[最新考綱] 通過一些簡單問題了解證明不等式的基本方法:比較法、綜合法、分析法.


1.基本不等式
定理1:設a,b∈R,則a2+b2≥2ab,當且僅當a=b時,等號成立.
定理2:如果a,b為正數(shù),則≥,當且僅當a=b時,等號成立.
定理3:如果a,b,c為正數(shù),則≥,當且僅當a=b=c時,等號成立.
定理4:(一般形式的算術—幾何平均不等式)如果a1,a2,…,an為n個正數(shù),則≥,當且僅當a1=a2=…=an時,等號成立.
2.柯西不等式
(1)柯西不等式的代數(shù)形式:設a,b,c,d都是實數(shù),則(a2+b2)(c2+d2)≥(ac+bd)2(當且僅當ad=bc時,等號成立).
(2)柯西不等式的向量形式:設α,β是兩個向量,則|α||β|≥|α·β|,當且僅當α或β是零向量,或存在實數(shù)k,使α=kβ(α,β為非零向量)時,等號成立.
(3)柯西不等式的三角不等式:設x1,y1,x2,y2,x3,y3∈R,
則+≥.
(4)柯西不等式的一般形式:設a1,a2,a3,…,an,b1,b2,b3,…,bn是實數(shù),則(a+a+…+a)(b+b+…+b)≥(a1b1+a2b2+…+anbn)2,當且僅當bi=0(i=1,2,…,n)或存在一個數(shù)k,使得ai=kbi(i=1,2,…,n)時,等號成立.
3.不等式的證明方法
(1)比較法
①作差法(a,b∈R):a-b>0?a>b;a-b0):>1?a>b;0,所以a-b≥0,a+b>0,2a+b>0,
從而(a-b)(a+b)(2a+b)≥0,故2a3-b3≥2ab2-a2b.]
3.已知a,b,c是正實數(shù),且a+b+c=1,則++的最小值為________.
9 [∵a+b+c=1,
∴++=3++(+)+
≥3+2+2+2
=3+6=9,當且僅當a=b=c時等號成立.]
4.設a,b,m,n∈R,且a2+b2=5,ma+nb=5,則的最小值為________.
 [根據(jù)柯西不等式(ma+nb)2≤(a2+b2)(m2+n2),得25≤5(m2+n2),即m2+n2≥5,所以的最小值為.]

考點1 用綜合法與分析法證明不等式
 用綜合法證明不等式是“由因?qū)Ч?,用分析法證明不等式是“執(zhí)果索因”,它們是兩種思路截然相反的證明方法.綜合法往往是分析法的逆過程,表述簡單、條理清楚,所以在實際應用時,往往用分析法找思路,用綜合法寫步驟,由此可見,分析法與綜合法相互轉(zhuǎn)化,互相滲透,互為前提,充分利用這一辯證關系,可以開闊解題思路,開闊視野.
 1.已知x,y均為正數(shù),且x>y,求證:2x+≥2y+3;
[證明] 因為x>0,y>0,x-y>0,
2x+-2y=2(x-y)+
=(x-y)+(x-y)+
≥3=3(當且僅當x-y=1時,等號成立),所以2x+≥2y+3.
2.設a,b,c>0且ab+bc+ca=1,求證:a+b+c≥.
[證明] 因為a,b,c>0,所以要證a+b+c≥,
只需證明(a+b+c)2≥3.
即證a2+b2+c2+2(ab+bc+ca)≥3,
而ab+bc+ca=1,
故需證明a2+b2+c2+2(ab+bc+ca)≥3(ab+bc+ca),
即證a2+b2+c2≥ab+bc+ca.
而ab+bc+ca≤++
=a2+b2+c2(當且僅當a=b=c時等號成立)成立,
所以原不等式成立.
3.(2019·全國卷Ⅰ)已知a,b,c為正數(shù),且滿足abc=1.證明:
(1)++≤a2+b2+c2;
(2)(a+b)3+(b+c)3+(c+a)3≥24.
[解] (1)因為a2+b2≥2ab,b2+c2≥2bc,c2+a2≥2ac,且abc=1,故有
a2+b2+c2≥ab+bc+ca==++.
所以++≤a2+b2+c2.
(2)因為a,b,c為正數(shù)且abc=1,故有
(a+b)3+(b+c)3+(c+a)3≥3
=3(a+b)(b+c)(a+c)
≥3×(2)×(2)×(2)
=24.
所以(a+b)3+(b+c)3+(c+a)3≥24.
 (1)利用綜合法證明不等式時,常用的不等式有:①a2≥0;②|a|≥0;③a2+b2≥2ab,它的變形形式又有(a+b)2≥4ab,≥()2等;④≥(a>0,b>0),它的變形形式又有a+≥2(a>0),+≥2(ab>0),+≤-2(ab0,b>0,a3+b3=2.證明:
(1)(a+b)(a5+b5)≥4;
(2)a+b≤2.
[證明] (1)(a+b)(a5+b5)=a6+ab5+a5b+b6
=(a3+b3)2-2a3b3+ab(a4+b4)=4+ab(a4+b4-2a2b2)=4+ab(a2-b2)2≥4.
(2)(a+b)3=a3+3a2b+3ab2+b3=2+3ab(a+b)
≤2+(a+b)=2+,
所以(a+b)3≤8,因此a+b≤2.
考點2 放縮法證明不等式
 (1)在不等式的證明中,“放”和“縮”是常用的證明技巧,常見的放縮方法有:
①變換分式的分子和分母,如,,上面不等式中k∈N+,k>1;
②利用函數(shù)的單調(diào)性;
③利用結(jié)論,如“若0

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