选用合适的方法,快速证明不等式

2023-03-31 17:28:36熊艳
语数外学习·高中版下旬 2023年10期
关键词:证明题反证法定义域

熊艳

不等式证明题比较常见,其命题形式多种多样,解法也很多,常用的有综合法、反证法、数学归纳法、构造法、函数性质法等.下面结合实例,主要谈一谈证明不等式的两种思路:利用函数的单调性和反证法.

一、利用函数的单调性

不等式与函数的关系紧密.在证明不等式时,可将问题与函数关联起来,先根据不等式的结构特征,构造出合适的函数模型;然后根据函数单调性的定义,或导函数与函数单调性之间的关系判断出函数的单调性,进而根据函数的单调性证明不等式成立.有时可将不等式两侧的式子看作取两个不同自变量时函数的表达式,有时可以将不等式转化为[f(x)≥0]、 [f(x)>0]、[ f(x)<0]、[ f(x)≤0]来求解.

例1.证明:[x-1x+1lnx-x+1≥0].

证明:设[fx=x+1lnx-x+1],

[∴fx]在[0,1]上单调递减,在[1,+∞]上单调递增,

[∴fx≥f1=1>0],

[∴fx]为增函数,

[∵f1=0],

[∴x∈0,1]时, [fx

[∴x-1fx>0],

[∴]当[x∈1,+∞]时, [fx≥f1=0],

[∴x-1fx≥0],

[∴][x-1x+1lnx-x+1≥0].

若将不等式左边的式子构造成函数,则函数的单调性难以判断.而原不等式左边的式子为积式,右边的式子为0,所以考虑分别判断左边各因式的符号,于是设[fx=x+1lnx-x+1],只需让[x-1]与[fx]同号,即可证明结论.而函数f(x)中含有对数式,需分析导函数与0之间的关系,根据导函数与函数单调性之间的关系判断出函数的单调性,进而根据函数的单调性证明结论.利用函数的单调性来证明不等式,往往要先根据题意确定函数的定义域,然后判断函数的单调性.

二、反证法

反证法是解答不等式证明题常用的一种方法,它是从问题的反面情况入手,假设结论不成立,然后通过推导得出相矛盾的结论,从而证明不等式成立.

若已知不等式P(x)对于某个定义域内的所有x都成立,采用反证法来证明P(x)的具体步骤如下:

1. 假设P(x)不成立,即存在某个x,使得P(x)不成立;

2. 根据P(x)不成立的条件,构造一个等价的命题Q(x);

3. 推导出Q(x)的结论,并证明该结论与某个公式、定理、性质相矛盾,从而证明假设错误;

4.得出结论,即P(x)對于定义域内的所有x都成立.

需要注意的是,在使用反证法时,我们必须保证命题的等价性,即Q(x)成立与P(x)不成立是等价的.

化简可得:[a2+b2+c2

而对于任意正实数a,b,c,

[a2+b2≥2ab,b2+c2≥2bc,a2+c2≥2ac],

将上述3式相加,

可得[2a2+2b2+2c2≥2ab+2bc+2ac],

即[a2+b2+c2≥ab+bc+ac],

这与[a2+b2+c2

通过对以上两种思路进行分析比较,我们可以发现,第一种思路的适用范围较广,且是大家解题时经常用到的,第二种思路通常适用于从正面入手较为困难的不等式证明题.

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