不等式数学归纳法
基本不等式常用方法
基本不等式常用方法
不等式在数学中有着广泛的应用,解决不等式时,常用的方法包括:
1. 代数方法
加减法:在不等式两边同时加上或减去相同的数字
乘除法:在不等式两边同时乘以或除以相同的正数,但若乘以或除以负数,则不等号需逆转
平方或取绝对值:当不等式中出现根式或绝对值时,可以平方或取绝对值,这时需要考虑平方或取绝对值后的符号变化
因式分解:将不等式中的多项式因式分解,然后根据因式之间的大小关系确定不等式的解
2. 几何方法
数轴法:将不等式表示在数轴上,不等号的符号决定了数轴上
被包含或排除的区域
直线法:当不等式涉及一次函数时,可以用直线方程表示不等式,直线上下方区域满足不等式
圆或椭圆法:当不等式涉及二次函数时,可以用圆或椭圆表示不等式,圆或椭圆内部或外部区域满足不等式
3. 代换法
代入法:给定不等式的解,将其代入不等式两边进行验证
换元法:引进新的变量,将不等式中的复杂表达式用新变量表示,简化不等式便于求解
4. 反证法
反证法:假设不等式不成立,推导出矛盾,从而证明不等式成立
背理法:假设不等式成立的否定,通过推理得到矛盾,从而证明不等式成立
5. 其它方法
分步传递法:将不等式分步传递,每一步都得到一个新的不等式,直到得到最终结果
数学归纳法:当不等式涉及自然数时,可以使用数学归纳法证明不等式对所有自然数成立
反例法:找出一个反例,证明不等式不成立。
4.2用数学归纳法证明不等式举例--教案(优秀经典公开课比赛教案)
课题:4.2用数学归纳法证明不等式举例一、教材分析: 数学归纳法是一种重要的数学证明方法,在高中数学内容中占有重要的地位,其中体现的数学思想方法对学生进一步学习数学、领悟数学思想至关重要。
数学归纳法的证明过程中展现的推理与逻辑能让学生体会数学的严谨与规范,学习数学归纳法后学生对数列和不等式证明等问题会有新的解决思路和方法。
二、教学目标:1、知识与技能:(1)使学生初步了解数学归纳法,理解数学归纳法的基本原理。
(2)掌握数学归纳法证明题目的步骤和适用范围,能够使用数学归纳法证明与正整数有关的命题。
2、过程与方法:(1)通过类比多米诺骨牌游戏,使学生进一步理解数学归纳法,并培养在观察,归纳,猜想中逐步解决问题的能力。
(2)让学生经历发现问题,提出问题,分析问题,解决问题的过程,形成能力并应用于今后的学习中。
3、情感、态度与价值观:(1)通过对数学归纳法的探究培养学生严谨的,实事求是的科学态度和积极思考,大胆质疑的学习氛围。
(2)通过有限到无限的这种跨越,体会数学证明的美感与用途。
三、教学重点:了解数学归纳法的原理及其使用范围和基本步骤四、教学难点:(1)认识数学归纳法的证明思路。
(2)运用数学归纳法时,在“假设与递推”的步骤中发现具体问题中的递推关系。
五、教学准备1、课时安排:2课时2、学情分析:学生在学习本节之前已经学习过归纳推理,以及一些简单的数学证明方法,并且已经开始使用与正整数有关的结论(例1的公式),但学生只是停留在认知阶段;另外高二学生经过了一年半的高中学习之后,已初步具有了发现和探究问题的能力,这为本节学习数学归纳法奠定了一定基础。
3、教具选择:多媒体六、教学方法:讲练结合 合作探究法七、教学过程1、自主导学:一.复习回顾引入:<师>(1)请同学们回顾学习过的证明方法有哪些?<生> 请一名学生回答该问题。
<师>(2)思考:通过计算下面式子,你能猜想出1357(1)(21)n n -+-++⋅⋅⋅+-⋅-的结果吗?证明你的结论。
不等式的证明与数学归纳法结合
不等式的证明与数学归纳法结合不等式在数学中起着重要的作用,它们用于比较和描述数值之间的关系。
在解决不等式问题时,数学归纳法是一种常见的证明方法。
本文将介绍不等式的证明以及如何结合数学归纳法来解决相关问题。
一、不等式的证明方法不等式的证明可以通过直接证明法、反证法、数学归纳法等多种方法来实现。
在这里,我们重点介绍数学归纳法与不等式的结合运用。
数学归纳法是一种常用的证明方法,适用于证明对于所有自然数n 都成立的命题。
它分为三个步骤:基础步骤、归纳假设和归纳步骤。
基础步骤:证明当n=1时,命题成立。
归纳假设:假设当n=k时,命题成立,即命题对于某个自然数k成立。
归纳步骤:证明当n=k+1时,命题也成立。
二、不等式证明的案例为了更好地理解不等式的证明与数学归纳法的结合运用,我们来看一个具体的案例。
假设我们要证明对于所有自然数n都有1+3+5+...+(2n-1)=n^2。
