高中数学方法讲解之放缩法

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高考数学_压轴题_放缩法技巧全总结

高考数学备考之放缩技巧证明数列型不等式，因其思维跨度大、构造性强，需要有较高的放缩技巧而充满思考性和挑战性，能全面而综合地考查学生的潜能与后继学习能力，因而成为高考压轴题及各级各类竞赛试题命题的极好素材。

这类问题的求解策略往往是：通过多角度观察所给数列通项的结构，深入剖析其特征，抓住其规律进行恰当地放缩；其放缩技巧主要有以下几种：一、裂项放缩例1.(1)求∑=-n k k 12142的值; (2)求证:35112<∑=nk k . 解析:(1)因为121121)12)(12(21422+--=+-=-n n n n n ,所以122121114212+=+-=-∑=n n n k n k (2)因为⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=-=-<12112121444111222n n n n n ,所以35321121121513121112=+<⎪⎭⎫ ⎝⎛+--++-+<∑=n n k nk奇巧积累:(1)⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=-<=1211212144441222n n n n n (2))1(1)1(1)1()1(21211+--=-+=+n n n n n n n C C nn(3))2(111)1(1!11)!(!!11≥--=-<<⋅-=⋅=+r r r r r r n r n r n nC Tr rrn r (4)25)1(123112111)11(<-++⨯+⨯++<+n n nn(5)nn nn 21121)12(21--=- (6)n n n -+<+221(7))1(21)1(2--<<-+n n nn n (8) nn n n n n n 2)32(12)12(1213211221⋅+-⋅+=⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+-(9)⎪⎭⎫ ⎝⎛++-+=+++⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+=-+k n n k k n n n k k n k n k 11111)1(1,11111)1(1 (10) !)1(1!1!)1(+-=+n n n n (11)21212121222)1212(21-++=-++=--+<n n n n n n n(11) )2(121121)12)(12(2)22)(12(2)12)(12(2)12(21112≥---=--=--<--=----n n n n n n n n n n n n n n(12)111)1(1)1(1)1)(1(11123--+⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=+-<⋅=n n n n n n n n n n n n11112111111+--<-++⋅⎪⎭⎫⎝⎛+--=n n nn n n n(13) 3212132122)12(332)13(2221nn n nnnnnn <-⇒>-⇒>-⇒>⋅-=⋅=+(14)!)2(1!)1(1)!2()!1(!2+-+=+++++k k k k k k (15))2(1)1(1≥--<+n n n n n (15) 111)11)((1122222222<++++=+++--=-+-+j i ji j i j i j i ji j i例2.(1)求证:)2()12(2167)12(151311222≥-->-++++n n n (2)求证:n n412141361161412-<++++ (3)求证:1122642)12(531642531423121-+<⋅⋅⋅⋅-⋅⋅⋅⋅++⋅⋅⋅⋅+⋅⋅+n nn(4) 求证：)112(2131211)11(2-+<++++<-+n nn解析:(1)因为⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=+->-12112121)12)(12(1)12(12n n n n n ,所以 )12131(211)12131(211)12(112--+>+-+>-∑=n n i ni (2))111(41)1211(414136116141222nnn-+<+++=++++(3)先运用分式放缩法证明出1212642)12(531+<⋅⋅⋅⋅-⋅⋅⋅⋅n nn ,再结合nn n -+<+221进行裂项,最后就可以得到答案(4)首先nn n n n++=-+>12)1(21,所以容易经过裂项得到nn 131211)11(2++++<-+再证21212121222)1212(21-++=-++=--+<n n n n n n n而由均值不等式知道这是显然成立的，所以)112(2131211-+<++++n n例3.求证:35191411)12)(1(62<++++≤++n n n n解析: 一方面: 因为⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=-=-<12112121444111222n n n n n ,所以35321121121513121112=+<⎪⎭⎫ ⎝⎛+--++-+<∑=n n knk 另一方面: 1111)1(143132111914112+=+-=+++⨯+⨯+>++++n n n n n n当3≥n 时,)12)(1(61++>+n n n n n ,当1=n 时,2191411)12)(1(6n n n n ++++=++ ,当2=n 时,2191411)12)(1(6nn n n ++++<++ ,所以综上有35191411)12)(1(62<++++≤++n n n n例4.(2008年全国一卷)设函数()ln f x x x x =-.数列{}n a 满足101a <<.1()n n a f a +=. 设1(1)b a ∈，，整数11ln a b k a b-≥.证明:1k a b +>.解析: 由数学归纳法可以证明{}n a 是递增数列, 故若存在正整数k m ≤, 使b a m ≥, 则b a a k k ≥>+1,若)(k m b a m ≤<,则由101<<≤<b a a m 知0ln ln ln 11<<≤b a a a a a m m m ,∑=+-=-=km m m k k k k a a a a a a a111ln ln ,因为k,于是b a b a b a k a a =-+≥+>)(|ln |例5.已知m m m m m n S x N m n ++++=->∈+ 321,1,,,求证: 1)1()1(11-+<+<++m n m n S m n .解析:首先可以证明:nx x n +≥+1)1(∑=++++++++--=-++---+--=n k m m m m m m m m k k n n n n n 111111111])1([01)2()1()1( 所以要证1)1()1(11-+<+<++m n m n S m n 只要证:∑∑∑=+++++++++==++-+=-++--+-+=-+<+<--nk m m m m m m m m m n k m n k m m k k n n n n n k m k k 111111111111111])1[(2)1()1(1)1()1(])1([故只要证∑∑∑=++==++-+<+<--nk m m n k m nk m m k k k m k k1111111])1[()1(])1([,即等价于m m m m m k k k m k k -+<+<--+++111)1()1()1(,即等价于11)11(11,)11(11++-<+-+<++m m kkm kkm 而正是成立的,所以原命题成立.例6.已知n n n a 24-=,nnna a a T +++=212,求证:23321<++++nT T T T .解析:)21(2)14(3421)21(241)41(4)222(444421321n n nn n n nT -+-=-----=+++-++++=所以123)2(22232234232323422234342)21(2)14(3221111+⋅-⋅⋅=+⋅-⋅=-+=-+-=-+-=++++n n nn n n n n n n n n nn T⎪⎭⎫ ⎝⎛---=--⋅⋅=+12112123)12)(122(2231n n nn n 从而231211217131311231321<⎪⎭⎫ ⎝⎛---++-+-=+++++n n nT T T T例7.已知11=x ,⎩⎨⎧∈=-∈-==),2(1),12(Z k k n n Z k k n n x n,求证:*))(11(21114122454432N n n x x x x x x n n ∈-+>++⋅+⋅+ 证明:nn n n n n x x n n 222141141)12)(12(11424244122=⋅=>-=+-=+,因为12++<n n n ,所以)1(2122214122n n n n nx x n n -+=++>>+所以*))(11(21114122454432N n n x x x x x x n n ∈-+>++⋅+⋅+二、函数放缩例8.求证：)(665333ln 44ln 33ln 22ln *N n n n nn∈+-<++++ .解析:先构造函数有xxx x x 11ln 1ln -≤⇒-≤,从而)313121(1333ln 44ln 33ln 22ln n n nn+++--<++++ cause ⎪⎭⎫ ⎝⎛++++++⎪⎭⎫ ⎝⎛++++++⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+++n n n n 31121219181716151413121313121 6533323279189936365111n n n n n =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅++⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛++>---所以6653651333ln 44ln 33ln 22ln +-=--<++++n n n n nn例9.2ααα例10.所以有nn 1211)1ln(+++<+ ,所以综上有nn n 1211)1ln(113121+++<+<++++例11.求证:e n <+⋅⋅++)!11()!311)(!211( 和e n <+⋅⋅++)311()8111)(911(2 .解析:构造函数后即可证明例12.求证:32)]1(1[)321()211(->++⋅⋅⨯+⋅⨯+n e n n 解析:1)1(32]1)1(ln[++->++n n n n ,叠加之后就可以得到答案例13.证明:)1*,(4)1(1ln 54ln 43ln 32ln >∈-<+++++n N n n n n n 解析:构造函数)1(1)1()1ln()(>+---=x x x x f ,求导,可以得到:12111)('--=--=x x x x f ,令0)('>x f 有21<<x ,令0)('<x f 有2>x ,所以0)2()(=≤f x f ,所以2)1ln(-≤-x x ,令12+=n x 有,1ln 22-≤n n 所以211ln -≤+n n n,所以)1*,(4)1(1ln 54ln 43ln 32ln >∈-<+++++n N n n n n n例14. 已知112111,(1).2n n n aa a n n +==+++证明2n a e <. 解析:nn n n n a n n a n n a )21)1(11(21))1(11(1+++<+++=+, 然后两边取自然对数,可以得到nn n a n n a ln )21)1(11ln(ln 1++++<+ 然后运用x x <+)1ln(和裂项可以得到答案) 放缩思路：⇒+++≤+n n a nn a )2111(1⇒++++≤+n nn a nn a ln )2111ln(ln 21nn n n a 211ln 2+++≤。

