高中数学选修4-5知识点(最全版)
高中数学·选修4-5(人教版)第一讲几何平均不等式及绝对值三角不等式PPT课件
9
3 .
归纳升华
1.利用三个正数的算术—几何平均不等式常处理下
面两个类型的最值: (1)求函数 y=ax2+bx的最小值,其中 ax2>0,bx>0.
则
y
=
ax2
+
b x
=
ax2
+
b 2x
+
b 2x
≥
3
3
ax2·2bx·2bx
=
3 2
3 2ab2.当且仅当 ax2=2bx,即 x= 3 2ba时,等号成立.
(1)如果 a,b,c∈R,那么a+3b+c≥3 abc.(
)
(2)如果 a,b,c∈R+,那么a+3b+c≥3 abc,当且仅
当 a=b 或 b=c 时,等号成立.( )
(3)如果 a,b,c∈R+,那么 abc≤a+3b+c3,当且 仅当 a=b=c 时,等号成立.( )
(4)如果 a1,a2,a3,…,an 都是实数.那么 a1+a2
n
+…+an≥n· a1a2…an.( )
解析:(1)根据定理 3,只有在 a,b,c 都是正数才成
立.其他情况不一定成立,如 a=1,b=-1,c=-3,
a+b+c
3
3
3 =-1, abc= 3,故(1)不正确.
(2)由定理 3,知等号成立的条件是 a=b=c.故(2)不正
确.
(3)由定理 3 知(3)正确. (4)必须 a1,a2,…,an 都是正数,命题才成立. 答案:(1)× (2)× (3)√ (4)×
第一讲 不等式和绝对值不等式
1.1 不等式 1.1.3 三个正数的算术—
几何平均不等式
[知识提炼·梳理] 1.三个正数的算术—几何平均不等式 (1)如果 a1,a2,a3∈R+,则a1+a32+a3叫做这 3 个正 数的算术平均数,3 a1a2a3叫做这三个正数的几何平均数.
人教版高中数学选修4-5《3.2 一般形式的柯西不等式》
五. 当堂检测:
[练1](1)已知2 x 3 y 4z 10, 求x 2 y 2 z 2最小值;
(2)若9 x 2 12 y 2 5z 2 9, 求x 6 y 5z的最大值.
[练2]设x1 , x2 ,..., xn是正数, 求证 : 1 1 1 2 ( x1 x2 ... xn )( ... )n x1 x2 xn
三、归纳推理,形成新知:
3、三维形式的柯西不等式:
(a1b1 a2b2 a3b3 ) (a a a )(b b b )
2 2 1 2 2 2 3 2 1 2 2 2 3
当且仅当 与共线时, 等号成立.
【探究】根据二维、三维形式的柯西不等式, 若 ( a1 , a 2 , a 3 ,...,a n ), (b1 , b2 , b3 ,...,bn )
3.2一般形式的柯西不等式
选修4-5
一、温故知新:
1、柯西不等式的向量形式: 【定理2】设 , 是两个向量, 则| | | | | |
将平面向量的坐标 (a1 , a2 ), (b1 , b2 )代入, 则上述 不等式可化简为:
2、二维形式的柯西不等式: 2 2 2 2 2 (a1b1 a2b2 ) (a1 a2 )(b1 b2 ) 适用范围: 对任意实数都成立.
六.课堂小结: 基础 三维形式 知识:
一般形式
证明不等式
柯西不等式
求最值
基本思想方法: 1.探究方法:从特殊到一般. 2.思维方法:观察→归纳→证明. 七.课后作业: 1.巩固性作业:P41 习题3.2 第1,2, 4,6. 2.探究作业: 小组合作证明一般形式的柯西不等式.
最新人教版高中数学选修4-5《绝对值不等式》教材梳理
庖丁巧解牛知识·巧学一、绝对值三角不等式1.定理1 如果a,b是实数,则|a+b|≤|a|+|b|,当且仅当ab≥0时,等号成立.定理1的等号成立的情况具体来说,当a=0或b=0时,或a>0、b>0时,或a<0,b<0时,等号都是成立的,即有|a+b|=|a|+|b|.除此之外,就是|a+b|<|a|+|b|了.如果把定理1中的实数a,b分别替换为向量a,b,则定理1的形式仍旧成立.即有|a+b|≤|a|+|b|成立,当且仅当向量a,b不共线时,有|a+b|<|a|+|b|成立.联想发散根据定理1,我们可以得到许多正确的结论.其中比较常用的结论有:(1)如果a,b是实数,那么|a|-|b|≤|a±b|≤|a|+|b|.(2)|a1+a2+a3+…+a n|≤|a1|+|a2|+|a3|+…+|a n|(n∈N*).2.绝对值三角不等式所谓绝对值三角不等式就是指把定理1中的实数a,b分别替换为向量a,b,且向量a,b不共线时,所成立的不等式|a+b|<|a|+|b|.绝对值三角不等式即向量不等式|a+b|<|a|+|b|的几何意义就是三角形的两边之和大于第三边(如下图所示).记忆要诀由于绝对值三角不等式其形式与定理1是完全类似的,所以只要记住定理1,那么这个绝对值三角不等式也就记住了.3.定理2 如果a,b,c是实数,那么|a-c|≤|a-b|+|b-c|,当且仅当(a-b)(b-c)≥0时,等号成立.对于定理2,同学们不但要记住它的形式,还应注意它的特点,尤其要注意它的不等号左边没有字母b,只有右边才有.学法一得要注意|a-c|可以变形为|(a-b)+(b-c)|,熟悉这种变形,那么在具体解题时就可以通过变形来巧妙地利用定理2了.二、绝对值不等式的解法要熟记简单绝对值不等式的解法,它是解较复杂的绝对值不等式的基础,即要记住:一般地,如果a>0,则有:|x|<a⇔-a<x<a,因此,不等式|x|<a的解集是(-a,a);|x|>a⇔x<-a或x>a,因此,不等式|x|>a的解集是(-∞,-a)∪(a,+∞).1.|ax+b|≤c和|ax+b|≥c型不等式的解法.求解这类绝对值不等式,只要将ax+b看成一个整体,然后套用|x|<a或|x|>a的不等式的解法即可.2.|x-a|+|x-b|≤c和|x-a|+|x-b|≥c型不等式的解法.求解这类绝对值不等式,主要的方法有如下三种:(1)利用绝对值的几何意义;(2)分区间讨论法;(3)构造函数利用函数的图象求解.求解这类绝对值不等式时,可根据题目的不同而适时选用不同的方法求解.误区警示解绝对值不等式切勿盲目地套用某一类解法,一定要注意不等式的形式,要针对不同的形式对号入座采取相应的方法来求解.典题·热题知识点一: 与定理1、2相关的绝对值不等式的判断与证明例1 若|x-a|<m,|y-a|<n ,则下列不等式一定成立的是( )A.|x-y|<2mB.|x-y|<2nC.|x-y|<n-mD.|x-y|<n+m思路分析:注意观察比较|x-y|与|x-a|,|y-a|之间的关系,不难发现通过适当变形就可运用定理1及已知条件来巧妙求解此题了,具体解题过程为:|x-y|=|x-a-(y-a)|≤|x -a|+|y-a|<m+n,故选D.答案:D巧解提示对某些式子进行适当的变形,以便创造条件利用某些定理、公式来解题,这是一种常用的技巧,如此题求解过程中的|x-y|=|x-a-(y-a)|就是变形,而变形的基础是必须要熟悉公式. 例2 已知a 、b 、c 、d 都是实数,且a 2+b 2=m 2,c 2+d 2=n 2(m>0,n>0),求证:|ac+bd|≤222n m +. 思路分析:证明此题时,可将ac 、bd 分别看成整体,那么就可以套用定理1来证明了. 证明:∵a 、b 、c 、d ∈R ,∴|a c+bd|≤|ac|+|bd|≤222222d b c a +++ =222222222r R d c b a +=+++, ∴|ac+bd|≤222R r +. 误区警示如果利用ab≤222b a +来证明此题,就容易出现似是而非的证法,而利用较严格的公式|ab|≤222b a +来证明就不易出错了.因此同学们要注意公式的适时选用. 知识点二: 绝对值不等式的解法例3 解关于x 的不等式|2x-1|<2m-1(m ∈R ).思路分析:要注意对2m-1的正负情况进行讨论.解:若2m-1≤0,即m≤21,则|2x-1|<2m-1恒不成立,此时,原不等式无解;若2m-1>0,即m>21,则-(2m-1)<2x-1<2m-1,所以1-m<x<m. 由上可得:当m≤21时,原不等式的解集为∅, 当m>21时,原不等式的解集为:{x|1-m<x<m}. 方法归纳对于不等号右侧是含有参数的式子的这类绝对值不等式,在求解时一定要通过对参数式子的正、负、零三种情况的讨论来求解.例4 解不等式3≤|x -2|<4.思路分析:此题的不等式属于绝对值的连不等式,求解时可将其化为绝对值的不等式组再求解.解:原不等式等价于⎩⎨⎧<-≥-)2.(4|2|)1(,3|2|x x 由(1)得x-2≤-3或x-2≥3,∴x≤-1,或x≥5.由(2)得-4<x-2<4,∴-2<x<6.如上图所示,原不等式的解集为{x|-2<x≤-1或5≤x<6}.误区警示有些同学求解这类问题时,为了图省事,往往不爱通过画图来寻找解集,总爱耍点小聪明,这是造成求解出错的主要原因.例5 解不等式|x+7|-|x-2|≤3.思路分析:解含有绝对值的不等式,总的思路是同解变形为不含绝对值的不等式,但要根据求解不等式的结构,选用恰当的方法.此题中有两个绝对值符号,故可用绝对值的几何意义来求解,或用分区间讨论法求解,还可构造函数利用函数图象求解.图1解:[方法一] |x+7|-|x-2|可以看成数轴上的动点(坐标为x)到-7对应的点的距离与到2对应的点的距离的差,先找到这个差等于3的点,即x=-1(如图1所示).从图易知不等式|x+7|-|x-2|≤3的解为x≤-1,即x ∈(-∞,-1].[方法二] 令x+7=0,x-2=0得x=-7,x=2.①当x<-7时,不等式变为-x-7+x-2≤3,∴-9≤3成立,∴x<-7.图2②当-7≤x≤2时,不等式变为x+7+x-2≤3,即2x≤-2,∴x≤-1,③当x>2时,不等式变为x+7-x+2≤3,即9≤3不成立,∴x ∈∅.∴原不等式的解集为(-∞,-1].[方法三] 将原不等式转化为|x+7|-|x-2|-3≤0,构造函数y=|x+7|-|x-2|-3,即y=⎪⎩⎪⎨⎧>≤≤-+-<-.2,6;27,22;7,12x x x x .作出函数的图象(如图2),从图可知,当x≤-1时,有y≤0,即|x+7|-|x-2|-3≤0,所以,原不等式的解集为(-∞,-1].巧妙变式针对此题,我们可以进行各种不同的题目变式.如:可以将两个绝对值里面的运算符号改变、可以将两个绝对值之间的运算符号改变、可以将“≤”改变为“≥”,还可以将不等号右边的数改成字母等等.变式后题目的求解还是用上述的几种解法.问题·探究误区陷阱探究问题1 对此题“写出不等式|2x-1|<3的解集并化简”,某同学的错解如下:不等式|2x-1|<3的解集是{x||2x-1|<3}={x|2x-1<3}∪{x|2x-1>-3}={x|x<2}∪{x|x>-1}={x|-1<x<2}.探究过程:这位同学解得的结果是正确的,但解法不对.解法中有两处错误,但却歪打正着得出了正确的结果.首先是把绝对值不等式的解法搞错了.这位同学写的求解过程中的两个集合{x|2x-1<3}与{x|2x-1>-3}的中间不应当用并的符号“∪”,而应改为“∩”.这两个集合是应该取交集的.另外,按照这位同学错写的两集合“并”来运算时又解错了.{x|x<2}∪{x|x>-1}的结果应为{x|-∞<x<+∞},而不是{x|-1<x<2}.探究结论:如果按照这位同学的思路求解,可以修改为:不等式|2x-1|<3的解集是: {x||2x-1|<3}={x|2x-1<3}∩{x|2x -1>-3}={x|x<2}∩{x|x>-1}={x|-1<x<2}.不过,更简单的解法应是:不等式|2x-1|<3的解集是:{x||2x-1|<3}={x|-3<2x-1<3}={x|-1<x<2}.思维发散探究问题2 已知a 、b 、c 是实数,函数f(x)=ax 2+bx+c ,g(x)=ax+b ,当-1≤x≤1时,|f(x)|≤1,试探究当x ∈[-1,1]时,|g(x)|≤2.探究过程:这是一个通过关联二次函数、一次函数考查不等式的变换能力的问题,因此在证明中要注意合理应用绝对值不等式的性质定理,由于g(x)是一次函数,可将|g(x)|≤2转化为g(-1)与g(1)与2的关系加以证明,也可挖掘g(x)与f(x)的隐含关系,构造函数模型,寻求整体突破.探究结论:[方法一] 当a>0时g(x)=ax+b 在[-1,1]上是增函数,∴g(-1)≤g(x)≤g(1),∵|f(x)|≤1(-1≤x≤1),∴|c|=|f(0)|≤1,∴g(1)=a+b=f(1)-c≤|f(1)|+|c|≤2,g(-1)=-a+b=-f(-1)+c≥-(|f(-1)|+|c|)≥-2,当a<0时,g(x)=ax+b 在[-1,1]上是减函数, ∴g(1)≤g(x)≤g(-1),∵|f(x)|≤1(-1≤x≤1),∴|c|=|f(0)|≤1,∴g(-1)=-a+b=-f(-1)+c≤|f(-1)|+|c|≤2,g(1)=a+b=f(1)-c≥-(|f(-1)|+|c|)≥-2,∴|g(x)|≤2.当a=0时,g(x)=b ,f(x)=bx+c ,∵-1≤x≤1,∴|g(x)|=|f(1)-c|≤|f(1)|+|c|≤2.综上所述,当x ∈[-1,1]时,|g(x)|≤2.[方法二] ∵x=4)1()1(22--+x x , ∴g(x)=ax+b=a [(21+x )2-(21-x )2]+b(21+x -21-x ) =a [(21+x )2+b(21+x )+c ]-[a(21-x )2+b(21-x )+c ] =f(21+x )-f(21-x ). 当-1≤x≤1时,有0≤21+x ≤1,-1≤21-x ≤0, ∴|g(x)|=|f(21+x )-f(21-x )|≤|f(21+x )|+|f(21-x )|≤2,∴|g(x)|≤2.。
高中数学选修4-4,4-5知识点总结
选修4-4知识点一、选考内容《坐标系与参数方程》高考考试大纲要求:1.坐标系:① 理解坐标系的作用.② 了解在平面直角坐标系伸缩变换作用下平面图形的变化情况.③ 能在极坐标系中用极坐标表示点的位置,理解在极坐标系和平面直角坐标系中表示点的位置的区别,能进行极坐标和直角坐标的互化.④ 能在极坐标系中给出简单图形(如过极点的直线、过极点或圆心在极点的圆)的方程.通过比较这些图形在极坐标系和平面直角坐标系中的方程,理解用方程表示平面图形时选择适当坐标系的意义.2.参数方程:① 了解参数方程,了解参数的意义.② 能选择适当的参数写出直线、圆和圆锥曲线的参数方程.二、知识归纳总结:1.伸缩变换:设点),(y x P 是平面直角坐标系中的任意一点,在变换⎩⎨⎧>⋅='>⋅=').0(,y y 0),(x,x :μμλλϕ的作用下,点),(y x P 对应到点),(y x P ''',称ϕ为平面直角坐标系中的坐标伸缩变换,简称伸缩变换。