基础步骤:当n=1时,命题左边为1,右边为1^2=1,显然相等,基础步骤成立。
归纳假设:假设当n=k时,命题成立,即1+3+5+...+(2k-1)=k^2成立。
归纳步骤:我们需要证明当n=k+1时,命题也成立。
即1+3+5+...+(2(k+1)-1)=(k+1)^2也成立。
在归纳步骤中,我们需要将左边的项展开并进行简化:1+3+5+...+(2k-1)+(2(k+1)-1)=k^2+(2(k+1)-1)=(k^2+2k+1)=(k+1)^2可以看出,当n=k+1时,命题也成立。
因此,根据数学归纳法,对于所有自然数n,1+3+5+...+(2n-1)=n^2成立。
三、结合数学归纳法证明不等式数学归纳法可以用于证明不等式的正确性。
我们将通过一个例子来说明这一点。
假设我们要证明对于所有自然数n都有2^n>n^2。
基础步骤:当n=1时,命题左边为2^1=2,右边为1^2=1,显然左边大于右边,基础步骤成立。
归纳假设:假设当n=k时,命题成立,即2^k>k^2成立。
归纳法证明不等式用归纳法证明不等式
归纳假设
提出归纳假设
根据已知条件和不等式的性质,提出一个归纳假设,即假设在某个条件下不等 式成立。
验证归纳假设
验证在初始条件下,归纳假设成立。
归纳步骤
归纳递推
根据归纳假设,推导出在更广泛的情况下不等式也成立。
完成证明
通过递推和归纳,最终完成对不等式的证明。
CHAPTER 03
归纳法证明不等式的例子
归纳法证明
利用数学归纳法证明平方和公式,首先需要证明基础步骤,即当$n=1$时,公式成立。然后通过假设 当$n=k$时公式成立,推导出当$n=k+1$时公式也成立。最后,根据数学归纳法,可以得出平方和公 式对于所有正整数$n$都成立。
CHAPTER 04
归纳法证明不等式的注意事 项
初始基础要正确
确定初始基础
在开始归纳法之前,确保选择正确的初 始基础,这可以是已知的不等式或数学 定理。
VS
检查基础条件
确保所选择的初始基础是正确的,并且满 足所给定的条件。
归纳假设要合理
要点一
选择归纳假设
选择一个合理的归纳假设,以便在归纳步骤中使用。
Hale Waihona Puke 要点二验证归纳假设
确保所选择的归纳假设是正确的,并且满足所给定的 条件。
归纳法证明
利用数学归纳法证明等比数列求和公式,首先需要证明基础步骤,即当$n=1$时,公式成立。然后通过假设当 $n=k$时公式成立,推导出当$n=k+1$时公式也成立。最后,根据数学归纳法,可以得出公式对于所有正整数 $n$都成立。
利用数学归纳法证明平方和公式
平方和公式
平方和公式是指一个数列中所有数的平方和的极限存在时,该极限等于数列的各项的平方和。
用数学归纳法证明不等式举例
用数学归纳法证明不等式举例使用数学归纳法证明不等式是一种常用的方法,它可以帮助我们证明一类问题的正确性。
在这篇文章中,我们将使用数学归纳法证明一个特定的不等式,并且详细解释这个过程。
这个不等式是一个经典的例子,在不等式理论中非常有用,它的证明将展示使用数学归纳法的步骤和思路。
要证明的不等式为:对于任意正整数n,有1+2+3+...+n≤n²/2我们将使用数学归纳法证明这个不等式。
数学归纳法分为两个步骤:基础步骤和归纳步骤。
一、基础步骤:首先,我们需要验证对于n=1时,不等式是否成立。
即:1≤1²/2通过计算可知,1≤1/2,显然成立。
因此,基础步骤得证。
二、归纳步骤:我们假设对于任意的k(k≥1)都有:1+2+3+...+k≤k²/2我们需要证明当n=k+1时,也就是将k+1代入不等式中,不等式仍然成立。
即:1+2+3+...+k+(k+1)≤(k+1)²/2接下来,我们将左右两边进行推导。
我们已经假设对于任意k都有不等式成立,所以可以得到:1+2+3+...+k≤k²/2我们可以将左右两边分别加上(k+1),得到:1+2+3+...+k+(k+1)≤k²/2+(k+1)接下来,我们需要对右侧进行变换,目的是能够使用归纳假设。
我们注意到,k²/2+(k+1)=(k²+2(k+1))/2=(k²+2k+2)/2我们知道(k+1)²=k²+2k+1,所以(k+1)²/2=(k²+2k+1)/2我们可以将这个等式代入之前的不等式:1+2+3+...+k+(k+1)≤(k²+2k+1)/2对于右边的分数1+2+3+...+k+(k+1)≤(k²+2k+1)/2=(k²+2k)/2+1/2由于我们已经假设1+2+3+...+k≤k²/2,所以可以用k²/2替换分子中的1+2+3+...+k:1+2+3+...+k+(k+1)≤(k²+2k)/2+1/2≤k²/2+1/2+1/2我们可以对右边的不等式相加得到:1+2+3+...+k+(k+1)≤(k²+2k)/2+1/2≤k²/2+1我们将右侧简化得到(k²+2k)/2+1/2=(k²+2k+1)/2,因为1/2可以写成1/2的分数。