高考数学数列放缩法技巧全总结

这类问题的求解策略往往是：通过多角度观察所给数列通项的结构，深入剖析其特征，抓住其规律进行恰当地放缩；其放缩技巧主要有以下几种：一、裂项放缩例1.(1)求∑=-nk k12142的值; (2)求证:35112<∑=nk k.解析:(1)因为121121)12)(12(21422+--=+-=-n n n n n,所以122121114212+=+-=-∑=n n n k n k(2)因为⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=-=-<12112121444111222n n n n n ,所以35321121121513121112=+<⎪⎭⎫ ⎝⎛+--++-+<∑=n n knk奇巧积累:(1)⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=-<=1211212144441222n n n n n (2))1(1)1(1)1()1(21211+--=-+=+n n n n n n n C C n n(3))2(111)1(1!11)!(!!11≥--=-<<⋅-=⋅=+r r r r r r n r n r n n C T r rrn r(4)25)1(123112111)11(<-++⨯+⨯++<+n n nn&(5)nn nn21121)12(21--=- (6)n n n -+<+221(7))1(21)1(2--<<-+n n nn n (8)n n n n n n n 2)32(12)12(1213211221⋅+-⋅+=⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+-(9)⎪⎭⎫⎝⎛++-+=+++⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+=-+k n n k k n n n k k n k n k 11111)1(1,11111)1(1(10) !)1(1!1!)1(+-=+n n n n (11)21212121222)1212(21-++=-++=--+<n n n n n n n(11) )2(121121)12)(12(2)22)(12(2)12)(12(2)12(21112≥---=--=--<--=----n n n n n n n n n n n n n n(12) 111)1(1)1(1)1)(1(11123--+⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=+-<⋅=n n n n n n n n n n n n11112111111+--<-++⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=n n n n n n n(13) 3212132122)12(332)13(2221nn n n n n n n n <-⇒>-⇒>-⇒>⋅-=⋅=+(14)!)2(1!)1(1)!2()!1(!2+-+=+++++k k k k k k (15))2(1)1(1≥--<+n n n n n(15) 111)11)((1122222222<++++=+++--=-+-+j i j i j i j i j i j i j i,例2.(1)求证:)2()12(2167)12(151311222≥-->-++++n n n(2)求证:n n 412141361161412-<++++(3)求证:1122642)12(531642531423121-+<⋅⋅⋅⋅-⋅⋅⋅⋅++⋅⋅⋅⋅+⋅⋅+n n n(4) 求证：)112(2131211)11(2-+<++++<-+n nn解析:(1)因为⎪⎭⎫⎝⎛+--=+->-12112121)12)(12(1)12(12n n n n n ,所以)12131(211)12131(211)12(112--+>+-+>-∑=n n i ni(2))111(41)1211(414136116141222n n n -+<+++=++++ (3)先运用分式放缩法证明出1212642)12(531+<⋅⋅⋅⋅-⋅⋅⋅⋅n nn ,再结合nn n -+<+221进行裂项,最后就可以得到答案(4)首先nn n n n++=-+>12)1(21,所以容易经过裂项得到nn 131211)11(2++++<-+再证21212121222)1212(21-++=-++=--+<n n n n n n n而由均值不等式知道这是显然成立的，所以)112(2131211-+<++++n n<例3.求证:35191411)12)(1(62<++++≤++n n n n 解析: 一方面: 因为⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=-=-<12112121444111222n n n n n ,所以35321121121513121112=+<⎪⎭⎫ ⎝⎛+--++-+<∑=n n knk另一方面: 1111)1(143132111914112+=+-=+++⨯+⨯+>++++n nn n n n当3≥n 时,)12)(1(61++>+n n nn n ,当1=n 时,2191411)12)(1(6n n n n ++++=++ ,当2=n 时,2191411)12)(1(6n n n n ++++<++ ,所以综上有35191411)12)(1(62<++++≤++n n n n例4.(2008年全国一卷)设函数()ln f x x x x =-.数列{}na 满足101a <<.1()n n af a +=.设1(1)b a ∈，，整数11ln a b k a b-≥.证明:1k ab+>.\解析: 由数学归纳法可以证明{}na 是递增数列,故若存在正整数k m ≤, 使ba m≥, 则ba ak k ≥>+1,若)(k m b a m ≤<,则由101<<≤<b a a m 知ln ln ln 11<<≤b a a a a a m m m ,∑=+-=-=km mm k k k k a a a a a a a 111ln ln ,因为)ln (ln 11b a k a akm m m<∑=,于是ba b a b a k a ak =-+≥+>+)(|ln |11111例5.已知mm m m m n S x Nm n ++++=->∈+321,1,,,求证:1)1()1(11-+<+<++m n m n S m n .解析:首先可以证明:nxx n+≥+1)1(∑=++++++++--=-++---+--=n k m m m m m m m m k k n n n n n 111111111])1([01)2()1()1( 所以要证1)1()1(11-+<+<++m n m n S m n 只要证:∑∑∑=+++++++++==++-+=-++--+-+=-+<+<--n k m m m m m m m m m nk m n k m m k k n n n n n k m k k 111111111111111])1[(2)1()1(1)1()1(])1([故只要证∑∑∑=++==++-+<+<--nk m m n k m n k m m k k k m k k 1111111])1[()1(])1([,#即等价于mm m m m k k k m k k -+<+<--+++111)1()1()1(,即等价于11)11(11,)11(11++-<+-+<++m m kk m k k m 而正是成立的,所以原命题成立.例6.已知nn n a 24-=,nn n a a a T +++=212,求证:23321<++++n T T T T .解析:)21(2)14(3421)21(241)41(4)222(444421321n nn n n n n T -+-=-----=+++-++++=所以123)2(22232234232323422234342)21(2)14(3422111111+⋅-⋅⋅=+⋅-⋅=-+=-+-=-+-=++++++n n nn n n n n n n n n n nnn T⎪⎭⎫⎝⎛---=--⋅⋅=+12112123)12)(122(2231n n nn n从而231211217131311231321<⎪⎭⎫ ⎝⎛---++-+-=+++++n n n T T T T例7.已知11=x ,⎩⎨⎧∈=-∈-==),2(1),12(Z k k n n Z k k n n x n ,求证:*))(11(21114122454432N n n x x x x x x n n ∈-+>++⋅+⋅+￥证明:nnn n n n x x n n 222141141)12)(12(11424244122=⋅=>-=+-=+,因为 12++<n n n ,所以)1(2122214122n n n n nx x n n -+=++>>+所以*))(11(21114122454432N n n x x x x x x n n ∈-+>++⋅+⋅+二、函数放缩例8.求证：)(665333ln 44ln 33ln 22ln *N n n n n n ∈+-<++++ .解析:先构造函数有xx x x x 11ln 1ln -≤⇒-≤,从而)313121(1333ln 44ln 33ln 22ln n n n n +++--<++++cause⎪⎭⎫ ⎝⎛++++++⎪⎭⎫ ⎝⎛++++++⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+++n n n n 31121219181716151413121313121 6533323279189936365111nn n n n =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅++⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛++>---所以6653651333ln 44ln 33ln 22ln +-=--<++++n n n n n n~例9.求证:(1))2()1(212ln 33ln 22ln ,22≥+--<+++≥n n n n n n ααααααα解析:构造函数xxx f ln )(=,得到22ln ln nnn n ≤αα,再进行裂项)1(1111ln 222+-<-≤n n nn n ,求和后可以得到答案函数构造形式: 1ln -≤x x ,)2(1ln ≥-≤αααn n例10.求证:n n n 1211)1ln(113121+++<+<++++ 解析:提示:2ln 1ln 1ln 1211ln)1ln(++-++=⋅⋅-⋅+=+ n nn n n n n n n函数构造形式:xx x x 11ln ,ln -><当然本题的证明还可以运用积分放缩如图,取函数xx f 1)(=,首先:⎰-<nin ABCFx S 1,从而,)ln(ln |ln 11i n n x x i n n i n nin --==<⋅--⎰~取1=i 有,)1ln(ln 1--<n n n,所以有2ln 21<,2ln 3ln 31-<,…,)1ln(ln 1--<n n n,n n n ln )1ln(11-+<+,相加后可以得到:)1ln(113121+<++++n n 另一方面⎰->ni n ABDEx S 1,从而有)ln(ln |ln 11i n n x xi i n n i n ni n --==>⋅---⎰取1=i 有,)1ln(ln 11-->-n n n ,所以有nn 1211)1ln(+++<+ ,所以综上有nn n 1211)1ln(113121+++<+<++++例11.求证:e n <+⋅⋅++)!11()!311)(!211( 和en <+⋅⋅++)311()8111)(911(2 .解析:构造函数后即可证明例12.求证:32)]1(1[)321()211(->++⋅⋅⨯+⋅⨯+n e n n解析:1)1(32]1)1(ln[++->++n n n n ,叠加之后就可以得到答案函数构造形式:)0(13)1ln(1)0(132)1ln(>+>++⇔>+->+x x x x x x x (加强命题)-例13.证明:)1*,(4)1(1ln 54ln 43ln 32ln >∈-<+++++n N n n n n n解析:构造函数)1(1)1()1ln()(>+---=x x x x f ,求导,可以得到:12111)('--=--=x xx x f ,令0)('>x f 有21<<x ,令0)('<x f 有2>x ,所以0)2()(=≤f x f ,所以2)1ln(-≤-x x ,令12+=n x 有,1ln 22-≤n n所以211ln -≤+n n n ,所以)1*,(4)1(1ln 54ln 43ln 32ln >∈-<+++++n N n n n n n例14. 已知112111,(1).2n n n a a a n n +==+++证明2nae <.解析:nn n n n a n n a n n a )21)1(11(21))1(11(1+++<+++=+,然后两边取自然对数,可以得到nn n a n n a ln )21)1(11ln(ln 1++++<+—然后运用x x <+)1ln(和裂项可以得到答案)放缩思路：⇒+++≤+n nn a n n a )2111(21⇒++++≤+n nn a n n a ln )2111ln(ln 21nn n n a 211ln 2+++≤。

高中数学数列与不等式综合问题放缩法

数列与不等式综合问题一裂项放缩放缩法证明与数列求和有关的不等式中，很多时候要留一手，即采用有保留的方法，保留数列第一项或前两项，从数列第二项或第三项开始放缩，这样才不至于结果放得过大或过小。

常见裂项放缩技巧：例1 求证（1）变式训练 [2016·湖南怀化质检]设数列{a n }的前n 项和为S n ，已知a 1＝1，2S n n ＝a n ＋1－13n 2－n －23，n ∈N *. 求数列{a n }的通项(1)公式；(2)证明：1a 1＋1a 2＋…＋1a n<74. [2014·广东高考]设各项均为正数的数列{a n }的前n 项和为S n ，且S n 满足S 2n －(n 2＋n －3)S n －3(n 2＋n )＝0，n ∈N *.(1)求a 1的值；(2)求数列{a n }的通项公式；(3)证明：对一切正整数n ，有1a 1?a 1＋1?＋1a 2?a 2＋1?＋…＋1a n ?a n ＋1?<13. 二等比放缩（一般的，形如的数列，求证都可以等比放缩）例4 [2014·课标全国卷Ⅱ]已知数列{a n }满足a 1＝1，a n ＋1＝3a n ＋1.(1)证明⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n ＋12是等比数列，并求{a n }的通项公式； (2)证明1a 1＋1a 2＋…＋1a n<32. 变式训练【2012.广东理】已知数列{a n }满足111221,1n n n s a a ++=-+=（1）求{a n }的通项公式2311111()21212121n n *++++<∈++++N 例求证：,n n n n n a a b a a b =-=-12111....nk a a a +++<231111+++......+12222n<（2）证明：对一切正整数n ，都有121113 (2)n a a a +++< 三伯努利不等式应用及推广对任意的实数()()*1,11nx x nx n N >-+≥+∈有伯努利不等式例：求证()1111+11+1....13521n ⎛⎫⎛⎫⎛⎫++> ⎪⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭⎝⎭变式训练【2008，福建理】已知函数()()ln 1f x x x =+-（1）求f （x ）的单调区间（2）记f （x ）在[]()0,n n N ∈上的最小值是n b ，令()ln 1n n a x b =+-，求证1313211224242......1...n na a a a a a a a a a a a -+++< 伯努利不等式的推广对任意的实数，例，【2006，江西理】已知数列{a n }满足()11133,2221n n n na a a n a n --==≥+- （1）已知数列{a n }满足（2）证明：对于一切正整数n ，不等式123...2!n a a a a n <恒成立。

