例:
已知,且,求证:
证明:
2.2利用绝对值不等式的性质:
在数学证明里,证明两个数(式子)的大小方法很多,如作差法,作商法法,分析法等,当这些方法难以证明时,特别是在绝对值不等式中时,我们可以利用我们学过的绝对值不等式的性质进行证明.
例:
已知且,求证:
证明:
所以
2.3利用均值不等式的性质:
若,则.
我们知道任何数的平方都大于或等于0,即,化简得,即任何两个数的平方之和大于或等于他们积的2倍,而在均值不等式中,因为且与同号,所以要满足上述公式,可知,下面我们谈谈其性质
例:
若,,且,求证:
证明:
所以
3
第三章放缩法在不等式中的应用
4
3.1放缩的基本类型
3.1.1舍添一些恒正或恒负的项
为了往不等式的解靠近,我们在不能直接解题的情况下,我们可以将式子添加(或减去)某些正项或者负项,这样就能使式子放大或缩小.
例:
证明级数收敛.
证明:
当时,有而,所以,,于是,对,只须,当时,根据柯西收敛准则知收敛
3.1.2适当地将分式的分子(或分母)放大或缩小
在分式中,如果分母不变、分子变大(或变小)则值变大(或变小);反之,如果分子不变、分母变大(或变小)则值变小(或变大),这是我们在放缩过程中应该掌握的结论.
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例:
已知,求S的整数部分
证明:
由,知道
(1);
(2),由
(1)、
(2)知S=165
3.1.3利用基本不等式
放缩是没有固定的方式,这要看情况而选,在选择时重要的还是根据题意所给的条件来决定的,如下是选择利用不等式的性质来进行放缩
例:
已知,求证:
证明:
因为,所以
所以
所以
3.1.4利用函数的单调性
我们已经学习了函数的单调性,知道单调函数具有增减性,而其增减性正相似于放缩法里面的放大或缩小,其实放大就是往右移动,缩小就是往左边移动.
例:
已知各项为正数的数列满足,求证:
证明:
(1)当时,由已知有,于是,所以,因为,所以,即当时不等式成立
(2)假设时不等式成立,即,由已知有,因为,所以在上单调递增,所以,即当时不等式成立,综合
(1)、
(2)知,对时不等式都成立
3.1.5利用二项式定理进行适度地放缩
在不等式的证明中,如果正面不能进行的话,我们要想到作一些相应的变形,使题目变成我们熟悉的公式或恒等式.如二项式定理在不等式证明中的应用
例:
设,且,求证:
证明:
令,则,即证,因,故,所以结论得证,即
3.2放缩的目的
在运用放缩法证明不等式时,我们一定要认真审题,我们应该明白我们应该怎么放缩,这样放的目的是什么,这就是放缩过程中的重要性,如:
3.2.1有利于约分
我们知道放缩法就是放与缩的过程,重要的是我们如何放和缩,使它达到我们要证明的问题,像在分式中,如果式子不能直接化简,我们可以给式子放或缩,使它能够含有公因式这样就可以约去公因式达到化简,明白的说就是让分母不变、分子变大(或变小)使其值变大或变小;反之,让分子不变、分母变大(或变小)使值变小(或变大,).如下题就是利用分母变小,使值变大的放缩.
例:
证明:
证明:
因为
因此,对,只要,即,取,当时,有,即
所以
3.2.2有利于差分
数学是很讲究技巧的,表面上有些式子是无法求出来的,但是,如果我们
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认真审题,找出题意的本质,我们就会发现它里面蕴含着很大的秘密或技巧,例如,的结果我们可以通分很快就可以算出来,但是,甚至时我们该怎么求呢?
我们知道他们他们各子分数都是可以拆开的,当他们拆开时我们发现中间两项之和刚好等于0,最后只剩下首尾两项.下面我们再看一题
例:
证明数列收敛,其中
证明:
对,取,当时,
所以
3.2.3有利于消元
我们知道解题的过程就是化简,使问题由繁化简,由难化易,当由已知条
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件无法化简时,我们可以给问题进行适度地放缩,使得问题能够化简消元,使问题得以解决.
例:
证明级数的敛散性
证明:
取,则不论取多大,若令,则有,根据柯西收敛准则之知级数发散
3.2.4有利于运用公式
数学里面我们学习了很多数学公式,但是我们应该如何运用这些公式呢,这要具体问题具体分析,我们要认真地审题,题目的意思跟哪个公式比较接近,然后把我们所要求的问题向所需要的公式靠拢,使问题得以解决.
例:
证明:
证明:
对任意的实数,有,即,这就等价于求一元二次方程的解的问题,要满足上述条件,我们知道判别式要小于或等于零,即,化简得,所以结论得证.
第四章如何进行适当地放缩
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运用放缩法证明不等式的确是一种很巧妙的证明方法,但是才能如何做到快速、有效地放缩,即应该放多大,缩多小,这是我们在利用放缩法选择证明不等式时要认真考虑的事情,需要我们在学习过程中进一步地探讨.
例1:
求证:
分析:
由通项,知,可这样放缩显然达不到目的,这里无疑是放得太大了,若由通项,经检验可以达到证明的目的.
证明:
由通项,所以(无穷等比数列),即.
例2:
:
求证:
分析:
由通项
(1)
(2)
(A)由
(1)有,显然放缩过大.
(B)若适当地保留某一项(这里保留一项),得,放缩正确
(C)由
(2)有
,显然放缩过小
(D)若适当地保留某一项(这里保留一项),得
,知放缩正确.
综合上述,联合(B)、(C)得证,即
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参考文献
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[1]普通高中课程标准实验教科书.数学5(必修)[M],人民教育出版社,2004.
[2]马华祥,“放缩法”的基本策略[J],<<数学教学通讯>>2003(176):
48-49.
[3]华东师范大学数学系编,数学分析.下册[M],第三版,2001:
1-5.
[4]罗春宗,巧用放缩法证明不等式[J],南平师专学报,1996
(2),自然科学报:
47-50.
[5]田庆梅,用放缩法证明不等式[J].太原科技,2001(3):
42-43.