数学归纳法证明不等式
数学归纳法证明不等式数学归纳法是一种证明数学命题的重要方法,它基于数学归纳的思想,通过证明一个命题在一些特定条件下成立,并且在此条件下该命题的下一步也具有同样的性质,从而证明该命题对于一切满足该条件的情况都成立。
在这里,我们将使用数学归纳法来证明一个不等式。
不等式是数学中常见的一种关系式,它描述了两个数或者更多数之间大小关系的性质。
在这里,我们将使用数学归纳法来证明一个形如:$2^n>n^2$的不等式,其中$n$是一个正整数。
首先,我们需要证明当$n=1$时,不等式$2^n>n^2$成立。
当$n=1$时,不等式变为$2^1>1^2$,显然成立。
其次,我们需要证明对于任意一个正整数$k$,如果当$n=k$时不等式$2^k>k^2$成立,那么当$n=k+1$时,不等式$2^{k+1}>(k+1)^2$也成立。
也就是说,我们需要证明如果$2^k>k^2$,那么$2^{k+1}>(k+1)^2$。
根据我们的假设,我们知道$2^k>k^2$。
将不等式两边都乘以2,我们得到$2^{k+1}>2k^2$。
由于$k$是一个正整数,所以$k^2>k$。
将这个不等式代入前面的结果中,我们得到$2^{k+1}>2k^2>k^2+k^2>k^2+k>(k+1)^2$。
也就是说,如果$2^k>k^2$,那么$2^{k+1}>(k+1)^2$。
通过对$n=1$和$n=k+1$的情况都进行证明,我们完成了对于任意正整数$n$的证明。
根据数学归纳法的原理,这意味着不等式$2^n>n^2$对于一切$n$都成立。
综上所述,我们使用数学归纳法成功地证明了不等式$2^n>n^2$,其中$n$是一个正整数。
初中数学知识点:不等式证明的六大方法
马行软地易失蹄,人贪安逸易失志。
对待生命要认真,对待生活要活泼。
以下是为您推荐初中数学知识点:不等式证明的六大方法。
1、比较法:包括比差和比商两种方法。
2、综合法
证明不等式时,从命题的已知条件出发,利用公理、定理、法则等,逐步推导出要证明的命题的方法称为综合法,它是由因导果的方法。
3、分析法
证明不等式时,从待证命题出发,分析使其成立的充分条件,利用已知的一些基本原理,逐步探索,最后将命题成立的条件归结为一个已经证明过的定理、简单事实或题设的条件,这种证明的方法称为分析法,它是执果索因的方法。
4、放缩法
证明不等式时,有时根据需要把需证明的不等式的值适当放大或缩小,使其化繁为简,化难为易,达到证明的目的,这种方法称为放缩法。
5、数学归纳法
用数学归纳法证明不等式,要注意两步一结论。
在证明第二步时,一般多用到比较法、放缩法和分析法。
6、反证法
证明不等式时,首先假设要证明的命题的反面成立,把它作为条件和其他条件结合在一起,利用已知定义、定理、公理等基本原理逐步推证出一个与命题的
条件或已证明的定理或公认的简单事实相矛盾的结论,以此说明原假设的结论不成立,从而肯定原命题的结论成立的方法称为反证法。
利用数学归纳法证明不等式的基本技巧
利用数学归纳法证明不等式的基本技巧利用数学归纳法证明不等式的基本技巧:1、比较法:比较法证明不等式的一般步骤:作差(作商)—变形—判断—结论.作差法:差与“0”比较。
为了判断作差后的符号,经常需要把这个差变形为一个常数,或者变形为一个常数与一个或几个平方和的形式,也可变形为几个因式的积的形式,判断其正负.作商法:商与“1”相比较。
作商时,需要满足两者均为正数。
2、综合法(顺推):综合法是指从已知条件出发,经过逐步的逻辑推理,最后得到结论,其特点是“执因索果”,即由“已知”,利用已经证明过的不等式或不等式的性质逐步推向“未知”。
综合法证明不等式的逻辑关系是:A B1B2…Bn B,及从已知条件A 出发,逐步推演不等式成立的必要条件,推导出所要证明的结论 B.3、分析法(逆推):从求证的结论出发,分析使这个结论成立的充分条件,把证明不等式转化为判定这些充分条件是否具备的问题,即“执果索因”.即从“未知”看“需知”,逐步靠拢“已知”。