高中数学课程数列中的放缩法

数列中的放缩法
在全国卷高考中，数列已经远远降低了难度，再也不会出现那种丧心病狂，虐死人不犯罪的压轴题了。

相应的放缩技巧，在数列考查中也几乎绝迹了，就算偶尔出现意外，也不会太难，掌握下面这几类，完全可以搞定。

一·放缩法
1·放缩法的步骤：
【注意】
放缩法在很多时候会保留第一项或前几项不放缩，这样才不至于使得结果过大或者过小。

2·放缩成等比数列模型：
3·放缩成裂项相消模型：
二·放缩法的应用 1·直接可求和放缩：
2·放缩成等比数列：
3·错位相减法放缩：
4·裂项相消放缩：。

高中数学放缩法技巧全总结

高中数学放缩法技巧全总结在高中数学学习中，放缩法是一种常用的解题技巧，尤其在不等式证明和极限计算中应用广泛。

掌握好放缩法的技巧，可以帮助我们更好地解决数学问题，提高解题效率。

下面，我将对高中数学放缩法的技巧进行全面总结，希望能够帮助大家更好地掌握这一技巧。

首先，放缩法的基本思想是通过构造一个比原来更容易处理的不等式或者关系式，从而简化原问题的解决过程。

在实际运用中，我们可以通过加减变形、乘除变形、配方等方式进行放缩，下面我们来看一些常用的放缩法技巧。

一、加减变形。

在不等式证明中，我们常常会遇到需要证明一个不等式成立的情况。

这时，我们可以通过在两边同时加上或者减去一个特定的数，来改变原不等式的形式，使得原不等式更容易证明。

例如，在证明数学归纳法中的不等式时，我们常常会通过加减变形来简化证明过程，这是一种常见的放缩法技巧。

二、乘除变形。

在极限计算中，我们常常需要通过放缩法来证明一个极限存在或者不存在。

这时，我们可以通过乘除变形，将原极限问题转化为一个更容易处理的形式。

例如，当我们需要证明一个函数的极限不存在时，可以通过乘除变形将原函数转化为一个更容易处理的形式，从而简化证明过程。

三、配方。

在解决数学问题中，有时我们需要通过配方来进行放缩。

例如，在证明三角函数不等式时，我们可以通过对不等式进行配方，将原不等式转化为一个更容易处理的形式。

这种放缩法技巧在解决三角函数不等式问题中应用广泛，可以帮助我们更好地解决这类问题。

总结起来，放缩法是高中数学学习中常用的解题技巧，通过加减变形、乘除变形、配方等方式进行放缩，可以帮助我们更好地解决数学问题，提高解题效率。

希望以上总结的放缩法技巧对大家有所帮助，能够在高中数学学习中更好地运用这一技巧，提高数学成绩。

高中数学方法讲解之放缩法

第 1 页共 3 页放缩法将不等式一侧适当的放大或缩小以达证题目的的方法，叫放缩法。

放缩法的方法有：⑴添加或舍去一些项，如：a a >+12；n n n >+)1( ⑵将分子或分母放大（或缩小） ⑶利用基本不等式，如：4lg 16lg 15lg )25lg 3lg (5lg 3log 2=<=+<⋅； ⑷利用常用结论：Ⅰ、kkk k k 21111<++=-+；Ⅱ、k k k k k 111)1(112--=-< ； 111)1(112+-=+>k k k k k （程度大） Ⅲ、)1111(21)1)(1(111122+--=+-=-<k k k k k k ；（程度小）例1.若a , b , c , d ∈R +，求证：21<+++++++++++<ca d db dc c a c b bd b a a【巧证】：记m =ca d db dc c a c b bd b a a +++++++++++ ∵a , b , c , d ∈R + ∴1=+++++++++++++++>cb a d db a dc c a c b a bd c b a a m∴1 < m < 2 即原式成立例2.当 n > 2 时，求证：1)1(log )1(log <+-n n n n 【巧证】：∵n > 2 ∴0)1(log ,0)1(log >+>-n n n n∴2222)1(log 2)1(log )1(log )1(log )1(log ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡++-<+-n n n n n n n n n n ∴n > 2时, 1)1(log )1(log <+-n n n n第 2 页共 3 页例3.求证：213121112222<++++n 【巧证】：n n n n n111)1(112--=-< ∴2121113121211113121112222<-=+-++-+-+<++++n n n n十二、放缩法:巧练一：设x > 0, y > 0,y x y x a +++=1, yyx x b +++=11，求证：a < b巧练一：【巧证】：yy x x y x y y x x y x y x +++<+++++=+++11111巧练二：求证：lg9•lg11 < 1巧练二：【巧证】：122299lg 211lg 9lg 11lg 9lg 222=⎪⎭⎫⎝⎛<⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛+≤⋅巧练三：1)1(log )1(log <+-n n n n巧练三：【巧证】： 222)1(log )1(log )1(log ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-≤+-n n n n n n 12log 22=⎥⎦⎤⎢⎣⎡<n n 巧练四：若a > b > c , 则0411≥-+-+-ac c b b a巧练四：【巧证】：c a c b b a c b b a c b b a -=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-≥--≥-+-4)()(22))((12112巧练五：)2,(11211112≥∈>+++++++n R n nn n n 巧练五：【巧证】：左边11111122222=-+=++++>nnn n n n n n巧练六：121211121<+++++≤nn n 巧练六：【巧证】： 11121<⋅+≤≤⋅n n n n 中式巧练七：已知a , b , c > 0, 且a 2 + b 2 = c 2，求证：a n + b n < c n (n ≥3, n ∈R *)巧练七：【巧证】： ∵122=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛c b c a ，又a , b , c > 0, ∴22,⎪⎭⎫⎝⎛<⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛<⎪⎭⎫ ⎝⎛c b c b c a c a nn第 3 页共 3 页∴1=⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛nn c b c a。

高中数学放缩法技巧全总结

高中数学放缩法技巧全总结高中数学中的放缩法是一种常用的解题技巧，它通过适当调整式子的形式，进行等价转化，从而简化计算或者明晰问题的关键点。

下面总结了一些常见的高中数学放缩法技巧。

1. 分子分母同乘：当分式的分子和分母中含有相同的因式时，可以将分子和分母同时乘以这个因式的倒数，从而得到一个等价的分式。

这样做的好处是可以简化分式，消去分子分母中的公因式。

2. 导数法：在解决函数极值问题时，可以利用导数的概念进行放缩。

通过求函数的导数，并研究导数的正负性，可以找到函数的极值点。

这种方法可以有效地缩小问题的范围，简化计算。

3. 均值不等式：均值不等式是一种常用的放缩方法，它通过寻找合适的均值来放缩不等式。

常见的均值不等式有算术-几何均值不等式、柯西-施瓦茨不等式等。

通过将不等式的两边同时取均值，可以得到一个更简单的等价不等式。

4. 三角函数变换：在解决三角函数相关的问题时，可以利用三角函数的性质进行放缩。

常见的三角函数变换有和差化积、倍角公式等。

通过适当的变换，可以将原问题转化为更容易处理的形式。

5. 幂函数变换：在解决幂函数相关的问题时，可以利用幂函数的性质进行放缩。

常见的幂函数变换有换元法、幂函数的反函数等。

通过适当的变换，可以使问题的形式更简单，更易于分析。

6. 递推关系式：在解决数列相关的问题时，可以利用递推关系式进行放缩。

通过找到数列的递推关系式，可以将原问题转化为递推问题。

递推关系式可以帮助我们找到数列的通项公式，从而简化问题的求解过程。

以上是一些高中数学中常用的放缩法技巧。

通过灵活运用这些技巧，可以在解题过程中简化计算、明晰问题的关键点，从而更高效地解决数学问题。

高中数学导数放缩法

高中数学导数放缩法
放缩法是一种应用较广泛的数学方法，可以帮助我们更准确地预测趋势。

它可以用于研究不同的模式，并帮助我们理解数学的性质。

放缩法的定义很简洁，可以理解为将待研究的函数缩放到另一个函数上。

它通常是利用比较简单的曲线对复杂曲线进行研究，以提升正确性。

这在高中数学中也被广泛应用。

放缩法在微积分科目中探讨变化的情况下比较重要，如识别函数的导数，判断函数的图形特征等。

比如，考生们可以通过放缩法来研究狭义直线段的性质，具体可以将端点和直线段的某点缩放到同一坐标系。

如果直线段的两个端点都缩放到横坐标或纵坐标的1，那么整条直线段就会缩放到一条平行于横坐标轴或纵坐标轴的直线，如此可以容易研究其斜率，表示为一个分数，有助于理解这条直线段的性质。

同理，放缩法也可以用于求取圆的半径、椭圆的长轴短轴，以及曲线的凸包和曲率等。

考生们只需要把函数中若干特定点进行缩放，
并运用对称性质、相似性质，就可以更加准确地研究函数的模型，从
而准确分析函数的特点和性质。

最后要提醒的是，放缩法是一种非常灵活的数学方法，通过不断
尝试和改进，可以辅助理解和分析各种函数的性质。

此外，需要注意
的是，放缩法的运用也必须遵守数学的相关定律和原则，以保证较高
的准确度。

总之，放缩法是高中数学中常用的一种研究数学模型的分析方法，在研究不同函数的性质时都很有用，可以帮助考生更准确地预测趋势。

只要认真研究、了解放缩法的运用方法，考生们就可以掌握这种数学
方法，更好地分析函数的模型和性质，为自己的学习和生活中把握更
多技术拓展工具。

放缩法技巧全总结

2011高考数学备考之放缩技巧证明数列型不等式，因其思维跨度大、构造性强，需要有较高的放缩技巧而充满思考性和挑战性，能全面而综合地考查学生的潜能与后继学习能力，因而成为高考压轴题及各级各类竞赛试题命题的极好素材。

