2020年高考數學一輪經典例題 不等式證明 理

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1、2020年高考數學（理）一輪經典例題——不等式證明 典型例題一 例1 若，證明（ 且）． 分析1 用作差法來證明．需分為和兩種情況，去掉絕對值符號，然后比較法證明． 解法1 （1）當時， 因為 ， 所以 ． （2）當時， 因為 所以 ． 綜合（1）（2）知． 分析2 直接作差，然后用對數的性質來去絕對值符號． 解法2 作差比較法． 因為 ， 所以． 說明：解法一用分類相當于增設了已知條件，便于在變形中脫去絕對值符號；解法二用對數性質（換底公式）也能達到同樣的目的，且不必分而治之，其解法自然簡捷、明

2、快． 典型例題二 例2 設，求證： 分析：發(fā)現作差后變形、判斷符號較為困難．考慮到兩邊都是正數，可以作商，判斷比值與1的大小關系，從而證明不等式． 證明： ∵，∴ ∴. ∴ 又∵， ∴. 說明：本題考查不等式的證明方法——比較法(作商比較法).作商比較法證明不等式的步驟是：判斷符號、作商、變形、判斷與1的大小. 典型例題三 例3 對于任意實數、，求證（當且僅當時取等號） 分析 這個題若使用比較法來證明，將會很麻煩，因為，所要證明的不等式中有，展開后很復雜。若使用綜合法，從重要不等式：出發(fā)，再恰當地利用不等式的有關性質及“配方”的技巧可得到證明。 證明：∵

3、（當且僅當時取等號） 兩邊同加， 即： （1） 又：∵ （當且僅當時取等號） 兩邊同加 ∴ ∴ （2） 由（1）和（2）可得（當且僅當時取等號）． 說明：此題參考用綜合法證明不等式．綜合法證明不等式主要是應用均值不等式來證明，要注意均值不等式的變形應用，一般式子中出現有平方和乘積形式后可以考慮用綜合法來解． 典型例題四 例4 已知、、，，求證 分析 顯然這個題用比較法是不易證出的。若把通分，則會把不等式變得較復雜而不易得到證明．由于右邊是一個常數，故可考慮把左邊的式子變?yōu)榫哂小暗箶怠碧卣鞯男?/p>

4、式，比如，再利用“均值定理”就有可能找到正確的證明途徑，這也常稱為“湊倒數”的技巧． 證明：∵ ∴ ∵，同理：，。 ∴ 說明：此題考查了變形應用綜合法證明不等式．題目中用到了“湊倒數”，這種技巧在很多不等式證明中都可應用，但有時要首先對代數式進行適當變形，以期達到可以“湊倒數”的目的． 典型例題五 例５ 已知，求證：＞0. 分析：此題直接入手不容易，考慮用分析法來證明，由于分析法的過程可以用綜合法來書寫，所以此題用兩種方法來書寫證明過程. 證明一：(分析法書寫過程) 為了證明＞0 只需要證明＞ ∵ ∴

5、∴＞0 ∴＞成立 ∴＞0成立 證明二：(綜合法書寫過程) ∵ ∴ ∴＞ ＞0 ∴＞成立 ∴＞0成立 說明：學會分析法入手，綜合法書寫證明過程，但有時這兩種方法經常混在一起應用，混合應用時，應用語言敘述清楚. 典型例題六 例6 若，且，求證： 分析 這個不等式從形式上不易看出其規(guī)律性，與我們掌握的定理和重要的結論也沒有什么直接的聯(lián)系，所以可以采用分析的方法來尋找證明途徑．但用“分析”法證不等式，要有嚴格的格式，即每一步推出的都是上一步的充分條件，直到推出的條件是明顯成立的（已知條件或某些定理等）． 證明：為要證 只需證， 即證， 也就是， 即證， 即

6、證， ∵， ∴，故即有， 又 由可得成立， ∴ 所求不等式成立． 說明：此題考查了用分析法證明不等式．在題目中分析法和綜合法是綜合運用的，要注意在書寫時，分析法的書寫過程應該是：“欲證……需證……”，綜合法的書寫過程是：“因為（∵）……所以（∴）……”，即使在一個題目中是邊分析邊說明也應該注意不要弄混． 典型例題七 例7 若，求證． 分析：本題結論的反面比原結論更具體、更簡、宜用反證法． 證法一：假設，則， 而，故． ∴．從而， ∴． ∴． ∴． 這與假設矛盾，故． 證法二：假設，則， 故，即，即， 這不可能．從而． 證法三：假設，則．