2.极坐标系的概念:在平面内取一个定点O ,叫做极点;自极点O 引一条射线Ox 叫做极轴;再选定一个长度单位、一个角度单位(通常取弧度)及其正方向(通常取逆时针方向),这样就建立了一个极坐标系。
3.点M 的极坐标:设M 是平面内一点,极点O 与点M 的距离||OM 叫做点M 的极径,记为ρ;以极轴Ox 为始边,射线OM 为终边的xOM ∠叫做点M 的极角,记为θ。
有序数对),(θρ叫做点M 的极坐标,记为),(θρM . 极坐标),(θρ与)Z )(2,(∈+k k πθρ表示同一个点。
极点O 的坐标为)R )(,0(∈θθ.4.若0<ρ,则0>-ρ,规定点),(θρ-与点),(θρ关于极点对称,即),(θρ-与),(θπρ+表示同一点。
如果规定πθρ20,0≤≤>,那么除极点外,平面内的点可用唯一的极坐标),(θρ表示;同时,极坐标),(θρ表示的点也是唯一确定的。
高中数学理科选修知识点(2-2,2-3,4-1,4-4,4-5)
数学选修2-2知识点总结 第一章 导数及其应用 一、导数概念的引入1.导数的物理意义:瞬时速率。
一般的,函数()y f x =在0x x =处的瞬时变化率是000()()limx f x x f x x ∆→+∆-∆,我们称它为函数()y f x =在0x x =处的导数,记作0()f x '或0|x x y =',即0()f x '=000()()limx f x x f x x ∆→+∆-∆2.导数的几何意义:曲线的切线.通过图像,我们可以看出当点n P 趋近于P 时,直线PT 与曲线相切。
容易知道,割线n PP 的斜率是00()()n n n f x f x k x x -=-,当点n P 趋近于P 时,函数()y f x =在0x x =处的导数就是切线PT 的斜率k ,即000()()lim()n x n f x f x k f x x x ∆→-'==-导函数:当x 变化时,()f x '便是x 的一个函数,我们称它为()f x 的导函数. ()y f x =的导函数有时也记作y ',即0()()()limx f x x f x f x x ∆→+∆-'=∆二.导数的计算1.函数()y f x c ==的导数2.函数()y f x x ==的导数3.函数2()y f x x ==的导数4.函数1()y f x x ==的导数基本初等函数的导数公式:1若()f x c =(c 为常数),则()0f x '=;2 若()f x x α=,则1()f x x αα-'=;3 若()sin f x x =,则()cos f x x '=4 若()cos f x x =,则()sin f x x '=-;5 若()x f x a =,则()ln xf x a a '= 6 若()x f x e =,则()x f x e '=7 若()logxa f x =,则1()ln f x x a '=8 若()ln f x x =,则1()f x x '=导数的运算法则1. [()()]()()f x g x f x g x '''±=±2. [()()]()()()()f x g x f x g x f x g x '''∙=∙+∙3. 2()()()()()[]()[()]f x f x g x f x g x g x g x ''∙-∙'=复合函数求导()y f u =和()u g x =,称则y 可以表示成为x 的函数,即(())y f g x =为一个复合函数 (())()y f g x g x '''=∙三.导数在研究函数中的应用 1.函数的单调性与导数:一般的,函数的单调性与其导数的正负有如下关系:在某个区间(,)a b 内,如果()0f x '>,那么函数()y f x =在这个区间单调递增; 如果()0f x '<,那么函数()y f x =在这个区间单调递减.2.函数的极值与导数极值反映的是函数在某一点附近的大小情况. 求函数()y f x =的极值的方法是: 如果在0x 附近的左侧()0f x '>,右侧()0f x '<,那么0()f x 是极大值; 如果在0x 附近的左侧()0f x '<,右侧()0f x '>,那么0()f x 是极小值;4.函数的最大(小)值与导数函数极大值与最大值之间的关系.求函数()y f x =在[,]a b 上的最大值与最小值的步骤 求函数()y f x =在(,)a b 内的极值;将函数()y f x =的各极值与端点处的函数值()f a ,()f b 比较,其中最大的是一个最大值,最小的是最小值. 四.生活中的优化问题利用导数的知识,,求函数的最大(小)值,从而解决实际问题第二章 推理与证明考点一 合情推理与类比推理根据一类事物的部分对象具有某种性质,退出这类事物的所有对象都具有这种性质的推理,叫做归纳推理,归纳是从特殊到一般的过程,它属于合情推理根据两类不同事物之间具有某些类似(或一致)性,推测其中一类事物具有与另外一类事物类似的性质的推理,叫做类比推理. 类比推理的一般步骤:找出两类事物的相似性或一致性;用一类事物的性质去推测另一类事物的性质,得出一个明确的命题(猜想);考点二 演绎推理(俗称三段论)由一般性的命题推出特殊命题的过程,这种推理称为演绎推理.考点三 数学归纳法它是一个递推的数学论证方法. 步骤:A.命题在n=1(或0n )时成立,这是递推的基础;B.假设在n=k 时命题成立C.证明n=k+1时命题也成立,完成这两步,就可以断定对任何自然数(或n>=0n ,且n N ∈)结论都成立。
人教版高中数学选修4-5知识点汇总
人教版高中数学必修4-5知识点第一讲不等式和绝对值不等式一.不等式(一)不等式的基本性质1.实数大小的比较(1)数轴上的点与实数之间具有一一对应关系。
(2)设a、b是两个实数,它们在数轴上所对应的点分别是A、B.当点A在点B的左边时,a<b;当点A在点B的右边时,a>b.(3)两个实数的大小与这两个实数差的符号的关系(不等式的意义)>b⇔a-b>0=b⇔a-b=0<b⇔a-b<0(4)两个实数比较大小的步骤①作差;②变形;③判断差的符号;④结论.2.不等关系与不等式(1)不等号有≠,>,<,≥,≤共5个.(2)相等关系和不等关系任意给定两个实数,它们之间要么相等,要么不相等。
现实生活中的两个量从严格意义上说相等是特殊的、相对的,不等是普遍的、绝对的,因此绝大多数的量都是以不等关系存在的。
(3)不等式的定义:用不等号连接起来的式子叫做不等式。
(4)不等关系的表示:用不等式或不等式组表示不等关系。
3.不等式的基本性质(1)对称性:a>b⇔b<a;(2)传递性:a>b,b>c⇒a>c;(3)可加性:a>b,c∈R⇔a+c>b+c;(4)加法法则:a>b,c>d⇒a+c>b+d;(5)可乘性:a>b,c>0⇒ac>bc;a>b,c<0⇒ac<bc;(6)乘法法则:a>b>0,c>d>0⇒ac>bd;(7)乘方法则:a>b>0,n∈N且n≥2⇒a n>b n;(8)开方法则:a>b>0,n∈N且n≥2⇒na>nb.(9)倒数法则,即a>b>0⇒1a <1b .(二)基本不等式1.重要不等式定理1:如果a,b∈R,那么a2+b2≥2ab,当且仅当a=b时,等号成立。
2.基本不等式(1)定理2:如果a,b>0,那么a b+≥(a+b2≥ab),当且仅当a=b时,等号成立。
人教版高中数学选修4-5《3.1 柯西不等式》
2
k,使 得a i kbi ( i 1,2, , n)时, 等 号 成 立 。 2n 问题: 1、柯西不等式里一共涉及多少个实数? 个 2、柯西不等式的结构有何特征?
平方和的乘积不小于乘积和的平方
1、柯西是什么人?
• 法一:问柯西本人;
2、他是怎么发现该不等式的?
4 4 2 2 3 3 2
(2)复杂问题:变形后运用柯西不等式。
例3 求函数 y 5 x 1 10 2 x的最大值
思考:该题目用了哪些变形技巧? 凑配系数,平方。
2.已知x y 1, 那么2 x 2 3 y 2的最小值是( 5 A. 6 6 B. 5 25 C. 36 36 D. 25 )
( 2) a b c d ac bd2 ຫໍສະໝຸດ 2 2222
2
自主探究: 1、这两个变式 怎么来的呢? 2、这三个不等 式取“=” 的条 件分别是什么?
进一步—理解—柯西不等式
• 1、代数理解。
2 2 2 2
• 2、几何理解。
(1) a b c d ac bd
小组讨论:根据变式一,你能给出柯西不 等式的几何解释吗?
柯西不等式
选修4-5 不等式选讲
定 理(一 般 形 式 的 柯 西 不 等 ) 式 设a1 , a 2 , a 3 , , a n , b1 , b2 , b3 , , bn是 实 数 ,则
(a a a )( b b b ) (a1b1 a2b2 anbb ) 当且仅当 bi 0( i 1,2, , n)或 存 在 一 个 数
教学目标:
• 1、发现、推导
柯西不等式
人教版高中数学选修4-5-不等式选讲(绝对值不等式)ppt课件
x 3、 解不等式|x+3|-|2x-1|< +1. 2
x 解 ①当 x<-3 时,原不等式化为-(x+3)-(1-2x)< +1,解得 x<10, 2 ∴x<-3. 1 x 2 ②当-3≤x< 时,原不等式化为(x+3)-(1-2x)< +1,解得 x<- , 2 2 5 2 ∴-3≤x<- . 5 1 x ③当 x≥ 时,原不等式化为(x+3)-(2x-1)< +1,解得 x>2,∴x>2. 2 2 2 综上可知,原不等式的解集为xx<-5,或x>2 .
第三节
绝对值不等式
[最新考纲] 1.理解绝对值的几何意义;理解绝对值三角不等式的代数 证明和几何意义,并了解其等号成立的条件;能利用绝对 值三角不等式证明一些简单的绝对值不等式. 2.掌握|ax+b|≤c,|ax+b|≥c,|x-a|+|x-b|≤c型不等式 的解法.
1.绝对值三角不等式 (1)定理1:如果a,b是实数,则|a+b| ≤ |a|+|b| ,当且仅当 时,等号成立; ab≥0 (2)定理2:如果a,b,c是实数,则|a-c|≤ , |a-b|+|b-c| 当且仅当 时,等号成立. (a- b)(b-c)≥0 (3)性质: ________≤| a±b|≤________;
∴原不等式的解集为(-∞,-3]∪[2,+∞).
法三:(数形结合法)将原不等式转化为|x-1|+|x+2|-5≥0.
-2x-6,x≤-2, 令 f(x)=|x-1|+|x+2|-5,则 f(x)=-2,-2<x<1, 2x-4,x≥1.
作出函数的图像,如图所示.
由图像可知,当 x∈(-∞,-3]∪[2,+∞)时,y≥0, ∴原不等式的解集为(-∞,-3]∪[2,+∞).
|a|-|b| |a|+|b|
高中数学(人教版选修4-5)配套课件第二讲 2.1 比较法
证明不等式的基本方法 2.1 比较法
栏 目 链 接
1.了解用作差比较法证明不等式.
2.了解用作商比较法证明不等式.
3.提高综合应用知识解决问题的能力.
栏 目 链 接
栏 目 链 接
要比较两个实数的大小,只要考查它们的差的符号即
可,即利用不等式的性质:
> a>b⇔a-b________0 = a=b⇔a-b________0 < a<b⇔a-b________0 思考1 比较两个代数式值的大小: x2与x2-x+1.
栏 目 链 接
变 式 训 练
2. 已知 a≥1, 利用作商比较法求证: a+1- a< a- a-1.
左边 a+1- a a+ a-1 证明: = = <1, 右边 a- a-1 a+1+ a 又 a+1- a>0, a- a-1>0. ∴原不等式成立. 点评:根据左、右两边都含无理号的特点,也可以采取两边平方的方 法来比较,但是应先判断两边的符号,都大于 0 时,两边平方是等价 变形,否则要改变不等号.
栏 目 链 接
变 式 训 练 1.已知a,b∈R+,求证: (a+b)(an+bn)≤2(an+1+bn+1)(n∈N*). 证明:(a+b)(an+bn)-2(an+1+bn+1) =an+1+abn+anb+bn+1-2an+1-2bn+1 =an(b-a)+bn(a-b)=(a-b)(bn-an), 又∵a,b∈R+,n∈N*,
题型二
作商比较法证明不等式
+
a+b 例 3 已知 a,b∈R ,求证:a b ≥(ab) . 2
a b
aabb a-b b-a aa-b 证明: =a ·b = . b a+b 2 2 2 ab
2 aa-b 当 a=b 时, =1 ; b 2 aa-b a a -b 当 a>b 时, >1, >0,由指数函数的性质知 >1, b b 2 2 aa-b a a -b 当 a<b 时,0< <1, <0,由指数函数的性质知 >1. b b 2 2 a+b a b ∴a b ≥(ab) . 2
高中数学人教A版选修4-5第一讲 一 3.三个正数的算术—几何平均不等式 课件
当且仅当x-a=x-1 a2即x=a+1时,取等号.
∴2x+x-1 a2的最小值为3+2a. 由题意可得3+2a≥7,得a≥2.
答案:2
8.设a,b,c∈R+,求证:
(a+b+c)a+1 b+b+1 c+a+1 c≥92. 证明:∵a,b,c∈R+, ∴2(a+b+c)=(a+b)+(b+c)+(c+a)≥
6.若a>2,b>3,则a+b+a-21b-3的最小值为________.
解析:a>2,b>3,∴a-2>0,b-3>0. 则a+b+a-21b-3=(a-2)+(b-3)+a-21b-3+5
3 ≥3
a-2×b-3×a-21b-3+5=8.
当且仅当a-2=b-3=
解析:设圆柱半径h=πr2·6-2 4r=πr2(3-2r)≤πr+r+33-2r3=π. 当且仅当r=3-2r,即r=1时取等号.
答案:B
5.设0<x<1,则x(1-x)2的最大值为 ________.
解析:∵0<x<1,∴1-x>0. 故3 2x1-x1-x ≤2x+1-x3+1-x=23. ∴x(1-x)2≤247当且仅当x=13时取等号. 答案:247
解:∵6=x+3y+4z=
x 2
+
x 2
+y+y+y+
4z≥66 x2y3z, ∴x2x3z≤1当x2=y=4z时,取“=”. ∴x=2,y=1,z=14时,x2y3z取得最大值1.
10.有一块边长为36 cm的正三角形铁皮,从它的 三个角上剪下三个全等的四边形后做成一个无 盖的正三棱柱容器,要使这个容器的容积最大,剪下的 三个四边形面积之和等于多少?最大容积是多少? 解:剪下的三个全等的四边形如图所示,设A1F1= x,则AF1= 3x, ∴A1B1=F1F2=36-2 3x. ∴V= 43(36-2 3x)2·x =32 3(6 3-x)(6 3-x)·2x.
