不等式证明的常见方法

第一篇：不等式证明的常见方法

构造函数法证明不等式的常见方法公开课

选修2-2

导数及其应用

构造函数法证明不等式

一、教学目标：

1.知识与技能：利用导数研究函数的单调性极值和最值，再由单调性和最值来证明不等式. 2.过程与方法：引导学生钻研教材，归纳求导的四则运算法则的应用，通过类比，化归思想转换命题，抓住条件与结论的结构形式，合理构造函数. 3.情感与态度：通过这部分内容的学习，培养学生的分析能力(归纳与类比)与推理能力(证明)，培养学生战胜困难的决心和解题信心。

二、教学重难点：解题技巧是构造辅助函数，把不等式的证明转化为利用导数研究函数的单调性或求最值，从而证得不等式，而如何根据不等式的结构特征构造一个可导函数是用导数证明不等式的关键。难点：将命题的结论进行转化与化归，变成熟悉的题型。

三、教法学法：变式训练

四、教学过程：

(一)引入课题：

1.复习导数的运算法则：

2.问题探源：

(教材第32页B组题第1题)

利用函数的单调性，证明下列不等式，并通过函数图象直观验证

(3)ex1x(x0)(4)lnxx1(x0)

3.问题探究：

1、直观感知(几何画板演示);(2)推理论证 4高考探究：

例

1、(2013年北京高考)设L为曲线C：ylnx在点(1，0)处的切线. x(I)求L的方程;

(II)证明：除切点(1，0)之外，曲线C在直线L的下方.

(类似还有2011年课标全国卷第21题)

1 选修2-2

导数及其应用

变式练习1：

证明：对任意的正整数n，不等式ln(1)11n111n 都成立

(类似还有2012年湖北高考题第22题)

变式练习2：

若函数yf(x)在R上可导且满足不等式xf/(x)f(x)恒成立，且常数a，b满足a>b，求证：.af(a)>bf(b)

变式练习3：

若定义在(0,)上的两函数yf(x),yg(x)均可导，满足f/(x)g(x)f(x)g/(x)，且对任意x(0,+)，都有f(x)0,(g)x0

变式练习4：

证明当x0时，不等式(1x)

思考题5.(全国卷)已知函数g(x)xlnx 设0ab,证明 ：

五.小结： (1)知识点： (2)解题步骤： (3)数学思想方法

11x，设0ab，求证f(a)g(b)f(b)g(a)

e

g(a)g(b)abg()

222 选修2-2

导数及其应用

课后巩固训练：

1、已知函数f(x)12xlnx. 求证：在区间(1,)上，函数f(x)的图象在函数2g(x)

23x的图象的下方;

32、证明：对任意的正整数n，不等式ln(

3. 证明当x0时,(1x)

课后提高训练：

11x1111)23 都成立. nnne1x2

1. 已知m、n都是正整数，且1mn,证明：(1m)n(1n)m

2.(2013年陕西高考最后一题) 已知函数f(x)ex,xR. f(b)f(a)ab设ab, 比较f的大小, 并说明理由. 与

ba23

第二篇：不等式的证明方法

几个简单的证明方法

一、比较法：

ab等价于ab0;而ab0等价于a

b1.即a与b的比较转化为与0

或1的

比较.使用比较发时，关键是要作适当的变形，如因式分解、拆项、加减项、通分等，这是第一章中许多代数不等式的证明及其他各章初等不等式的证明所常用的证明技巧.二、综合法与分析法：

综合法是由因导果，即是由已知条件和已知的不等式出发，推导出所要证明的不等式;分析法是执果索因，即是要逐步找出使结论成立的充分条件或者充要条件，最后归结为已知的不等式或已知条件.对于条件简单而结论复杂的不等式，往往要通过分析法或分析法与综合法交替使用来寻找证明的途径.还要注意：第一，要熟悉掌握第一章的基本不等式和后面各章中著名的各种不等式;第二，要善于利用题中的隐含条件;第三，不等式的各种变性技巧.三、反证法：

正难则反.设所要证的不等式不成立，从原不等式的结论的反面出发，通过合理的逻辑推理导出矛盾，从而断定所要证的不等式成立.要注意对所有可能的反面结果都要逐一进行讨论.四、放缩法：

要证ab，又已知(或易证)ac，则只要证cb，这是利用不等式的传递性，将原不等式里的某些项适当的放大或缩小，或舍去若干项等以达证题目的.放缩法的方法有： ①添加或舍去一些项，如：a21a;n(n1)n;

②将分子或分母放大(或缩小);

③利用基本不等式，如：

log3lg5(

n(n1)lg3lg522)2lglglg4; n(n1);