7、由，得，故． 又， ∴． ∴，即． 這不可能，故． 說明：本題三種方法均采用反證法，有的推至與已知矛盾，有的推至與已知事實矛盾． 一般說來，結論中出現“至少”“至多”“唯一”等字句，或結論以否定語句出現，或結論肯定“過頭”時，都可以考慮用反證法． 典型例題八 例8 設、為正數，求證． 分析：用綜合法證明比較困難，可試用分析法． 證明：要證，只需證， 即證， 化簡得，． ∵， ∴． ∴． ∴原不等式成立． 說明：1．本題證明易出現以下錯誤證法：，，然后分(1)；(2)；(3)且；(4)且來討論，結果無效． 2．用分析法證明數學問題，要求相鄰兩步的關系是

8、，前一步是后一步的必要條件，后一步是前一步的充分條件，當然相互為充要條件也可以． 典型例題九 例9 已知，求證． 分析：聯(lián)想三角函數知識，進行三角換元，然后利用三角函數的值域進行證明． 證明：從條件看，可用三角代換，但需要引入半徑參數． ∵， ∴可設，，其中． ∴． 由，故． 而，，故． 說明：1．三角代換是最常見的變量代換，當條件為或或時，均可用三角代換．2．用換元法一定要注意新元的范圍，否則所證不等式的變量和取值的變化會影響其結果的正確性． 典型例題十 例10 設是正整數，求證． 分析：要求一個項分式的范圍，它的和又求不出來，可以采用“化整為零”的方法，觀

9、察每一項的范圍，再求整體的范圍． 證明：由，得． 當時，； 當時， …… 當時，． ∴． 說明：1、用放縮法證明不等式，放縮要適應，否則會走入困境．例如證明．由，如果從第3項開始放縮，正好可證明；如果從第2項放縮，可得小于2．當放縮方式不同，結果也在變化． 2、放縮法一般包括：用縮小分母，擴大分子，分式值增大；縮小分子，擴大分母，分式值縮?。蝗坎簧儆诓糠?；每一次縮小其和變小，但需大于所求，第一次擴大其和變大，但需小于所求，即不能放縮不夠或放縮過頭，同時放縮后便于求和． 典型例題十一 例11 已知，求證：． 分析：欲證不等式看起來較為“復雜”，宜將它化為較“簡單”的形

10、式，因而用分析法證明較好． 證明：欲證， 只須證． 即要證， 即要證． 即要證， 即要證． 即要證，即． 即要證　　?。?） ∵，∴（*）顯然成立， 故 說明：分析法證明不等式，實質上是尋求結論成立的一個充分條件．分析法通常采用“欲證——只要證——即證——已知”的格式． 典型例題十二 例12 如果，，，求證：． 分析：注意到不等式左邊各字母在項中的分布處于分離狀態(tài)，而右邊卻結合在一起，因而要尋求一個熟知的不等式具有這種轉換功能（保持兩邊項數相同），由，易得，此式的外形特征符合要求，因此，我們用如下的結合法證明． 證明：∵ 　　　　　　　　　 　

11、　　　　　　　　 　　　　　　　　　 　　　　　　　　　 　　　　　　　　　 ． ∴． 說明：分析時也可以認為是連續(xù)應用基本不等式而得到的．左右兩邊都是三項，實質上是公式的連續(xù)使用． 如果原題限定，，，則不等式可作如下變形：進一步可得到：． 顯然其證明過程仍然可套用原題的思路，但比原題要難，因為發(fā)現思路還要有一個轉化的過程． 典型例題十三 例13 已知，，，求證：在三數中，不可能都大于． 分析：此命題的形式為否定式，宜采用反證法證明．假設命題不成立，則三數都大于，從這個結論出發(fā)，進一步去導出矛盾． 證明：假設三數都大于， 即，，．

