、的值,解此不等式即可得解;
(2)利用分析法可得知:要证不等式成立,即证,利用绝对值三角不等式及两次基本不等式证明即可.
【详解】
(1)依题意,,
则或,
解得或,故不等式的解集为或.
(2)依题意,,
因为,
,故,
故,当且仅当,时等号成立.
【点睛】
本题考查了绝对值不等式的解法和基本不等式证明不等式,考查了转化思想,属中档题.
3.(1)求函数的最大值.
(2)若实数,,满足,证明:,并说明取等条件.
【答案】(1);(2)证明见解析;当,时取等.
【解析】
【分析】
(1)利用绝对值三角不等式可得的最大值;
(2)利用已知条件结合不等式,可证明命题成立.
【详解】
(1),等号成立,
当且仅当或,所以.
(2),
当且仅当,时取等,所以存在实数,满足条件.
【点睛】
本题考查绝对值三角不等式的应用,考查重要不等式,属于中档题.不等式的证明
知识定位
不等式的证明是十分有技巧性的一件事情。在上海高考中,有关不等式证明的要求并不高,一般只要会基本的比较法与综合分析法即可。但是一些进阶技巧,例如缩放法、换元法、函数法等不仅是常用的技巧,而且同时也能给我很多关于不等式处理方面的启发。在不等式的基本性质一节,我们已经介绍了比较法与综合分析法,在本节,我们会主要介绍一些进阶技巧。
知识梳理
知识点一:常见的不等式证明技巧
这里有关比较法与综合分析法的部分将会略去,我们主要讲一下其他方法。
常见题型和方法解析
缩放法
例1
(★☆☆☆)已知,求证:
例2
(★★☆☆)求证
例3
(★★☆☆)求证
试题演练
一、解答题
1.已知f(x)=|2x-1|+2|x+1|
(1)求函数f(x)的最小值;
(2)若f(x)的值域为M,当t∈M时,证明t2+1≥+3t.
2.已知,函数.
(1)若,,求不等式的解集;
(2)求证:.
3.(1)求函数的最大值.
(2)若实数,,满足,证明:,并说明取等条件.