4、放缩法:要证明不等式A<B 成立,借助一个或多个中间变量通过适当的放大或缩小达到证明不等式的方法.放缩法证明不等式的理论依据主要有:①不等式的传递性;②等量加不等量为不等量;③同分子(分母)异分母(分子)的两个分式大小的比较.常用的放缩技巧有:①应用均值不等式进行放缩;②舍掉(或加进)一些项;③在分式中放大或缩小分子或分母。
5、反证法:即从正难则反的角度去思考,要证明不等式A>B,先假设A≤B,由题设及其它性质,推出矛盾,从而肯定A>B. 凡涉及到的证明不等式为否定命题、惟一性命题或含有“至多”、“至少”、“不可能”、“不存在”等词语时,可以考虑用反证法.6、常数代换法常数代换是指利用某些带有常数项的恒等式,把常量化为变量代入到所求证的式子中,以到达化繁为简的目的。
常用的带有常数项的恒等式,可由题目中的条件变形得到,也可用常用的公式或公式变形。
7、几何法通过构造几何图形,利用几何图形的性质来证明不等式的方法称为几何法。
数学归纳法证明不等式的两个技巧
数学归纳法证明不等式的两个技巧数学归纳法是一种数学证明方法,常用于证明自然数的性质。
它的基本思想是:首先证明当n为一些特定的自然数时,不等式成立;然后假设当n为一些自然数时,不等式也成立;最后利用这个假设证明当n为n+1时,不等式仍然成立。
下面将介绍两种常用的数学归纳法证明不等式的技巧。
技巧一:基础情况的证明在使用数学归纳法证明不等式时,首先需要证明基础情况,即当n为一些特定的自然数时,不等式是否成立。
例如,我们想要证明对于任意的正整数n,都有1+2+3+...+n≤n²。
基础情况是n=1时,不等式左边为1,右边为1²=1,不等式成立。
技巧二:归纳假设的运用假设当n为一些自然数时,不等式也成立,即假设1+2+3+...+n≤n²成立。
然后我们要利用这个假设来证明当n为n+1时,不等式仍然成立。
例如,我们要证明对于任意的正整数n,都有1+2+3+...+n+(n+1)≤(n+1)²。
根据归纳假设,我们可以得到1+2+3+...+n≤n²,所以我们可以将不等式右边的(n+1)²展开为n²+2n+1现在,我们需要证明1+2+3+...+n+(n+1)≤n²+2n+1、我们可以逐步将左边拆分成两部分,即(1+2+3+...+n)+(n+1)。
根据归纳假设,我们知道前一部分不大于n²,所以该不等式可以进一步简化为n²+(n+1)≤n²+2n+1最后,可以发现左边的n²+(n+1)小于等于右边的n²+2n+1,因为(n+1)小于等于2n+1、所以,我们得到了当n为n+1时,不等式仍然成立。
综上所述,通过基础情况的证明和归纳假设的运用,可以使用数学归纳法证明不等式。
这两个技巧可以帮助我们在证明过程中合理利用已有的条件和假设,从而简化证明的过程。
用数学归纳法证明不等式举例
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【自主解答】 当n=1时,1+1 1+1+1 2+3×11+1>2a4, 则2264>2a4, ∴a<26. 又a∈N*, ∴取a=25.
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下面用数学归纳法证明n+1 1+n+1 2+…+3n1+1>2254.
(1)n=1时,已证.
(2)假设当n=k时(k≥1,k∈N*),
(1)当n=2时,S22=1+
1 2
+
1 3
+
1 4
=
25 12
>1+
22,
即n=2时命题成立.
(2)假设n=k(k≥2,k∈N*)时命题成立,即S2k=1+
1 2
+
1 3
+…+21k>1+2k.
第5页/共39页
当n=k+1时, S2k+1=1+12+13+…+21k+2k+1 1+…+2k1+1 >1+2k+2k+1 1+2k+1 2+…+2k1+1 >1+2k+2k+2k 2k=1+2k+12=1+k+2 1. 故当n=k+1时,命题也成立. 由(1)、(2)知,对n∈N*,n≥2,S2n>1+n2都成立.
不等式1<an<1-1 a成立.
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(2)假设n=k(k≥1 ,k∈N*)时,命题成立,即1<ak<1-1 a. 当n=k+1时,由递推公知,知 ak+1=a1k+a>(1-a)+a=1, 同时,ak+1=a1k+a<1+a=11--aa2<1-1 a, 因此当n=k+1时,1<ak+1<1-1 a,命题也成立. 综合(1)、(2)可知,对一切正整数n,有1<an<1-1 a.