④利用常用结论：

k1k

1k1

1k

11k1k



12k

1k

;

1k(k1)

1k1

1k

1k1

1k



1k(k1)1k

;



(程度大)

1k



1



(k1)(k1)



2k1

(



) ; (程度小)

五、换元法：

换元的目的就是减少不等式中变量，以使问题化难为易，化繁为简，常用的换元有三角换元和代数换元.如：

已知x2y2a2，可设xacos,yasin;

已知x2y21，可设xrcos,yrsin(0r1); 已知

xaxa

2

2

ybyb

22

1，可设xacos,ybsin;

22

22

已知



1，可设xasec,ybtan;

六、数学归纳法法：

与自然数n有关的许多不等式，可考虑用数学归纳法证明，数学归纳法法证明不等式在数学归纳法中有专门的研究.但运用数学归纳法时要注意：

第一，数学归纳法有多种形式.李大元就证明了下述七种等价的形式：设P(n)是与n有关的命题，则

(1)、设P(n0)成立，且对于任意的kn0，从P(k)成立可推出P(k1)成立，则P(n)对所有大于n0的n都成立.(2)、设m是任给的自然数，若P(1)成立，且从P(k)(1km)成立可推出

P(k1)成立，则P(n)对所有不超过m

的n都成立.(3)、(反向归纳法)设有无穷多个自然数n(例如n2m)，使得P(n)成立，且从P(k1)成立可推出P(k)成立，则P(n)对所有n成立.

(4)、若P(且P(n)对所有满足1nk的n成立可推出P(k1)成立，1)成立，则P(n)对所有n成立.(5)、(最小数原理)自然数集的非空子集中必有一个最小数.

(6)、若P)且若P(k),P(k1)成立可推出P(k2)成立，则P(n)1(,P(2)成立，对所有n成立.(7)、(无穷递降法)若P(n)对某个n成立可推出存在n1n，使得P(n1)成立，则P(n)对所有n成立.

此外，还有螺旋归纳法(又叫翘翘板归纳法)：设有两个命题P(n),Q(n)，若

P(1)

成立，又从P(k)成立可推出Q(k)成立，并且从Q(k)成立可推出P(k1)成

立，其中k为任给自然数，则P(n),Q(n)对所有n都成立，它可以推广到两个以上的命题.这些形式虽然等价，但在不同情形中使用各有方便之处.在使用它们时，若能注意运用变形和放缩等技巧，往往可收到化难为易的奇效.

对于有些不等式与两个独立的自然数m,n有关，可考虑用二重数学归纳法，即若要证命题P(m,n)对所有m,n成立，可分两步：①先证P(1,n),P(m,1)对所有m,n成立;②设P(m1,n),P(m,n1)成立，证明P(m1,n1)也成立. 第二，数学归纳法与其它方法的综合运用，例如，证明

n



k

11k

sinkx0,(0x)

就要综合运用数学归纳法，反证法与极值法;有时可将n换成连续量x，用微分法或积分法.

第三，并不是所有含n的不等式都能用数学归纳法证明的.

七、构造法：

通过构造函数、方程、数列、向量或不等式来证明不等式;证明不等式的方法灵活多样，但比较法、综合法、分析法和数学归纳法仍是证明不等式的最基本方法.要依据题设、题断的结构特点、内在联系，选择适当的证明方法，要熟悉各种证法中的推理思维，并掌握相应的步骤，技巧和语言特点.笔者将在第三章中详细地介绍构造法.八、利用基本不等式：

善于利用已知不等式，特别是基本不等式去发现和证明新的不等式，是广泛应用的基本技巧.这种方法往往要与其它方法结合一起运用.

22

例1 已知a，bR，且ab1.求证：a2b2

252

.

证法一：(比较法)a,bR,ab1

b1a

a2b2

22

252

ab4(ab)

22

92

122(a

12)0

a(1a)4

92

2a2a

12

即a22b22

证法二：(分析法)

252

(当且仅当ab时，取等号).

a22B2

252

ab4(ab)8

22

252

b1a

225122

(a)0a(1a)4822

显然成立，所以原不等式成立.

点评：分析法是基本的数学方法，使用时，要保证“后一步”是“前一步”的充分条件.

证法三：(综合法)由上分析法逆推获证(略).

证法四：(反证法)

假设(a2)2(b2)2

252

，则 a2b24(ab)8

252

252

.

由ab1，得b1a，于是有a2(1a)212

1

所以(a)0，这与a0矛盾.

22

.

所以a2b2

252

.

证法五：(放缩法)

∵ab1

∴左边=a2b2

a2b221252ab4

222

=右

边.