选修4-5第二节不等式的证明+Word版
第二节不等式的证明 突破点 不等式的证明 基础联通 抓主干知识的“源”与“流” 1.基本不等式定理1:如果a ,b ∈R ,那么a 2+b 2≥2ab ,当且仅当a =b 时,等号成立.定理2:如果a ,b >0,那么a +b 2≥ab ,当且仅当a =b 时,等号成立,即两个正数的算术平均不小于(即大于或等于)它们的几何平均.定理3:如果a ,b ,c ∈R +,那么a +b +c 3≥3abc ,当且仅当a =b =c 时,等号成立. 2.比较法(1)作差法的依据是:a -b >0⇔a >b . (2)作商法:若B >0,欲证A ≥B ,只需证A B≥1. 3.综合法与分析法(1)综合法:一般地,从已知条件出发,利用定义、公理、定理、性质等,经过一系列的推理、论证而得出命题成立.(2)分析法:从要证的结论出发,逐步寻求使它成立的充分条件,直至所需条件为已知条件或一个明显成立的事实(定义,公理或已证明的定理,性质等),从而得出要证的命题成立.考点贯通 抓高考命题的“形”与“神”比较法证明不等式[例1] 设a ,b 是非负实数求证:a 2+b 2≥ab (a +b ).[方法技巧]作差比较法证明不等式的步骤(1)作差;(2)变形;(3)判断差的符号;(4)下结论.其中“变形”是关键,通常将差变形成因式连乘积的形式或平方和的形式,再结合不等式的性质判断出差的正负.综合法证明不等式[例2] 已知a ,b ,c >0且互不相等,abc =1.试证明:a +b +c <1a +1b +1c.[方法技巧]综合法证明时常用的不等式(1) a 2≥0.(2)|a |≥0.(3)a 2+b 2≥2ab ,它的变形形式有:a 2+b 2≥2|ab |;a 2+b 2≥-2ab ;(a +b )2≥4ab ;a 2+b 2≥12(a +b )2;a 2+b 22≥⎝⎛⎭⎫a +b 22.(4)a +b 2≥ab ,它的变形形式有: a +1a ≥2(a >0);a b +b a ≥2(ab >0); a b +b a≤-2(ab <0). 分析法证明不等式 本节重点突破1个知识点:不等式的证明.[例3] (2017·沈阳模拟)设a ,b ,c >0,且ab +bc +ca =1.求证:(1)a +b +c ≥ 3;(2) a bc + b ac + c ab≥ 3(a +b +c ).[方法技巧]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(a 2+b 2≥2ab )、基本不等式⎝⎛⎭⎫ab ≤a +b 2,a >0,b >0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.能力练通 抓应用体验的“得”与“失”1.[考点三]已知a >b >c ,且a +b +c =0,求证:b 2-ac <3a .2.[考点一]已知a ≥b >0,求证:2a 3-b 3≥2ab 2-a 2b .3.[考点二]已知a ,b ,c ,d 均为正数,且ad =bc .(1)证明:若a +d >b +c ,则|a -d |>|b -c |;(2)t ·a 2+b 2c 2+d 2=a 4+c 4+b 4+d 4,求实数t 的取值范围.[全国卷5年真题集中演练——明规律]1.(2016·全国甲卷)已知函数f (x )=⎪⎪⎪⎪x -12+⎪⎪⎪⎪x +12,M 为不等式f (x )<2的解集. (1)求M ;(2)证明:当a ,b ∈M 时,|a +b |<|1+ab |.2.(2015·新课标全国卷Ⅱ)设a ,b ,c ,d 均为正数,且a +b =c +d ,证明:(1)若ab >cd ,则a +b >c +d ;(2)a +b >c +d 是|a -b |<|c -d |的充要条件.3.(2014·新课标全国卷Ⅰ)若a >0,b >0,且1a +1b=ab .(1)求a 3+b 3的最小值;(2)是否存在a ,b ,使得2a +3b =6?并说明理由.4.(2013·新课标全国卷Ⅱ)设a ,b ,c 均为正数,且a +b +c =1.证明:(1) ab +bc +ac ≤13; (2) a 2b +b 2c +c 2a≥1.[课时达标检测] 基础送分题——高考就考那几点,练通就能把分捡1.已知函数f (x )=|x +3|+|x -1|,其最小值为t .(1)求t 的值;(2)若正实数a ,b 满足a +b =t ,求证:1a +4b ≥94.2.设不等式-2<|x -1|-|x +2|<0的解集为M ,a ,b ∈M .(1)证明:⎪⎪⎪⎪13a +16b <14;(2)比较|1-4ab |与2|a -b |的大小,并说明理由.3.(2017·广州模拟)已知定义在R 上的函数f (x )=|x -m |+|x |,m ∈N *,存在实数x 使f (x )<2成立.(1)求实数m 的值;(2)若α,β≥1,f (α)+f (β)=4,求证:4α+1β≥3.4.(1)已知a ,b 都是正数,且a ≠b ,求证:a 3+b 3>a 2b +ab 2;(2)已知a ,b ,c 都是正数,求证:a 2b 2+b 2c 2+c 2a 2a +b +c≥abc .5.已知x ,y ∈R ,且|x |<1,|y |<1.求证:11-x 2+11-y 2≥21-xy.6.(2017·长沙模拟)设α,β,γ均为实数.(1)证明:|cos(α+β)|≤|cos α|+|sin β|,|sin(α+β)|≤|cos α|+|cos β|;(2)若α+β+γ=0,证明:|cos α|+|cos β|+|cos γ|≥1.7.(2017·重庆模拟)设a ,b ,c ∈R +且a +b +c =1.求证:(1)2ab +bc +ca +c 22≤12; (2)a 2+c 2b +b 2+a 2c +c 2+b 2a≥2.8.(2017·贵阳模拟)已知函数f (x )=2|x +1|+|x -2|.(1)求f (x )的最小值m ;(2)若a ,b ,c 均为正实数,且满足a +b +c =m ,求证:b 2a +c 2b +a 2c ≥3.。
高中数学人教新课标A版选修4-5第一讲 不等式和绝对值不等式二绝对值不等式
将│2x-1│≤3两边除以2,得
x1 3, 22
它的解集是数轴上到坐标为
1 2
的点
的距离不大于 3 的点集合.
2
探究
如何求解│x-a│+│x-b│≥c和 │x-a│+│x-b│ ≤c型不等式?
提示
思路一:对几何意义作分析; 思路二:把含绝对值的不等式转化 为不含绝对值的不等式; 思路三:从函数的观点处理。
如果当a,b是实数,则 a b a b ,
当且仅当ab≥0时,等号成立.
定理1 (很重要)
探究
如果把定理1中的实数a,b分别换为向 量a,b能得出什么结果?你能解释它的几 何意义吗?
(1)当向量a,b不共线时,向量a+b,a,b构成 三角形.
因此:a b a b .
其几何意义是三角形的两边之和大于 第三边(如下图)。
可以得到 x x1 a和 x x1 a的解集。
例3 解不等式│2x-1│≤3
分析 可以把 (2x-1) 看成一个整体X, 即所解不等式就是 X 2.
解: 由 2 x 1 3得:-3 ≤2x-1 ≤3 解得-1≤x ≤2 因此,原不等式的解集 为{x│-1≤x ≤2}
思考
该题解的几何解释是什么?
解法二: 作函数y=x2-2x的图像. │x2-2x│<3 表示函数图像中在直线 y=-3 和直线 y=3 之间相应部分的自变量的集合.
解方程x2-2x=3得x1=-1,x2=3 即不等式的解集是(-1,3).
2.求函数y=│x-4│+ │x-6│的最小值.
解: y=│x-4│+ │x-6│ = │x-4│+ │6-x│
0 a b a+b
最新人教版高中数学选修4-5《柯西不等式的一般形式及其参数配方法的证明》知识讲解
数学人教B 选修4-5第二章2.1.2 柯西不等式的一般形式及其参数配方法的证明1.认识一般形式的柯西不等式.2.理解一般形式的柯西不等式的几何意义.3.会用一般形式的柯西不等式求解一些简单问题.定理(柯西不等式的一般形式)(1)设a 1,a 2,…,a n ,b 1,b 2,…,b n 为实数,则11222222221212(+)(+)n n a a a b b b ++++ ≥____________________,其中等号成立____________________(当某b j =0时,认为a j =0,j =1,2,…,n ). (2)柯西不等式的一般形式的证明方法是__________.记忆柯西不等式的一般形式,一是抓住其结构特点:左边是平方和再开方的积,右边是积的和的绝对值;二是与二维形式的柯西不等式类比记忆.柯西不等式的变形和推广:变形(1) 设a i ,b i ∈R ,b i >0(i =1,2,…,n ),则∑i =1na i 2b i≥(∑i =1na i )2∑i =1n b i,当且仅当a i =λb i (i =1,2,…,n )时,等号成立.变形(2) 设a i ,b i (i =1,2,…,n )同号且不为零,则∑i =1na ib i≥(∑i =1na i )2∑i =1na ib i,当且仅当b 1=b 2=…=b n 时,等号成立.【做一做1】已知a ,b ,c ∈(0,+∞),且a +b +c =1,则a 2+b 2+c 2的最小值为( ) A .1 B .4C .13D .12【做一做2】若22212+=1n a a a ++ ,22212+=4n b b b ++ ,则a 1b 1+a 2b 2+…+a n b n的最大值为( )A .1B .-1C .2D .-2 答案:(1)|a 1b 1+a 2b 2+…+a n b n |a 1b 1=a 2b 2=…=a n b n(2)参数配方法【做一做1】C 由柯西不等式,知(a 2+b 2+c 2)(12+12+12)≥(a ×1+b ×1+c ×1)2,又a +b +c =1,∴a 2+b 2+c 2≥13,当且仅当a =b =c =13时等号成立.【做一做2】C 由柯西不等式,得2222221212()()n n a a a b b b ++++++≥(a 1b 1+a 2b 2+…+a n b n )2,当且仅当a 1b 1=a 2b 2=…=a nb n时,等号成立.∴(a 1b 1+a 2b 2+…+a n b n )2≤4. ∴-2≤a 1b 1+…+a n b n ≤2. ∴所求的最大值为2.1.一般形式的柯西不等式如何应用? 剖析:我们主要利用柯西不等式来证明一些不等式或求值等问题,但往往不能直接应用,需要对数学式子的形式进行变化,拼凑出与一般形式的柯西不等式相似的结构,才能应用,因而适当变形是我们应用一般形式的柯西不等式的关键,也是难点.我们要注意在数学式子中,数或字母的顺序要对比柯西不等式中的数或字母的顺序,以便能使其形式一致,然后应用解题.2.如何利用“1”?剖析:数字“1”的利用非常重要,为了利用柯西不等式,除了拼凑应该有的结构形式外,对数字、系数的处理往往起到某些用字母所代表的数或式子所不能起的作用.这要求在理论上认识柯西不等式与实际应用时二者达到一种默契,即不因为“形式”与“面貌”的影响而不会用柯西不等式.题型一 利用柯西不等式证明不等式【例题1】已知a 1,a 2,…,a n 都是正实数,且a 1+a 2+…+a n =1.求证:222212112231112n n n n n a a a a a a a a a a a a --++++≥++++ .分析:已知条件中a 1+a 2+…+a n =1,可以看作“1”的代换,而要证的不等式的左侧,“数式”已经可以看出来,为a 1a 1+a 2,a 2a 2+a 3,…,所以a 1+a 2+…+a n =1应扩大2倍后再利用,本题还可以利用其他的方法证明.反思:通过以上不同的证明方法可以看出,构造出所需要的某种结构是证题的难点,因此,对柯西不等式或其他重要不等式,要熟记公式的特点,能灵活变形,才能灵活应用.题型二 利用柯西不等式求函数的最值【例题2】设2x +3y +5z =29,求函数u =2x +1+3y +4+5z +6的最大值. 分析:将已知等式变形,直接应用柯西不等式求解. 反思:要求ax +by +z 的最大值,利用柯西不等式(ax +by +z )2≤(a 2+b 2+12)(x 2+y 2+z 2)的形式,再结合已知条件进行配凑,是常见的变形技巧.题型三 易错辨析易错点:应用柯西不等式时,因忽略等号成立的条件而致误.【例题3】已知x ∈[2,3],求f (x )=1+x +1x的最小值.错解:∵x >0,∴⎝⎛⎭⎫1+x +1x ⎝⎛⎭⎫1+1x +x =⎣⎡⎦⎤12+(x )2+⎝⎛⎭⎫1x 2⎣⎡⎦⎤12+⎝⎛⎭⎫1x 2+(x )2≥⎣⎡1×1+x ×1x +⎦⎤x ×1x 2=9,∴1+x +1x ≥3.∴f (x )的最小值为3.错因分析:上题在求解时,由于等号不成立,故求解过程错误,结果也不正确. 答案:【例题1】证明:证法一:根据柯西不等式,得左边=2222121122311n n n n n a a a a a a a a a a a a --++++++++ =[(a 1+a 2)+(a 2+a 3)+(a 3+a 4)+…+(a n -1+a n )+(a n +a 1)]×⎣⎢⎡⎝ ⎛⎭⎪⎫a 1a 1+a 22+⎝ ⎛⎭⎪⎫a 2a 2+a 32+⎝ ⎛⎭⎪⎫a 3a 3+a 42+…+⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫a n -1a n -1+a n 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫a n a n +a 12×12=[(a 1+a 2)2+(a 2+a 3)2+…+(a n -1+a n)2+(a n +a 1)2]×⎣⎢⎡⎝ ⎛⎭⎪⎫a 1a 1+a 22+⎝ ⎛⎭⎪⎫a 2a 2+a 32+…+⎝ ⎛⎭⎪⎫a n -1a n -1+a n 2+⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫a n a n +a 12×12≥⎣⎢⎡⎝⎛⎭⎪⎫a 1+a 2×a 1a 1+a 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫a 2+a 3×a 2a 2+a 3+…+⎝⎛⎭⎪⎫a n -1+a n ×a n -1a n -1+a n +⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫a n +a 1×a n a n +a 12×12=(a 1+a 2+…+a n )2×12=12=右边.∴原不等式成立.证法二:∵a ∈(0,+∞),∴a +1a ≥2,∴a ≥2-1a.利用上面的结论,知2112a a a +=a 12×2a 1a 1+a 2≥a 12⎝⎛⎭⎫2-a 1+a 22a 1=a 1-a 1+a 24. 同理,有2223a a a +≥a 2-a 2+a 34,…211n n na a a --+≥a n -1-a n -1+a n 4,21n n a a a +≥a n -a n +a 14.以上式子相加整理,得2222112122311n n n n n a a a a a a a a a a a a --++++++++ ≥12(a 1+a 2+…+a n )=12. ∴原不等式成立.证法三:对于不等式左边的第一个分式2112a a a +,配制辅助式k (a 1+a 2),k 为待定的正数,这里取k =14,则2112a a a ++14(a 1+a 2)≥a 1. 同理,2223a a a ++14(a 2+a 3)≥a 2.…211n n n a a a --++14(a n -1+a n )≥a n -1,21n n a a a ++14(a n +a 1)≥a n .以上式子相加整理,得2222121122311n n n n n a a a a a a a a a a a a --++++++++ ≥12(a 1+a 2+…+a n ). ∵a 1+a 2+…+a n =1,∴2222121122311n n n n n a a a a a a a a a a a a --++++++++ ≥12. 【例题2】解:根据柯西不等式,得 120=3[(2x +1)+(3y +4)+(5z +6)]≥(1×2x +1+1×3y +4+1×5z +6)2, 故2x +1+3y +4+5z +6≤230, 即u ≤230.