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例谈“放缩法”证明不等式的基本策略
近年来在高考解答题中,常渗透不等式证明的内容,而不等式的证明是高中数学中的一个难点,它可以考察学生逻辑思维能力以及分析问题和解决问题的能力。特别值得一提的是,高考中可以用“放缩法”证明不等式的频率很高,它是思考不等关系的朴素思想和基本出发点, 有极大的迁移性, 对它的运用往往能体现出创造性。“放缩法”它可以和很多知识内容结合,对应变能力有较高的要求。因为放缩必须有目标,而且要恰到好处,目标往往要从证明的结论考察,放缩时要注意适度,否则就不能同向传递。下面结合一些高考试题,例谈“放缩”的基本策略,期望对读者能有所帮助。
1、添加或舍弃一些正项(或负项)
例1、已知求证:
证明:
若多项式中加上一些正的值,多项式的值变大,多项式中加上一些负的值,多项式的值变小。由于证明不等式的需要,有时需要舍去或添加一些项,使不等式一边放大或缩小,利用不等式的传递性,达到证明的目的。本题在放缩时就舍去了,从而是使和式得到化简.
2、先放缩再求和(或先求和再放缩)
例2、函数f(x)=,求证:f(1)+f(2)+…+f(n)>n+.
证明:由f(n)= =1-
得f(1)+f(2)+…+f(n)>
.
此题不等式左边不易求和,此时根据不等式右边特征, 先将分子变为常数,再对分母进行放缩,从而对左边可以进行求和. 若分子, 分母如果同时存在变量时, 要设法使其中之一变为常量,分式的放缩对于分子分母均取正值的分式。如需放大,则只要把分子放大或分母缩小即可;如需缩小,则只要把分子缩小或分母放大即可。
3、先放缩,后裂项(或先裂项再放缩)
例3、已知an=n ,求证:<3.
证明:=<1+
<1+=
=1+ (-)
=1+1+--<2+<3.
本题先采用减小分母的两次放缩,再裂项,最后又放缩,有的放矢,直达目标.
4、放大或缩小“因式”;
例4、已知数列满足求证:
证明
本题通过对因式放大,而得到一个容易求和的式子,最终得出证明.
5、逐项放大或缩小
例5、设求证:
证明:∵
∴
∴ , ∴
本题利用,对中每项都进行了放缩,从而得到可以求和的数列,达到化简的目的。
6、固定一部分项,放缩另外的项;
例6、求证:
证明:
此题采用了从第三项开始拆项放缩的技巧,放缩拆项时,不一定从第一项开始,须根据具体题型分别对待,即不能放的太宽,也不能缩的太窄,真正做到恰倒好处。
7、利用基本不等式放缩
例7、已知,证明:不等式对任何正整数都成立.
证明:要证,只要证 .
因为 ,,
故只要证 ,
即只要证 .
因为,
所以命题得证.
本题通过化简整理之后,再利用基本不等式由放大即可.
(2)由二项式定理有:
(1+m)n=1+Cm+Cm2+…+Cmn,
(1+n)m=1+Cn+Cn2+…+Cnm,
求证
证明
本题观察数列的构成规律,采用通项放缩的技巧把一般数列转化成特殊数列,从而达到简化证题的目的。
求证
证明
说明:若本题从第二项起放大,则左边<1+1-<2 ,这使的证明失败.
例 1 4
分析
浅谈用放缩法证明不等式的方法与技巧
放缩法:为放宽或缩小不等式的范围的方法。常用在多项式中“舍掉一些正(负)项”而使不等式各项之和变小(大),或“在分式中放大或缩小分式的分子分母”,或“在乘积式中用较大(较小)因式代替”等效法,而达到其证题目的。
所谓放缩的技巧:即欲证,欲寻找一个(或多个)中间变量C,使,由A到C叫做“放”,由B到C叫做“缩”。
常用的放缩技巧还有:(1)若(2)
(3)若则(4)(5)(6)或(7)等等。
用放缩法证明下列各题。
例1 求证:
证明:因为所以左边因为99<100(放大)<所以
例2 (2000年海南理11)若求证:
证明:因为所以因为[因为(放大),所以又所以是增函数],所以,所以
例3 (2001年云南理1)求证:
证明:(因为)
[又因为(放大)],所以所以
例4 已知求证:
证明:因为
例5 求证:
证明:因为(因为)(放大)所以
例6 (2000年湖南省会考)求证:当时,函数的最小值是当时,函数的最大值是
证明:因为原函数配方得又因为所以(缩小),所以函数y的最小值是。当所以(放大),所以函数y的最大值是
例7 求证:
证明:因为(分母有理化)所以原不等式成立。
例8 (2002年贵州省理21)若求证:
证明:因为而所以所以同理可证(当且仅当时,取等号)。
例9 已知a、b、c分别是一个三角形的三边之长,求证:
证明:不妨设据三角形三边关系定理有:便得所以原不等式成立。
例10 (1999年湖南省理16)求证:
证明:因为又所以原不等式成立。
例11 求证:
证明:因为左边证毕。
例12 求证
证明:因为所以左边
注:1、放缩法的理论依据,是不等式的传递性,即若则。2、使用放缩法时,“放”、“缩”都不要过头。3、放缩法是一种技巧性较强的不等变形,一般用于两边差别较大的不等式。常用的有“添舍放缩”和“分式放缩”,都是用于不等式证明中局部放缩。
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