不等式证明的若干方法研究

第一篇：不等式证明的若干方法研究

目录

前言.................................................................................................................................................1 1 证明不等式的基本方法和技巧..................................................................................2

1.1 作差法.............................................................................................................................2

1.2 作商法.............................................................................................................................2 1.3 反推发.............................................................................................................................3 1.4 综合法.............................................................................................................................4 1.5 数学归纳法....................................................................................................................4 1.6 反证法.............................................................................................................................5 1.7 换元法.............................................................................................................................6 1.8 放缩法.............................................................................................................................6 微积分在不等式证明中的应用..................................................................................7

2.1利用函数的单调性证明不等式.................................................................................7 2.2 利用微分中值定理证明不等式................................................................................8 2.3 利用泰勒公式证明不等式.........................................................................................9 2.4 利用定积分不等式性证明不等式.........................................................................10 2.5 利用函数的凹凸性证明不等式..............................................................................10 3 著名不等式..........................................................................................................................12 3.1 著名不等式..................................................................................................................12 3.2 著名不等式在不等式证明中的应用.....................................................................15 4 总结分析...............................................................................................................................18 参考文献.....................................................................................................................................18 致 谢.............................................................................................................错误！未定义书签。

I

摘要

本文首先介绍了不等式证明的一些基本技巧和方法，如作差法、作商法、数学归纳法、反证法等.其次，介绍了微积分在不等式证明中的应用，如利用微分中值定理、函数凹凸性、泰勒公式等来证明不等式.最后，介绍了几个著名不等式及它们之间的联系，并举例说明著名不等式在其他不等式证明中的应用.通过上述研究，我们发现不等式的证明方法多种多样，证法因题而异，技巧性强.掌握不等式证明的各种方法，对于我们进一步的学习具有很大的启发性，也有助于我们灵活多变的去解决相应的实际问题.关键词:不等式；证明方法；方法探究.1

Abstract

This paper firstly introduces some basic techniques and methods of the inequality proof, such as poor law, commercial law, mathematical induction, reduction to absurdity, etc.Secondly, it introduces the application of calculus in an inequation, such as using the differential mean value theorem, function is concave and convex, Taylor's formula to prove inequality and so on.Finally, this paper introduces several famous inequalities and the contact between them, and illustrate the famous inequalities in the application of the other inequalities are proved.Through the above research, we found that the inequality proof method is varied, proof owing to the different problems, technical strength.Master an inequation methods, has a great enlightening for us to further study, also helps us to flexible and changeable to solve practical problems.Key words: inequality;proof method;research method.不等式证明的若干方法研究

前言

在数学的学习过程中，不等式证明是一个非常重要的内容，这些内容在初等数学和高等数学中都有很好的体现.在数量关系上，虽然不等关系比相等关系更加广泛的存在于现实世界，但人们对于不等式的认识要比等式迟的多.直到17世纪以后，不等式的理论才逐渐发展起来，成为数学基础理论的一个重要组成部分.相对于等式的可确定性，不等式更像是确定一个界限，制定一个条件来规范和划定一个范围，所以不等式的证明是非常有趣和富有挑战性的.不等式的证明没有固定的程序，证法因题而易，灵活多变，技巧性强.其最基本的方法是应用定义及基本性质，并通过代数变换给予证明.若要追寻一个大家所熟知的不等式的起源是很困难的，它的初次出现，可能是在一篇关于几何或文学方面的论文中作为一个辅助命题，但在出现的时候却又没有明确的表达出来.过了若干年后，它又可能被几个不同的作者重新发现，但也许没有一个叙述是十分完善的.我们几乎常常发现，即使对于那些非常著名的不等式，也还是可以增添一点新东西的，像不等式这样的一个内容，它在数学的各个方面皆要用到.在研究数学不等式的过程中，有许多内容都十分有用的，如：不等式的性质、不等式的证明方法和不等式的解法.在本文中，我们就不一一说明了，主要介绍证明不等式的一些基本技巧和方法方法、利用函数证明不等式的方法和利用著名不等式证明其他不等式的方法.希望通过这些方法的学习，我们可以更好的认识数学的一些特点.从而开拓一下我们的数学视野，深化一下我们对不等式证明方法的认识，以便于可以站在更高的角度去研究数学不等式.证明不等式的基本方法和技巧

1.1 作差法

不等式证明中的作差法可简述为：在比较两个实数a和b的大小时，借助ab的符号来判断的方法.若ab0，则ab；若ab0，则ab；若ab0，则ab.作差法又称为比较法，其一般步骤为： 第一步：作差； 第二步：变形；

