不等式求解方法归纳-高中数学.doc
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1、一、不等式基本知识一、不等式基本知识 1、基本性质、基本性质 性质一:性质一:abba(对称性)(对称性) 性质二:性质二:cacbba,(传递性)(传递性) 性质三:性质三:cbcaba 性质四:性质四:bcaccbabcaccba0,;0, 2、运算性质运算性质 dbcadcba ,(加法法则加法法则) ;bdacdcba0, 0(乘法法则乘法法则) nn baNnba , 0(乘方法则乘方法则) ; nn baNnba , 0(开方法则开方法则) 3、常用不等式常用不等式 (1)ab baba 2 22 ) 2 ( 2 (2)|2 22 abba取等号条件取等号条件:一正一正、二定二定、
2、三三 相等相等 (3)2| 1 | x x(4)若)若 ma mb a b mba , 0, 0 (5) n nn xxxnxxxx 21321 (0 i x) 二、不等式的证明方法二、不等式的证明方法 常用的方法有常用的方法有:比较法比较法、分析法分析法、综合法综合法、归纳法归纳法、反证法反证法、类比法类比法、放缩法放缩法、 换元法、判别式法、导数法、几何法、构造函数、数轴穿针法等。换元法、判别式法、导数法、几何法、构造函数、数轴穿针法等。 1、比较法比较法 例例 1、若、若, 0, 0ba求证:求证:ba b a a b 22 。 证 明 :证 明 : ab baba ba ab baba
3、ba ba b a a b 22222 )( )( )( )( 0, ba a b b a 22 。 2、分析法分析法 例例 2 已知已知yxba,都是正实数,且都是正实数,且., 11 yx ba 求证:求证: yb y xa x 。 解:解:yxba,都是正实数,都是正实数,要证要证 yb y xa x ,只要证,只要证)()(xayybx,即,即 证证aybx ,也就是,也就是 ab ay ab bx ,即,即, b y a x 而由而由., 11 yx ba ,知,知 b y a x 成立,原式成立,原式 得证。得证。 3、综合法(先用分析法分析寻找思路,再正面求证)综合法(先用分析法
4、分析寻找思路,再正面求证) 例例 3、设设cba,均为正数均为正数,且且1cba,求证求证:23131313cba。 证 明 :证 明 :cba,均 为 正 数 ,均 为 正 数 ,1cba,10 , 10 , 10cba, 2 33 132, 2 33 132, 2 33 132 c c b b a a ,以上三式相加得,以上三式相加得 , 61313132cba23131313cba。 例例 4、设、设 NnNm,且且nm ,求证:,求证: nm nm ) 1 1 () 1 1 ( 证明:证明:1111) 1 1 () 1 1)( 1 1 () 1 1 ( mmmm mn n mnm m
5、)(1) 1 1 ( n n ) 1 1 ( ,1 1 1 m ,上述不等式中不能取等号,上述不等式中不能取等号, nm nm ) 1 1 () 1 1 (成立。成立。 式中乘了式中乘了mn个个 1 构成不等式构成不等式. 4、数学归纳法数学归纳法 例例 5、设、设1x,且,且, Nn求证求证nxx n 1)1 ( 证明证明: (1)当)当1n时,时,xx11)1 (,不等式成立,不等式成立 (2) 假设当假设当, Nkkn时时, 不等式成立不等式成立, 即即kxx k 1)1 (,那么当那么当1 kn时时, 0, 01, 1 2 kxxx,由归纳假设可得由归纳假设可得xkxkxx k ) 1
6、(1)1)(1 ()1 ( 1 xkxxkkx k ) 1(1)1 (,) 1(1 12 ,即即1 kn时时,不等式也成立不等式也成立,综合以综合以 上所述,对于任意上所述,对于任意1x,且,且, Nnnxx n 1)1 (都成立。都成立。 5、反证法反证法 例例 6、已知已知cba,都是小于都是小于 1 的正数的正数,求证求证:accbba)1 ( ,)1 ( ,)1 (中至少有一个中至少有一个 不大于不大于 4 1 。 证明:假设三个式子都大于证明:假设三个式子都大于 4 1 ,cba,都是小于都是小于 1 的正数的正数 2 1 )1 (ba, 2 1 )1 (, 2 1 )1 (accb
7、, 从 而, 从 而 2 3 )1 ()1 ()1 (accbba, 但 是, 但 是 2 3 2 )1 ( 2 )1 ( 2 )1 ( )1 ()1 ()1 ( accbba accbba与 上 式 矛与 上 式 矛 盾,故假设不成立,原命题成立。盾,故假设不成立,原命题成立。 6、类比法类比法 例例 7、已知函数、已知函数)0()( 2 acbxaxxf的图像与的图像与x轴有两个不同的交点,若轴有两个不同的交点,若 0)(cf,且,且cx 0时时0)(xf,当,当0, 1tc时,求证:时,求证:0 12 t c t b t a 。 证明:直接证明很困难,题中说到函数证明:直接证明很困难,题