当且仅当2x +1=3y +4=5z +6,即x =376,y =289,z =2215时等号成立,此时,u max =230.【例题3】正解:应用函数单调性的定义(或导数)可证得f (x )在[2,3]上为增函数,故f (x )min=f (2)=1+2+12=72.1若a ,b ,c ∈(0,+∞),则⎝⎛⎭⎫a b +b c +c a ·⎝⎛⎭⎫b a +c b +a c 的最小值为( )A .1B .-1C .3D .92设a 1,a 2,…,a n 为正实数,P =a 1+a 2+…+a n n ,Q =n1a 1+1a 2+…+1a n,则P ,Q 间的大小关系为( )A .P >QB .P ≥QC .P <QD .P ≤Q3已知a +b +c =1,且a ,b ∈(0,+∞),则2a +b +2b +c +2c +a的最小值为( )A .1B .3C .6D .94设a ,b ,c ,d 均为正实数,P =(a +b +c +d )·⎝⎛⎭⎫1a +1b +1c +1d ,则P 的最小值为__________.5已知x +4y +9z =1,则x 2+y 2+z 2的最小值为__________. 答案:1.D 原式=⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫a b 2+⎝⎛⎭⎫b c 2+⎝⎛⎭⎫c a 2·⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫b a 2+⎝⎛⎭⎫c b 2+⎝⎛⎭⎫a c 2 ≥⎣⎡⎝⎛⎭⎫ab ×b a +⎝⎛⎭⎫b c ×c b +⎦⎤⎝⎛⎭⎫c a ×a c 2=9, 当且仅当a =b =c >0时等号成立. 2.B3.D ∵a +b +c =1,∴2a +b +2b +c +2c +a=2(a +b +c )·⎝⎛⎭⎫1a +b +1b +c +1c +a =[(a +b )+(b +c )+(c +a )]·⎝⎛⎭⎫1a +b +1b +c +1c +a ≥(1+1+1)2=9, 当且仅当a =b =c =13时等号成立.4.165.198(x 2+y 2+z 2)(12+42+92)≥(x +4y +9z )2=1, ∴x 2+y 2+z 2≥198,当且仅当x 1=y 4=z9,即x =198,y =249,z =998时等号成立.1n 个正数的和与这n 个正数的倒数和的乘积的最小值是( ) A .1 B .n C .n 2 D .1n答案:C 设n 个正数为x 1,x 2,…,x n , 由柯西不等式,得 (x 1+x 2+…+x n )12111n x x x ⎛⎫+++⎪⎝⎭≥2⎫+++ =(1+1+…+1)2=n 2,当且仅当x 1=x 2=…=x n >0时等号成立.2若实数x +y +z =1,则F =2x 2+y 2+3z 2的最小值为( ) A .1 B .6 C .11 D .1611答案:D ∵(2x 2+y 2+3z 2)11123⎛⎫++⎪⎝⎭≥21y ⨯=(x +y +z )2=1, 当且仅当3=11x ,6=11y ,2=11z 时等号成立.∴2x 2+y 2+3z 2≥1116=611.3设m ,n ,p ∈(0,+∞),且m 2+n 2-p 2=0,则pm n+的最小值为( )A .0B .3C .1D .2答案:D ∵m ,n ,p ∈(0,+∞),m 2+n 2-p 2=0, ∴2p 2=2(m 2+n 2)=(12+12)(m 2+n 2)≥(m +n )2, 当且仅当m =n 时等号成立.∴221()2p m n ≥+.∴2p m n ≥+. 4已知实数x ,y ,z 满足x +2y +z =1,则x 2+4y 2+z 2的最小值为__________.答案:13(x 2+4y 2+z 2)(12+12+12)≥(x +2y +z )2=1, ∴x 2+4y 2+z 2≥13.当且仅当x =2y =z =13,即1=3x ,1=6y ,1=3z 时等号成立.5已知(x -3)2+(y -3)2=6,则yx 的最大值为__________.答案:设=yk x(k ≠0),则kx -y =0,∴[(x -3)2+(y -3)2][k 2+(-1)2] ≥[k (x -3)-(y -3)]2=(3-3k )2. 当且仅当331x y k --=-时等号成立, ∴6(k 2+1)≥(3-3k )2,解得3-k ≤∴max k =yx的最大值为6求实数x ,y 的值,使得(y -1)2+(x +y -3)2+(2x +y -6)2取到最小值. 答案:解:由柯西不等式,得(12+22+12)×[(y -1)2+(3-x -y )2+(2x +y -6)2] ≥[1×(y -1)+2×(3-x -y )+1×(2x +y -6)]2=1,即(y -1)2+(x +y -3)2+(2x +y -6)2≥16, 当且仅当1326121y x y x y ---+-==,即 5=2x ,5=6y 时,上式取等号. 故5=2x ,5=6y 时,(y -1)2+(x +y -3)2+(2x +y -6)2取到最小值.7设a ,b ,c 为正数,且a +b +c =1,求证:2221111003a b c a b c ⎛⎫⎛⎫⎛⎫+++++≥ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭.答案:证明:222111a b c a b c ⎛⎫⎛⎫⎛⎫+++++ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭=13(12+12+12)·222111a b c a b c ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫+++++⎢⎥ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦≥211111113a b c a b c ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫⨯⨯++⨯++⨯+ ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦ =2111113a b c ⎡⎤⎛⎫+++ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦=211111()3a b c a b c ⎡⎤⎛⎫+++++ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦≥22113⎡⎤++⎢⎥⎢⎥⎣⎦ =21100(1+9)33=, ∴原不等式成立.8如图所示,等腰直角△AOB 的直角边长1,在这个三角形内任取一点P ,过P 分别引三边的平行线,与各边围成以P 为顶点的三个三角形.求这三个三角形面积和的最小值,以及取得最小值时点P 的位置.答案:解:分别以OA ,OB 所在直线为x ,y 轴建立平面直角坐标系,则AB 所在直线的方程为x +y =1,设点P 的坐标为(x ,y ),以点P 为顶点的三个三角形的面积和为S ,则S =12x 2+12y 2+12(1-x -y )2. 由于x +y +(1-x -y )=1(定值),故当且仅当x =y =1-x -y , 即x =y =13时,x 2+y 2+(1-x -y )2有最小值13,从而面积S 有最小值16,此时点P 恰为△AOB 的重心.9设()12(1)lg x x x xn a n f x n+++-+⋅ =,若0≤a ≤1,n ∈N *,且n ≥2,求证:f (2x )≥2f (x ).答案:证明:∵f (2x )=222212(1)lg x x x xn a n n+++-+⋅ ,∴要证f (2x )≥2f (x ),只要证222212(1)lg x x x xn a n n+++-+⋅≥212(1)2lg x x x n a n n+++-+⋅ ,即证222212(1)x x x xn a n n +++-+⋅≥212(1)x x x x n a n n ⎡⎤+++-+⋅⎢⎥⎣⎦,也即证n [12x +22x +…+(n -1)2x +a ·n 2x ]≥[1x +2x +…+(n -1)x +a ·n x ]2.(*)∵0≤a ≤1,∴a ≥a 2,根据柯西不等式,得 n [12x +22x +…+(n -1)2x +a ·n 2x ]≥222(1+11)n ++个{(1x )2+(2x )2+…+[(n -1)x ]2+(a ·n x )2}≥[1x +2x +…+(n -1)x +a ·n x ]2,即(*)式显然成立,故原不等式成立.。
最新人教版高中数学选修4-5《基本不等式》知识讲解
数学人教B 选修4-5第一章1.2 基本不等式1.了解两个或三个正数的算术平均值和几何平均值. 2.理解定理1和定理2(基本不等式).3.探索并了解三个正数的算术—几何平均值不等式的证明过程. 4.掌握用基本不等式求一些函数的最值及实际的应用问题.1.定理1设a ,b ∈__,则a 2+b 2≥2ab ,当且仅当____时,等号成立.【做一做1】已知θ∈⎣⎡⎦⎤0,π2,则sin θcos θ的最大值为__________. 2.定理2(基本不等式或平均值不等式)(1)如果a ,b 为____,则a +b2≥ab ,当且仅当____时,等号成立.(2)称______为正数a ,b 的算术平均值,____为正数a ,b 的几何平均值.(3)基本不等式可用语言叙述为:两个正数的________大于或等于它们的__________.(1)a 2+b 2≥2ab 与a +b2≥ab 成立的条件是不同的:前者只要求a ,b 都是实数,而后者要求a ,b 都是正数.有些同学易忽略这一点,例如:(-1)2+(-4)2≥2×(-1)×(-4)成立,而(-1)+(-4)2≥(-1)×(-4)不成立.(2)a 2+b 2≥2ab 与a +b2≥ab 都是带有等号的不等式.“当且仅当a =b 时,等号成立”这句话的含义是“a =b ”是“=”成立的充要条件,这一点至关重要,忽略它,往往会导致解题错误.(3)由公式a 2+b 2≥2ab 和a +b 2≥ab 可得到结论:①a b +b a ≥2(a ,b 同号);②21a +1b ≤ab≤a +b 2≤a 2+b 22(a ,b 是正数).(4)定理中的a ,b 可以是数字,也可以是比较复杂的代数式. 【做一做2-1】下列不等式中正确的是( )A .若a ,b ∈R ,则b a +a b ≥2b a ·ab=2B .若x ,y 都是正数,则lg x +lg y ≥2lg x ·lg yC .若x <0,则x +4x ≥-2x ·4x =-4D .若x ≤0,则2x +2-x ≥22x ·2-x =2【做一做2-2】若log 2x +log 2y =4,则x +y 的最小值是__________. 3.定理3(三个正数的算术—几何平均值不等式或平均值不等式)(1)如果a ,b ,c 为正数,则a +b +c3≥____,当且仅当________时,等号成立.(2)称________为正数a ,b ,c 的算术平均值,______为正数a ,b ,c 的几何平均值. (3)定理3可用语言叙述为三个正数的____________不小于它们的________. 【做一做3】已知x ,y ,z 是正数,且x +y +z =6,则lg x +lg y +lg z 的取值范围是( ) A .(-∞,lg 6] B .(-∞,3lg 2] C .[lg 6,+∞) D .[3lg 2,+∞)4.定理4(一般形式的算术—几何平均值不等式)如果a 1,a 2,a 3,…,a n 为n 个正数,则a 1+a 2+…+a n n≥na 1a 2…a n ,并且当且仅当__________时,等号成立.【做一做4】若a ,b ,c ,d 是正数,则b a +c b +d c +ad的最小值为__________.答案:1.R a =b【做一做1】12 由a ,b ∈R ,a 2+b 2≥2ab ,得ab ≤a 2+b 22,∴sin θcos θ≤sin 2θ+cos 2θ2=12.当且仅当sin θ=cos θ,即θ=π4时等号成立.2.(1)正数 a =b (2)a +b2ab (3)算术平均值 几何平均值【做一做2-1】D 对于选项A ,当a ·b >0时,b a +ab≥2;对于选项B ,当x >1,y >1时,有lg x +lg y ≥2lg x ·lg y ;对于选项C ,当x <0时,x +4x=-⎝⎛⎭⎫-x -4x ≤-24=-4. 【做一做2-2】4 由题意可知x >0,y >0,log 2xy =4, ∴xy =4.∴x +y ≥2xy =4,当且仅当x =y =2时,等号成立. 故x +y 的最小值为4.3.(1)3abc a =b =c (2)a +b +c 33abc (3)算术平均值 几何平均值【做一做3】B ∵x ,y ,z 是正数,∴xyz ≤⎝⎛⎭⎫x +y +z 33=23.∴lg x +lg y +lg z =lg xyz ≤lg 23=3lg 2,当且仅当x =y =z =2时,等号成立. 4.a 1=a 2=…=a n 【做一做4】4 由定理4可得,b a +c b +d c +ad ≥44b a ·c b ·d c ·a d=4,当且仅当a =b =c =d时,等号成立.1.三个或三个以上正数的平均值不等式的应用条件是什么?剖析:“一正”:不论是三个数的平均值不等式或者n 个数的平均值不等式,都要求是正数,否则不等式是不成立的.如a +b +c ≥33abc .取a =b =-2,c =2时,a +b +c =-2,而33abc =6,显然-2≥6不成立.“二定”:包含两类求最值问题:一是已知n 个正数的和为定值(即a 1+a 2+…+a n 为定值),求其积a 1a 2…a n 的最大值;二是已知乘积a 1a 2…a n 为定值,求其和a 1+a 2+…+a n 的最小值.“三相等”:取“=”号的条件是a 1=a 2=a 3=…=a n ,不能只是其中一部分值相等. 2.如何使用基本不等式中的变形与拼凑方法?剖析:为了使用基本不等式求最值(或范围等),往往需要对数学代数式变形或拼凑数学结构,有时一个数拆成两个或两个以上的数,这时候,拆成的数要相等,如y =4x 4+x 2=4x4+x 22+x 22,其中把x 2拆成x 22+x 22,这样可满足不等式成立的条件,若变形为y =4x 4+x 2=4x 4+x 24+34x 2,虽然满足了乘积是定值这个要求,但“三相等”这个要求就无法满足了,这是因为取“=”号的条件是4x 4=x 24=34x 2,显然x 无解.题型一 利用基本不等式比较大小【例题1】设a ,b ∈(0,+∞),试比较a +b 2,ab ,a 2+b 22,2aba +b的大小,并说明理由.分析:解答本题应充分利用基本不等式及其变形,不等式的性质.反思:基本不等式有着重要的应用,在使用时还应记住重要的变形公式.如a ,b 是正数,且b ≥a 时,a ≤2ab a +b ≤ab ≤a +b 2≤a 2+b 22≤b ,其中2ab a +b =21a +1b 为a ,b 的调和平均值,ab 为a ,b 的几何平均值,a +b 2为a ,b 的算术平均值,a 2+b 22为a ,b 的平方平均值.要注意公式的推导和结论的运用:调和平均值≤几何平均值≤算术平均值≤平方平均值.题型二 利用基本不等式求最值【例题2】(1)已知x ,y 是正数,且x +2y =1,求1x +1y的最小值;(2)已知x >0,y >0,且5x +7y =20,求xy 的最大值;(3)已知x <54,求y =4x -1+14x -5的最大值;(4)已知a >0,b >0,且a 2+b 22=1,求a 1+b 2的最大值; (5)已知x 是正数,求函数y =x (1-x 2)的最大值; (6)θ为锐角,求y =sin θ·cos 2θ的最值.分析:根据题设条件,合理变形,创造能用基本不等式的条件.反思:解题时要注意考察“三要素”:(1)函数中的相关项必须都是正数;(2)变形后各项的和或积有一个必须是常数;(3)当且仅当各项相等时,才能取到等号,可简化为“一正二定三相等”.求函数的最值时,常将不满足上述条件的函数式进行“拆”、“配”等变形,使其满足条件,进而求出最值.题型三 基本不等式的实际应用【例题3】某国际化妆品生产企业为了占有更多的市场份额,拟在2012年英国伦敦奥运会期间进行一系列促销活动,经过市场调查和测算,化妆品的年销量x 万件与年促销费t 万元之间满足3-x 与t +1成反比例的关系,如果不搞促销活动,化妆品的年销量只能是1万件,已知2012年生产化妆品的设备折旧、维修等固定费用为3万元,每生产1万件化妆品需要投入32万元的生产费用,若将每件化妆品的售价定为其生产成本的150%与平均每件促销费的一半之和,则当年生产的化妆品正好能销完.