第三步：判断（正号、负号、零）.在第二步变形时，我们又有如下常用的方法：配方、通分、因式分解以及和差化积等.下面我们举例说明作差法在不等式证明中的应用： 例1 已知：a0，b0，求证：

abab.22abab2ab(ab)证明（法1）

因为 ab0，222所以

abab.2 1.2 作商法

a作商法是指在比较两个数a,b(a,b一般均为正数)大小时，通过比较与1的大

b小来判断a,b大小的方法.其一般步骤为：

第一步：作商； 第二步：变形；

第三步：判断（大于

1、小于1或等于1）.下面举例说明作商法在不等式证明中的应用： 例2 已知：a,b,cR,求证：abc(abc)abcabc3.2

证明（方法1）由于不等式abc(abc)设abc0，则

abcabc3关于a,b,c对称，因此不妨假

aabbcc(abc)abc3a()bab3b()cbc3a()cac31.故

abc(abc)abcabc3.1.3 反推发

反推法是指从要证明的结论出发，一步一步地推导，最后达到命题的已知条件（或明显成立的不等式、已知不等式等）的方法.在利用反推法证明问题时，需注意其每一步的推导过程都必须可逆.反推法又称为逆推法、分析法.下面用反推法证明例1.证明（法2）要证原不等式成立只需证

ab2ab

成立，即证

(ab)20

上式显然成立，故

abab 2成立.例3 设a0,b0,2cab，求证：cc2abacc2ab.证明 要证原不等式成立只需证

acc2ab

成立，即证

(ac)2c2ab，也就是证

a22acab，3

即证

a2ab2ac.由于a0，故ab2c，显然成立.1.4 综合法

综合法是指从“已知”看“需知”，逐步推出“结论”的方法.不等式证明中的综合法的逻辑关系为AB1B2BnB,即从已知条件A逐步推导使不等式成立的必要条件，从而得出结论B.下面举例说综合法在不等式证明中的应用：

例4 已知：a,b同号，且均不为0.求证： 证明 因为a,b同号，所以

ab2.baab0,0.则 baabab22, baba即

ab2.ba 1.5 数学归纳法

先证明当n取n0(n0初始值)时，命题成立，然后假设当nk(kN,kn0)时命题成立，并证明当nk1时命题也成立，那么就证明了命题的成立性，这种证明方法叫做数学归纳法．

数学归纳法是一种用递推法来证明与正整数有关命题的重要方法．其一般步骤为：

第一步：令nn0(n0为初始值)，证明不等式成立；

第二步：假设当nk(kN,kn0)时不等式成立，证明不等式在nk1时也成立.下面举例说明数学归纳法在不等式证明中的应用：

例5 证明不等式：

1111(nN).n1n23n1 证明（法一）（1）当n1时，4

111111131, n1n23n123412即不等式成立；

(2)假设当nk(k1)时不等式成立，即

1111 k1k23k1成立，当nk1时，111n1n23n11111k2k33k13k411111k1k23k13k4k11111 13k23k33k4k1213(k1)(3k2)(3k4)1即对于nk1不等时也成立.综合（1），（2）便证得对任意nN,有 1.6 反证法

反证法是指先假设要证明的结论不对，然后经过合理的推导得出矛盾，从而否定假设，导出结论正确的方法.下面举例说明反证法在不等式证明中的应用：

例6 实数a,b,c,d满足abcd1,acbd1.求证：a,b,c,d中至少有一个负数.证明

假设a,b,c,d都为非负数，由acbd1，可得a,b,c,d[0,1]，则

1111成立.n1n23n1acac所以

acbd，bdbd.22abcd1.2acbd这与已知acbd1矛盾，故假设不成立，5

即a,b,c,d中至少有一个负数.1.7 换元法

换元法是指以变量代换的方法，通过选择适当的辅助未知数，使问题的证明得到简化的方法.下面举例说明换元法在不等式证明中的应用： 例7 已知：abc1，求证：abbcca.311

1证明 令at,bat(tR),则c(1a)t，从而

333abbcca111111(t)(at)(at)[(1a)t](t)[(1a)t]333333 122(1aa)t313即

1abbcca.1.8 放缩法

不等式证明中的放缩法可简述为：在证明不等式AB成立不容易时，可借助一个或多个中间变量，通过适当的放大或缩小达到证明不等式的方法.下面举例说明放缩法在不等式证明中的应用：

例8 求证：1112(nN).22212n

证明

由于对任意大于1的正整数k，有

1111 2kk(k1)k1k成立,故

1111222n21111111()()()

1223n1n111n

22即

1n

1112.22212n 微积分在不等式证明中的应用

微积分是人类最伟大的成就之一，是数学史上的伟大创造，它广泛存在于生活的各个方面.下面将通过举例，说明微积分的若干概念、定理、性质等内容在不等式证明中的应用.2.1利用函数的单调性证明不等式

定理2.1.1[4] 设f(x)在区间I上可导，则f(x)在I上递增（减）的充要条件是f'(x)0(0).定理2.1.2[4]