8、中说到函数)(xf的性质,那么就要构造成类似的性质,那么就要构造成类似)(xf 的形式,即类比函数,要证的形式,即类比函数,要证0 12 t c t b t a ,即证,即证0 12 c t t b t t a, 2 ) 1 ( 2 t t t t 且且0a,) 1 () 1 () 1 ( 12 2 t t fc t t b t t ac t t b t t a,而,而 c t t 1 1 00 12 , 0) 1 ( t c t b t a t t f,命题得证。,命题得证。 7、放缩法放缩法 常用放缩公式:常用放缩公式:1 2 1 1nn n nn; nnnnn 1 1 11 1 11 2
9、 ; )0, 0( mab b a mb ma ;)3(2! 1 nn n ;n个正数个正数 n aaaa 321 ,2n, 有有 n nn aaaanaaaa 321321 , 当且仅当当且仅当 n aaaa 321 时等号成立时等号成立; |bababa;) 1ln(, 0() 1ln(xxxxx; 二 项 式 定 理 展 开 式二 项 式 定 理 展 开 式 n nnnn n CCCCCba n 3210 )(; )0(31)1 ( 3 xxx 例例 8、已知正项数列、已知正项数列 n a满足满足) 10( 1 aaa,且,且 n n n a a a 1 1 , (1)求证:)求证: a
10、n a an ) 1(1 (2) n k k k a 1 1 1 证明证明: (1)1 1 2 1 1 11 , 1 11 1 211 1 n aaaaaaa a a nnnnnn n n a an) 1(1 , an a an ) 1(1 (2) nna a ana a an a an 1 1) 1(1 , ) 1( 1 32 1 21 1 1 1 nnk a n k k . 1 1 1 1 1 11 3 1 2 1 2 1 1 nnn 命题得证。命题得证。 8、换元法换元法 常用的换元方法常用的换元方法若若 222 ayx可设可设)2 , 0,sin,cosayax。 若若1 22 22
11、b y a x ,可设,可设)2 , 0,sin,cosbyax。 对于对于 2 1x,可设,可设), 0( ,cosx,或,或) 2 , 2 ( ,sin x。 对于对于 2 1x,可设,可设tanx或或cotx。 对于对于1 2 x,可设,可设secx或或cscx。 若若 222 ayx,可设,可设aryrx|0 ,sin,cos 例例 9、已知、已知4, 22 baRba,求证:,求证: 20|383| 22 baba 。 证明:设证明:设)(sin,cosRrbra,其中,其中20 r,原式可转化为原式可转化为 | )2cos(|5|2sin42cos3|sin3cossin8cos3
12、| 22222 rrr, , 1| )2cos(|0原式原式205 2 r,原不等式成立。原不等式成立。 9、判别式法判别式法 例例 10、求证:、求证: 2 3 1 1 2 1 2 2 x xx 。 证明:设证明:设 1 1 2 x xx y,则,则01)1 ( 2 yxxy,定义域为,定义域为 R (1)1y时,时,0 x是定义域中的一个值,是定义域中的一个值,1y是值域中的一个值。是值域中的一个值。 (2)1y时,由时,由0)1 (41 2 y,得,得) 1( 2 3 2 1 yy。 综上所述综上所述 2 3 1 1 2 1 2 2 x xx 成立。成立。 推论:判别式法证明对形如推论:
13、判别式法证明对形如), 0,( 21 2 2 2 11 2 1 2 Rxaab cxbxa cxbxa a 具有一般性。具有一般性。 10、导数法(单调性)导数法(单调性) 例例 11 、 已 知 各 项 均 为 正 数 的 数 列、 已 知 各 项 均 为 正 数 的 数 列 n a的 前的 前n项 和项 和 n S满 足满 足1 1 S, 且, 且 NnaaS nnn ),2)(1(6, (1)求求 n a的通项公式的通项公式; (2)设数列)设数列 n b满足满足, 1) 12( n b n a并记并记 n T为为 n b的前的前n项项 和,求证:和,求证:)3(log13 2 nn a
14、T, Nn。 解解: (1)2 , 1),1)(1( 6 1 11111 aaaSa,由已知,由已知2, 11 11 aSa,又,又 )2)(1()2)(1( 6 1 1111 nnnnnnn aaaaSSa,得,得 nnnn aaaa 11 , 3(舍(舍 去)去) n a是公差为是公差为 3,首项为,首项为 2 的等差数列,故的等差数列,故 n a通项公式为通项公式为13 nan。 (2)由由, 1) 12( n b n a解得解得 13 3 log) 1 1 (log 22 n n a b n n , nn bbbbT 321 ) 13 3 8 9 5 6 2 3 (log2 n n ,
15、 23 2 ) 13 3 5 6 2 3 (2log)3(log13 3 2 nn n aT nn ,令令 )(nf 23 2 ) 13 3 5 6 2 3 ( 3 nn n ,则,则 )23)(53( )33( ) 23 33 ( 53 23 )( ) 1( 3 3 nn n n n n n nf nf , 因因)() 1(, 079)23)(53()33( 23 nfnfnnnn,特别的,特别的 20 27 ) 1 ()( fnf,)3(log13 2 nn aT。 11、构造函数法构造函数法 例例 12、对于函数、对于函数)(xf,若存在,若存在, 0 Rx 使使 00) (xxf成立,