这类问题的求解策略往往是：通过多角度观察所给数列通项的结构，深入剖析其特征，抓住其规律进行恰当地放缩；其放缩技巧主要有以下几种：一、裂项放缩例1.(1)求∑=-n k k 12142的值; (2)求证:35112<∑=nk k . 解析:(1)因为121121)12)(12(21422+--=+-=-n n n n n ,所以122121114212+=+-=-∑=n n n k n k (2)因为⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=-=-<12112121444111222n n n n n ,所以35321121121513121112=+<⎪⎭⎫ ⎝⎛+--++-+<∑=n n k nk奇巧积累:(1)⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=-<=1211212144441222n n n n n (2))1(1)1(1)1()1(21211+--=-+=+n n n n n n n C C n n(3))2(111)1(1!11)!(!!11≥--=-<<⋅-=⋅=+r r r r r r n r n r n nC Tr rrn r (4)25)1(123112111)11(<-++⨯+⨯++<+n n nn(5)nn nn21121)12(21--=- (6)n n n -+<+221(7))1(21)1(2--<<-+n n nn n (8) nn n n n n n 2)32(12)12(1213211221⋅+-⋅+=⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+-(9)⎪⎭⎫ ⎝⎛++-+=+++⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+=-+k n n k k n n n k k n k n k 11111)1(1,11111)1(1 (10) !)1(1!1!)1(+-=+n n n n (11)21212121222)1212(21-++=-++=--+<n n n n n n n(11) )2(121121)12)(12(2)22)(12(2)12)(12(2)12(21112≥---=--=--<--=----n n n n n n n n n n n n n n(12)111)1(1)1(1)1)(1(11123--+⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=+-<⋅=n n n n n n n n n nn n11112111111+--<-++⋅⎪⎭⎫⎝⎛+--=n n nn n n n(13) 3212132122)12(332)13(2221nn n n n n n n n <-⇒>-⇒>-⇒>⋅-=⋅=+(14)!)2(1!)1(1)!2()!1(!2+-+=+++++k k k k k k (15))2(1)1(1≥--<+n n n n n (15) 111)11)((1122222222<++++=+++--=-+-+j i ji j i j i j i ji j i例2.(1)求证:)2()12(2167)12(151311222≥-->-++++n n n (2)求证:n n412141361161412-<++++ (3)求证:1122642)12(531642531423121-+<⋅⋅⋅⋅-⋅⋅⋅⋅++⋅⋅⋅⋅+⋅⋅+n nn(4) 求证：)112(2131211)11(2-+<++++<-+n nn解析:(1)因为⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=+->-12112121)12)(12(1)12(12n n n n n ,所以 )12131(211)12131(211)12(112--+>+-+>-∑=n n i ni (2))111(41)1211(414136116141222nnn-+<+++=++++(3)先运用分式放缩法证明出1212642)12(531+<⋅⋅⋅⋅-⋅⋅⋅⋅n nn ,再结合nn n -+<+221进行裂项,最后就可以得到答案(4)首先nn n n n++=-+>12)1(21,所以容易经过裂项得到nn 131211)11(2++++<-+再证21212121222)1212(21-++=-++=--+<n n n n n n n而由均值不等式知道这是显然成立的，所以)112(2131211-+<++++n n例3.求证:35191411)12)(1(62<++++≤++n n n n解析: 一方面: 因为⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=-=-<12112121444111222n n n n n ,所以3532112112151312111=+<⎪⎭⎫ ⎝⎛+--++-+<∑=n n knk 另一方面: 1111)1(143132111914112+=+-=+++⨯+⨯+>++++n n n n n n当3≥n 时,)12)(1(61++>+n n n n n ,当1=n 时,2191411)12)(1(6n n n n ++++=++ ,当2=n 时,2191411)12)(1(6nn n n ++++<++ ,所以综上有35191411)12)(1(62<++++≤++n n n n例4.(2008年全国一卷)设函数()ln f x x x x =-.数列{}n a 满足101a <<.1()n n a f a +=. 设1(1)b a ∈，，整数11ln a b k a b-≥.证明:1k a b +>.解析: 由数学归纳法可以证明{}n a 是递增数列, 故若存在正整数k m ≤, 使b a m ≥, 则b a a k k ≥>+1,若)(k m b a m ≤<,则由101<<≤<b a a m 知0ln ln ln 11<<≤b a a a a a m m m ,∑=+-=-=km m m k k k k a a a a a a a111ln ln ,因为)ln (ln 11b a k a akm m m<∑=,于是b a b a b a k a a k =-+≥+>+)(|ln |11111例5.已知m m m m m n S x N m n ++++=->∈+ 321,1,,,求证: 1)1()1(11-+<+<++m n m n S m n .解析:首先可以证明:nx x n +≥+1)1(∑=++++++++--=-++---+--=n k m m m m m m m m k k n n n n n 111111111])1([01)2()1()1( 所以要证1)1()1(11-+<+<++m n m n S m n 只要证:∑∑∑=+++++++++==++-+=-++--+-+=-+<+<--nk m m m m m m m m m n k m n k m m k k n n n n n k m k k 111111111111111])1[(2)1()1(1)1()1(])1([故只要证∑∑∑=++==++-+<+<--nk m m n k m nk m m k k k m k k1111111])1[()1(])1([,即等价于m m m m m k k k m k k -+<+<--+++111)1()1()1(,即等价于11)11(11,)11(11++-<+-+<++m m kkm kkm 而正是成立的,所以原命题成立.例6.已知n n n a 24-=,nnna a a T +++=212,求证:23321<++++nT T T T .解析:)21(2)14(3421)21(241)41(4)222(444421321n n nn n n nT -+-=-----=+++-++++=所以123)2(22232234232323422234342)21(2)14(3211+⋅-⋅⋅=+⋅-⋅=-+=-+-=-+-=++nn n n n n n n nn T⎪⎭⎫ ⎝⎛---=--⋅⋅=+12112123)12)(122(2231n n nn n 从而231211217131311231321<⎪⎭⎫ ⎝⎛---++-+-=+++++n n nT T T T例7.已知11=x ,⎩⎨⎧∈=-∈-==),2(1),12(Z k k n n Z k k n n x n,求证:*))(11(21114122454432N n n x x x x x x n n ∈-+>++⋅+⋅+ 证明:nn n n n n x x n n 222141141)12)(12(11424244122=⋅=>-=+-=+,因为12++<n n n ,所以)1(2122214122n n n n nx x n n -+=++>>+所以*))(11(21114122454432N n n x x x x x x n n ∈-+>++⋅+⋅+二、函数放缩例8.求证：)(665333ln 44ln 33ln 22ln *N n n n nn∈+-<++++ .解析:先构造函数有xxx x x 11ln 1ln -≤⇒-≤,从而)313121(1333ln 44ln 33ln 22ln n n nn+++--<++++cause ⎪⎭⎫ ⎝⎛++++++⎪⎭⎫ ⎝⎛++++++⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+++n n n n 31121219181716151413121313121 6533323279189936365111n n n n n =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅++⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛++>---所以6653651333ln 44ln 33ln 22ln +-=--<++++n n n n nn例9.2ααα例10.所以有nn 1211)1ln(+++<+ ,所以综上有nn n 1211)1ln(113121+++<+<++++例11.求证:e n <+⋅⋅++)!11()!311)(!211( 和e <+⋅⋅++)311()8111)(911( .解析:构造函数后即可证明例12.求证:32)]1(1[)321()211(->++⋅⋅⨯+⋅⨯+n e n n 解析:1)1(32]1)1(ln[++->++n n n n ,叠加之后就可以得到答案例13.证明:)1*,(4)1(1ln 54ln 43ln 32ln >∈-<+++++n N n n n n n 解析:构造函数)1(1)1()1ln()(>+---=x x x x f ,求导,可以得到:12111)('--=--=x x x x f ,令0)('>x f 有21<<x ,令0)('<x f 有2>x ,所以0)2()(=≤f x f ,所以2)1ln(-≤-x x ,令12+=n x 有,1ln 22-≤n n 所以211ln -≤+n n n,所以)1*,(4)1(1ln 54ln 43ln 32ln >∈-<+++++n N n n n n n例14. 已知112111,(1).2n n n aa a n n +==+++证明2n a e <. 解析:nn n n n a n n a n n a )21)1(11(21))1(11(1+++<+++=+, 然后两边取自然对数,可以得到nn n a n n a ln )21)1(11ln(ln 1++++<+ 然后运用x x <+)1ln(和裂项可以得到答案) 放缩思路：⇒+++≤+n nn a nn a )2111(21⇒++++≤+n nn a nn a ln )2111ln(ln 21nn n n a 211ln 2+++≤。

高中数列放缩法技巧

高中数列放缩法技巧
高中数列放缩法是一种用于求解数列问题的技巧。

通过适当的方法对数列进行放缩，可以简化问题的求解过程，提高解题效率。

在高中数学中，数列是一个非常重要的概念。

通过研究数列的性质和规律，可以帮助学生培养数学思维和分析问题的能力。

数列放缩法的基本思想是通过一系列变换将原始数列转化为一个更
加简单或者更加易于处理的数列，从而使问题的求解变得更加容易。

下面介绍几种常用的数列放缩方法：
1. 数列的倍数放缩：如果一个数列的每一项都乘以一个相同的常数，那么这个数列的性质和规律不会改变。

这种放缩方法常用于求解具有明显倍数关系的数列问题，可以通过放缩将数列转化为一个等比数列，从而更加方便地求解。

2. 数列的平移放缩：如果一个数列的每一项都加上或者减去一个相
同的常数，那么这个数列的性质和规律不会改变。

这种放缩方法常用于求解具有明显递推关系的数列问题，可以通过放缩将数列转化为一个等差数列，从而更加方便地求解。

3. 数列的递推放缩：如果一个数列的每一项都是前一项的某个函数，
那么这个数列的性质和规律不会改变。

这种放缩方法常用于求解具有复杂递推关系的数列问题，可以通过放缩将数列转化为一个递推公式，从而更加方便地求解。

除了以上几种基本的放缩方法，还可以根据具体问题的特点进行其他类型的放缩。

数列放缩法在高中数学中有着广泛的应用，可以帮助学生解决各种数列问题，提高数学分析和推理能力。

总之，高中数列放缩法是一种重要的解题技巧，通过适当的放缩方法可以简化数列问题的求解过程，提高解题效率。

掌握数列放缩法对于高中数学的学习和应试都具有重要的意义。

高中数学讲义：放缩法证明数列不等式

放缩法证明数列不等式一、基础知识：在前面的章节中，也介绍了有关数列不等式的内容，在有些数列的题目中，要根据不等式的性质通过放缩，将问题化归为我们熟悉的内容进行求解。