1.贝努利(Bernoulli)不等式
如何利用数学归纳法解决不等式推导
如何利用数学归纳法解决不等式推导数学归纳法(Mathematical Induction)是一种经典的数学证明方法,它可以被用来解决各种数学问题,包括不等式推导。
本文将探讨如何利用数学归纳法解决不等式推导的问题。
在使用数学归纳法解决不等式推导之前,我们首先需要了解数学归纳法的基本原理。
数学归纳法的基本思想是通过证明当一个命题在某个“基准情况”成立,并且在某个情况下成立时,在下一个情况下也成立,从而得出该命题在所有情况下成立的结论。
下面我们将以一个具体的例子来说明如何利用数学归纳法解决不等式推导的问题。
假设我们需要证明不等式推导问题的一个结论:对于任意正整数n,都有1 + 2 + 3 + ... + n ≤ n^2。
第一步,我们先证明基准情况。
当n = 1时,左边的和为1,右边等于1^2,显然左边小于等于右边,基准情况成立。
第二步,我们假设当n = k时,不等式推导成立,即1 + 2 + 3 + ... +k ≤ k^2。
然后我们需要证明当n = k + 1时,不等式推导也成立。
当n = k + 1时,左边的和为1 + 2 + 3 + ... + k + (k + 1),右边等于(k + 1)^2。
根据我们的假设,我们知道1 + 2 + 3 + ... + k ≤ k^2,所以我们可以把不等式改写为k^2 + (k + 1) ≤ (k + 1)^2。
接下来,我们对不等式进行简化和变形:k^2 + k + 1 ≤ k^2 + 2k + 1。
经过化简,我们得到k + 1 ≤ 2k + 1。
由于k是正整数,所以k + 1 ≤ 2k + 1成立。
因此,在假设成立的情况下,我们得到了当n = k + 1时不等式也成立的结论。
综上所述,根据数学归纳法的原理,不等式推导问题的结论对于所有正整数n都成立。
因此,我们成功地利用数学归纳法解决了不等式推导问题。
通过上述例子,我们可以看出数学归纳法在解决不等式推导问题中的应用。
:数学归纳法证明不等式
第四讲:数学归纳法证明不等式数学归纳法证明不等式是高中选修的重点内容之一,包含数学归纳法的定义和数学归纳法证明基本步骤,用数学归纳法证明不等式。
数学归纳法是高考考查的重点内容之一,在数列推理能力的考查中占有重要的地位。
本讲主要复习数学归纳法的定义、数学归纳法证明基本步骤、用数学归纳法证明不等式的方法:作差比较法、作商比较法、综合法、分析法和放缩法,以及类比与猜想、抽象与概括、从特殊到一般等数学思想方法。
在用数学归纳法证明不等式的具体过程中,要注意以下几点:(1)在从n=k 到n=k+1的过程中,应分析清楚不等式两端(一般是左端)项数的变化,也就是要认清不等式的结构特征;(2)瞄准当n=k+1时的递推目标,有目的地进行放缩、分析; (3)活用起点的位置;(4)有的试题需要先作等价变换。
例题精讲例1、用数学归纳法证明n n n n n 212111211214131211+++++=--++-+-分析:该命题意图:本题主要考查数学归纳法定义,证明基本步骤 证明:1︒当n=1时,左边=1-21=21,右边=111+=21,所以等式成立。
2︒假设当n=k 时,等式成立,即k k k k k 212111211214131211+++++=--++-+-。
那么,当n=k+1时,221121211214131211+-++--++-+-k k k k 221121212111+-+++++++=k k k k k )22111(1212131214131211+-+++++++++=++-+-k k k k k k )1(21121213121+++++++++=k k k k k这就是说,当n=k+1时等式也成立。
综上所述,等式对任何自然数n 都成立。
点评:数学归纳法是用于证明某些与自然数有关的命题的一种方法.设要证命题为P (n ).(1)证明当n 取第一个值n 0时,结论正确,即验证P (n 0)正确;(2)假设n=k (k ∈N 且k≥n 0)时结论正确,证明当n=k+1时,结论也正确,即由P (k )正确推出P (k+1)正确,根据(1),(2),就可以判定命题P (n )对于从n 0开始的所有自然数n 都正确.要证明的等式左边共2n 项,而右边共n 项。
数学归纳法证明不等式
二.用数学归纳法证明几何问题
例2.平面上有n( n N , n 3)个点, 其中任何三点都不在 同一条直线上, 过这些点中任意两点作 直线, 这样的直线 共有多少条? 证明你的结论.
特别提示:
用数学归纳法证几何问题,应特别注意语言叙述正确,清 楚,一定要讲清从n=k到n=k+1时,新增加量是多少.一般 地,证明第二步常用的方法是加一法,即在原来的基础上, 再增加一个,也可以从k+1个中分出一个来,剩下的k个利 用假设.
例2.证明不等式sin n n sin ( n N )
例3.证明贝努利不等式: 如果x是实数, 且x 1, x 0, n为大于1的自然数, 那么有 (1 x ) 1 nx
n
注: 事实上, 把贝努利不等式中的正整数 n 改为实数 仍有 类似不等式成立 . 当 是实数,且 或 0 时 ,有 (1 x ) ≥ 1 x ( x 1) 当 是实数,且 0 1 时 ,有 (1 x ) ≤ 1 x ( x 1)
若 k 1 个正数 a1 , a2 , , ak , ak 1 都相等 ,则它们都是 1. 其和为 k 1 ,命题成立.