(1)将2012年的利润y (万元)表示为促销费t (万元)的函数;(2)该企业2012年的促销费投入多少万元时,企业的年利润最大?分析:表示出题中的所有已知量和未知量,利用它们之间的关系列出函数表达式,再应用不等式求最值.反思:解答不等式的实际应用问题,一般可分为如下四步:①阅读理解材料:应用题所用语言多为“文字语言、符号语言、图形语言”并用,而且多数应用题篇幅较长.阅读理解材料要达到的目的是将实际问题抽象成数学模型.这就要求解题者领悟问题的实际背景,确定问题中量与量之间的关系,初步形成用怎样的模型能够解决问题的思路,明确解题方向.②建立数学模型:根据①中的分析,把实际问题用“符号语言”、“图形语言”抽象成数学模型,并且建立所得数学模型和已知数学模型的对应关系,以便确立下一步的努力方向.③讨论不等关系:根据题目要求和②中建立起来的数学模型,讨论与结论有关的不等关系,得出有关理论参数的值.④得出问题结论:根据③中得到的理论参数的值,结合题目要求得出问题的结论. 题型四 易错辨析易错点:利用基本不等式求最值时,应注意不等式成立的条件,即变量为正实数,和或积为定值,等号成立,三者缺一不可.【例题4】求函数y =1-2x -3x 的值域.错解:∵y =1-2x -3x =1-⎝⎛⎭⎫2x +3x ,而2x +3x ≥22x ×3x =26,当且仅当2x =3x,即x =±62时,等号成立,故值域为(-∞,1-26].错因分析:在应用基本不等式时未保证2x ,3x为正值这一条件成立.答案:【例题1】解:∵a ,b ∈(0,+∞),∴ab ≤a +b2(当且仅当a =b 时取等号),1a +1b ≥2ab, ∴ab ≥21a +1b=2aba +b (当且仅当a =b 时取等号).又⎝⎛⎭⎫a +b 22=a 2+b 2+2ab 4≤a 2+b 2+a 2+b 24=a 2+b 22.∴a +b 2≤a 2+b 22(当且仅当a =b 时取等号).综上,2aba +b≤ab ≤a +b 2≤a 2+b 22(当且仅当a =b 时取等号).【例题2】解:(1)因为x +2y =1,所以1x +1y =x +2y x +x +2y y =3+2y x +x y≥3+22y x ·xy =3+22,当且仅当2y x =xy,x +2y =1,即x =2-1,y =1-22时,等号成立.所以当x =2-1,y =1-22时,1x +1y取最小值3+2 2.(2)xy =135(5x ·7y )≤135⎝⎛⎭⎫5x +7y 22=135×⎝⎛⎭⎫2022=207, 当且仅当5x =7y =10,即x =2,y =107时,等号成立,此时xy 取最大值207.(3)因为x <54,所以4x -5<0,故5-4x >0.所以y =4x -1+14x -5=-⎝⎛⎭⎫5-4x +15-4x +4.因为5-4x +15-4x ≥2(5-4x )·15-4x=2,所以y ≤-2+4=2.当且仅当5-4x =15-4x,即x =1时,等号成立.所以当x =1时,y 取最大值2.(4)a 1+b 2=a 2⎝⎛⎭⎫12+b 22=2a ·12+b 22≤22⎣⎡⎦⎤a 2+⎝⎛⎭⎫12+b 22=324, 当且仅当a =12+b 22,即a =32,b =22时,等号成立,此时a 1+b 2有最大值324.(5)∵y =x (1-x 2),∴y 2=x 2(1-x 2)2=2x 2(1-x 2)(1-x 2)·12.∵2x 2+(1-x 2)+(1-x 2)=2,∴y 2≤12⎝⎛⎭⎫2x 2+1-x 2+1-x 233=427.当且仅当2x 2=1-x 2,即x =33时,等号成立.∴y ≤239,即y max =239.(6)y 2=sin 2θcos 2θcos 2θ =12·2sin 2θ(1-sin 2θ)(1-sin 2θ) ≤12⎝⎛⎭⎫233=427, 当且仅当2sin 2θ=1-sin 2θ,即sin θ=33时,等号成立.∴y max =239.【例题3】解:(1)由题意可设 3-x =kt +1(k ≠0).将t =0,x =1代入,得k =2.∴x =3-2t +1.当年生产x 万件时,∵年生产成本=年生产费用+固定费用,∴年生产成本为32x +3=32⎝⎛⎭⎫3-2t +1+3.当销售x 万件时,年销售收入为150%⎣⎡⎦⎤32⎝⎛⎭⎫3-2t +1+3+12t .由题意,生产x 万件化妆品正好销完,由年利润=年销售收入-年生产成本-促销费,得年利润y =-t 2+98t +352(t +1)(t ≥0).(2)y =-t 2+98t +352(t +1)=50-⎝⎛⎭⎪⎫t +12+32t +1 ≤50-2t +12×32t +1=50-216=42, 当且仅当t +12=32t +1,即t =7时,等号成立,此时y max =42,∴当促销费投入为7万元时,企业的年利润最大.【例题4】正解:当x >0时,y =1-2x -3x=1-⎝⎛⎭⎫2x +3x ≤1-26,当且仅当2x =3x ,即x =62时,等号成立.当x <0时,y =1+⎣⎡⎦⎤(-2x )+⎝⎛⎭⎫-3x ≥1+2(-2x )·⎝⎛⎭⎫-3x =1+26, 当且仅当-2x =-3x ,即x =-62时,等号成立.∴所求函数的值域为(-∞,1-26]∪[1+26,+∞).1下列函数中,最小值为2的是( )A .y =x 2+2xB .y =x 2+2+1x 2+2C .y =sin x +sec x ,x ∈⎣⎡⎦⎤0,π2 D .y =7x+7-x2(2012·山东青岛一模)已知a >0,b >0,且2a +b =4,则1ab的最小值为( )A .14B .4C .12D .23若a >b >0,则a +1b (a -b )的最小值是( )A .3B .4C .5D .64周长为l 的矩形的面积的最大值为__________,对角线长的最小值为__________.5若a ,b ∈(0,+∞),且a +b =1,则a 2+b 2的最小值为__________,1a 2+1b2的最小值为__________.答案:1.D 对于选项A ,需考虑x 的符号;对于选项B ,不能用基本不等式求最值,等号不成立;对于选项C ,x =π2时sec x 无意义.对于选项D ,y =7x +7-x ≥27x ·7-x =2,当且仅当7x=7-x ,即x =0时,等号成立.2.C3.A ∵a >b >0,∴a +1b (a -b )=(a -b )+b +1b (a -b )≥33(a -b )·b ×1b (a -b )=3,当且仅当a -b =b =1b (a -b ),即a =2,b =1时等号成立.4.l 216 24l 设矩形的两邻边长分别为x ,y ,则x +y =l 2,∴面积S =xy ≤⎝⎛⎭⎫x +y 22=l 216(当且仅当x =y 时取等号),对角线长a =x 2+y 2≥(x +y )22=24l (当且仅当x =y 时取等号).5.12 8 因为a >0,b >0,则a 2+b 2≥(a +b )22=12,当且仅当a =b =12时取等号, 1a 2+1b 2=a 2+b 2a 2b 2≥2ab ≥2⎝⎛⎭⎫a +b 22=8,当且仅当a =b =12时取等号.1设x ,y ∈(0,+∞),且满足x +4y =40,则lg x +lg y 的最大值是( ) A .40 B .10 C .4 D .2答案:D ∵x ,y ∈(0,+∞),42x y+≤.44x y+=10,∴xy ≤100. ∴lg x +lg y =lg xy ≤lg 100=2.当且仅当x =4y ,即x =20,y =5时等号成立.2若a >b >1,P 1(lg lg )2Q a b =+,lg 2a b R +⎛⎫⎪⎝⎭=,则( )A .R <P <QB .P <Q <RC .Q <P <RD .P <R <Q答案:B ∵a >b >1,∴lg a >lg b >0且2a b+>∴Q =1(lg lg 2a b -P .R =lg 2a b +⎛⎫⎪⎝⎭1(lg lg )2a b +=Q , ∴R >Q >P .3若x >0,则294x x+的最小值是( )A .9B .C .13D .不存在答案:B 因为x >0,所以294x x +=2922x x x ++≥,当且仅当292=x x ,即x 时等号成立. 4已知不等式1()9a x y x y ⎛⎫+≥⎪⎝⎭+对任意正实数x ,y 恒成立,则正实数a 的最小值为( )A .2B .4C .6D .8答案:B 1()a x y x y ⎛⎫++⎪⎝⎭=1+ax ya y x ++≥1+a +=2(当且仅当yx=). ∵1()a x y x y ⎛⎫++ ⎪⎝⎭≥9对任意正实数x ,y 恒成立,∴2≥9.∴a ≥4.5若正数a ,b 满足ab =a +b +3,则ab 的取值范围是______.答案:[9,+∞) t (t >0),由ab =a +b +3≥3, 则有t 2≥2t +3,即t 2-2t -3≥0.解得t ≥3或t ≤-1(不合题意,舍去).3.∴ab ≥9,当且仅当a =b =3时取等号.6若正实数x ,y ,z 满足x -2y +3z =0,则2y xz的最小值是______.答案:3 由x -2y +3z =0,得y =32x z +,代入2y xz,得229666=344x z xz xz xzxz xz +++≥,当且仅当x =y =3z 时取“=”.7若直线2ax -by +2=0(a >0,b >0)经过圆x 2+y 2+2x -4y +1=0的圆心,则11a b+的最小值是__________.答案:4 圆x 2+y 2+2x -4y +1=0,即(x +1)2+(y -2)2=4,其圆心为(-1,2). 又直线2ax -by +2=0(a >0,b >0)过圆心(-1,2), 所以-2a -2b +2=0,化简得:a +b =1(a >0,b >0).所以111a b a b ab ab++==. 又2124a b ab +⎛⎫≤= ⎪⎝⎭,所以1114a b ab +=≥,当且仅当a =b =12时等号成立. 8(2012·江苏徐州第一次质检)已知a 1,a 2,…,a n 都是正数,且a 1·a 2·…·a n =1,求证:(2+a 1)(2+a 2)…(2+a n )≥3n.答案:证明:因为a 1是正数,所以2+a 1=1+1+a 1≥同理2+a j =1+1+a j ≥j =2,3,…,n ),将上述不等式两边相乘,得(2+a 1)(2+a 2)…(2+a n )≥3n 因为a 1·a 2·…·a n =1,所以(2+a 1)(2+a 2)…(2+a n )≥3n .当且仅当a 1=a 2=…=a n =1时,等号成立.9如图所示,将一矩形花坛ABCD 扩建成一个更大的矩形花坛AMPN ,要求B 在AM 上,D 在AN 上,且对角线MN 过C 点,已知AB =3米,AD =2米.(1)要使矩形AMPN 的面积大于32平方米,则AN 的长应在什么范围内? (2)当AN 的长度是多少时,矩形AMPN 的面积最小?并求最小面积. 答案:解:(1)设AN =x (x >2),则ND =x -2.由题意,得ND AN DC AM =,∴23x x AM-=.∴3=2xAM x -.∴S 矩形AMPN =32xx x ⋅->32. ∴3x 2-32x +64>0.∴(3x -8)(x -8)>0. ∴2<x <83或x >8. ∴AN 的长的范围是82,3⎛⎫⎪⎝⎭∪(8,+∞).(2)S 矩形AMPN =2233(2)12(2)1222x x x x x -+-+=-- =123(2)++122x x --≥, 当且仅当x =4时取“=”.∴当AN 的长度为4米时,矩形AMPN 的面积最小,矩形AMPN 的最小面积为24平方米.10求函数y =a <b )的最大值. 答案:解:解法一:函数的定义域为[a ,b ],y >0, 所以y 2=b a -+2(b -a ),当且仅当=2a bx -时,等号成立. 所以y解法二:利用不等式22222a b a b ++⎛⎫≥ ⎪⎝⎭.22=22y ⎛⎛⎫ ⎪ ⎝⎭⎝⎭()()22x a b x b a-+--≤=, 所以y 2≤2(b -a ),即y ≤当且仅当x -a =b -x ,即2b ax +=时,等号成立,所以max y。
最新人教版高中数学选修4-5《平均值不等式(选学)》知识讲解
数学人教B 选修4-5第二章2.3 平均值不等式(选学)1.了解算术平均,几何平均,调和平均的概念. 2.理解定理的意义及作用,了解定理的推证过程. 3.能够灵活应用定理证明求解一些简单问题.1.有关概念设a 1,a 2,…,a n 为n 个实数,则称____________为这n 个数a 1,a 2,…,a n 的算术平均,若a 1,a 2,…,a n 为正数,则称__________________为a 1,a 2,…,a n 的几何平均,____________________为a 1,a 2,…,a n 的调和平均.2.定理定理1(算术—几何平均值不等式,简称平均值不等式)(1)定理:设a 1,a 2,…,a n 为n 个正数,则a 1+a 2+…+a nn≥________________,等号成立__________________.(2)推论1:设a 1,a 2,…,a n 为n 个正数,且a 1a 2…a n =1,则a 1+a 2+…+a n ≥______,且等号成立a 1=a 2=…=a n =____.(3)推论2:设C 为常数,且a 1,a 2,…,a n 为n 个正数,则当a 1+a 2+…+a n =nC 时,a 1a 2…a n ≤______,且等号成立a 1=a 2=…=a n .定理2设a 1,a 2,…,a n 为n 个正数,则na 1a 2…a n ≥__________,等号成立a 1=a 2=…=a n .定理3(1)定理:设a 1,a 2,…,a n 为正数,则a 1+a 2+…+a n n ≥____________≥n1a 1+1a 2+…+1a n,等号成立a 1=a 2=…=a n .(2)推论:设a 1,a 2,…,a n 为n 个正数,则(a 1+a 2+…+a n )⎝⎛⎭⎫1a 1+1a 2+…+1a n ≥______. 加权平均不等式设a 1,a 2,…,a n 为正数,p 1,p 2,…,p n 都是正有理数,并且p 1+p 2+…+p n =1,那么p 1a 1+p 2a 2+…+p n a n ≥__________________________.W.H.Young 杨格不等式设p ,q 为有理数,满足条件1<p <+∞,1<q <+∞,1p +1q=1(p ,q 互称为共轭指标),a ,b 为正数,则____________≥ab .【做一做1】下列命题是假命题的是( ) A .设a 1,a 2,…,a n 为n 个任意实数,则a 1+a 2+…+a n n≥na 1a 2…a n ,当且仅当a 1=a 2=…=a n 时取等号B .设a 1,a 2,…,a n 为正数,则(a 1+a 2+…+a n )·⎝⎛⎭⎫1a 1+1a 2+…+1a n ≥n 2 C .设a 1,a 2,…,a n 为n 个正数,且a 1a 2…a n =1,则a 1+a 2+…+a n ≥n ,且等号成立a 1=a 2=…=a n =1D .设C 为常数,且a 1,a 2,…,a n 为n 个正数,则当a 1+a 2+…+a n =nC 时,a 1a 2…a n ≤C n ,且等号成立a 1=a 2=…=a n【做一做2】已知x ,y ,z ∈(0,+∞),且2x +3y +5z =6,则xyz 的最大值为__________.答案:1.a 1+a 2+…+a n n n a 1a 2…a n n 1a 1+1a 2+…+1a n2.(1)na 1a 2…a n a 1=a 2=…=a n (2)n 1 (3)C nn1a 1+1a 2+…+1a nna 1a 2…a n n 2a 1p 1a 2p 2…a n p n a p p +b qq【做一做1】A【做一做2】415 ∵x ,y ,z ∈(0,+∞),∴xyz =130×2x ×3y ×5z ≤130×⎝⎛⎭⎫2x +3y +5z 33=415.当且仅当2x =3y =5z ,即x =1,y =23,z =25时等号成立.平均值不等式的应用条件是什么?