高考数学点题系列(八)_数列不等式的证明_焦辉

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数列型不等式的证明(三) 优立中学教育数学组 焦辉

上期我们讲到了证明数列型不等式证明的技巧:裂项放缩法、构造法。本期我们继续学习数列型不等式证明的技巧三:分式放缩及技巧四:基本不等式放缩。

技巧三:分式放缩

原理:利用不等式的分数性质

(1)真分数的性质: b a b -m a -m

(b -m >0);(做差即可证明) (2)假分数的性质: a b >a +m b +m ;a b

(b -m >0).(做差即可证明) 记忆口诀”小者小,大者大”

例1. 证明不等式: 111(11)(1)(1)(1)213521

n n ++++>+- 解:原式可变为

246221135(21)n n n ⋅⋅⋅>+⋅⋅⋅⋅- 利用假分数的一个性质(0,0)b b m b a m a a m +>>>>+可得 246213521n n ⋅⋅>- 357212462n n +⋅⋅= 13521(21)2462n n n

-⋅⋅⋅+ ⇒ 22462()2113521n n n ⋅⋅>+-即111(11)(1)(1)(1)2 1.3521

n n ++++>+- 例2.证明: 3111(11)(1)(1)(1)3 1.4732n n ++++>+- 解: 运用两次分式放缩:

分子分母都加1得:258313693.1473225831n n n n -⋅⋅⋅⋅>⋅⋅⋅⋅-- ① 分子分母都加2得:25831471031.147323693n n n n -+⋅⋅⋅⋅>⋅⋅⋅⋅-② ① × ②相乘,可以得到:22583147103114732.(31)147

322583125831n n n n n n n -+-⎛⎫⋅⋅⋅⋅>⋅⋅⋅⋅=⋅⋅⋅⋅⋅+ ⎪---⎝⎭ 所以有3111(11)(1)(1)(1)3 1.47

32

n n ++++>+- 技巧四:基本不等式放缩 例3.设1223(1).n S n n =⋅+⋅+

++求证2(1)(1).22n n n n S ++<< 解析: 此数列的通项为(1),1,2,

,.k a k k k n =+=11(1)22k k k k k k ++<+<=+,11

1()2n n n k k k S k ==∴<<+∑∑,即2(1)(1)(1).2222n n n n n n n S +++<<+< 注:①应注意把握放缩的“度”:上述不等式右边放缩用的是均值不等式2

a b ab +≤,若放成(1)1k k k +<+则得2

1(1)(3)(1)(1)22n

n k n n n S k =+++<+=>∑,就放过“度”了!

②根据所证不等式的结构特征来选取所需要的重要不等式,这里

22111111n n n n n a a a a n a a n n a a ++++≤≤≤++

其中,3,2=n 等的各式及其变式公式均可供选用。

例4.已知函数1()12bx f x a =

+⋅,若4(1)5f =,且()f x 在[0,1]上的最小值为12,求证:111(1)(2)().22

n f f f n n ++++>+- 解析: 4111()11(0)(1)()(1)14142222

x x x x f x x f f n ==->-≠⇒++>-++⋅⨯ 2111111111(1)(1)(1).222242222n n n n n -++-++-=-+++=+-⨯⨯

【练一练】

1. 已知数列111{}2,.(1)

n n n a a a a n n +==-+满足 (1)求函数{}n a 的单调区间

(2)设12321,,21 1.n n n n n b T b b b b n T a =

=⋅⋅+⋅>求证:

2.已知()x x f x e e -=+,求证: 12(1)(2)(3)()(1)n n f f f f n e +⋅⋅⋅

⋅>+ 3.已知1()f x x x =+

,求证: (1)(2)(3)(2)2(1)n n f f f f n n ⋅⋅⋅⋅>+

上期答案:

1. 解析:提示: 121ln(1)ln ln ln ln 21

11n n n n n n n n n +++=⋅⋅⋅=+++--

函数构造形式: 1ln ,ln 1x x x x

<>- 2. 解析:构造函数后即可证明 3.解析:构造函数()ln(1)(1)1(1)f x x x x =---+>,求导,可以得到:

'12()111

x f x x x -=-=--,令'()0f x >有12x <<,令'()0f x <有2x >, 所以()(2)0f x f ≤=,所以ln(1)2x x -≤-,令21x n =+有, 22ln 1n n ≤-

所以

ln 112n n n -≤+,所以ln 2ln 3ln 4ln (1)(*,1)34514

n n n n N n n -++++<∈>+