若这 k 1 个正数 a1 , a2 , , ak , ak 1 不全相等 , 则其中 必有大于 1 的数,也有小于 1 的数(否则与 a1a2 ak ak 1 1 矛盾).不妨设 a1 1, a2 1 „„
一.用数学归纳法证明等式问题
通过计算下面的式子, 猜想出 1 3 5 ( 1)n ( 2n 1) 的结果, 并加以证明. 1 3 _____;1 3 5 ______ 1 3 5 7 ______;1 3 5 7 9 _______
如何应用数学归纳法证明不等式
如何应用数学归纳法证明不等式数学归纳法是一种常见的数学证明方法,通过证明初始情况成立和任意情况都成立,来证明一般情况成立。
在不等式证明中,也可以应用数学归纳法。
本文将介绍如何应用数学归纳法证明不等式。
第一步,证明初始情况成立。
通常,需要选取一个最小的自然数来作为初始情况,然后证明不等式在该自然数下成立。
以证明$a^n-1$能够被$(a-1)$整除为例。
当$n=1$时,$a^1-1=a-1$,由于$a-1$显然能够整除$a-1$,因此初始情况成立。
第二步,假设任意情况成立。
即假设当$n=k(k \in N^*)$时,$a^k-1$能够被$(a-1)$整除。
第三步,证明一般情况也成立。
即证明当$n=k+1$时,$a^{k+1}-1$也能够被$(a-1)$整除。
由于$a^{k+1}-1 = a^k \cdot a - 1 = (a^k-1) \cdot a + (a-1)$,而根据假设,$a^k-1$能够被$(a-1)$整除,因此$a^{k+1}-1$也能够被$(a-1)$整除。
通过上述三步,我们得到了$a^n-1$能够被$(a-1)$整除。
类似的,可以应用数学归纳法证明其他的不等式。
例如证明$1+2+...+n=\frac{n(n+1)}{2}$,我们可以选取$1$作为初始情况;假设当$n=k(k \in N^*)$时,$1+2+...+k=\frac{k(k+1)}{2}$;然后证明当$n=k+1$时,$1+2+...+k+(k+1)=\frac{(k+1)(k+2)}{2}$。
当然,在进行数学归纳法证明时,选择初始情况和需要证明的语句都需要谨慎选择。
总结一下,数学归纳法是一种常见的数学证明方法,可以应用在不等式证明当中。
通过证明初始情况成立、假设任意情况成立、证明一般情况也成立这三步,可以有效地证明不等式。
第二节证明不等式的基本方法、数学归纳法证明不等式
(2)某个命题与正整数n有关,如果当n=k时该命题成立.那么可
推导出当n=k+1时也成立.现已知n=12时,该命题不成立.那么 可推得n=______时,该命题不成立. 【解析】∵n=12时,命题不成立.∴n=11时命题不成立.同理 n=10、9、8、…、2、1时命题均不成立. 答案:1、2、3、…、11
往往用分析法找思路,用综合法写步骤,由此可见,分析法与综
合法相互转化,互相渗透,互为前提,充分利用这一辩证关系,
可以拓宽解题思路,开阔知识视野.
2.分析法的应用
当所证明的不等式不能使用比较法,且和重要不等式、基本不 等式没有直接联系,较难发现条件和结论之间的关系时,可用 分析法来寻找证明途径,使用分析法证明的关键是推理的每一 步必须可逆.
4 4 4 1 64 . 1 4 ,
三式同向相乘,得(1-a)a(1-b)b(1-c)c> 又 1 a a
1 c c
( ( 1 a a 2 )
2
) 1 4 .
2
1 4
, 1 b b (
1 b b 2
)
2
1 c c 2
∴(1-a)a(1-b)b(1-c)c≤
1 2
) 2+
1 2
]≥0,
∴1+2x4≥2x3+x2.
方法二:(1+2x4)-(2x3+x2) =x4-2x3+x2+x4-2x2+1 =(x-1)2·x2+(x2-1)2≥0 ∴1+2x4≥2x3+x2.
(2)
a b
a
b
ab
ba
ab
ab 2
a
高中证明不等式的四大方法
高中证明不等式的四大方法
研究不等式是很重要的,它作为数学、物理和其他领域的基础,对日常生活也有着十分重要的意义。
高中时期学习不等式的过程中,常常会遇到如何证明不等式所带来的问题,证明不等式一般可以有四种方法:
一、函数极值法
函数极值法是借助函数及其导数的性质来证明不等式,判断函数的极值的性质,然后用极值来证明不等式。
这种方法适用于不等式中带有 x 的函数及其导数,比如函数 f ( x ) = x^2 + ax + b ( a,b 为常数) 的大于、小于及其证明,都可以用函数极值法来证明。
二、不等式组合法
不等式组合法是利用不等式和其他熟悉的性质,把不等式组合起来,以有效证明一个不等式的方法,一般可用自然数的定理、AM-GM 定理、费马平方和定理、牛顿黎曼不等式等方法结合不等式证明原不等式。
三、几何法
几何法是一种综合的方法,它的核心是运用间接证明的思想,通过几何形象中的定理,证明几何形象和不等式之间的关系,如正方形边长和正数之间的关系等。
四、数学归纳法
数学归纳法是一种经典的元素数学思想,包括数学归纳和数学归纳法,它利用数学归纳法的思想,由简到难,从某一特定情况,以及一切类似的情况中得出一般性的结论和推论,最终证明某个不等式。
以上就是证明不等式的四大方法。