剖析:“一正”:不论是三个数的或者n 个数的平均值不等式,都要求这三个数或者n 个数都是正数,否则不等式是不成立的;“二定”:包含两类求最值问题,一是已知n 个正数的和为定值(即a 1+a 2+…+a n 为定值),求其积a 1a 2…a n 的最大值,二是已知乘积a 1a 2…a n 为定值,求其和a 1+a 2+…+a n 的最小值;“三相等”:取“=”号的条件是a 1=a 2=…=a n ,不能只有其中一部分相等.题型一 利用平均值不等式证明不等式【例题1】设a ,b ,c ∈(0,+∞),求证:(a +b +c )⎝⎛⎭⎫1a +b +1b +c +1a +c ≥92.分析:先观察求证式子的结构,通过变形转化为用平均值不等式证明.反思:不等式的证明方法较多,关键是从式子的结构入手进行分析,找到证明不等式的突破口,使其出现平均值不等式的形式.题型二 利用平均值不等式求最值【例题2】求函数y =x 2(1-5x )⎝⎛⎭⎫0≤x ≤15的最值. 分析:对于x 2(1-5x ),视x 2与1-5x 为两项,其和不可能为定值,应把x 2拆为两项x ,x ,故x ,x ,(1-5x )这三项同时配系数才能使和为定值.反思:本题采用的方法是拆项,把x 2变为x ,x ,再配系数的方法,请思考采用下面的变形错在什么地方?∵y =14×4x ×x ×(1-5x )≤14⎝⎛⎭⎫4x +x +1-5x 33=1108,∴y max =1108.题型三 平均值不等式的应用【例题3】某同学在电脑城组装了一台电脑,总费用为6 400元.假定在电脑的使用过程中,维修费平均为:第一年200元,第二年400元,第三年600元,依等差数列逐年递增,问:这台电脑使用多少年报废最合算?分析:要求电脑使用多少年报废最合算,实际上是求使用多少年的平均费用最少,这种年平均费用一般由两部分组成:一部分是电脑成本的平均值,另一部分是电脑维修费用的平均值.这样,电脑的最值报废年限,即:年平均消耗费用=年均成本费+年均维修费, 电脑最佳报废年限=年均消耗费用最低的年限.因此,需建立年平均费用y 与使用年数x 的函数关系式.题型四 易错辨析易错点:忽视应用平均值不等式求最值应具备的“一正、二定、三相等”而致误.【例题4】设a ≥0,b ≥0,且a 2+b 22=1,求a 1+b 2的最大值. 错解:a 1+b 2=12×(2a )×1+b 2≤12×4a 2+(1+b 2)2=12⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫a 2+12+⎝⎛⎭⎫a 2+b 22 =12⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫a 2+12+1≥34. 当a =0时,等号成立,∴a 1+b 2的最大值为34.错因分析:应用平均值不等式求最值时必须出现定值,a 1+b 2=12×(2a )×1+b 2≤12×4a 2+(1+b 2)2中,4a 2+1+b 22并非定值,致使解答错误.答案:【例题1】证明:∵(a +b )+(b +c )+(c +a )≥33(a +b )(b +c )(c +a ), 1a +b +1b +c +1a +c ≥331a +b ×1b +c ×1a +c, ∴[(a +b )+(b +c )+(c +a )]⎝⎛⎭⎫1a +b +1b +c +1a +c≥33(a +b )(b +c )(c +a )×331a +b ×1b +c ×1a +c, 即2(a +b +c )⎝⎛⎭⎫1a +b +1b +c +1a +c ≥9, ∴(a +b +c )⎝⎛⎭⎫1a +b +1b +c +1a +c ≥92. 【例题2】解:y =x 2(1-5x )=52x 2⎝⎛⎭⎫25-2x =52x ×x ×⎝⎛⎭⎫25-2x . ∵0≤x ≤15,∴25-2x ≥0,∴y ≤52⎣⎢⎡⎦⎥⎤x +x +⎝⎛⎭⎫25-2x 33=4675, 当且仅当x =x =25-2x ,即x =215时,等号成立.∴y max =4675.【例题3】解:设这台电脑使用x 年报废时所对应的年平均费用为y 元,则y =(200+400+600+…+200x )+6 400x=200(1+x )x2+6 400x =100+100x +6 400x≥100+2100x ·6 400x =1 700,当且仅当100x =6 400x,即x =8时等号成立.所以x =8(年)时,y 有最小值,即这台电脑使用8年报废最合算.【例题4】正解:∵a 2+b 22=1,∴a 2+1+b 22=32,∴a 1+b 2=2·a ·1+b 22≤2·⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫a 2+1+b 222=2·322=324.当且仅当a 2+b 22=1,且a =1+b 22,即a =32,b =22时等号成立,所以,a 1+b 2的最大值为324.1函数y =x 2(1-3x )在[0,13]上的最大值是__________.2若x ,y ∈R ,且xy >0,x 2y =2,则xy +x 2的最小值是__________.3若0<θ<π,则函数y =(1+cos θ)sin θ2的最大值为__________.4已知:0<a <1,求证:1a +41-a≥9.5求证:在表面积一定的长方体中,以正方体的体积最大. 答案:1.4243 y =x 2(1-3x )=32⎣⎡⎦⎤x ×x ×⎝⎛⎭⎫23-2x . ∵0≤x ≤13,∴x ≥0,23-2x ≥0.∴y ≤32⎣⎢⎡⎦⎥⎤x +x +⎝⎛⎭⎫23-2x 33=32×⎝⎛⎭⎫293=4243, 当且仅当x =23-2x ,即x =29时取最大值.∴y max =4243.2.3 ∵xy >0,∴xy +x 2=xy 2+xy2+x 2≥33xy 2·xy 2×x 2=33x 4y 24=3.当且仅当xy2=x 2,即x =1,y =2时等号成立.3.439 ∵θ∈(0,π),∴0<θ2<π2.∴cos θ2>0,sin θ2>0.∴y =y 2=⎝⎛⎭⎫2cos 2θ2sin θ22=2×cos 2θ2×cos 2θ2×⎝⎛⎭⎫2sin 2θ2 ≤2×⎝ ⎛⎭⎪⎫cos 2θ2+cos 2θ2+2sin 2θ233=439.当且仅当cos 2θ2=2sin 2θ2,即tan θ2=22时,等号成立.∴当tan θ2=22时,y max =439.4.证明:∵1a +41-a=⎝⎛⎭⎫1a +21-a +21-a ⎝⎛⎭⎫a +1-a 2+1-a 2 ≥331a ×21-a ×21-a ×33a ×1-a 2×1-a 2=9.当且仅当1a =21-a ,即a =13时,等号成立.∴1a +41-a≥9. 5.证明:设长方体的三条相交于同一顶点的棱长分别为x ,y ,z ,则长方体的体积为V =xyz ,表面积A =2xy +2yz +2zx ,根据平均值不等式,A =2xy +2yz +2zx ≥63(xyz)2,这里A 是定值,即A ≥63V 2,∴V ≤⎝⎛⎭⎫A 63,当且仅当xy =yz =zx ,即x =y =z 时,等号成立.∴当长方体是正方体时,体积取得最大值,最大值是⎝⎛⎭⎫A 63.1若2a >b >0,则4(2)a a b b+-的最小值是( )A .3B .1C .8D .12答案:A4(2)a a b b +-=12222b b a b b a ⎛⎫-++ ⎪⎛⎫⎝⎭- ⎪⎝⎭≥3=3.当且仅当12222b b a b b a -==⎛⎫- ⎪⎝⎭,即a =b =2时等号成立.2若记号“*”表示求两个实数a 与b 的算术平均的运算,即a *b =2a b+,则两边均含有运算“*”和“+”,且对任意3个实数a ,b ,c 都能成立的一个等式可以是__________.答案:a +(b *c )=(a +b )*(a +c ) ∵a +(b *c )=222b c a b ca ++++=, ① 又∵(a +b )*(a +c )=()()222a b a c a b c+++++=, ②∴由①②可知a +(b *c )=(a +b )*(a +c ).3已知p ,q ∈(0,+∞),p 3+q 3=2,则p +q 的最大值为____________. 答案:2 p +q =p ×1×1+q ×1×1≤3333333311114=333p q p q +++++++=2. 当且仅当p =q =1时,等号成立.4设a ,b ,c ∈(0,+∞),求证:ab (a +b )+bc (b +c )+ca (c +a )≥6abc . 答案:证明:ab (a +b )+bc (b +c )+ca (c +a ) =(a 2b +b 2c +c 2a )+(ab 2+bc 2+ca 2)≥6abc . ∴原不等式成立.5求函数y =4sin 2x cos x 的最值.答案:解:∵y 2=16sin 2x sin 2x cos 2x =8(sin 2x sin 2x ×2cos 2x )≤3222sin sin 2cos 83x x x ⎛⎫++ ⎪⎝⎭=8827⨯=6427, ∴26427y ≤,当且仅当sin 2x =2cos 2x ,即tan =x 时,等号成立.∴max y,min =y -. 6设a ,b ,c为正实数,求证:333111abc a b c+++≥.答案:证明:∵a ,b ,c ∈(0,+∞),∴333111a b c ++≥ 即3331113a b c abc ++≥(当且仅当a =b =c 时等号成立). ∴3331113abc abc a b c abc +++≥+.而3abc abc +≥当且仅当a 2b 2c 2=3时等号成立),∴333111abc a b c+++≥当且仅当a =b =c). 7设x 为锐角,求2214=cos sin y x x +的最小值. 答案:解:2214=cos sin y x x +=222222sin cos 4(sin cos )sin x x x x x+++ =2222sin 4cos +5cos sin x x x x =≥. 当且仅当2222sin 4cos cos sin x xx x=,即x y 取最小值9. 8设a 1,a 2,…,a n 为正数,证明:1212111n na a a nn a a a +++≥+++ .答案:证明:因为a 1,a 2,…,a n 为正数,所以要证1212n na a a nn a a a +++≥+++ 成立,就是要证明1212111()n n a a a a a a ⎛⎫⋯⋅+++⎪⎝⎭ +++≥n 2.由平均值不等式,得a 1+a 2+…+a n≥12111n a a a +++≥ 两式相乘,得1212111()n n a a a a a a ⎛⎫⋯⋅+++ ⎪⎝⎭ +++≥n 2,所以原不等式成立.。
最新人教版高中数学选修4-5《一般形式的柯西不等式》教材梳理
庖丁巧解牛知识·巧学一、二维形式的柯西不等式定理1 (二维形式的柯西不等式)已知a 1,a 2,b 1,b 2∈R ,则(a 1b 1+a 2b 2)2≤(a 12+a 22)2(b 12+b 22)2,当且仅当a 1b 2-a 2b 1=0时取等号.由二维形式的柯西不等式推导出两个非常有用的不等式: 对于任何实数a 1,a 2,b 1,b 2,以下不等式成立:22212221b b a a +∙+≥|a 1b 1+a 2b 2|; 22212221b b a a +∙+≥|a 1b 1|+|a 2b 2|.联想发散不等式中等号成立⇔a 1b 2-a 2b 1=0.这时我们称(a 1,a 2),(b 1,b 2)成比例,如果b 1≠0,b 2≠0,那么a 1b 2-a 2b 1=0⇔2211b a b a =.若b 1·b 2=0,我们分情况说明:①b 1=b 2=0,则原不等式两边都是0,自然成立;②b 1=0,b 2≠0,原不等式化为(a 12+a 22)b 22≥a 22b 22,也是自然成立的;③b 1≠0,b 2=0,原不等式和②的道理一样,自然成立.正是因为b 1·b 2=0时,不等式恒成立,因此我们研究柯西不等式时,总是假定b 1b 2≠0,等号成立的条件可以写成2211b a b a =,这种写法在表示一般形式(n 维)的柯西不等式等号成立的条件时更是方便、简洁的.定理2 (柯西不等式的向量形式)设α,β是两个向量,则|α·β|≤|α||β|,当且仅当β是零向量,或存在实数k ,使α=k β时,等号成立. 学法一得定理2 中等号成立的充分必要条件是向量α和β平行(如α,β为非零向量,则定理2中等号成立的充分必要条件为向量α与β的夹角为0或π,即α与β对应的坐标分量成比例),从而可以推知定理1中等号成立的充分必要条件为2211b a b a =(b i 为零时,a i 为零,i=1,2). 定理3 (二维形式的三角不等式)设x 1,x 2,y 1,y 2∈R ,那么22122122222121)()(y y x x y x y x -+-≥+++.二维形式的三角不等式的变式:用x 1-x 3代替x 1,用y 1-y 3代替y 1,用x 2-x 3代替x 2,用y 2-y 3代替y 2,代入定理3,得232231231231)()()()(y y x x y y x x -+-+-+-221221)()(y y x x -+-≥二、一般形式的柯西不等式 定理 设a i ,b i ∈R (i=1,2, …,n),则(∑∑∑===≤ni i ni in i i i b a b a 121212)(.当数组a 1,a 2,…,a n ,b 1,b 2,…,b n 不全为0时,等号成立当且仅当b i =λa i (1≤i≤n).即(a 1b 1+a 2b 2+…+a n b n )2≤(a 12+a 22+…+a n 2)2(b 12+b 22+…+b n 2)2(a i ,b i ∈R ,i=1,2,…,n )中等号成立的条件是2211b a b a ==…=n n b a. 记忆要诀这个式子在竞赛中极为常用,只需简记为“积和方小于和方积”.等号成立的条件比较特殊,要牢记.此外应注意在这个式子里不要求各项均是正数,因此应用范围较广. 一般形式的柯西不等式有两个很好的变式:变式1 设a i ∈R ,bc>0(i=1,2, …,n),则∑∑∑≥=i i ni iib a b a 212)(,等号成立当且仅当b i =λa i (1≤i≤n). 变式2 设a i ,b i 同号且不为0(i=1,2,…,n ),则∑∑∑≥=i i i ni iib a a b a 212)(,等号成立当且仅当b 1=b 2=…=b n .深化升华要求a i ,b i 均为正数.当然,这两个式子虽常用,但是记不记住并不太重要,只要将柯西不等式原始的式子记得很熟,这两个式子其实是一眼就能看出来的,这就要求我们对柯西不等式要做到活学活用.柯西不等式经常用到的几个特例(下面出现的a 1, …,a n ;b 1, …,b n 都表示实数)是: (1)a 12+a 22+…+a n 2=1,b 12+b 22+…+b n 2=1,则|a 1b 1+a 2b 2+…+a n b n |≤1; (2)a 1a 2+a 2a 3+a 3a 1≤a 12+a 22+a 32;(3)(a 1+a 2+…+a n )2≤n(a 12+a 22+…+a n 2);(4)(a+b)(a 1+b1)≥4=(1+1)2,其中a 、b ∈R +; (5)(a+b+c)(a 1+b 1+c1)≥9=(1+1+1)2,其中a 、b 、c ∈R +.柯西不等式是一个重要的不等式,有许多应用和推广,与柯西不等式有关的竞赛题也频频出现,这充分显示了它的独特地位. 典题·热题知识点一: 用柯西不等式证明不等式 例1 设a 1>a 2>…>a n >a n+1,求证:11132211111a a a a a a a a n n n -+-++-=-++ >0. 思路分析:这道题初看起来似乎无法使用柯西不等式,但改变其结构就可以使用了,我们不妨改为证: (a 1-a n+1)·[13221111+-++-+-n n a a a a a a ]>1.证明:为了运用柯西不等式,我们将a 1-a n+1写成a 1-a n+1=(a 1-a 2)+(a 2-a 3)+ …+(a n -a n+1),于是 [(a 1-a 2)+(a 2-a 3)+…+(a n -a n+1)]·(13221111+-++-+-n n a a a a a a )≥n 2>1.即(a 1-a n+1)·(13221111+-++-+-n n a a a a a a )>1, ∴11132211111++->-++-+-n n n a a a a a a a a , 故11132211111a a a a a a a a n n n -+-++-+-++ >0. 