什麼是均值不等式不等式的證明方法有哪些

2021-03-07 04:52:51 字數 5312 閱讀 8228

1樓:匿名使用者

1.比較法比較法是證明不等式的最基本、最重要的方法之一,它是兩個實數大小順序和運算性質的直接應用,比較法可分為差值比較法(簡稱為求差法)和商值比較法(簡稱為求商法)。

(1)差值比較法的理論依據是不等式的基本性質:「a-b≥0a≥b;a-b≤0a≤b」。其一般步驟為:

①作差:考察不等式左右兩邊構成的差式,將其看作乙個整體;②變形:把不等式兩邊的差進行變形,或變形為乙個常數,或變形為若干個因式的積,或變形為乙個或幾個平方的和等等,其中變形是求差法的關鍵,配方和因式分解是經常使用的變形手段;③判斷:

根據已知條件與上述變形結果,判斷不等式兩邊差的正負號,最後肯定所求證不等式成立的結論。應用範圍:當被證的不等式兩端是多項式、分式或對數式時一般使用差值比較法。

(2)商值比較法的理論依據是:「若a,b∈r+,a/b≥1a≥b;a/b≤1a≤b」。其一般步驟為:

①作商:將左右兩端作商;②變形:化簡商式到最簡形式;③判斷商與1的大小關係,就是判定商大於1或小於1。

應用範圍:當被證的不等式兩端含有冪、指數式時,一般使用商值比較法。

2.綜合法利用已知事實(已知條件、重要不等式或已證明的不等式)作為基礎,借助不等式的性質和有關定理,經過逐步的邏輯推理,最後推出所要證明的不等式,其特點和思路是「由因導果」,從「已知」看「需知」,逐步推出「結論」。其邏輯關係為:

ab1 b2 b3… bnb,即從已知a逐步推演不等式成立的必要條件從而得出結論b。

3.分析法分析法是指從需證的不等式出發,分析這個不等式成立的充分條件,進而轉化為判定那個條件是否具備,其特點和思路是「執果索因」,即從「未知」看「需知」,逐步靠攏「已知」。用分析法證明ab的邏輯關係為:

bb1b1 b3 … bna,書寫的模式是:為了證明命題b成立,只需證明命題b1為真,從而有…,這只需證明b2為真,從而又有…,……這只需證明a為真,而已知a為真,故b必為真。這種證題模式告訴我們,分析法證題是步步尋求上一步成立的充分條件。

4.反證法有些不等式的證明,從正面證不好說清楚,可以從正難則反的角度考慮,即要證明不等式a>b,先假設a≤b,由題設及其它性質,推出矛盾,從而肯定a>b。凡涉及到的證明不等式為否定命題、惟一性命題或含有「至多」、「至少」、「不存在」、「不可能」等詞語時,可以考慮用反證法。

5.換元法換元法是對一些結構比較複雜,變數較多,變數之間的關係不甚明了的不等式可引入乙個或多個變數進行代換,以便簡化原有的結構或實現某種轉化與變通,給證明帶來新的啟迪和方法。主要有兩種換元形式。

(1)三角代換法:多用於條件不等式的證明,當所給條件較複雜,乙個變數不易用另乙個變數表示,這時可考慮三角代換,將兩個變數都有同乙個引數表示。此法如果運用恰當,可溝通三角與代數的聯絡,將複雜的代數問題轉化為三角問題根據具體問題,實施的三角代換方法有:

①若x2+y2=1,可設x=cosθ,y=sinθ;②若x2+y2≤1,可設x=rcosθ,y=rsinθ(0≤r≤1);③對於含有的不等式,由於|x|≤1,可設x=cosθ;④若x+y+z=xyz,由tana+tanb+tanc=tanatan-btanc知,可設x=taaa,y=tanb,z=tanc,其中a+b+c=π。(2)增量換元法:在對稱式(任意交換兩個字母,代數式不變)和給定字母順序(如a>b>c等)的不等式,考慮用增量法進行換元,其目的是通過換元達到減元,使問題化難為易,化繁為簡。

如a+b=1,可以用a=1-t,b=t或a=1/2+t,b=1/2-t進行換元。

6.放縮法放縮法是要證明不等式a

(1)不等式的傳遞性;(2)等量加不等量為不等量;(3)同分子(分母)異分母(分子)的兩個分式大小的比較。常用的放縮技巧有:①捨掉(或加進)一些項;②在分式中放大或縮小分子或分母;③應用均值不等式進行放縮。

1、比較法(作差法)

在比較兩個實數 和 的大小時,可借助 的符號來判斷。步驟一般為:作差——變形——判斷(正號、負號、零)。

變形時常用的方法有:配方、通分、因式分解、和差化積、應用已知定理、公式等。

例1、已知: , ,求證: 。

證明: ,故得 。

2、分析法(逆推法)

從要證明的結論出發,一步一步地推導,最後達到命題的已知條件(可明顯成立的不等式、已知不等式等),其每一步的推導過程都必須可逆。

例2、求證: 。

證明:要證 ,即證 ,即 , , , , ,由此逆推即得 。

3、綜合法

證題時,從已知條件入手,經過逐步的邏輯推導,運用已知的定義、定理、公式等,最終達到要證結論,這是一種常用的方法。

例3、已知: , 同號,求證: 。

證明:因為 , 同號,所以 , ,則 ,即 。

4、作商法(作比法)

在證題時,一般在 , 均為正數時,借助 或 來判斷其大小,步驟一般為:作商——變形——判斷(大於1或小於1)。

例4、設 ,求證: 。

證明:因為 ,所以 , 。而 ,故 。

5、反證法

先假設要證明的結論不對,由此經過合理的邏輯推導得出矛盾,從而否定假設,匯出結論的正確性,達到證題的目的。

例5、已知 , 是大於1的整數,求證: 。

證明:假設 ,則 ,即 ,故 ,這與已知矛盾,所以 。

6、迭合法(降元法)