16、则称成立,则称 0 x为为)(xf的不动的不动 点,如果函数点,如果函数)(xf),( 2 Ncb cbx ax 有且仅有两个不动点有且仅有两个不动点 0,2,且,且 2 1 )2(f, (1)试求函数试求函数)(xf的单调区间。的单调区间。 (2)已 知 各 项 不 为 零 的 数 列已 知 各 项 不 为 零 的 数 列 n a满 足满 足1) 1 (4 n n a fS, 求 证 :, 求 证 : nn an n a 11 ln 1 1 。 (3)设设 n n n T a b, 1 为数列为数列 n b的前的前n项和,求证:项和,求证: 20072008 2008ln1TT。 解解: (
17、1)令)令0)1 (,)( 2 2 acxxbx cbx ax xf,由已知,由已知 0,2 时方程的两根,时方程的两根, , 0, 0, 01 21 aaxxb, 022, 1 221 bc b c xx10,bcb, 2, 2 5 0, 248, 2 1 2 4 )2( bbb cb f 22 )(, 2 2 x x xfc, ) 1(2 )2( )( x xx xf, 令令0)( x f得得2x或或10 x, 令令0)( x f, 得得0 x或或21 x, 增区间为增区间为), 2( 和和) 1 , 0(,减区间为,减区间为)0 ,(和和)2 , 1 (。 (2) )1 (2 1 ) 1
18、 ( nnn aaa f ,1) 1 (4 n n a fS,2 ,2 2 111 2 nnnnnn aaSaaS 两式做差得两式做差得1 1 nn aa,数列数列 n a是以是以-1 为公差,为公差,-1 为首项的等差数列,为首项的等差数列, nan,要证原式要证原式, 即证即证 nn n n 11 ln 1 1 , 令令 n x 1 , 函数函数xxxg) 1ln()(, 0 1 )( x x xg,递减,递减 nn n xxxgxg 1 ) 1 ln(,)1ln(, 0)(, 01ln)( max , 同理可证同理可证 nn an n ann n11 ln 1 , 1 1 ) 1 ln(
19、 1 。 (3)由由 (2) 得得 nn b n n n n b 1 ln, 1 ln 1 ,12ln 2006 2007 ln 2007 2008 ln1 2008 T 2008ln12008ln,2008ln2ln 2006 2007 ln 2007 2008 ln 2007 T, 20072008 2008ln1TT。 12、数轴穿针法(注意奇次幂穿过,偶此幂不穿过,从最大值且从数轴上方开数轴穿针法(注意奇次幂穿过,偶此幂不穿过,从最大值且从数轴上方开 始穿,每过一个值都要穿过,而且也要相应的变换在数轴的上下方)始穿,每过一个值都要穿过,而且也要相应的变换在数轴的上下方) 例例 13、求
20、解不等式、求解不等式0 )7)(6( )9)(8()4( 2 xx xxx 解解: 原不等式等价于原不等式等价于0)7)(6)(9)(8()4( 2 xxxxx, 根分别为根分别为9 , 8 , 4 , 7, 6 在在 数轴上标出这些值,考虑到数轴上标出这些值,考虑到 4 对应的为偶次幂,所以不穿过。其结果如图对应的为偶次幂,所以不穿过。其结果如图 -7-6489 在数轴上方的为大于在数轴上方的为大于 0 的解,下方的为小于的解,下方的为小于 0 的解,因此不等式的解为的解,因此不等式的解为 , 67|xx或或98 x 三、三、含绝对值不等式的解法含绝对值不等式的解法 一、一、分类讨论法分类讨
21、论法 例例 1、求、求xx2|3| 2 的解集。的解集。 解 :解 : 当当03 2 x时 , 有时 , 有, 3x或或, 3x此 时 原 式 即 为此 时 原 式 即 为 . 0) 1)(3(32 2 xxxx解得解得3x或或1x,与,与, 3x或或, 3x求交集得求交集得 解解3x或或3x。 当当03 2 x时时,有有33x,原式即为原式即为0)3)(1(32 2 xxxx,解得解得 13x,与,与33x求交集得求交集得13x。 综上综上所述,原不等式解集为所述,原不等式解集为1|xx或或3x。 二、二、两边平方法(承接例两边平方法(承接例 1) 当当0 x时,原不等式可化为时,原不等式可
22、化为09104)3( 24222 xxxx分解因式得分解因式得 0) 1)(1)(3)(3(xxxx, 所以所以3x或或3x或或11x, 故故3x或或10 x。 当当0 x时,原不等式恒成立。时,原不等式恒成立。 综合综合可得解集为可得解集为1|xx或或3x。 三、三、图像法(承接例图像法(承接例 1) 令令,2|,3| 2 2 1 xyxy分别在坐标轴上画出两者的图像,解方程分别在坐标轴上画出两者的图像,解方程xx2|3| 2 可得可得 3, 1 21 xx从图像可得不等式的解为从图像可得不等式的解为1|xx或或3x,y=|3| 2 x 四、四、等价转化法(承接例等价转化法(承接例 1) 原
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