方法归纳我们进一步观察柯西不等式,可以发现其特点是:不等式左边是两个因式之和,其中每一个因式都是项平方和,右边是左边中对立的两两乘积之和的平方,证题时,只要能将原题凑成此种形式,就可以引用柯西不等式来证明. 知识点二: 用柯西不等式证明条件不等式 例2 (经典回放)设x 1,x 2, …,x n ∈R +,求证:123221x x x x x x x x nn ++++ ≥x 1+x 2+…+x n . 思路分析:在不等式的左端嵌乘以因式(x 2+x 3+…+x n +x 1),也即嵌以因式(x 1+x 2+…+x n ),由柯西不等式即可得证.证明:(123221x x x x x x x x nn ++++ )·(x 2+x 3+…+x n +x 1) =[(21x x )2+(22x x )2+…+(nn x x 1-)2+(1x x n )2] [(2x )2+(3x )2+…+(n x )2+(1x )2] ≥(21x x ·2x +22x x ·3x +…+nn x x 1-·n x +1x x n ·1x ) =(x 1+x 2+…+x n )2,于是123221x x x x x x x x nn ++++ ≥x 1+x 2+…+x n . 巧解提示柯西不等式中有三个因式∑∑∑===ni ii ni ini iba b a 11212,,,而一般题目中只有一个或两个因式,为了运用柯西不等式,我们需要设法嵌入一个因式(嵌入的因式之和往往是定值),这也是利用柯西不等式的技巧之一.知识点三: 用柯西不等式求函数的极值例3 已知实数a,b,c,d 满足a+b+c+d=3,a 2+2b 2+3c 2+6d 2=5,试求a 的最值. 思路分析:本题求极值问题从表面上看不能利用柯西不等式,但只要适当添加上常数项或和为常数的各项,就可以应用柯西不等式来解. 解:由柯西不等式得,有 (2b 2+3c 2+6d 2)(613121++)≥(b +c+d)2, 即2b 2+3c 2+6d 2≥(b+c+d)2. 由条件可得,5-a 2≥(3-a)2. 解得,1≤a≤2,当且仅当6/163/132/12dc b ==时等号成立. 代入b=1,c=31,d=61时,a max =2; b=1,c=32,d=31时,a min =1.巧妙变式为了给运用柯西不等式创造条件,经常引进一些待定的参数,其值的确定由题设或者由等号成立的充要条件共同确定,也有一些三角极值问题我们可以反复运用柯西不等式进行解决.而有些极值问题的解决需要反复利用柯西不等式才能达到目的,但在运用过程中,每运用一次前后等号成立的条件必须一致,不能自相矛盾,否则就会出现错误.这多次反复运用柯西不等式的方法也是常用技巧之一. 如:已知a,b 为正常数,且0<x<2π,求y=x bx a cos sin +的最小值. 解:利用柯西不等式,得)(32323232b a b a +=+(sin 2x+cos 2x)≥(3a sinx+3b cosx)2. 当且仅当33cos sin bxax=时等号成立.于是33232a b a ≥+sinx+3b cosx.再由柯西不等式,得3232b a +(xbx a cos sin +) ≥(3a sinx+3b cosx)(xb x a cos sin +) ≥(xb xb x a x a cos cos sin sin 66+)2=(a 32+b 32)2. 当且仅当33cos sin bxax=时等号成立.从而y=xb x a cos sin +≥(a 32+b 32)32.于是y=xb x a cos sin +的最小值是(a 32+b 32)32. 问题·探究 思想方法探究问题 试探究用柯西不等式导出重要公式.如n 个实数平方平均数不小于这n 个数的算术平均数,即若a 1,a 2,…,a n ∈R ,则na a a n a a a nn 2222121+++≤+++ . 探究过程:由柯西不等式可知(a 1+a 2+…+a n )2≤(a 1·1+a 2·1+…+a n ·1)2≤(a 12+a 22+…+a n 2)·(12+12+…+12)=(a 12+a 22+…+a n 2)·n,所以n a a a n 221)(+++ ≤a 12+a 22+…+a n 2,故na a a na a a nn2222121+++≤+++ .不等式na a a n a a a nn 2222121+++≤+++ ,把中学教材中仅有关于两个正数的“算术平均”,“几何平均”问题拓广到了“二次幂平均”问题,即nn a a a 21≤na a a n a a a nn 2222121+++≤+++ ,这不仅拓宽了中学生的眼界,而且为解决许多不等式的问题开辟了一条新路.探究结论:柯西不等式不仅在高等数学中是一个十分重要的不等式,而且它对初等数学也有很好的指导作用,利用它能方便地解决一些中学数学中的有关问题. 交流讨论探究问题 柯西不等式在求某些函数最值中和证明某些不等式时是经常使用的理论根据,试交流讨论使用柯西不等式的技巧,试举例归纳.探究过程:人物甲:构造符合柯西不等式的形式及条件可以巧拆常数,如:设a 、b 、c 为正数且各不相等.求证cb a ac c b b a ++>+++++9222.我们可以如此分析:∵a 、b 、c 均为正,∴为证结论正确只需证2(a+b+c)[ac c b b a +++++111]>9.而2(a+b+d)=(a+b)+(b+c)+(c+a),又9=(1+1+1)2.人物乙:构造符合柯西不等式的形式及条件可以重新安排某些项的次序,如:a 、b 为非负数,a+b=1,x 1,x 2∈R +,求证(ax 1+bx 2)(bx 1+ax 2)≥x 1x 2.我们可以如此分析:不等号左边为两个二项式积,a,b ∈R -,x 1,x 2∈R +,直接用柯西不等式做得不到预想结论,当把第二个小括号的两项前后调换一下位置,就能证明结论了.人物丙:构造符合柯西不等式的形式及条件可以改变结构,从而能够使用柯西不等式,如:若a>b>c ,求证c b b a -+-11≥ca -4.我们可以如此分析:初式并不能使用柯西不等式,改造结构后便可使用柯西不等式了.∵a-c=(a-b)+(b-c),a>c,∴a-c>0,∴结论改为(a-c)(cb b a -+-11)≥4.人物丁:构造符合柯西不等式的形式及条件可以添项,如:若a,b,c ∈R +,求证b ac a c b c b a +++++≥23.我们可以如此分析:左端变形c b a ++1+ac b ++1+b a c ++1=(a+b+c)(b a a c c b +++++111),∴只需证此式≥29即可.探究结论:使用柯西不等式的技巧主要就是使用一些方法(巧拆常数、重新安排某些项的次序、添项等)构造符合柯西不等式的形式及条件.。
人教B版高中数学选修4-5课件:1.4绝对值的三角不等式
C.b>||c|-|a||D.b<|a|-|c|
解析:由|a-c|<b,可知b>0,∴b=|b|. ∵|a|-|c|≤|a-c|, ∴|a|-|c|<b,则|a|<b+|c|=|b|+|c|,
故选项A成立. 同理,由|c|-|a|≤|a-c|,得|c|-|a|<b,
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【例1】设m等于|a|,|b|和1中最大的一个,当|x|>m时,求证
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【例2】求函数y=|x-3|-|x+1|的最大值和最小值.
分析:若把x-3,x+1看作两个实数,则所给的代数式符合两个数绝
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2已知h>0,a,b∈R,命题甲:|a-b|<2h;命题乙:|a-1|<h,且|b-1|<h,则甲 是乙的( ) A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件 D.既不充分又不必要条件 解析:显然a与b的距离可以很近,满足|a-b|<2h,但此时a,b与1的距离 可以很大,因此甲不能推出乙.另一方面,若|a-1|<h,|b-1|<h,则|ab|=|a-1+1-b|≤|a-1|+|b-1|<2h,即乙可以推出甲. 因此甲是乙的必要不充分条件. 答案:B
高中数学选修4知识点总结(全)
平行线等分线段定理平行线等分线段定理:如果一组平行线在一条直线上截得的线段相等,那么在其他直线上截得的线段也相等。
推理1:经过三角形一边的中点与另一边平行的直线必平分第三边。
推理2:经过梯形一腰的中点,且与底边平行的直线平分另一腰。
平分线分线段成比例定理平分线分线段成比例定理:三条平行线截两条直线,所得的对应线段成比例。
推论:平行于三角形一边的直线截其他两边(或两边的延长线)所得的对应线段成比例。
相似三角形的判定及性质相似三角形的判定:定义:对应角相等,对应边成比例的两个三角形叫做相似三角形。
相似三角形对应边的比值叫做相似比(或相似系数)。
由于从定义出发判断两个三角形是否相似,需考虑6个元素,即三组对应角是否分别相等,三组对应边是否分别成比例,显然比较麻烦。
所以我们曾经给出过如下几个判定两个三角形相似的简单方法:(1)两角对应相等,两三角形相似;(2)两边对应成比例且夹角相等,两三角形相似;(3)三边对应成比例,两三角形相似。
预备定理:平行于三角形一边的直线和其他两边(或两边的延长线)相交,所构成的三角形与三角形相似。
判定定理1:对于任意两个三角形,如果一个三角形的两个角与另一个三角形的两个角对应相等,那么这两个三角形相似。
简述为:两角对应相等,两三角形相似。
判定定理2:对于任意两个三角形,如果一个三角形的两边和另一个三角形的两边对应成比例,并且夹角相等,那么这两个三角形相似。
简述为:两边对应成比例且夹角相等,两三角形相似。
判定定理3:对于任意两个三角形,如果一个三角形的三条边和另一个三角形的三条边对应成比例,那么这两个三角形相似。
简述为:三边对应成比例,两三角形相似。
引理:如果一条直线截三角形的两边(或两边的延长线)所得的对应线段成比例,那么这条直线平行于三角形的第三边。
定理:(1)如果两个直角三角形有一个锐角对应相等,那么它们相似;(2)如果两个直角三角形的两条直角边对应成比例,那么它们相似。
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高中数学选修4-5知识点1.不等式的基本性质1.实数大小的比较(1)数轴上的点与实数之间具有一一对应关系.(2)设a 、b 是两个实数,它们在数轴上所对应的点分别是A 、B .当点A 在点B 的左边时,a <b ;当点A 在点B 的右边时,a >b .(3)两个实数的大小与这两个实数差的符号的关系(不等式的意义)⎩⎨⎧a >b ⇔a -b >0a =b ⇔a -b =0a <b ⇔a -b <0(4)两个实数比较大小的步骤①作差;②变形;③判断差的符号;④结论.2.不等关系与不等式(1)不等号有≠,>,<,≥,≤共5个.(2)相等关系和不等关系任意给定两个实数,它们之间要么相等,要么不相等.现实生活中的两个量从严格意义上说相等是特殊的、相对的,不等是普遍的、绝对的,因此绝大多数的量都是以不等关系存在的.(3)不等式的定义:用不等号连接起来的式子叫做不等式.(4)不等关系的表示:用不等式或不等式组表示不等关系.3.不等式的基本性质(1)对称性:a >b ⇔b <a ;(2)传递性:a >b ,b >c ⇒a >c ;(3)可加性:a >b ,c ∈R ⇔a +c >b +c ;(4)加法法则:a >b ,c >d ⇒a +c >b +d ;(5)可乘性:a >b ,c >0⇒ac >bc ;a >b ,c <0⇒ac <bc ;(6)乘法法则:a >b >0,c >d >0⇒ac >bd ;(7)乘方法则:a >b >0,n ∈N 且n ≥2⇒a n >b n ;(8)开方法则:a >b >0,n ∈N 且n ≥2⇒n a >n b .(9)倒数法则,即a >b >0⇒1a <1b .2.基本不等式1.重要不等式定理1:如果a ,b ∈R ,那么a 2+b 2≥2ab ,当且仅当a =b 时,等号成立.2.基本不等式(1)定理2:如果a ,b >0,那么a b +≥ a +b 2≥ab),当且仅当a =b 时,等号成立.(2)定理2的应用:对两个正实数x ,y ,①如果它们的和S 是定值,则当且仅当x =y 时,它们的积P 取得最大值,最大值为S2 4.②如果它们的积P是定值,则当且仅当x=y时,它们的和S取得最小值,最小值为2P.3.基本不等式ab≤a+b2的几何解释如图,AB是⊙O的直径,C是AB上任意一点,DE是过C点垂直AB的弦.若AC=a,BC=b,则AB=a+b,⊙O的半径R=a+b2,Rt△ACD∽Rt△DCB,CD2=AC·BC=ab,CD=ab,CD≤R⇒ab≤a+b2,当且仅当C点与O点重合时,CD=R=AB2,即ab=a+b2.4.几个常用的重要不等式(1)如果a∈R,那么a2≥0,当且仅当a=0时取等号;(2)如果a,b>0,那么ab≤(a+b)24,当且仅当a=b时等号成立.(3)如果a>0,那么a+1a≥2,当且仅当a=1时等号成立.(4)如果ab>0,那么ab+ba≥2,当且仅当a=b时等号成立.3.三个正数的算术-几何平均不等式1.如果a、b、c∈R+,那么a3+b3+c3≥3abc,当且仅当a=b=c时,等号成立.2.(定理3)如果a、b、c∈R+,那么3++≥a b c (a+b+c3≥3abc),当且仅当a=b=c时,等号成立.即三个正数的算术平均不小于它们的几何平均.3.如果a1,a2,…,a n∈R+,那么a1+a2+…+a nn≥na1a2…a n,当且仅当a1=a2=…=a n时,等号成立.即对于n个正数a1,a2,…,a n,它们的算术平均不小于它们的几何平均.二绝对值不等式1.绝对值三角不等式1.绝对值及其几何意义(1)绝对值定义:|a |=⎩⎪⎨⎪⎧a (a ≥0)-a (a <0) (2)绝对值几何意义:实数a 的绝对值|a |表示数轴上坐标为a 的点A 到原点O 的距离|OA |.(3)数轴上两点间的距离公式:设数轴上任意两点A ,B 分别对应实数x 1,x 2,则|AB |=|x 1-x 2|.2.绝对值三角不等式(1)定理1:如果a ,b 是实数,则|a +b |≤|a |+|b |,当且仅当ab ≥0时,等号成立.推论1:如果a ,b 是实数,那么|a |-|b |≤|a -b |≤|a |+|b |.推论2:如果a ,b 是实数,那么|a |-|b |≤|a +b |≤|a |+|b |.(2)定理2:如果a ,b ,c 是实数,那么|a -c |≤|a -b |+|b -c |,当且仅当(a -b )(b -c )≥0时,等号成立.2.绝对值不等式的解法1.|x |<a 与|x |>a 型不等式的解法设a >0,则(1)|x |<a ⇔-a <x <a ;(2)|x |≤a ⇔-a ≤x ≤a ;(3)|x |>a ⇔x <-a 或x >a ;(4)|x |≥a ⇔x ≤-a 或x ≥a .2.|ax +b |≤c (c >0)与|ax +b |≥c (c >0)型不等式的解法(1)|ax +b |≤c ⇔-c ≤ax +b ≤c ;(2)|ax +b |≥c ⇔ax +b ≤-c 或ax +b ≥c .3.|x -a |+|x -b |≤c 与|x -a |+|x -b |≥c 型不等式的解法(1)利用绝对值不等式的几何意义求解,体现数形结合思想,理解绝对值的几何意义,给绝对值不等式以准确的几何解释.(2)以绝对值的零点为分界点,将数轴分为几个区间,利用“零点分段法”求解,体现分类讨论的思想.确定各个绝对值号内多项式的正、负号,进而去掉绝对值号.(3)通过构造函数,利用函数的图象求解,体现了函数与方程的思想.正确求出函数的零点并画出函数图象(有时需要考察函数的增减性)是关键.注:绝对值的几何意义(1)|x |的几何意义是数轴上点x 与原点O 的距离;(2)|x -a |+|x -b |的几何意义是数轴上点x 到点a 和点b 的距离之和;(3)|x -a |-|x -b |的几何意义是数轴上点x 到点a 和点b 的距离之差.2.绝对值不等式的几何意义(1)|x |≤a (a >0)的几何意义是以点a 和-a 为端点的线段,|x |≤a 的解集是[-a ,a ].(2)|x |>a (a >0)的几何意义是数轴除去以点a 和-a 为端点的线段后剩下的两条射线,|x |>a 的解集是(-∞,-a )∪(a ,+∞).3.解含绝对值不等式的关键是去掉绝对值变形为不含绝对值的不等式(组)求解.例题:例如:分类讨论法:即通过合理分类去绝对值后再求解。