点评：根据不等式左边是平方和及ab1这个特点，选用基本不等式

ab

ab2.

2

证法六：(均值换元法)

∵ab1，

所以可设a

12t

，b

12

t， 1

∴左边=a2b2(t2)2(t2)2

5525252

=右边. tt2t

2222

22

当且仅当t0时，等号成立.

点评：形如ab1结构式的条件，一般可以采用均值换元.

证法七：(利用一元二次方程根的判别式法)

设ya2b2，由ab1，有y(a2)2(3a)22a22a13， 所以2a22a13y0，

因为aR，所以442(13y)0，即y故a2b2

22

252

.

252

.

下面，笔者将运用数学归纳法证明第一章中的AG不等式.在证明之前，笔者先来证明一个引理.

引理：设A0，B0，则(A+B)nAn+nA(n-1)B，其中nN. 证明：由二项式定理可知

n

(A+B)=AniBiAn+nA(n-1)B

n

i0



(A+B)A+nA

nn(n-1)

B

第三篇：不等式的证明方法

高考数学证明不等式的方法 ①利用函数的方法证明不等式成立。

步骤一：首先把不等式转化关于某变量x的函数，并且求出x的定义域。 步骤二：证明该变量x的函数在其定义域的单调关系。

步骤三：由步骤二可得出该不等式的极小值或极大值，进而求出最小值或最大值。

步骤四：利用最小值或最大值证该不等式是正确。

②利用求等比数列和的方法证明不等式成立。

③利用列式分解法来证明不等式成立(经常用于数列不等式)。

Ⅰ利用分子分母的列式分解法分解。类型应是分子是常数，分母是可由两个因子式的二元一次方程并且该两个因子式相减可得一个常数。通常类型如下：c/a(x+b1)(x+b2) = c/a * 1/(b2-b1) * [1/(x+b1) - 1/(x+b2)] Ⅱ利用根号和列式分解法来证明不等式的成立。

Ⅲ利用对数的性质来进行因式分解。例如ln[n/(n+1)] = ln(n)-ln(n+1); ④利用假说演绎法来证明不等式的成立。

步骤如下(假设有5分，一般都可拿3分)：

步骤一：假设该不等式成立。

步骤二：当n = 1 时，该不等式成立。(1分或2分)

步骤三：当n = k+1 时，把他代入左边的参数，再跟与 n = k的不

等式转换。从而验证当n = k+1 时，该不等式也成立。(3分或4分)

步骤四：综上所述，该不等式成立。(0分或1分)