本节通过一些例子来介绍利用放缩法证明不等式的技巧1、放缩法证明数列不等式的理论依据——不等式的性质：（1）传递性：若,a b b c >>，则a c >（此性质为放缩法的基础，即若要证明a c >，但无法直接证明，则可寻找一个中间量b ，使得a b >，从而将问题转化为只需证明b c >即可）（2）若,a b c d >>，则a c b d +>+，此性质可推广到多项求和：若()()()121,2,,n a f a f a f n >>>L ，则:()()()1212n a a a f f f n +++>+++L L （3）若需要用到乘法，则对应性质为：若0,0a b c d >>>>，则ac bd >，此性质也可推广到多项连乘，但要求涉及的不等式两侧均为正数注：这两条性质均要注意条件与结论的不等号方向均相同2、放缩的技巧与方法：（1）常见的数列求和方法和通项公式特点：① 等差数列求和公式：12nn a a S n +=×，n a kn m =+（关于n 的一次函数或常值函数）② 等比数列求和公式：()()1111n n a q S q q -=¹-，n n a k q =×（关于n 的指数类函数）③ 错位相减：通项公式为“等差´等比”的形式④ 裂项相消：通项公式可拆成两个相邻项的差，且原数列的每一项裂项之后正负能够相消，进而在求和后式子中仅剩有限项（2）与求和相关的不等式的放缩技巧：① 在数列中，“求和看通项”，所以在放缩的过程中通常从数列的通项公式入手② 在放缩时要看好所证不等式中不等号的方向，这将决定对通项公式是放大还是缩小（应与所证的不等号同方向）③ 在放缩时，对通项公式的变形要向可求和数列的通项公式靠拢，常见的是向等比数列与可裂项相消的数列进行靠拢。

高中数学导数放缩法技巧

高中数学导数放缩法技巧
高中数学放缩法技巧是指在高中数学中学生运用技巧来解决相关问题。

放缩法技巧是一种重要的严数基础学习策略，可以更好地指导高中学生的学习。

首先，学习放缩法技巧要有明确的思路。

首先要熟练掌握高中数学中对导数的基本概念，对导数有较深入的了解，并迅速记住导数计算公式，这样在进行高中数学学习时可以提高学习效率。

其次，要学会在不同数学计算中使用放缩法技巧。

放缩法的基本思想是选取合适的学习范围，在范围内熟练掌握相关公式，在学习期间必须做好复习，通过放缩法来减少重复的思考，减少学习的时间和精力的消耗。

此外，学习放缩法也应注重掌握学习方法。

应尽可能分析题目和其中的数学性质，并联系相关公式，以减轻学习负担和提高学习效果。

并在定性和定量分析之间进行折衷，不要追求快速只是牺牲正确性和直觉性。

最后，应杜绝学习技巧依赖。

有时学习者们会过分依赖技巧，忘了背后保障技巧正确性的基础和理论，从而致使技巧的一时成功转变成长久的学习失败的情况，所以最好的学习技巧是熟练掌握基本理论，坚持原则，并结合实际应用，把握技巧之间的适应关系。

总的来说，学习数学的放缩法技巧是能够使学习过程变得更高效，更加便捷的一项重要策略，只需要掌握正确的思路，就可以帮助学生轻松地学习数学。

高中数学放缩法结论及例题

所以 f (x) 3的解集为 x|x 1 Ux|x 4 .
⑵ f (x) | x 4 | x 4 x 2 x+a
.当 x 1, 2时， x 4 x 2 x+a 4 x 2 x x+a 2 a x 2 a .
（4）
1 k2

1 k2 1

(k
1 1)( k
1)

1( 1 2 k 1
1 ) （程度小）； k 1
（5）绝对值不等式： a b ≤ a b ≤ a b ；
技巧积累:
(1)
1 n2

4 4n2

4n
4 2
1

2
1 2n
1

1 2n 1
(2) 1
1
2n
3 2n 1 3
(15)
k 2
1 1
k!(k 1)! (k 2)! (k 1) ! (k 2) !
(16) 1 n n 1(n 2)
n(n 1)
(17)
i2 1 j2 1
i2 j2

i j
1
i j
(i j)( i2 1 j2 1) i2 1 j2 1
证明记 m = a b c d abd bca cdb dac
∵a, b, c, d 都是正数
∴m a b c d 1 abcd abca cdab dabc
m a b c d 2 ab ab cd d c
∴c>a>0，c>b>0，即 0<ac<1,0<cb<1，

高考数学：数列放缩法

⾼考数学：数列放缩法
数列放缩法需要把握两⽅⾯：
⼀、放缩⽅向
数列放缩的⽅向包含两层意思：
1.放缩成什么形式？
2.放⼤呢还是缩⼩呢？
第2个问题看题⽬要求即可.
对于第1个问题，⾼中阶段，数列放缩主要有两个⽅向.
1.朝等⽐数列去放缩，即把数列放缩为等⽐数列.
看这样⼀个例题：
从解答过程能够看出，本题需要放⼤，原数列⽆法求和，放⼤之后为等⽐数列，顺利实现求和.
2.朝裂项相消去放缩，即把数列放缩为能够采⽤裂项相消法求和的形式.
看这个例题：
数列⽆法求和，需要放缩，⽽且需要放⼤.
注意：为保证n-1有意义，n从2开始取值.
⼆、放缩的度
看个例题，体会放缩的“度”：
先分析通项，貌似能够朝裂项相消去放缩.
从上式结论看出，我们没有达到题⽬的要求，放的过⼤了.
为此，我们需要重新放⼤⼀次，这⼀次要往回收⼀些.
⼩结：
1.根据不等式符号决定放⼤还是放⼩；
2.常⽤的放缩⽅向：朝等⽐放缩和朝裂项相消法放缩；
3.放缩“度”的调节⽅法：不同形式放缩.。

