高中数学不等式的几种常见证明方法(县二等奖).doc

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魏祥师 泗阳致远中学 高中数学

高中数学不等式的几种常见证明方法

摘要：

不等式是中学数学的重要知识，考察学生对不等式理论熟练掌握的程度也是衡量学生数学水平的重要方面，同时，不等式也是高中数学的基础，因此，在每年的数学高考题中，有关不等式的相关题目都有所出现，本文介绍了几种不等式的证明方法，并举例进一步加强对各种不等式的理解.

关键字：

不等式；数学归纳法；均值；柯西不等式

一、比较法

所谓比较法，就是通过两个实数与的差或商的符号（范围）确定与大小关系的方法，即通过“，，；或，，”来确定，大小关系的方法，前者为作差法，后者为作商法.

例1设，求证：

.

证明：

＝

＝

因为，

例2已知：

a＞b＞c＞0,求证：

＞.

证明：

＝

＞

＝＝1

＞1

＞

二、分析法

分析法：

从求证的不等式出发，分析这个不等式成立的充分条件，把证明这个不等式的问题转化为证明这些条件是否具备的问题，如果能够肯定这些条件都已具备，那么就可以判定所证的不等式成立.

例3求证

证明：

为了证明原不等式成立，只需证明

即，

只需证明

成立

原不等式成立

运用分析法时，需积累一些解题经验，总结一些常规思路，这样可以克服无目的的乱写，从而加强针对性，较快地探明解题的途径.

三、综合法

从已知或证明过的不等式出发，根据不等式的性质及公理推导出欲证的不等式，这种证明方法叫做综合法.

例4已知，，求证：

证明：

∵∴1=

　　∴

　又∵

　　∴．

四、反证法

从否定结论出发，经过逻辑推理，导出矛盾，证实结论的否定是错误的，从而肯定原结论是正确的，这种证明方法叫做反证法.用反证法证明不等式时，必须将命题结论的反面的各种情形一一导出矛盾.

反证法证明一个命题的思路及步骤：

（1） 假定命题的结论不成立；

（2） 进行推理，在推理中出现下列情况之一：

与已知条件矛盾；与公理或定理矛盾;

（3） 由于上述矛盾的出现，可以断言，原来的假定“结论不成立”是错误的;

（4） 肯定原来命题的结论是正确的.

例5已知，求证：

证明：

由知，假设，则

又因为，所以，即

从而，与已知矛盾.

假设不成立，从而

同理，可证

五、放缩法

放缩法就是在证明过程中,利用不等式的传递性,作适当的放大或缩小,证明比原不等式更好的不等式来代替原不等式的证明.放缩法的目的性强,必须恰到好处,同时在放缩时必须时刻注意放缩的跨度，放不能过头，缩不能不及.否则不能达到目的.

例6设、、是三角形的边长，求证

证明：

由不等式的对称性，不妨设，则

且，

∴

∴

六、数学归纳法

对于含有的不等式，当取第一个值时不等式成立，如果使不等式在时成立的假设下，还能证明不等式在时也成立，那么肯定这个不等式对取第一个值以后的自然数都能成立.

例7证明：

证明：

（1）当时，左边=；右边=1，左边右边.所以原不等式成立.

当=2时，左=，右==4，所以左右；

当=3时，左=，右==9，所以左右.

因此当时，不等式成立.

（2）假设当（且）时，不等式成立.即.

因为

=

=（因，则，）

所以，.故当时，原不等式也成立.

根据

（1）和

（2），原不等式对于任何都成立.

七、换元法

在证明过程中，以变量代换的方法，选择适当的辅助未知数，使问题的证明得到简化.

例8已知且求证：

证明：

设其中

则

=

=

原不等式得证.

例9已知：

，求证：

.

证明：

设，，则，

所以

例10已知且，求证：

证明：

因为且

所以设

则

=

=

即

原不等式成立.

八、利用均值不等式

均值不等式是高考中一个重要知识点，其变形多，约束条件“苛刻“（一正、二定，三相等）.

均值不等式公式：

①（当且仅当时取“”）；

②（当且仅当时取“”）.

例11已知a，b，c为不全相等的正数，求证：

a（b2+c2）+b（c2+a2）+c（a2+b2）>6abc.

证明：

∵b2+c2≥2bc,a>0,∴a（b2+c2）≥2abc

同理，b（c2+a2）≥2bac,c（a2+b2）≥2cab,

又因为a，b，c不全相等，

所以上述三个不等式中等号不能同时成立，

因此a（b2+c2）+b（c2+a2）+c（a2+b2）>6abc.

例12若，求证：

证明：

因为所以

当且仅当，即时等号成立

九、导数法

当属于某区间，有，则单调递增；若，则单调递减.推广之，若证，只须证及即可.

例13证明不等，

证明：

设则故当时，递增；当递减.

则当时，

从而证得

十、利用柯西不等式

设均为实数，则，当且仅当时成立.

例14若，求证：

分析：

此题在前面可用均值不等式解，这儿也可以用柯西不等式解.

证明：

当且仅当，即时等号成立

十一、在不等式两端取变限积分证明新的不等式

例15证明:

时，．

证明：

已知,（时只有时等号成立）,在此式两端同时取上的积分得,对得到的不等式取上的积分得到,第三次取在上的积分得

即，继续在上积分两次即可得,所以．

结束语：

不等式知识在高中尤为重要，在学术上也有很大的研究的余地，本文只是浅显的举例说明了一些关于不等式的内容，更深层的知识有待学者继续研究.

参考文献：

[1]傅荣强，于长军.《龙门专题高中数学不等式》[M].龙门书局出版社，2007：

58—88

[2]胡汉明.不等式证明问题的思考方法.数学通讯,2001（9）.

[3]王胜林,卫赛民.证明不等式的几种特殊方法.数学通讯,2004（11）.

[4]普片多，例谈中学不等式的证明方法.西南大学数学与统计学院

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