例1: 解不等式125x x -++<。
分析:由01=-x ,02=+x ,得1=x 和2=x 。
2-和1把实数集合分成三个区间,即2-<x ,12≤≤-x ,1>x ,按这三个区间可去绝对值,故可按这三个区间讨论。
解:当x <-2时,得2(1)(2)5x xx <-⎧⎨---+<⎩,解得:23-<<-x 当-2≤x ≤1时,得21,(1)(2)5x x x -≤≤⎧⎨--++<⎩,解得:12≤≤-x 当1>x 时,得1,(1)(2) 5.x x x >⎧⎨-++<⎩ ,解得:21<<x 综上,原不等式的解集为{}23<<-x x 。
例2:解不等式|2x -4|-|3x +9|<1.解:①当x >2时,原不等式可化为⎩⎪⎨⎪⎧x >2,(2x -4)-(3x +9)<1,解得x >2.②当-3≤x ≤2时,原不等式可化为⎩⎪⎨⎪⎧-3≤x ≤2,-(2x -4)-(3x +9)<1,解得-65<x ≤2.③当x <-3时,原不等式可化为⎩⎪⎨⎪⎧x <-3,-(2x -4)+(3x +9)<1,解得x <-12.综上所述,原不等式的解集为 {x |x <-12或x >-65}. 第二讲 证明不等式的基本方法一 比较法比较法主要有1.作差比较法 2.作商比较法1.作差比较法(简称比差法)(1)作差比较法的证明依据是:a >b ⇔a -b >0;a =b ⇔a -b =0;a <b ⇔a -b <0.(2)基本步骤是:①作差;②变形;③判号;④结论.2.作商比较法(简称比商法)(1)作商比较法的证明依据是:当b >0时,a b >1⇔a >b ;a b =1⇔a =b ;a b <1⇔a <b .(2)基本步骤是:①作商;②变形;③比较与1的大小;④结论.注意:对作差比较法的理解(1)在证明不等式的各种方法中,作差比较法是最基本、最重要的方法.作差比较法是通过确定不等式两边的差的符号来证明不等式的,因而其应用非常广泛.(2)不等式差的符号是正是负,一般必须利用不等式的性质经过变形才能判断,其中变形的目的在于判断差的符号,而不必考虑差的值是多少.变形的方法主要有配方法、通分法、因式分解法等.(3)作差比较法,主要适用于不等式两边是整式或分式型的有理不等式的证明.(4)在判定不等式两边的式子同号的条件下,如果直接作差不易变形,可以借助不等式性质作平方差或立方差,进行证明.2.对作商比较法的理解(1)使用作商法证明不等式a >b 时,一定要注意b >0这个前提条件.若b <0,a b <1⇔a >b ,a b =1⇔a =b ,a b >1⇔a <b .(2)当欲证明的不等式的两边是乘积形式、指数幂形式,不同底的对数式形式时,常用作商法证明.二 综合法与分析法1.综合法一般地,从已知条件出发,利用定义、公理、定理、性质等,经过一系列的推理、论证而得出命题成立,这种证明方法叫做综合法.综合法又叫顺推证法或由因导果法.2.分析法证明命题时,从要证的结论出发,逐步寻求使它成立的充分条件,直到所需条件为已知条件或一个明显成立的事实(定义、公理或已证明的定理、性质等),从而得出要证的命题成立,这种证明方法叫做分析法.这是一种执果索因的思考和证明方法.注意:1.用综合法证明不等式的逻辑关系A ⇒B 1⇒B 2⇒…⇒B n ⇒B由已知逐步推演不等式成立的必要条件,从而得结论.2.用分析法证明不等式的逻辑关系A⇐B1⇐B2⇐…⇐B n⇐B由结论步步寻求不等式成立的充分条件,从而到已知.3.综合法和分析法的比较(1)相同点:都是直接证明.(2)不同点:综合法:由因导果,形式简洁,易于表达;分析法:执果索因,利于思考,易于探索.4.证明不等式的通常做法常用分析法找证题切入点,用综合法写证题过程.三反证法与放缩法1.反证法证明不等式时,首先假设要证的命题不成立,以此为出发点,结合已知条件,应用公理、定义、定理、性质等,进行正确的推理,得到和命题的条件(或已证明的定理、性质、明显成立的事实等)矛盾的结论,以说明假设不正确,从而证明原命题成立.我们把它称之为反证法.2.放缩法证明不等式时,通过把不等式中的某些部分的值放大或缩小,简化不等式,从而达到证明的目的,我们把这种方法称为放缩法.3.换元法将所证的不等式的字母作适当的代换,以达到简化证题过程的目的,这种方法称为换元法.注意:1.关于反证法(1)反证法的原理是否定之否定等于肯定.即第一次否定—在假设中,否定了结论↓第二次否定—通过推理论证,又否定了假设(2)反证法的使用范围一般以下几种情况适宜使用反证法:①结论本身是以否定形式出现的一类命题;②有关结论是以“至多…”或“至少…”的形式出现的一类命题;③关于唯一性、存在性的命题;④结论的反面是比原结论更具体、更容易研究的命题.(3)使用反证法的主要步骤(4)准确地作出反设是反证法证题的前提,下面是常用词语的反设(5)①反设时一定不能把“假设”写成“设”.②当结论的反面有多种可能时,必须全部列出,否则证明是不完整的. ③必须从结论的否定出发进行推理,就是一定把结论的否定作为推理的条件,只要推理中没有用到“假设”就不是反证法.④最后导出的矛盾是多样的,可能与已知矛盾、与假设矛盾、与定义、定理、公式矛盾、与已知的事实矛盾等,但矛盾必须是明显的.⑤反证法是一种间接证明的方法.2.关于放缩法(1)放缩法证明不等式的理论依据有:①不等式的传递性;②等量加不等量为不等量.其中减去一个正数值变小(缩),加上一个正数值变大(放);③同分子(分母)异分母(分子)的两个分式大小的比较;④基本不等式与绝对值三角不等式;⑤三角函数的有界性等.(2)运用放缩法证题的关键是:放大或缩小要适当,千万不能放(缩)过头,否则问题无法获证.(3)使用放缩法的常用变形放缩法是不等式证明中最重要的变形方法之一,放缩必须有目标,而且要恰到好处,目标往往从要证明的结论考虑.常用的放缩法有增项、减项、利用分式的性质、利用不等式的性质、利用已知不等式、利用函数的性质等进行放缩.比如:⎝ ⎛⎭⎪⎫a +122+34>⎝ ⎛⎭⎪⎫a +122;1n 2<1n (n -1)(n ∈N 且n ≥2);1n 2>1n (n +1)(n ∈N *);1n <2n +n -1(n ∈N 且n ≥2),1n >2n +n +1;当a >b >0,m >0时,b a <b +m a +m ,a b >a +mb +m 等.第三讲 柯西不等式与排序不等式1.二维形式的柯西不等式若a ,b ,c ,d 都是实数,则(a 2+b 2)(c 2+d 2)≥(ac +bd )2,当且仅当ad =bc 时,等号成立.2.柯西不等式的向量形式设α,β是两个向量,则|α·β|≤|α||β|,当且仅当β是零向量,或存在实数k ,使α=kβ时,等号成立.3.二维形式的三角不等式设x1,y1,x2,y2∈R,那么x21+y21+x22+y22≥(x1-x2)2+(y1-y2)2.注意:1.二维柯西不等式的三种形式及其关系定理1是柯西不等式的代数形式,定理2是柯西不等式的向量形式,定理3是柯西不等式的三角形式.根据向量的意义及其坐标表示不难发现二维形式的柯西不等式及二维形式的三角不等式均可看作是柯西不等式的向量形式的坐标表示.2.理解并记忆三种形式取“=”的条件(1)代数形式中当且仅当ad=bc时取等号.(2)向量形式中当存在实数k,α=kβ或β=0时取等号.(3)三角形式中当P1,P2,O三点共线且P1,P2在原点O两旁时取等号.3.掌握二维柯西不等式的常用变式(1) a2+b2·c2+d2≥|ac+bd|.(2) a2+b2·c2+d2≥|ac|+|bd|.(3) a2+b2·c2+d2≥ac+bd.(4)(a+b)(c+d)≥(ac+bd)2.4.基本不等式与二维柯西不等式的对比(1)基本不等式是两个正数之间形成的不等关系.二维柯西不等式是四个实数之间形成的不等关系,从这个意义上讲,二维柯西不等式是比基本不等式高一级的不等式.(2)基本不等式具有放缩功能,利用它可以比较大小,证明不等式,当和(或积)为定值时,可求积(或和)的最值,同样二维形式的柯西不等式也有这些功能,利用二维形式的柯西不等式求某些特殊函数的最值非常有效.二一般形式的柯西不等式1.三维形式的柯西不等式设a1,a2,a3,b1,b2,b3是实数,则(a21+a22+a23)(b21+b22+b23)≥(a1b1+a2b2+a3b3)2,当且仅当b i=0(i=1,2,3)或存在一个数k,使得a i=kb i(i=1,2,3)时,等号成立.2.一般形式的柯西不等式设a1,a2,a3,…,a n,b1,b2,b3,…,b n是实数,则(a21+a22+…+a2n)(b21+b22+…+b2n)≥(a1b1+a2b2+…+a n b n)2,当且仅当b i=0(i=1,2,…,n)或存在一个数k,使得a i=kb i(i=1,2,…,n)时,等号成立.注意:1.对柯西不等式一般形式的说明:一般形式的柯西不等式是二维形式、三维形式、四维形式的柯西不等式的归纳与推广,其特点可类比二维形式的柯西不等式来总结,左边是平方和的积,右边是积的和的平方.运用时的关键是构造出符合柯西不等式的结构形式.2.关于柯西不等式的证明:对于函数f (x )=(a 1x -b 1)2+(a 2x -b 2)2 +…+(a n x -b n )2,显然f (x )≥0时x ∈R 恒成立,即f (x )=(a 21+a 22+…+a 2n )x 2-2(a 1b 1+a 2b 2+…+a n b n )x +(b 21+b 22+…+b 2n )≥0对x ∈R 恒成立,∴Δ= 4(a 1b 1+a 2b 2+…+a n b n )2-4(a 21+a 22+…+a 2n )(b 21+b 22+…+b 2n )≤0,除以4得(a 21+a 22+…+a 2n )·(b 21+b 22+…+b 2n )≥ (a 1b 1+a 2b 2+…+a n b n)2. 3.一般形式柯西不等式成立的条件:由柯西不等式的证明过程可知Δ=0⇔f (x )min =0⇔a 1x -b 1=a 2x -b 2=…=a n x -b n =0⇔b 1=b 2=…=b n =0,或a 1b 1=a 2b 2=…=a n b n. 4.柯西不等式的几种常见变形:(1)设a 21+a 22+…+a 2n =b 21+b 22+…+b 2n =1,则-1≤a 1b 1+a 2b 2+…+a n b n ≤1;(2)设a i ∈R(i =1,2,3,…,n ),则a 1+a 2+…+a n n ≤ a 21+a 22+…+a 2n n; (3)设a i ∈R ,b i >0(i =1,2,3,…,n ),则a 21b 1+a 22b 2+…+a 2n b n≥(a 1+a 2+…+a n )2b 1+b 2+…+b n ; (4)设a i b i >0(i =1,2,3,…,n ),则a 1b 1+a 2b 2+…+a n b n ≥(a 1+a 2+…+a n )2a 1b 1+a 2b 2+…+a n b n. 三 排序不等式1.乱序和、反序和、顺序和设a 1≤a 2≤…≤a n ,b 1≤b 2≤…≤b n 为两组实数,c 1,c 2,…,c n 为b 1,b 2,…,b n 的任一排列,称a 1c 1+a 2c 2+a 3c 3+…+a n c n 为乱序和,a 1b n +a 2b n -1+a 3b n -2+…+a n b 1为反序和,a 1b 1+a 2b 2+a 3b 3+…+a n b n 为顺序和.2.排序不等式(又称排序原理)设a 1≤a 2≤…≤a n ,b 1≤b 2≤…≤b n 为两组实数,c 1,c 2,…,c n 是b 1,b 2,…,b n 的任一排列,那么a 1b n +a 2b n -1+…+a n b 1≤a 1c 1+a 2c 2+…+a n c n ≤a 1b 1+a 2b 2+…+a n b n ,当且仅当a 1=a 2=…=a n 或b 1=b 2=…=b n 时,反序和等于顺序和.3.排序原理的简记反序和≤乱序和≤顺序和.第四讲 用数学归纳法证明不等式一 数学归纳法1.数学归纳法的定义一般地,当要证明一个命题对于不小于某正整数n 0的所有正整数n 都成立时,可以用以下两个步骤:(1)证明当n =n 0时命题成立.(2)假设当n =k (k ∈N +且k ≥n 0)时命题成立,证明当n =k +1时命题也成立. 在完成了这两个步骤后,就可以断定命题对于不小于n 0的所有正整数都成立,这种证明方法称为数学归纳法.2.数学归纳法的适用范围适用于证明一个与无限多个正整数有关的命题.3.数学归纳法的步骤(1)(归纳奠基)验证当n =n 0(n 0为命题成立的起始自然数)时命题成立;(2)(归纳递推)假设当n =k (k ∈N +,且k ≥n 0)时命题成立,推导n =k +1时命题也成立.(3)结论:由(1)(2)可知,命题对一切n ≥n 0的自然数都成立.注意:用数学归纳法证明,关键在于两个步骤要做到“递推基础不可少,归纳假设要用到,结论写明莫忘掉”,因此必须注意以下三点:(1)验证是基础.数学归纳法的原理表明:第一个步骤是要找一个数n 0,这个n 0就是我们要证明的命题对象的最小自然数,这个自然数并不一定就是“1”,因此“找准起点,奠基要稳”是正确运用数学归纳法要注意的第一个问题.(2)递推是关键.数学归纳法的实质在于递推,所以从“k ”到“k +1”的过程,必须把归纳假设“n =k ”时命题成立作为条件来导出“n =k +1”时命题成立,在推导过程中,要把归纳假设用上一次或几次,没有用上归纳假设的证明不是数学归纳法.(3)正确寻求递推关系.数学归纳法的第二步递推是至关重要的,那么如何寻找递推关系呢?①在第一步验证时,不妨多计算几项,并正确写出来,这样对发现递推关系是有帮助的;②探求数列的通项公式时,要善于观察式子或命题的变化规律,观察n 处在哪个位置;③在书写f (k +1)时,一定要把包含f (k )的式子写出来,尤其是f (k )中的最后一项.除此之外,多了哪些项,少了哪些项都要分析清楚.二 用数学归纳法证明不等式举例1.数学归纳法证明不等式(1)用数学归纳法证明一个与正整数有关的不等式的步骤.①证明:当n 取第一个值n 0时结论成立;②假设当n =k (k ∈N +,且k ≥n 0)时结论成立,证明当n =k +1时结论也成立.由①②可知命题对从n 0开始的所有正整数n 都成立.(2)用数学归纳法证明不等式的重点.用数学归纳法证明不等式的重点在第二步(同时也是难点所在),即假设f (k )>g (k )成立,证明f (k +1)>g (k +1)成立.2.贝努利不等式(1)定义: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 )n >1+nx .(2)作用:在数学研究中经常用贝努利不等式把二项式的乘方(1+x )n 缩小为简单的1+nx 的形式,这在数值估计和放缩法证明不等式中有重要应用.例如:当x 是实数,且x >-1,x ≠0时,由贝努利不等式不难得到不等式⎝ ⎛⎭⎪⎫1-x 1+x n >1-nx 1+x对一切不小于2的正整数n 成立. (3)贝努利不等式的一般形式.(1)当α是实数,并且满足α>1或α<0时,有(1+x)α≥1+αx(x>-1);(2)当α是实数,并且满足0<α<1时,有(1+x)α≤1+αx(x>-1).3.归纳—猜想—证明的思想方法数学归纳法作为一种重要的证明方法,常常体现在“归纳—猜想—证明”这一基本思想方法中.一方面可用数学归纳法证明已有的与自然数有关的结论;更重要的是,要用不完全归纳法去发现某些结论、规律并用数学归纳法证明其正确性,形成“观察—归纳—猜想—证明”的思想方法.1.关于用数学归纳法证明不等式的四点注意(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,从中分离出n=k时的相应式子,借助不等式性质用上归纳假设.(3)明确用上归纳假设后要证明的不等式应是怎样的,然后通过运用放缩法、分析法、比较法、综合法等方法进行证明.(4)有些不等式先用分析法转化为另一个较为简单的不等式然后再用数学归纳法证明.2.关于贝努利不等式(1)(1+x)n>1+nx成立的两个条件:①n∈N+且n≥2;②x的取值范围是x>-1且x≠0.且n≥2时不等式(1+x)n>1+nx对一切x∈(-1,于是有命题:当n∈N+0)∪(0,+∞)恒成立.(2)常用特例:①当x>-1且x≠0时,(1+x)2>1+2x;②当x>-1且x≠0时,(1+x)3>1+3x.3.重要结论(1)当n≥5时,n2<2n.(2)当n∈N+时,|sin nθ|≤n|sin θ|.。