2023高考专题篇：5种放缩方法汇总

学习札记钻研数学钻研数学5种放缩方法汇总放缩法就是针对不等式的结构特征,运用不等式的性质,将不等式的一边或两边进行放大或缩小,也就是对代数式进行恰到好处的变形,使问题便于解决.放缩方法众多，各有优劣，黑猫花猫能抓住耗子就是好猫……放缩法大致分为以下几类:.将代数式中的分母和分子同时扩大和缩小Ⅰ;Ⅱ.利用均值不等式或其它的不等式放缩数式;Ⅲ.也可以在不等式两边同时加上或减去某一项;Ⅳ.可以把代数式中的一些项进行分解再重新组合,这样就可以消去一些项便于求解,这也是我们常用的裂项法.导数的解答题中,经常会用到一些不等式进行放缩,主要分为五类:.Ⅰ切线不等式①e x ≥x +1;②ln x ≤x -1;③e x ≥ex ;④ln x ≤e 1x ;⑤ln x ≥1-x1.xyy =x +1y =x -11=y e xy =lnxy =exy =exⅡ.与三角有关的一些不等式①当x ≥0时,sin x ≤x ,cos x ≥1-x 22;2时,cos x ≤1-x 24②当0≤x ≤π③当0<x <;π2时,sin x <x <tan x ;学习札记④当0<x ≤钻研数学钻研数学π2时,sin x x ≥π2.Ⅲ.一些常见不等式(稍微提高)①当x >1时,x 2-x +2121<(x -1)x +1<ln x <x -1x<21 x -x 1;②当0<x <1时,21 x -x 1 <x -12x<ln x <(x -1)x +1<x 2-x +211;1x ③对数平均不等式:∀x 1>x 2>0,x 1x 2<ln 2x x -1-ln x 2x 1<+x 22.Ⅳ.一些不常见的不等式①当x >0时,e x >1+x +21x 2;+②当0<x <1时,ln1x 1-x >2x +32x 3;+ 当-1<x <0时,ln 1x 1-x <2x +32x 3.Ⅴ.偶尔用上的不等式1≤1+n1x .当n >1,n ∈N ∗,x >-1时,则:(1+x )n≥1+nx ,(1+x )n(当且仅当x =0时等号成立.)在解答导数问题时,我们经常使用到函数的切线、割线逼近进行放缩,两个常用的结论为ln x ≤x -1(当且仅当x =1时取等号),e x ≥x +1(当且仅当x =0时取等号),借助这两个结论可以将超越函数放缩成一次函数.针对高考压轴导数问题,放缩法可以起到很好的效果.使用放缩法需要较高的拆分组合技巧,一定要注意同向传递,还要把握好放缩的“尺度”,否则将达不到预期的目的,或者会得出错误的结论.在不等式“改造”或证明的过程中，有时借助于e x ，ln x 有关的常用不等式进行适当的放缩，再进行证明，会取得意想不到的效果．典例1.已知函数f (x )=ae x +2x -1(其中常数e =2.71828⋯,是自然对数的底数).ⅰ讨论f (x )的单调性;ⅱ证明:对任意的a ≥1,当x >0时,f (x )≥(x +ae )x .典例剖析指数放缩学习札记钻研数学钻研数学解析：ⅰ求导,得f(x )=ae x+2.当a ≥0时,f (x )>0,f (x )在R 上单调递增;当a <0时,令f (x )=0,得x =ln -a2.2当x ∈ -∞,ln -a 时,f (x )>0,f (x )单调递增;当x ∈ ln - a2,+∞时,f (x )<0,f (x ) 单调递减.综上,当a ≥0时,f (x )在R 上单调递增;2当a <0时,f (x )在 -∞,ln -a上单调递增 ,2,+∞ 上单调递减.在 ln -aⅱ解法1:指对处理技巧exx 型当a ≥1,x >0时,要证f (x )≥(x +ae )x ,x 2-(2即ae x -x 2+(2-ae )x -1≥0，即1--)x +ae 1ae x≥0,x 2-(2令g (x )=1--)x +ae 1x,ae x (x -1则g (x )=)(+ae -3)ae x,①当a ≥e3时,令g (x )=0,得x =1,故当x ∈(0,1)时,g (x )<0,g (x )单调递减;当x ∈(1,+∞),g (x )>0,g (x )单调递增.所以g (x )≥g (1)=0,即f (x )≥(x +ae )x .②当1≤a <e3吋,令g (x )=0,得x =1,或x =3-ae .当x ∈(0,3-ae ),(1,+∞),g (x )>0,g (x )单调递增;当x ∈(3-ae ,1),g (x )<0,g (x )单调递减.又g (0)=1-a1≥0,g (1)=0,故此时g (x )≥0,即f (x )≥(x +ae )x .综上,对任意的a ≥1,当x >0时,f (x )≥(x +ae )x .解法2:指对处理技巧e xx+主元放缩当a ≥1,x >0时,要证f (x )≥(x +ae )x ,即a e x -ex -(x -1)2≥0,即证e x x -x a -ax 1+a2-e ≥0，令g (x )=e x x -x a -ax 1+a2-e ,(x -1)-x -ae 则g (x )=x1ax 2,学习札记当a ≥1时,ae x -x -1≥e x -x -1,当且仅当a =1时等号成立,令ℎ(x )=e x-x -1,则ℎ(x )=e x-1>0在(0,+∞)上恒成立,故ℎ(x )单调递增,ℎ(x )>ℎ(0)=0,g (x )=0,则x =1,所以x ∈(0,1)时,g (x )<0,g (x )单调递减;当x ∈(1,+∞)时,g (x )>0,g (x )钻研数学钻研数学单调递增.所以g (x )≥g (1)=0,即e x x -x a -ax 1+a2-e ≥0,即f (x )≥(x +ae )x .综上,对任意的a ≥1,当x >0时,f (x )≥(x +ae )x .解法3:直接讨论法当a ≥1,x >0时,要证f (x )≥(x +ae )x ,即a e x -ex -(x -1)2≥0,令g (x )=ae x -x 2+(2-ae )x -1,则g (x )=ae x -2x -(ae -2),因此g (x )=ae x -2在(0,+∞)上单调递增.①当a ≥2时,g (x )>0在(0,+∞)上恒成立,故g (x )单调递增,又g (1)=0,故当x ∈(0,1)时,g (x )<0,g (x )单调递减,当x ∈(1,+∞)时,g (x )>0,g (x )单调递增.所以g (x )≥g (1)=0,即f (x )≥(x +ae )x .当1≤a <2时,令g (x )=0,得x =ln a2∈(0,1).当x ∈ 0,ln a 2,g (x )<0,g (x )单调递减;当x ∈ ln a 2,+∞,g (x )>0,g (x )单调递增.2②当e -1≤a <2时,g (0)=a (1-e )+2≤0,又g (1)=0,g ln a2<g (1)=0,故当x ∈(0,1)时,g (x )<0,g (x )单调递减;当x ∈(1,+∞)时,g (x )>0,g (x )单调递增.所以g (x )≥g (1)=0,即f (x )≥(x +ae )x .2③当1≤a <e -1时,则g (0)=a (1-e )+2>0,又g ln a 2<g (1)=0,故存在唯一x 0∈ 0,ln a2,使得ℎ x 0=0,当x ∈ 0,x 0,(1,+∞)时,g (x )>0,g (x )单调递增;当x ∈ x 0,1时,g (x )<0,g (x )单调递减.又g (0)=a -1≥0,g (1)=0.故此时g (x )≥0,即f (x )≥(x +ae )x .综上,对任意的a ≥1,当x >0时,f (x )≥(x +ae )x .学习札记钻研数学钻研数学解法4:主元放缩+指数放缩法当a ≥1,x >0时,要证f (x )≥(x +ae )x ,即a e x-ex -(x -1)2≥0,令g (x )=e x -ex ,则g (x )=e x -e ,令g (x )=0,得x =1.当x ∈(-∞,1),g (x )<0,g (x )单调递减;当x ∈(1,+∞),g (x )>0,g (x )单调递增.所以g (x )≥g (1)=0,即e x -ex ≥0,当且仅当x =1时等号成立,故a e x -ex ≥e x -ex ,当且仅当a =1,x =1时等号成立;要证a e x -ex -(x -1)2≥0,只需要证e x -ex -(x -1)2≥0.策略一:直接讨论法令ℎ(x )=e x -ex -(x -1)2(x >0),则ℎ (x )=e x -e -2(x -1),ℎ (x )=e x -2,令ℎ (x )=0,得x =ln2.当x ∈(0,ln2)时,ℎ (x )<0,ℎ (x )单调递减;当x ∈(ln2,+∞)时,ℎ (x )>0,ℎ (x )单调递增.又ℎ (0)=3-e >0,ℎ (1)=0,ℎ (ln2)<0,因此存在唯一x 0∈(0,ln2),使得ℎ x 0=0.当x ∈ 0,x 0时,ℎ (x )>0,ℎ(x )单调递增;当x ∈ x 0,1,ℎ (x )<0,ℎ(x )单调递减.又ℎ(0)=0,ℎ(1)=0,故此时ℎ(x )≥0恒成立,即f (x )≥(x +ae )x .综上,对任意的a ≥1,当x >0时,f (x )≥(x +ae )x .策略二:指数处理,同解法 1ex 即证1-+(-1)x 2e x ex ≥0,令g (x )=1-+(-1)x 2e x ,(x -1则g (x )=)(+e -3x )e x，令g (x )=0,得x =1,或x =3-e .当x ∈(0,3-e ),(1,+∞)时,g (x )>0,g (x )单调递增;当x ∈(3-e ,1)时,g (x )<0,g (x )单调递减.又g (0)=0,g (1)=0,故此时g (x )≥0,即f (x )≥(x +ae )x .综上,对任意的a ≥1,当x >0时,f (x )≥(x +ae )x .策略三:指对处理,同解法2即证e x x -x -x1+2-e ≥0，令g (x )=e x x -x -x (x -1)-x -e 1+2-e ,则g(x )=x 1 x 2.令ℎ(x )=e x -x -1,则ℎ (x )=e x -1>0在(0,+∞)上恒成立,故ℎ(x )单调递增,从而ℎ(x )>ℎ(0)=0,令g (x )=0,则x =1.当x ∈(0,1)时,g (x )<0,g (x )单调递减;学习札记当x ∈(1,+∞)时,g (x )>0,g (x )钻研数学钻研数学单调递增.所以g (x )≥g (1)=0,即e x x -x -x1+2-e ≥0,从而f (x )≥(x +ae )x .综上,对任意的a ≥1,当x >0时,f (x )≥(x +ae )x .点评：本题的第ⅱ问是一道开放性较强的试题,可以从多角度入手分析.当a ≥1,x >0时,要证f (x )≥(x +ae )x ,即ae x -x 2+(2-ae )x -1≥0,观察此时含有指数项ae x ,也含有二次项,直接讨论至少要求两次导数才便于探究(解法2),结合指对处理技巧,可考虑同时除以ae x ,这样求导后就只需要讨论二次型函数即可.x 2-(2即证g (x )=1--)x +ae 1ae x≥0,求导后是可因式分解的二次函数，且两根易求,分别为x =1与x =3-ae .但对于x =3-ae 是否在区间(0,+∞)内不能确定,因此需要进行讨论.解法1采用的是整理为ex x 型函数,解法2则是整理为e xx 型的函数,解法2采用的是直接讨论.对于解法4,观察到所证不等式中含有e x 与ex ,即可联想到e x ≥ex ,为此将待证式整理成a e x -ex -(x -1)2≥0, 借助e x ≥ex ,只需要证明e x -ex -(x -1)2≥0即可.接下来的证明与前述含参讨论的情形大同小异,可直接讨论,也可采用指对处理.1.已知函数f (x )=e x -x (e 为自然对数的底数)．ⅰ求函数f (x )的最小值；ⅱ若n ∈N *，证明： n 1n + n 2n +⋯+ n n -1n + n n en <e -1．解析：ⅰ∵f (x )=e x -x ，∴f (x )=e x -1，令f (x )=0，得x =0．∴当x >0时，f (x )>0，当x <0时，f (x )<0．∴函数f (x )=e x -x 在区间(-∞,0)上单调递减，在区间(0,+∞)上单调递增．∴当x =0时，f (x )有最小值1．ⅱ由(1)知，对任意实数x 均有e x -x ≥1，即1+x ≤e x ．令x =-nk(n ∈N *，k =1，2，n -1)，则0<1-n k ≤e -k n ，∴ 1-nk n≤ e -n k n =e -k (k =1,2,n -1)．典例精练学习札记钻研数学钻研数学即n n -k n ≤e -k(k =1,2,n -1)．∵ n n n =1 ，∴ n 1n + n 2n +⋯+ n n -1n +n n n ≤e -(n -1)+e -(n -2)+⋯⋅+e -2+e -1+1．