⑤利用放缩法来证明不等式成立。下面有几种常见的关于放缩法的几种类型。 Ⅰ利用已有的列式分解法的知识进行放缩。

Ⅱ利用上述已知的条件进行放缩。

Ⅲ

第四篇：不等式的证明方法探究

不等式的证明是高中数学的一个难点，题型较多，涉及的知识面多，证明方法灵活，本文通过一些实例，归纳总结了证明不等式时常用的方法和技巧。

1.比较法

比较法是证明不等式的最基本方法，有“作差”与“作商”两种方法。其思路是把要比较的式子变成其差与0比较大小或其商与1比较大小。

例1 求证：2x23x

证明：∵ (2x23)x2x2x32(x)2 ∴ 2x23x

由例1可见用作差比较法证明不等式的步骤是：作差，变形，判断符号，给结论。

例2 已知：abc0，求证：aabbcc(abc)aabbccabc3abc31423230 88

a2abc3b2bac3c2cab3证明：∵ (abc)aabac33bbabc33ccacb33a()bab3a()cac3b()cbc3

aa 又abc0则ab0,1，故()bba同理：()cab3ab31

b1,()cbc31

abc3a∴ ()bab3a()cac3b()cbc3>1，则abc(abc)abc

由例2可见用作商比较法证明不等式的步骤是：作商，变形，判断与1的大小，给结论。

2.综合法

综合法是利用一些现成的结论(比如重要不等式)，从已知条件入手，逐步得到要证的结论。即“由因寻果”的方法。

例3 已知：ab，且axb2bxa2，求证：xab 证明：∵ axb2bxa2

由不等式性质得：axbxa2b2

即：(ab)x(ab)(ab) ①

由条件ab得ab0，给不等式①两边同乘以正数1，即可得到xab ab3.分析法

分析法是从要证明的结论入手，寻找成立的条件，一直到这个条件是可以证明或已经证明的不等式时，便可推出原不等式成立。即“由果寻因”的方法。

例4 求证：6215

证明：因为62与15都是正数 要证明6215

只需证明(62)2(15)2成立 即只要证明：84315 即只要证明437 即只要证明4849

因为4849显然成立，所以6215成立 4.配方法

把一个不是完全平方形式的多项式中的某些项配成完全平方，然后利用一个实数的平方是非负的这个性质证明某些式子大于或等于零。

例5 求证x26x110

证明：x26x11(x3)2220 则x26x110 5.基本不等式法

利用基本不等式及其变式证明不等式是常用的方法，常用基本不等式及变形有：

①若a,bR，则 a2b22ab(当且仅当ab时取等号) ②若a0,b0，则ab2ab(当且仅当ab时取等号) 例6 已知：x0,y0，求证：(xy)(x2y2)(x3y3)8x3y3 证明：∵x0,y0

∴x20,y20,x30,y30

∴xy2xy0,x2y22xy0,x3y32x3y30

由不等式性质得：

(xy)(x2y2)(x3y3)2xy2xy2x3y38x3y3

即 (xy)(x2y2)(x3y3)8x3y3 6.放缩法

放缩法是在证明不等式时，将不等式一边适当的放大或缩小来证明不等式。 例7 已知：nN，求证：2n12n证明：∵2n12n 即2n12n7.数学归纳法

1n2n1n2nn1n

1n

与自然数n有关的不等式，通常用数学归纳法证明。

例8 求证：对任何实数x1和任何正整数n，有(1x)n1nx 证明：①当n1时，不等式显然成立

②假设当nk时，不等式成立，即有(1x)k1kx

∵x1，则x10，上式两边同乘(x1)，得

(1x)k1(1kx)(1x)1(k1)xkx21(k1)x

这说明nk1时不等式仍成立

综上①，②知，对任何正整数n，不等式(1x)n1nx仍成立

8.构造法

通过构造辅助函数，然后利用函数的有关性质去证明不等式，或者构造适当的图形使要证明的命题比较直观的反应出来。

例9 证明：7x2(9x2)9，并指出等号成立条件

证明：不等式左边可看成7与x和2与9x2两两乘积

的和，从而联想到数量积的坐标表示

将左边看成向量a(7,2)与b(x,9x2)的数量积

又abab， 所以7x2(9x2)(7)2(2)2x2(9x2)9

当且仅当ba,(0)时等号成立，故由

x79x22

解得：x7,1，即x7时等号成立。 例10 已知：a0,b0,c0

求证：a2abb2b2bcc2a2acc2

当且仅当时等号成立

证明：从根式的结构特点联想到余弦定理，于是可构造如

下图形

1b1a1c

使OAa,OBb,OCc,

AOBBOC60o

则AOC120o,ABa2abb2 BCb2bcc2,ACa2acc2

由几何知识知ABBCAC

∴a2abb2b2bcc2a2acc2

当且仅当A,B,C三点共线时等号成立，则有

1122111 故当且仅当时等号成立

bac absin60obcsin60oacsin120o，即abbcac 129.换元法 通过添设辅助元素，使原来不等式变成与新的变量有关的不等式，应用换元法，可把字母多的化成字母少的，可把繁琐的不等式化成简单的不等式。常用的有三角换元和均值换元。

例11 已知：x0,y0,2xy1，求证：121x1322 y 证明：由x0,y0,2xy1，设xsin2,ycos2 则：1x1212(1cot2)1tan2 22ysincos = 3(2cot2tan2)322 例12 已知x,yR,且xy1。求证：(x2)2(y2)2证明：x,yR,且xy1

1211则(x2)2(y2)2(t2)2(t2)2

22552525 =(t)2(t)22t2

222225则(x2)2(y2)2

225 2则设： xt,yt(tR)

12原不等式得证。

第五篇：不等式的多种证明方法

不等式的多种证明方法 汪洋，合肥师范学院

摘要：数学是生活中的一门自然科学，而不等式则是构成这门自然科学的众多基础中相当重要的组成之一，因此本文专门介绍不等式的各种证明方法。

根据在校期间从大学课程中所学的专业知识，通过课本、资料及网络等渠道收集各种类型的不等式习题，然后依据其不同的思想与方法可以归纳为三大类型，即基础类证明方法、延伸类证明方法和特殊类证明方法。其中基础类证明方法是最简单的证明，包括比较法、分析法、放缩法、综合法;延伸类证明方法则是通过代换、构造、转化等思想将原不等式变化为简单的形式再予以证明，比如换元法、引入参变量法、构造辅助函数法等等;特殊类证明方法是针对一些特殊类型的不等式结构或提问方式，采取相应的特殊证明方法可以使得证明更加简洁，就像反证法、数学归纳法、数形结合法等等。本文就是依上述介绍的各种方法进行展开介绍的，所选的例题皆比较简单，求证方法简洁合理，易于接受，为的只是借此传达各种证明方法的思想。

数学;不等式;证明;方法

目录

1.引言.................

