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均值不等式一正二定三相等什么意思(均值不等式)
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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(shù)大小順序和運(yùn)算性質(zhì)的直接應(yīng)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(jù)是不等式的基本性質(zhì):“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(gòu)成的差式,將其看作一個整體;②變形:把不等式兩邊的差進(jìn)行變形,或變形為一個常數(shù),或變形為若干個因式的積,或變形為一個或幾個平方的和等等,其中變形是求差法的關(guān)鍵,配方和因式分解是經(jīng)常使用的變形手段;③判斷:根據(jù)已知條件與上述變形結(jié)果,判斷不等式兩邊差的正負(fù)號,最后肯定所求證不等式成立的結(jié)論。應(yīng)用范圍:當(dāng)被證的不等式兩端是多項式、分式或?qū)?shù)式時一般使用差值比較法。
(2)商值比較法的理論依據(jù)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(guān)系,就是判定商大于1或小于1。應(yīng)用范圍:當(dāng)被證的不等式兩端含有冪、指數(shù)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(chǔ),借助不等式的性質(zhì)和有關(guān)定理,經(jīng)過逐步的邏輯推理,最后推出所要證明的不等式,其特點和思路是“由因?qū)Ч?,從“已知”看“需知”,逐步推出“結(jié)論”。其邏輯關(guān)系為: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(jié)論B。
3.分析法分析法是指從需證的不等式出發(fā),分析這個不等式成立的充分條件,進(jìn)而轉(zhuǎn)化為判定那個條件是否具備,其特點和思路是“執(zhí)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(guān)系為: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(shè)A≤B,由題設(shè)及其它性質(zhì),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(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,變量較多,變量之間的關(guān)系不甚明了的不等式可引入一個或多個變量進(jìn)行代換,以便簡化原有的結(jié)構(gòu)或?qū)崿F(xiàn)某種轉(zhuǎn)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:多用于條件不等式的證明,當(dāng)所給條件較復(fù)雜,一個變量不易用另一個變量表示,這時可考慮三角代換,將兩個變量都有同一個參數(shù)表示。此法如果運(yùn)用恰當(dāng),可溝通三角與代數(shù)的聯(lián)系,將復(fù)雜的代數(shù)問題轉(zhuǎn)化為三角問題根據(jù)具體問題,實施的三角代換方法有:①若x2+y2=1,可設(shè)x=cosθ,y=sinθ;②若x2+y2≤1,可設(shè)x=rcosθ,y=rsinθ(0≤r≤1);③對于含有的不等式,由于|x|≤1,可設(shè)x=cosθ;④若x+y+z=xyz,由tanA+tanB+tanC=tanAtan-BtanC知,可設(shè)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(shù)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(jìn)行換元,其目的是通過換元達(dá)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(jìn)行換元。
6.放縮法放縮法是要證明不等式A<B成立不容易,而借助一個或多個中間變量通過適當(dāng)?shù)姆糯蠡蚩s小達(dá)到證明不等式的方法。放縮法證明不等式的理論依據(jù)主要有:(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舍掉(或加進(jìn))一些項;②在分式中放大或縮小分子或分母;③應(yīng)用均值不等式進(jìn)行放縮。
1、比較法(作差法)
在比較兩個實數(shù) 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(fù)號、零)。變形時常用的方法有:配方、通分、因式分解、和差化積、應(yīng)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(jié)論出發(fā),一步一步地推導(dǎo),最后達(dá)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(dǎo)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(jīng)過逐步的邏輯推導(dǎo),運(yùn)用已知的定義、定理、公式等,最終達(dá)到要證結(jié)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(shù)時,借助 或 來判斷其大小,步驟一般為:作商——變形——判斷(大于1或小于1)。
例4、設(shè) ,求證: 。
證明:因為 ,所以 , 。而 ,故 。
5、反證法
先假設(shè)要證明的結(jié)論不對,由此經(jīng)過合理的邏輯推導(dǎo)得出矛盾,從而否定假設(shè),導(dǎo)出結(jié)論的正確性,達(dá)到證題的目的。
例5、已知 , 是大于1的整數(shù),求證: 。
證明:假設(shè) ,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(jié)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(zhì),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(qiáng)不等式法)
在證題過程中,根據(jù)不等式的傳遞性,常采用舍去一些正項(或負(fù)項)而使不等式的各項之和變小(或變大),或把和(或積)里的各項換以較大(或較?。┑臄?shù),或在分式中擴(kuò)大(或縮?。┓质街械姆肿樱ɑ蚍帜福瑥亩_(dá)到證明的目的。值得注意的是“放”、“縮”得當(dāng),不要過頭。常用方法為:改變分子(分母)放縮法、拆補(bǔ)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(shù)學(xué)歸納法
對于含有 的不等式,當(dāng) 取第一個值時不等式成立,如果使不等式在 時成立的假設(shè)下,還能證明不等式在 時也成立,那么肯定這個不等式對 取第一個值以后的自然數(shù)都能成立。
例8、已知: , , ,求證: 。
證明:(1)當(dāng) 時, ,不等式成立;
(2)若 時, 成立,則
= ,
即 成立。
根據(jù)(1)、(2), 對于大于1的自然數(shù) 都成立。
9、換元法
在證題過程中,以變量代換的方法,選擇適當(dāng)?shù)妮o助未知數(shù),使問題的證明達(dá)到簡化。
例9、已知: ,求證: 。
證明:設(shè) , ,則 ,
(因為 , ),
所以 。
本文到此講解完畢了,希望對大家有幫助。