∵e -(n -1)+e -(n -2)+⋯+e -2+e -1+1=1-e -n 1-e -1<1-1e-1=e e -1，∴ n 1n + n 2n +⋯+ n n -1n + n n e n <e -1．典例1.已知函数f (x )=x ln -x1.ⅰ求函数f (x )的单调区间;ⅱ证明:在x >21且x ≠1时,f (x )<x 2+43恒成立.解析：f (x ⅰ)=1ln x -1+x(ln x )2(x >0,且x ≠1),令g (x )=ln x -1+x 1,则g (x )=x 1-x 12=x x -21,当x ∈(0,1)时,g (x )<0,g (x )单调递减;当x ∈(1,+∞)时,g (x )>0,g (x )单调递增;故g (x )>g (1)=0,即f (x )>0恒成立,故f (x )在(0,1),(1,+∞)上单调递增.综上,f (x )的单调递增区间为(0,1),(1,+∞),无单调递减区间.ⅱ解法1:放缩法今ℎ(x )=x -1-ln x (x >0),则ℎ (x )=x -x1,当x ∈(0,1),ℎ (x )<0,ℎ(x )单调递减;当x ∈(1,+∞),ℎ (x )>0,ℎ(x )单调递增.故ℎ(x )≥ℎ(1)=0,即x -1≥ln x ,当且仅当x =1时等号成立.因此,当x ∈2 1,1,x -1>ln x ,则x ln -x 1<1,而此时x 2+43>1,所以x ln -x 1<x 2+43;另一方面,x ∈(1,+∞),由(1)可知ln x >1-x 1,对数放缩典例剖析学习札记因此x ln -x 1钻研数学钻研数学<x -1-x 11=x ,而x 2+4故x 2+43-x >0在(1,+∞)恒成立,3>x >x ln -x1成立.3在x >2综上,不等式x ln -x 1<x 2+4解法2:1,且x ≠1时恒成立.等价变形当x ∈ 21,1时, 即证x -2x +431>ln x ;当x ∈(1,+∞),即证x -31<ln x x 2+4;令F (x )=x -3x 2+41-ln x x >21,且x ≠1 ,x 2+则F (x )=43-2x (x -1) x 2+43 2-x 11=-x 4+x 3-22x -43x 9+1632x +4x 2,令G (x )=x 4+x 3-21x 2-43x +169,3则G (x )=4x 3+3x 2-x -4=4x 2 x +4 33- x +4= x +434x 2-1>0,故G (x )单调递增,G (x )>G 2 1=41>0,故F (x )<0,所以F (x )单调递减,而F (1)=0,故当x ∈ 2 1,1时,F (x )>0,即x -2x +431>ln x ;当x ∈(1,+∞)时,F (x )<0,即x -31<ln x x 2+4.综上,不等式x ln -x 1<x 2+43在x >21且x ≠1时成立.典例精练1.已知函数f (x )=a ln x +x 2，其中a ∈R ．ⅰ讨论f (x )的单调性；ⅱ当a =1时，证明：f (x )≤x 2+x -1；ⅲ求证：对任意的n ∈N *且n ≥2，学习札记钻研数学钻研数学都有：2 1+2 2 1+3 1+4 2⋯ 1+n 2<e．(其中e ≈2.7183为自然对数的底数)．解析：ⅰ函数f (x )的定义域为(0,+∞)，f(x )=x a +2x =a +x2x 2，①当a ≥0时，f (x )>0，所以f (x )在(0,+∞)上单调递增，-②当a <0时，令f (x )=0，解得x =a 2．-当0<x <a 2时，a +2x 2<0，所以f (x )<0，0,-所以f (x )在a 2上单调递减；-当x >a 2时，a +2x 2>0，所以f (x )>0，-所以f (x )在a 2 ,+∞ 上单调递增．综上，当a ≥0时，函数f (x )在(0,+∞)上单调递增；0,-当a <0时，函数f (x )在a 2 上单调递减，-在a 2,+∞ 上单调递增．ⅱ当a =1时，f (x )=ln x +x 2，要证明f (x )≤x 2+x -1，即证ln x ≤x -1，即ln x -x +1≤0．即ln x -x +1≤0．设g (x )=ln x -x +1则g (x )=1-xx，令g ′(x )=0得，x =1．当x ∈(0,1)时，g ′(x )>0，当x ∈(1,+∞)时，g ′(x )<0．所以x =1为极大值点，也为最大值点所以g (x )≤g (1)=0，即ln x -x +1≤0．故f (x )≤x 2+x -1．ⅲ证明：由(2)ln x ≤x -1，(当且仅当x =1时等号成立)2，则ln 1+n 1 2<n 12，令x =1+n 1所以ln 1+21 2+ln 1+31 22+⋅⋅⋅+ln 1+n1<212+312+⋅⋅⋅+n 121<1×12+2×3+⋯+n (n 1-1)=11-21+21-31+⋯+n 1-11-n=1-n 1<1=ln e ，2 2 1+31 1+41 22⋯ 1+n 1 1+2即ln 1<ln e ，学习札记钻研数学钻研数学2所以 1+2 2 1+3 1+4 2⋯ 1+n 2<e．典例1. 已知函数f (x )=e x .ⅰ讨论函数g (x )=f (ax )-x -a 的单调性;ⅱ证明:f (x )+ln x +x 3>4x .解析：ⅰg (x )=f (ax )-x -a =e ax -x -a ,g (x )=ae ax -1,①若a ≤0时,g (x )<0,g (x )在R 上单调递减;②若a >0时,当x <-a 当x >-a1ln a 时,g (x )<0,g (x )单调递减;1ln a 时,g (x )>0,g (x )单调递增;综上若a ≤0时,g (x )在R 上单调递减;若a >0时,g (x )在 -∞,-a1ln a 上单调递减 ;在 -a1ln a ,+∞上单调递增;ⅱ证明:要证f (x )+ln x +x 3>4x,只需证x ln x +e x -4x +3>0,由(1)可知当a =1时,e x -x -1≥0,即e x ≥x +1,当x +1>0时,上式两边取以e 为底的对数,可得ln (x +1)≤x (x >-1),用x -1代替x 可得ln x ≤x -1(x >0),又可得ln x 1≤x所以ln x ≥1-x1-1(x >0),1(x >0),所以x ln x +e x -4x +3>x 1-x1+x +1-4x +3=x 2+2x +2-4x=(x +1)2-4x +1≥(2x )2-4x +1=(2x -1)2≥0,指对混合放缩典例剖析学习札记从而不等式f (x )+ln x +钻研数学钻研数学x 3>4x成立. 典例2. 已知函数f (x )=e x -ax 2,g (x )=x ln x -x 2+(e -1)x +1,且曲线y =f (x )在x =1处的切线方程为y =bx +1.ⅰ求a ,b 的值;ⅱ求函数f (x )在[0,1]上的最小值;ⅲ证明:当x >0时,g (x )≤f (x ).解析：ⅰa =1,b =e -2.ⅱf (x )min =1;ⅲ即证:e x +(1-e )x -x ln x -1≥0,因为f (0)=1,且曲线y =f (x )在x =1处的切线方程为y =(e -2)x +1,故可猜测:当x >0且x ≠1时,f (x )的图象恒在切线y =(e -2)x +1的上方.下面证明:当x >0时,f (x )≥(e -2)x +1.解法1:设φ(x )=f (x )-(e -2)x -1(x >0),则φ (x )=e x -2x -(e -2),令F (x )=φ (x ),F (x )=e x -2,当x ∈(0,ln2)时,F (x )<0,φ (x )单调递减;当x ∈(ln2,+∞)时,F (x )>0,φ (x )单调递增.又φ (0)=3-e >0,φ (1)=0,0<ln2<1,φ (ln2)<0所以,存在x 0∈(0,1),使得φ x 0=0.当x ∈ 0,x 0∪(1,+∞)时,φ (x )>0;当x ∈ x 0,1,φ (x )<0;故φ(x )在 0,x 0上单调递增,在 x 0,1上单调递减,在(1,+∞)上单调递增.又φ(0)=φ(1)=0,所以φ(x )=e x -x 2-(e -2)x -1≥0,当且仅当x =1 时取等号.e x +(2-e )x -故1x≥x (x >0).由(2)知,e x ≥x +1,故x ≥ln (x +1),所以x -1≥ln x ,当且仅当x =1时取等号.e x +(2-e )x -所以1x≥x ≥ln x +1,e x +(2-e )x -即1x第１１／２０页≥ln x +1.所以e x +(2-e )x -1≥x ln x +x ,即e x +(1-e )x -x ln x -1≥0成立(当x =1时等号成立).学习札记故当x >0时,g (x )≤f (x )钻研数学钻研数学.解法2:要证x ln x -x 2+(e -1)x +1≤e x -x 2,等价于证明x ln x +(e -1)x +1-e x ≤0,又x >0,可转化为证明ln x +e -1+x 1-e xx≤0,令F (x )=ln x +e -1+x 1-e xx ,则F(x )=x 1-x 1e x(2-x -1)x 2(x -1=)1-e x x 2,因为x >0,所以当x ∈(0,1)时,F (x )>0,F (x )单调递增;当x ∈(1,+∞)时,F (x )<0,F (x )单调递减;所以F (x )有最大值F (1)=0,故F (x )≤0恒成立,即当x >0时,g (x )≤f (x ).典例精练1.已知函数f (x )=ln x -a 2x 2+ax ．ⅰ试讨论f (x )的单调性；ⅱ若a =1，求证：当x >0时，f (x )<e 2x -x 2-2．解析：f (x )的定义域为(0，+∞)ⅰ，当a =0时，当a >0f (x )=ln x 在(0，+∞)上单调递增；时，f ′(x )=x1-2a 2x +a=-2a 2x 2+ax +1x=-(ax -1)(2ax +1)x，当0<x <a 1时，f ′(x )>0，当x >a1时，f ′(x )<0，所以f (x )在 0，a 1上单调递增，在 a1，+∞上单调递减；f ′(x )=-(ax -1当a <0时，)(2ax +1)x，当0<x <-21a 时，f ′(x )>0，当x >-21a时，f ′(x )<0，所以f (x )在 0，-21a 上单调递增，在 -21a，+∞上单调递减．ⅱ当a =1时，f (x )=ln x -x 2+x ，要证当x >0时，f (x )<e 2x -x 2-2，只需证ln x <e 2x -x -2．学习札记令g (x )=e 2x -2x -1，则g ′(x )=2e 2x -2=2(e 2x -1)钻研数学钻研数学，当x >0时，g ′(x )>0，所以g (x )在(0，+∞)上单调递增，所以g (x )>g (0)=0，所以，当x >0时，e 2x >2x +1，所以e 2x -x -2>x -1．令h (x )=x -1-ln x ，x >0，则h ′(x )=1-x1，当0<x <1时，h ′(x )<0，当x >1时，h ′(x )>0，所以h (x )在(0，1)上单调递减，在(1，+∞)上单调递增，所以h (x )min =h (1)=0，所以当x >0时，h (x )≥h (1)=0，即当x >0时，x -1≥ln x ，所以，当x >0时，所以，当x >0时，e 2x -x -2>x -1≥ln x ，即ln x <e 2x -x -2，f (x )<e 2x -x 2-2．典例1. 设a >0,且a ≠1,函数f (x )=sin ax -a sin x .ⅰ若f (x )在区间(0,2π)上有唯一极值点x 0, 证明:f x 0<min {2a π,(1-a )π};ⅱ若f (x )在区间(0,2π)没有零点,求a 的取值范围.解析：f (x )=a cos ax -a cos ⅰx=a (cos ax -cos x )=-2a sin a +21x sin a -21x ,若a >1,则f (x )在区间(0,2π)至多有x 1=a 2π+1,x 2=a 4π+1两个变号零点,故0<a <1,令f (x )=0,得x m =a 2m +π1,x n =a 2n +π1,其中m ,n ∈Z ,仅当m =1时,x 1=a 2π+1∈(0,2π),且在x 1的左右两侧,导函数的值由正变负,故当0<a <1时,f (x )在区间(0,2π)有唯一极值点x 0=a 2π+1,此时f x 0=sin ax 0-a sin x 0.