不等式是所有科目中都有用到的知识,学习不等式也需要一定技巧,上面介绍的四大方法可以帮助我们更好的学习不等式,并有助于我们准确地研究不等式。
在数学学习中,不要把不等式搞混、弄回,按照上面介绍的四大方法认真学习,才能更好的掌握不等式的学习方法,正确地解答各种不等式的问题。
不等式的推导和证明方法
不等式的推导和证明方法不等式是数学中不可或缺的一个概念,它用于表示数值之间的关系。
不等式的形式可以很简单,例如$x>2$,也可以非常复杂,例如 $\sqrt{x^2+y^2}>\frac{x+y}{2}$。
在解决各类数学问题时,推导和证明不等式的方法是非常重要的一步。
本文将介绍一些常见的不等式的推导和证明方法。
一、数学归纳法数学归纳法是一种证明数学命题的通用方法。
若要证明某个命题对于自然数 $n$ 成立,则需要证明该命题在 $n=1$ 时成立,并证明若该命题在 $n=k$ 时成立,则该命题在 $n=k+1$ 时也成立。
不等式的证明中,归纳法常常被用于证明柯西不等式、阿贝尔不等式等一些数列不等式。
例如,考虑柯西不等式:$(a_1^2+a_2^2+\cdots+a_n^2)(b_1^2+b_2^2+\cdots+b_n^2)\geq(a_1b _1+a_2b_2+\cdots+a_nb_n)^2$。
对于 $n=1$,该不等式显然成立。
假设对于 $n=k$ 时该不等式成立,即$$(a_1^2+a_2^2+\cdots+a_k^2)(b_1^2+b_2^2+\cdots+b_k^2)\geq(a_1b_1+a_2b_2+\cdots+a_kb_k)^2$$现在考虑 $n=k+1$ 时该不等式是否成立。
根据柯西不等式,有\begin{align*}&(a_1^2+a_2^2+\cdots+a_{k+1}^2)(b_1^2+b_2^2+\cdots+b_{k+1 }^2)\\=&[(a_1^2+a_2^2+\cdots+a_k^2)+a_{k+1}^2][(b_1^2+b_2^2+\cd ots+b_k^2)+b_{k+1}^2]\\\geq&(a_1b_1+a_2b_2+\cdots+a_kb_k+a_{k+1}b_{k+1})^2\end{align*}因此,该命题对于 $n=k+1$ 成立,由数学归纳法可知对于所有$n\in\mathbb{N}$,柯西不等式成立。
二用数学归纳法证明不等式
如何认识贝努利不等式? 【提示】 当指数n推广到任意实数α时,x>-1时, ①若0<α<1,则(1+x)α≤1+αx. ②若α<0或α>1,则(1+x)α≥1+αx. 当且仅当x=0时等号成立.
数学归纳法证明不等式
已知Sn=1+
1 2
+
1 3
+…+
1 n
(n>1,n∈N*),求证:
S2n>1+n2(n≥2,n∈N*).
【思路探究】 先求Sn 再证明比较困难,可运用数学归纳 法直接证明,注意Sn表示前n项的和(n>1),首先验证n=2;然后 证明归纳递推.
【自主解答】
(1)当n=2时,S22=1+
1 2
+
1 3
+
1 4
=
25 12
>1+
22,
即n=2时命题成立.
(2)假设n=k(k≥2,k∈N*)时命题成立,即S2k=1+
下面用数学归纳法证明n+1 1+n+1 2+…+3n1+1>2254.
(1)n=1时,已证.
(2)假设当n=k时(k≥1,k∈N*),
1 k+1
+
1 k+2
+…+
1 3k+1
>2254,
∴当n=k+1时,
1 k+1+1
+
1 k+1+2
2.利用数学归纳法证明数列型不等式的关键是由n=k到n =k+1的变形.为满足题目的要求,常常要采用“放”与 “缩”等手段,但是放缩要有度,这是一个难点,解决这个难 题一是要仔细观察题目结构,二是要靠经验积累.
设0<a<1,定义a1=1+a,an+1=a1n+a, 求证:对一切正整数n∈N*,有1<an<1-1 a. 【证明】 (1)当n=1时,a1=1+a,且0<a<1, ∴a1>1. 又a1=1+a<1-1 a, 因此当n=1时,
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1. 设实数122018,,..,x x x 满足任意的12018i j ≤<≤,均有(1)i j
i j x x ++≥-,求2018
1
i
i ix =∑
求2018
1i i ix =∑最小值.
2. 设正实数12,,..,n x x x 满足12..1n x x x =,求证:{}{}{}1221
...2
n n x x x -+++≤
,其中 {}x
表示x 的小数部分.
3. 设互不相等正整数12,,..,(2)n x x x n ≥,求证: (1)2221212231.......23n n x x x x x x x x x n +++≥++++-, (2)
222121221
...(...)3
n n n x x x x x x ++++≥+++
4.设[]2,(1),0,1i n i i n x ≥∀≤≤∈,求证: 11
13n
k l k k l n k n kx x kx ≤<≤=-≤∑∑,
5.设1233,...n n x x x x ≥<<<<,证明:111
(1)
()(1)2n n
i j i j i j n i j n n x x n i x j x ≤<≤==->--∑∑∑
6.