12、 又∵，，， ∴，，． ∴　　?、? 又∵，，． 以上三式相加，即得： 　?、? 顯然①與②相矛盾，假設不成立，故命題獲證． 說明：一般情況下，如果命題中有“至多”、“至少”、“都”等字樣，通常情況下要用反證法，反證法的關鍵在于“歸謬”，同時，在反證法的證明過程中，也貫穿了分析法和綜合法的解題思想． 典型例題十四 例14 已知、、都是正數，求證：． 分析：用分析法去找一找證題的突破口．要證原不等式，只需證，即只需證．把變?yōu)?，問題就解決了．或有分析法的途徑，也很容易用綜合法的形式寫出證明過程． 證法一：要證， 只需證， 即，移項，得． 由、、為正數，得． ∴原不等式

13、成立． 證法二：∵、、為正數， ． 即，故． ， ． 說明：題中給出的，，，，只因為、、都是正數，形式同算術平均數與幾何平均數定理一樣，不加分析就用算術平均數與幾何平均數定理來求證，問題就不好解決了． 原不等式中是用“不大于”連結，應該知道取等號的條件，本題當且僅當時取“＝”號．證明不等式不論采用何種方法，僅僅是一個手段或形式問題，我們必須掌握證題的關鍵．本題的關鍵是證明． 典型例題十五 例15 已知，，且．求證：． 分析：記，欲證，聯(lián)想到正、余弦函數的值域，本題采用三角換元，借助三角函數的變換手段將很方便，由條件，可換元，圍繞公式來進行． 證明：令，，且， 則

14、 ∵，∴，即成立． 說明：換元的思想隨處可見，這里用的是三角代換法，這種代換如能將其幾何意義挖掘出來，對代換實質的認識將會深刻得多，常用的換元法有：(1)若，可設；(2)若，可設，，；(3)若，可設，，且． 典型例題十六 例16 已知是不等于1的正數，是正整數，求證． 分析：從求證的不等式看，左邊是兩項式的積，且各項均為正，右邊有2的因子，因此可考慮使用均值不等式． 證明：∵是不等于1的正數， ∴， ∴．　　　?、? 又．　　　　② 將式①，②兩邊分別相乘得 ， ∴． 說明：本題看起來很復雜，但根據題中特點，選擇綜合法求證非常順利．由特點選方法是解題的關鍵，這里

15、因為，所以等號不成立，又因為①，②兩個不等式兩邊均為正，所以可利用不等式的同向乘性證得結果．這也是今后解題中要注意的問題． 典型例題十七 例17 已知，，，，且，求證． 分析：從本題結構和特點看，使用比較法和綜合法都難以奏效．為找出使不等式成立的充分條件不妨先用分析法一試，待思路清晰后，再決定證題方法． 證明：要證， 只需證， 只需證． ∵，，， ∴，，， ∴， ∴成立． ∴． 說明：此題若一味地用分析法去做，難以得到結果．在題中得到只需證后，思路已較清晰，這時改用綜合法，是一種好的做法．通過此例可以看出，用分析法尋求不等式的證明途徑時，有時還要與比較法、綜合法等結

16、合運用，決不可把某種方法看成是孤立的． 典型例題十八 例18 求證． 分析：此題的難度在于，所求證不等式的左端有多項和且難以合并，右邊只有一項．注意到這是一個嚴格不等式，為了左邊的合并需要考查左邊的式子是否有規(guī)律，這只需從下手考查即可． 證明：∵， ∴． 說明：此題證明過程并不復雜，但思路難尋．本題所采用的方法也是解不等式時常用的一種方法，即放縮法．這類題目靈活多樣，需要巧妙變形，問題才能化隱為顯，這里變形的這一步極為關鍵． 典型例題十九 例19 在中，角、、的對邊分別為，，，若，求證． 分析：因為涉及到三角形的邊角關系，故可用正弦定理或余弦定理進行邊角的轉化． 證明：∵，∴． 由余弦定理得 ∴， ∴ 　　　　 = 　　　　 　　　　 　　　　 說明：三角形中最常使用的兩個定理就是正弦和余弦定理，另外還有面積公式．本題應用知識較為豐富，變形較多．這種綜合、變形能力需要讀者在平時解題時體會和總結，證明不等式的能力和直覺需要長期培養(yǎng)．