解法1:将x 0=a 2π +1代入得f x 0=sin a 2+a π1-a sin a 2π+1三角函数放缩典例剖析学习札记=sina 2+a 钻研数学钻研数学π1+a sin 2π-a 2π+1=(1+a )sin a 2+aπ1,①当a 2+a 1≤21,即0<a ≤31时,2a π≤(1-a )π,由不等式x >0,sin x <x 知:(1+a )sin a 2+a π1<(1+a )a 2+a π1=2a π;②当a 2+a 1>21,即当31<a <1时,(1-a )π<2a π,(1+a )sin a 2+a π1=(1+a )sin π-a 2+a π1=(1+a )sin (1a -+a 1)π,由不等式x >0,sin x <x知:(1+a )sin a 2+a π1<(1+a )(1a -+a 1)π=(1-a )π.由(1)(2)知f x 0<min {2a π,(1-a )π} .解法2:由x 0=a 2π+1⇒ax 0=2π-x 0,a =2π-1x 0,代入得f x 0=sin ax 0-a sin x 0=sin 2π-x 0- x 02π-1sin x 0 ,即f x 0=- 2πsin x 0x 0. 以下用分析法可证:f x 0<min {2a π,(1-a )π}.ⅱ①当a >1时,fa π-a sin a π=-a sin aπ<0,f 3π 2 2=sin 3a π=sin a ⋅a π+a >0,所以f a πf 3π2<0,π,3π由零点存在性定理知,f (x )在区间 a 2至少有一个零点;②当21<a <1时,π<a π<2π,π2<a π<π,π<2a π<2π,f a π=-a sin aπ>0,f (π)=sin a π>0,f (2π)=sin2a π<0,由零点存在定理可知,f (x )在区间(π,2π)至少有一个零点;③当0<a ≤21时,f (x )=a cos ax -a cos x =a (cos ax -cos x ),令g (x )=cos ax -cos x ,则g (x )=-a sin ax +sin x ,在区间(0,π)上,cos ax >cos x ,f (x )>0,f (x )是增函数;在区间(π,2π)上,g (x )<0,即g (x )递减,即f (x )递减,f (x )<f (2π)<0,故f (x )在(0,π)上递增,在(π,2π)上递减,学习札记又f (0)=0,f (π)=sin a π>0,f (2π)=sin2a π≥0,即在(π,2π)上,f (x )>0.所以f (x )在区间(0,2π)上没有零点,满足题意.综上所述,若f (x )在区间(0,2π)没有零点钻研数学钻研数学,则正数a 的取值范围是 0,21.典例1. 已知函数f (x )=e x -ax -cos x ,其中a ∈R .ⅰ求证:当a ≤-1时,f (x )无极值点;ⅱ若函数g (x )=f (x )+ln (x +1),是否存在a ,使得g (x )在x =0处取得极小值?并说明理由.解析：ⅰ证明:f (x )=e x -a +sin x ,显然e x >0,-1≤sin x ≤1,当a ≤-1时,e x -a +sin x >0-a -1≥0,即f (x )>0,所以函数f (x )在其定义域上为增函数,故f (x )无极值点;1ⅱg (x )=e x -ax -cos x +ln (x +1),g (x )=e x -a +sin x +x +1,显然x =0是g (x )的极小值点的必要条件,为g (0)=2-a =0,即a =2.1此时g (x )=e x +x +1+sin x -2,显然当x ∈ 0,π2时,1g (x )=e x +x +11+sin x -2>1+x +x +1+sin x -2>sin x >0,当x ∈ -4 1,0时,(1+x ) 1-x +3 2x 2=1+x 22(3x +1)>1,1故1+x <1-x +32x 2,2令m (x )= 1+x +x 2e -x ,则m (x )=-x 22e -x ≤0,故m (x )是减函数,故当x <0时,m (x )>m (0)=1,即e x<1+x +x 22,令ℎ(x )=sin x -21x ,则ℎ (x )=cos x -21,当-1<x <0时,ℎ (x )>cos1-21>0,故ℎ(x )在(-1,0)单调递增,故当-1<x <0时,ℎ(x )<ℎ(0)=0,即sin x <21x ,含三角函数的指对放缩典例剖析学习札记钻研数学钻研数学故当x ∈ -41,0时,g (x )=e x +x 1+1+sin x -22≤ 1+x +x 2+ 1-x + 32x 2-2+x2=2x 2+x2<0,因此,当a =2时,x =0是g (x )的极小值点,即充分性也成立.综上,存在a =2,使得g (x )在x =0处取得极小值.点评：本题第(2)问先由必要性探路可知a =2,再证明当a =2时,x =0是函数g (x )的极小值点,即证明其充分性,由此即可得出结论.典例2. 已知函数f (x )=2ln (x +1)+sin x +1,函数g (x )=ax -1-ln x (a ∈R ,且a ≠0).ⅰ讨论函数g (x )的单调性;ⅱ证明:当x ≥0时,f (x )≤3x +1;ⅲ证明:当x >-1时,f (x )< x 2+2x +2e sin x .解析：ⅰg (x )定义域为(0,+∞),g (x )=a -x 1=ax x-1.当a <0时,g (x )<0,则g (x )在(0,+∞)上单调递减;当a >0时,令g (x )>0,得x >a1,即g (x )在 a1,+∞上单调递增;令g (x )<0,得0<x <a 1,得g (x )在 0,a1上单调递减.综上所述,当a <0时,g (x )在(0,+∞)上单调递减;1,+∞上单调递增,在 0,a1上单调递减.当a >0时,g (x )在 a ⅱ解法1:作差法+直接求导2设函数ℎ(x )=f (x )-(3x +1),则ℎ (x )=x +1+cos x -3.2因为x ≥0,所以x +1∈(0,2],cos x ∈[-1,1],则ℎ (x )≤0,从而ℎ(x )在[0,+∞)上单调递减,所以ℎ(x )=f (x )-(3x -1)≤ℎ(0)=0,即f (x )≤3x +1.解法2:常用不等式+兵分两路当a =1时,g (x )=x -1-ln x ,由(1)知g (x )min =g (1)=0,学习札记钻研数学钻研数学所以ln x ≤x -1,所以2ln (x +1)≤2x .令φ(x )=x -sin x ,则φ(x )=1-cos x ≥0恒成立,又φ(0)=0,所以当x ≥0时,有φ(x )=x -sin x ≥0,即sin x ≤x .所以f (x )=2ln (x +1)+sin x +1≤2x +x +1=3x +1.ⅲ证明:当a =1时,g (x )=x -1-ln x ,由ⅰ知g (x )min =g (1)=0,所以x ≥ln x +1,当x >-1时,(x +1)2>0,(x +1)2e sin x >0,所以(x +1)2e sin x >ln (x +1)2e sin x +1=2ln (x +1)+sin x +1.从而 x 2+2x +2e sin x >(x +1)2e sin x>ln (x +1)2e sin x +1=2ln (x +1)+sin x +1=f (x ),所以f (x )< x 2+2x +2e sin x .典例精练1.已知函数f (x )=x e +xa(a ∈R )在x =0处取得极值.ⅰ求a ,并求f (x )的单调区间;ⅱ证明:当0<m ≤e ,x ∈(1,+∞)时,xe x -2-m (x -1)ln x >0.解析：f (x )=1-e ⅰx x-a,由题意可得,f (0)=1-a =0,故a =1,f (x )=1e +x x ,f (x )=-exx ,由f (x )>0可得x <0,故函数单调递增区间(-∞,0),由f (x )<0可得x >0,故函数单调递减区间(0,+∞),ⅱ证明:由(1)可知f (x )在(-∞,0)上单调递增,在(0,+∞)单调递减,故f (x )≤f (0)=1,即x e+x1≤1,故e x ≥x +1,所以e x -2≥x -1,当且仅当x =2时取等号,又因为x >0,所以xe x -2≥x (x -1),所以xe x -2-m (x -1)ln x≥x (x -1)-m (x -1)ln x =(x -1)(x -m ln x ),因为x >1,所以ln x >0,因为0<m ≤e ,所以x -m ln x ≥x -e ln x ,令g (x )=x -e ln x ,则g (x )=1-xe,学习札记由g (x )>0可得,x >e ,故g (x )在(e ,+∞)上单调递增,由g(x )<0可得,x <e ,故g (x )在(-∞,e )上单调递减,所以g (x )≥g (e )=0,即x -e ln x ≥0在x =e 处取得等号,所以xe x -2-m (x -1)ln 钻研数学钻研数学x≥(x -1)(x -m ln x )≥(x -1)(x -e ln x )≥0,由于取等条件不同,所以xe x -2-m (x -1)ln x >0.2.已知函数f (x )=ln x -x e.ⅰ若曲线y =f (x )存在一条切线与直线y =ax 垂直,求a 的取值范围.ⅱ证明:f (x )<x 2-ln x -43sin x .解析：f (x )=ⅰx 1-e 1.因为f (x )的定义域为(0,+∞),所以x 1-e 1>-e1.因为曲线y =f (x )存在一条切线与直线y =ax 垂直,所以-a 1>-e1,解得a <0或a >e ,则a 的取值范围为(-∞,0)∪(e ,+∞).ⅱf (x )=x 1-e 1=e xe-x.当x ∈(0,e )时,f (x )>0;当x ∈(e ,+∞)时,f (x )<0.所以f (x )max =f (e )=ln e -ee=0.设函数g (x )=x 2-ln x ,则g(x )=2x -x 1=2x x2-1.2当x ∈ 0,22时,g (x )<0;当x ∈ 2,+∞时,g(x )>0.2所以g (x )min =g 2=21-21ln 21=21+21ln2.因为ln2>ln e =21,g (x )min >43.因为43,43sin x ∈ -4 3,所以x 2-ln x -43sin x >0.又f (x )≤f (x )max =0,所以f (x )<x 2-ln x -43sin x .3.已知函数f (x )=x ln x +32x 2-(a +1)x +b .ⅰ当a =3时,求f (x )的单调区间;ⅱe 为自然对数的底数,若a ∈ e 3-1,3e +1时,f (x )≥0恒成立,学习札记证明:b -2a +6>0钻研数学钻研数学.解析：ⅰ当a =3时,f (x )=x ln x +32x 2-4x +b ,则f (x )=ln x +3x -3在(0,+∞)上单调递增,又f (1)=0,故当x ∈(0,1)时,f (x )<0,f (x )单调递减;当x ∈(1,+∞)时,f (x )>0,f (x )单调递增.综上,当a =3时,f (x )的单调咸区间为(0,1),单调增区间为(1,+∞).ⅱ解法1:对f (x )求导,得f (x )=ln x +3x -a ,知f (x )在(0,+∞)上单调递增.因为a ∈ e 3-1,3e +1 ,故f e 1= e3-1-a <0,f (e )=3e +1-a >0,故存在唯一x 0∈ e1,e ,使得f x 0=0 ,即ln x 0+3x 0-a =0,所以a =ln x 0+3x 0.当x ∈ 0,x 0时,f (x )<0,f (x )单调递减;当x ∈ x 0,+∞时,f (x )>0,f (x ) 单调递增.又f (x )≥0,故f (x )min =f x 0=x 0ln x 0+ 32-(a +1)x 0+b ≥02x 0,即x 0ln x 0+32x 0 2- ln x 0+3x 0+1x 0+b =-32-x 0+b ≥2x 00在x 0∈ e 1,e 上恒成立.令ℎ(x )=-32x 2-x +b ,则ℎ(x )在 e1,e 上单调递减,故只需ℎ(e )=-3故b -2a +6≥32e 2-e +b ≥0,即b ≥32e 2+e -6e -2+6=32e 2+e ,2e 2-5e +4>0,从而得证.解法2:转化为关于x 0的函数所以b ≥32+x 02x 0,则b -2a +6≥32x 0 2+x 0-2 ln x 0+3x 0+6=32-5x 0-2ln x 0+62x 0,令ℎ(x )=32x 2-5x -2ln x +6 e1<x <e ,则ℎ (x )=3x -5-x 2=3x 2-x (3x +5x -2=1)(x -2)x,令ℎ x 0=0,得x =2.学习札记钻研数学钻研数学当x ∈e1,2,ℎ (x )<0,ℎ(x )单调递减 ;当x ∈(2,e )时,ℎ (x )>0,ℎ(x )单调递增.故ℎ(x )min =ℎ(2)=32×4-10-2ln2+6=2(1-ln2)>0,即b -2a +6>0,从而不等式得证.。