利用放缩法证明不等式举例
高考中利用放缩方法证明不等式,文科涉及较少,但理科却常常出现,且多是在压轴题中出现。放缩法证明不等式有法可依,但具体到题,又常常没有定法,它综合性强,形式复杂,运算要求高,往往能考查考生思维的严密性,深刻性以及提取和处理信息的能力,较好地体现高考的甄别功能。本文旨在归纳几种常见的放缩法证明不等式的方法,以冀起到举一反三,抛砖引玉的作用。
一、放缩后转化为等比数列。
例1.{bn}满足:b11,bn1bn(n2)bn
3(1) 用数学归纳法证明:bnn
(2) Tn
解:(1)略
(2) bn13bn(bnn)2(bn3)
又bnn
bn132(bn3) , nN
迭乘得:bn3
2n1211111...,求证:Tn 3b13b23b33bn2*(b13)2n1 11n1,nN* bn32
Tn1111111 ...234n1n12222222
2点评:把握“bn3”这一特征对“bn1bn(n2)bn3”进行变形,然后去
掉一个正项,这是不等式证明放缩的常用手法。这道题如果放缩后裂项或者用数学归纳法,似乎是不可能的,为什么?值得体味!
二、放缩后裂项迭加
例2.数列{an},an(1)
求证:s2nn11,其前n项和为sn
n
2解:s2n1
令bn11111 ...2342n12n1,{bn}的前n项和为Tn 2n(2n1)
1111() 2n(2n2)4n1n当n2时,bn
s2nTn
111111111111()()...()
212304344564n1n71 104n2
点评:本题是放缩后迭加。放缩的方法是加上或减去一个常数,也是常用的放缩手法。值得注意的是若从第二项开始放大,得不到证题结论,前三项不变,从第四项开始放大,命题才得证,这就需要尝试和创新的精神。
例3.已知函数f(x)axbc(a0)的图象在(1,f(1))处的切线方程为 x
yx
1(1)用a表示出b,c
(2)若f(x)lnx在[1,)上恒成立,求a的取值范围
(3)证明:1
解:(1)(2)略
(3)由(II)知:当a111n ...ln(n1)23n2(n1)1时,有f(x)lnx(x1) 2
111令a,有f(x)(x)lnx(x1).22x
11且当x1时,(x)lnx.2x
k111k1k111令x,有ln[][(1)(1)], kk2kk12kk1
111即ln(k1)lnk(),k1,2,3,,n.2kk1
将上述n个不等式依次相加得
ln(n1)
整理得 11111(), 223n2(n1)
1111nln(n1).23n2(n1)
点评:本题是2010湖北高考理科第21题。近年,以函数为背景建立一个不等关系,然后对变量进行代换、变形,形成裂项迭加的样式,证明不等式,这是一种趋势,应特别关注。当然,此题还可考虑用数学归纳法,但仍需用第二问的结论。
三、放缩后迭乘
例4
.a11,an11(14annN*).16
(1) 求a2,a3
(2)
令bn{bn}的通项公式
(3) 已知f(n)6an13an,求证:f(1)f(2)f(3)...f(n)
解:(1)(2)略 1 2
21n1n1()() 3423
13231f(n)nn2nn11n 42424
111211(1n)(1n1)1nn2n11n11n11141n11n11n1444
11nf(n)1n14
11111121n1n...1f(1)f(2)...f(n)11111122
n144由(2)得an
点评:裂项迭加,是项项相互抵消,而迭乘是项项约分,其原理是一样的,都似多米诺骨牌效应。只是求n项和时用迭加,求n项乘时用迭乘。