求证:12
n
i π
=
7.设函数211
()1.....2!n n f x x x x n =++++,证明:
(1) 当0x >,(),x n e f x n N +>∈; (2)当0x >,存在实数y,使得11
()(1)!
x n y n e f x x e n +=++,证明:0y x <<
8.设()f n n =+,定义数列{}n a ,11,,()n n a m m N a f a ++=∈=,证明:对于每一个正整数m,数列{}n a 必有无穷多个完全平方数. ,
9.对于任意的实数数列{}n x ,定义数列{}n y ,满足12211111
,()()n
n n i
i y x y x x n N +++===-∈∑;
求最小的实数λ,使得对于任意实数数列{}n x 及一切正整数m,均有22
11
1m m m i i i i i x y m λ-==≤∑∑ 。
10.设0n N x +
∈>,,求证:2
(1)
21n n k n
i x x k
+=≥∑
11. 设,0,n N a b +∈>,,求证:222
21)(
)(21)()222n
n n a b a b a b n +-⎡⎤+≤+-⎢⎥⎣⎦(
12.设2,,n n N z C +≥∈∈,2()1()...()444n z z z
f z =++++,若存在1212,,1,1z z C z z ∈≤≤;
证明:12123
()()25
f z f z z z ->-
13. 设12,,..,n x x x R +
∈,证明:可以选取{}12,,...,,1,1n a a a ∈-,使得2
21
1
()n
n
i i i i i i a x a x ==≥∑∑
14.求最大的常数λ,使得对于任意正整数n 及满足
12111
...n
n x x x +++=的正实数,都有:1
1
1()n
n
i
i i i x
x n λ==-≥-∑∏
15.证明:121
sin cos( (1)
i n i x x x x =++++≥∑,其中121,,..,n n x x x x R -∈
16.已知1212,,..,,,,..,,,1,n m x x x N y y y N n m +
+
∈∈>满足1
1
n
m
i i i i x y mn ===<∑∑;
证明:在等式1
1
n m
i i i i x y ===∑∑删除一些(不是所有)项,等式仍然成立.
17.证明:
存在正整数n 与符号的某种选择,任意正整数m 都可以表示为22212.....n ±±±±
18. 已知121,,..,,sin 0,n
n i i x x x R x =∈=∑证明:21sin 4n
i i n i x =⎡⎤
≤⎢⎥⎣⎦
∑;
19.设整数2n ≥,证明: 对于任意的正实数12,,..,n a a a ,都有:
{}{
}212111max ,,..,min ,,..,n n
i i i n i i i a a a a a a x +==≤∑
20.给定正数12,,..,n x x x ,2n ≥,证明:222
1212231
111...111n n x x x n x x x x x x ++++++≥+++
21.求c
的最小值,使得1n
i =对于满足
121...(1,2,3...,1)i i x x x x i n ++++≤=-的正数12,,...,n x x x 均成立.
22. 12,,..,n a a a 为两两不等的自然数,并且所有差(1)i j a a i j n -≤<≤互不相等,证明:
21
1
(5)6
n
i
i a
n n =≥+∑
23.设12,,...,0n x x x >,12...n s x x x =+++求证:
23123(1)(1)(1)...(1)1...2!3!!
n
n s s s x x x x s n ++++≤+++++
23.若120.....,3,n a a a n n N +<≤≤≤≥∈,证明:3211212231
......n n a a a a a a
a a a a a a +++≤+++
24.已知0,0,1,2,...,i i a b i n >>=,证明:
111111111
n
n
n
i i i i
i
i i
a b a b ===+
≤
+∑∑∑
25.对于每个整数2n ≥,[]12,,..,0,1,n x x x ∈求证:1
11n
i k j i i j n
x x x =≤<≤-
≤∑∑
26.已知数列{}n a 满足:111,)n n a a a n N ++==∈,证明: (1) 对于任意的正整数n,均有2n n a n ≤≤;
(2) 对于任意的正整数n,均有n a n ≤+(18年11月月刊)
27.证明:1
11
cos 22)2n i i n
x n +-=≥≥∑(
28.设12,,..,0n a a a >
,证明:
....+
29.设2n 个(n 不小于2)个不同整数分成两组1212,,..,,,,...,n n a a a b b b ,证明:
111()n i j j i j i i n i j n
j n
T a b a a b b n ≤≤≤<≤≤≤=--
-+-≥∑
∑
30.已知12,,..,n z z z Z ∈,证明:22
2
1
1
1
1
)Re()Re n
n
n
n
k k
k k
i i i i z z
z z
====-
≥-
∑∑∑∑(()
31.已知12,,...,0,2,n a a a n >≥,证明:12
1
12((1))(
(1))n
i j n i i i j n
i j
a a a a a -=≤<≤+≥+
+∏∏
32.已知121989,,.....,v v v 为一组共面向量,
1,11989,r v r r N +≤≤≤∈,证明:可以找到
(11989)r r ε≤≤等于1±
,使得
19891
r r
r v
ε=≤∑
33.矩阵
1111
n n nn a a a a ⎛⎫
⎪
⎪ ⎪⎝⎭
对一切i x 的每种选择满足不等式111........n
j jn n j a x a x M =++≤∑,
其中1i
x =±,证明:1122...nn a a a M +++≤。