12.基础类证明方法.............. 1

2.1比较法 ................. 1

2.2分析法 .................

22.3放缩法 .................

32.4综合法 .................

53.延伸类证明方法.............. 6

3.1换元法 ................. 6

3.2引入参变量法 ........... 8

3.3构造辅助函数法 ................ 8

3.4转化为向量不等式法 ........... 11

3.5转化为复数法 .......... 11

3.6分解、合成法 .......... 1

14.特殊类证明方法............. 1

24.1反证法 ................ 12

4.2数学归纳法 ............ 1

34.3借助证明法 .......... 1

54.4数形结合法 ............ 16

5.结束语.............. 16

参考文献.................17

不等式的多种证明方法

汪洋，合肥师范学院

摘要：数学是生活中的一门自然科学，而不等式则是构成这门自然科学的众多基础中相当重要的组成之一，因此本文专门介绍不等式的各种证明方法。

根据在校期间从大学课程中所学的专业知识，通过课本、资料及网络等渠道收集各种类型的不等式习题，然后依据其不同的思想与方法可以归纳为三大类型，即基础类证明方法、延伸类证明方法和特殊类证明方法。其中基础类证明方法是最简单的证明，包括比较法、分析法、放缩法、综合法;延伸类证明方法则是通过代换、构造、转化等思想将原不等式变化为简单的形式再予以证明，比如换元法、引入参变量法、构造辅助函数法等等;特殊类证明方法是针对一些特殊类型的不等式结构或提问方式，采取相应的特殊证明方法可以使得证明更加简洁，就像反证法、数学归纳法、数形结合法等等。本文就是依上述介绍的各种方法进行展开介绍的，所选的例题皆比较简单，求证方法简洁合理，易于接受，为的只是借此传达各种证明方法的思想。

关键词： 数学;不等式;证明;方法

Various Methods of Inequality Proof

Wangyang, Hefei Normal University

Abstract: Mathematics is a natural science of the life, and the inequality is an important component of many bases which constitute the natural science. So this article dedicated to a variety of proven methods of inequality.According to the professional knowledge from university courses during the school, I collect all types of inequality problem by books, material and network channels. Then according to different ideas and methods, I put them into three types of proof, which is base class identification method and extension methods of proof and special class methods. The base class method is the simplest proof, and it include the comparison and analysis, and the method of techniques and so on. Extension methods are proved by such substitution, structure, the inequality of thought for the form of simple changes to prove. For example, substitution method, the introduction of parametric method, constructs the auxiliary function method, etc. Special class that is for some special types of inequality structure or form of a question takes a special method of proof which can be made more concise proof, as required, mathematical induction, several form combination, etc. This topic is introduced by the start of various methods described, and the examples are relatively simple, the method is simple and reasonable, and acceptable, which is just only to convey various methods of thought.

Key words: Mathematics; Inequality; Proof; Method

1.引言

用不等号连结两个代数式所成的式子叫做不等式，是描写不等号两边式子的大小关系。不等式理论是等式、方程、函数论进一步的深入和发展，是数学知识又一次扩展的重要内容，是掌握初等数学不可或缺的重要部分，学习了等式后再学习不等式，使式的内容更加充实，更加完善，是我们进一步扩大数学视野，增加数学知识的必要基础。不等式的重要作用是十分明显的，因为在日常的生活、生产和科学研究中到处用到不等式的知识;而不等式的证明更体现了不等式的另一方面，它在数学领域中占有核心地位，它贯穿于初等数学和高等数学的方方面面。

著名数学家D. S. Mitrinovic在他的名著《Analytic Inequalities》的序言中都引述到:“所有分析学家要花费一半的时间通过文献查找他们想要用而又不能证明的不等式”。分析学家Michiel Hazewinkel在《Inequalities Involving Functions and Their Integrals and Derivatives》一书的序言中也讲道:“有时我有这样的感觉，数学(特别是分析学)就是不等式”。由此可见，给出一个关于不等式方面系统的、全面的证明方法具有很现实的意义。

因此，本文将对各种各样的不等式给出相应的证明方法，尽量把不等式的证明方法系统化、全面化。

2.基础类证明方法

在此介绍的四种方法仅需要根据命题本身的已知条件或常用结论即可证明。

2.1比较法

即借助不等式两边做差或做商的结果与0或1比较来证明不等式的方法。如果

aab0，则ab;如果a0,b0，1，则ab。 b1