证明数列不等式的两种措施

2024-09-25 00:00:00张淼
语数外学习·高中版下旬 2024年7期

证明数列不等式问题常与数列、函数、不等式、方程等知识点相结合.因而证明不等式,可以从不同知识点入手来寻找解题的思路.下面结合实例介绍证明数列不等式的两种措施,以供参考.

一、采用数学归纳法

数学归纳法是证明数列不等式的常用方法.一般需要两个步骤:第一步,证明当[n=1]时,数列不等式成立;第二步,假设当[n=k]时数列不等式成立,并将其作为依据来证明当[n=k+1]时,该数列不等式也成立.这样便可证明,对于任意正整数n,该数列不等式均成立.

例[1].已知函数[f(x)=x2-2x-3],数列[xn]中[x1=2],[xn+1]是过点[P(4,5)]与[Qxn,fxn]的直线[PQn]与[x]轴交点的横坐标,试证明:[2≤xn<xn+1<3].

解答本题主要运用了数学归纳法,首先证明当[n=1]时不等式成立;然后假设当[n=k]时不等式成立,据此得出直线[PQk+1]的方程,求得[xk+2]、[xk+1],并证明[xk+2>xk+1],进而证明当[n=k+1]时不等式成立,从而证得对于任意自然数,[2≤xn<xn+1<3]成立.

二、运用放缩法

运用放缩法证明不等式,需通过放大分子、添加一些项、去掉某一项等方式,将数列的通项公式放大或缩小,以根据等差、等比数列的前n项和公式求和,进而根据不等式的传递性来证明不等式.用该方法解题要注意把握放缩的“度”,不可“放”得过大,也不可“缩”得过小.

由于数列的通项公式中含有[(-1)n-1],所以需要分奇偶项进行讨论.先将数列的前后项进行合并,以消除[(-1)n-1];然后通过放缩构造出等比数列,便可根据等比数列的前n项和公式进行求和,从而证明不等式成立.

总之,数学归纳法与放缩法都是证明数列不等式问题的常用方法.在证明数列不等式时,要仔细观察数列,研究其中存在的规律,根据其结构特征选用合适的方法来解题.