把所要證明的結論先分解為幾個較簡單部分,分別證明其各部分成立,再利用同向不等式相加或相乘的性質,使原不等式獲證。

例6、已知: , ,求證: 。

證明:因為 , ,

所以 , 。

由柯西不等式

,所以原不等式獲證。

7、放縮法(增減法、加強不等式法)

在證題過程中,根據不等式的傳遞性,常採用捨去一些正項(或負項)而使不等式的各項之和變小(或變大),或把和(或積)裡的各項換以較大(或較小)的數,或在分式中擴大(或縮小)分式中的分子(或分母),從而達到證明的目的。值得注意的是「放」、「縮」得當,不要過頭。常用方法為:

改變分子(分母)放縮法、拆補放縮法、編組放縮法、尋找「中介量」放縮法。

例7、求證: 。

證明:令 ,則

, 所以 。

8、數學歸納法

對於含有 的不等式,當 取第乙個值時不等式成立,如果使不等式在 時成立的假設下,還能證明不等式在 時也成立,那麼肯定這個不等式對 取第乙個值以後的自然數都能成立。

例8、已知: , , ,求證: 。

證明:(1)當 時, ,不等式成立;

(2)若 時, 成立,則

= ,即 成立。

根據(1)、(2), 對於大於1的自然數 都成立。

9、換元法

在證題過程中,以變數代換的方法,選擇適當的輔助未知數,使問題的證明達到簡化。

例9、已知: ,求證: 。

證明:設 , ,則 ,

(因為 , ),

所以 。

2樓:匿名使用者

均值不等式:a^2+b^2大於或等於2ab

什麼是均值不等式?

3樓:匿名使用者

均值不等式,又名平均值不等式、平均不等式,是數學中的乙個重要公式。公式內容為hn≤gn≤an≤qn,即調和平均數不超過幾何平均數,幾何平均數不超過算術平均數,算術平均數不超過平方平均數。

4樓:炫邁

、均值不等式:如果a,b 都為正數,那麼√(( a^2+b^2)/2)≥(a+b)/2 ≥√ab≥2/(1/a+1/b)(當且僅當a=b時等號成立.) 。

( 其中√(( a^2+b^2)/2)叫正數a,b的平方平均數也叫正數a,b的加權平均數;(a+b)/2叫正數a,b的算數平均數;√ab正數a,b的幾何平均數;2/(1/a+1/b)叫正數a,b的調和平均數) 。

5樓:竇碩伏曼雲

^【均值不等式的簡介】

概念:1、調和平均數:hn=n/(1/a1+1/a2+...+1/an)

2、幾何平均數:gn=(a1a2...an)^(1/n)=n次√(a1*a2*a3*...*an)

3、算術平均數:an=(a1+a2+...+an)/n

4、平方平均數:qn=√

[(a1^2+a2^2+...+an^2)/n]

這四種平均數滿足hn≤gn≤an≤qn

a1、a2、…

、an∈r

+,當且僅當a1=a2=

…=an時取「=」號

均值不等式的一般形式:設函式d(r)=[(a1^r+a2^r+...an^r)/n]^(1/r)(當r不等於0時);

(a1a2...an)^(1/n)(當r=0時)(即d(0)=(a1a2...an)^(1/n))

則有:當r0>-2ab

(2)對非負實數a,b,有a+b≥2√(a×b)≥0,即(a+b)/2≥√(a×b)≥0

(3)對負實數a,b,有a+b<0<2√(a×b)

(4)對實數a,b(a≥b),有a(a-b)≥b(a-b)

(5)對非負數a,b,有a²+b²≥2ab≥0

(6)對非負數a,b,有a²+b²

≥½×(a+b)²≥ab

(7)對非負數a,b,c,有a²+b²+c²≥1/3*(a+b+c)²

(8)對非負數a,b,c,有a²+b²+c²≥ab+bc+ac

(9)對非負數a,b,有a²+ab+b²≥¾×a+b)²

2/(1/a+1/b)≤√ab≤a+b/2≤√((a²+b²)/2)

●【均值不等式的證明】

方法很多,數學歸納法(第一或反向歸納)、拉格朗日乘數法、琴生不等式法、排序不等式法、柯西不等式法等等

下面介紹個好理解的方法

琴生不等式法

琴生不等式:上凸函式f(x),x1,x2,...xn是函式f(x)在區間(a,b)內的任意n個點,

則有:f[(x1+x2+...+xn)/n]≥1/n*[f(x1)+f(x2)+...+f(xn)]

設f(x)=lnx,f(x)為上凸增函式

所以,ln[(x1+x2+...+xn)/n]≥1/n*[ln(x1)+ln(x2)+...+ln(xn)]=lnn次√(x1*x2*...*xn)

即(x1+x2+...+xn)/n≥n次√(x1*x2*...*xn)

●【均值不等式的應用】

例一證明不等式:2√x≥3-1/x

(x>0)

證明:2√x+1/x=√x+√x+1/x≥3*3次√(√x)*(√x)*(1/x)=3

所以,2√x≥3-1/x

例二長方形的面積為p,求周長的最小值

解:設長,寬分別為a,b,則a*b=p

因為a+b≥2√ab,所以2(a+b)≥4√ab=4√p

周長最小值為4√p

例三長方形的周長為p,求面積的最大值

解:設長,寬分別為a,b,則2(a+b)=p

因為a+b=p/2≥2√ab,所以ab≤p^2/16

面積最大值是p^2/16

不等式的證明,不等式的證明

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