若函数f在(a,b)上可导，则f在(a,b)上严格递增（递减）的充要条件是：

(1)对一切x(a,b)，有f'(x)0(f'(x)0)；(2)在(a,b)的任何子区间上f'(x)不恒等于0.此定理有以下一个简单的推论：

推论[4] 设函数f(x)在区间I可导，若f'(x)0(f'(x)0)，则f在I上严格递增（严格递减）.根据函数的单调性，可以证明不等式，下面举例说明：

x

2例1 证明不等式：xln(1x)x(其中x0).证明（方法一）先证 ln(1x)x.设f(x)xln(1x)，则

f'(x)110(x0), 1x即f(x)在区间(0,)上为严格单调递增函数.又因f(0)0，故当x0时，f(x)f(0)0, 即

ln(1x)x.x2ln(1x).下证x2x2 设g(x)ln(1x)(x)，则

21x2g(x)(1x)0(x0)，1x1x'即g(x)在区间(0,)上为严格单调递增函数.又因g(0)0，故当x0时，g(x)g(0)0, 即

x2xln(1x).2.2 利用微分中值定理证明不等式

定理2.2.1[3]（拉格朗日中值定理）若函数f(x)在[a,b]上连续，在(a,b)内可导，则在(a,b)上至少存在一点，使得f(b)f(a)f'()(ba).下面用拉格朗日中值定理证例1中的ln(1x)x.证明（方法二）设f(t)ln(1t),显然f(t)在[0,x]上连续,在(0,x)内可导，且f'(t)1，故由拉格朗日定理得：存在(0,x)，使得 1t 8

ln(1x)ln(10)1(x0)1成立,即

ln(1x)xx.1 2.3 利用泰勒公式证明不等式

定义2.3.1[3] 若函数f(x)在[a,b]上存在连续的n1阶导数，则对于任意的x[a,b]有泰勒公式

f'(a)f“(a)f(n)(a)f(n1)()2nf(x)f(a)(xa)(xa)(xa)(xa)(n1)1!2!n!(n1)!其中(a,x)，当a0时，该公式称为马克劳林公式，即

f'(0)f”(0)2fn(0)nfn1()n1f(x)f(0)xxxx，1!2!n!(n1)!其中(0,x).下面用马克劳林公式证明例1

证明（方法三）设f(x)ln(1x)，由一阶马克劳林公式得

ln(1x)ln1112，xx2102!(1)其中(0,x)，则

ln(1x)x.再由二阶马克劳林公式得

ln(1x)ln11112xxx3，2310(10)3!(1)其中(0,x)，则

x2ln(1x)x.2从而

x2xln(1x)x(x0).2.4 利用定积分不等式性证明不等式

定积分不等式性可概述为：若f与g为[a,b]上的两个可积函数，且f(x)g(x),x[a,b]，则有

baf(x)dxg(x)dx.ab 下面用定积分不等式性证明例1.证明（方法四）设f(t)1t,g(t)1,h(t)1.因为当t0时，有 1t1t211t，两不等号两边同时除以1t，便得

f(t)g(t)h(t)(其中t0).根据定积分不等式性得

x10(1t)dt01tdt0dt，xx即

x2xln(1x)x.2.5 利用函数的凹凸性证明不等式

定义2.5.1[4] 设f为定义在区间I上的函数，若对I中的任意两点x1,x2和任意实数(0,1)总有

f(x1(1)x2)f(x1)(1)f(x2)，则称f为I上的凸函数.反之，如果总有

f(x1(1)x2)f(x1)(1)f(x2)，则称f为I上的凹函数.有上面的定义及数学归纳法可推导出詹森不等式.詹森不等式[3] 若f为[a,b]上的凸（凹）函数，则对任意xi[a,b]，10

i0i1,2,,n，i1，有

i1n f(ixi)if(xi)(f(ixi)if(xi)).i1i1nnnn

i1i1定理2.5.1[4] 设f为区间I上的二阶可导函数，则在I上f为凸（凹）函数的充要条件是

f“(x)0(f”(x)0),xI.注1[4] 若f(x)是区间[a,b]上的凸的连续函数，那么

f(x)max{f(a),f(b)}, 即定义在闭区间上的凸的连续函数，其最大值在区间边界上取得.下面举例说明函数凹凸性在不等式证明中的应用：

例2 设a1,a2,,an为n个正整数，求证：

n111a1a2anna1a2ana1a2an.n 证明

设f(t)lnt，则f(t)在(0,)内二阶可导，且f“(t)0，从而f(t)为(0,)上的凹函数，取xiai(i1,2,,n)，由詹森不等式便可得

lna1a2anlnna1a2an，na1a2an.n即

na1a2an将1代替ai便得左端不等式.ai 我们称此例中的不等式为均值不等式.例3 求证：1x22x1x,x[0,1].证明 设f(x)1x22x，g(x)2x1x，那么

f”(x)22x(ln2)20，g“(x)2x(ln2)20.因此f(x),g(x)均为[0,1]上的凸函数，故由注1得

f(x)max{f(0),f(1)}0 ,g(x)max{g(0),g(1)}0.由此可推得

1x22x1x.著名不等式

在数学中，有一些著名不等式，如：均值不等式、赫尔德不等式、柯西不等式、贝努利不等式等.这些著名不等式是在证明某些不等式时经常使用的理论根据，我们应给予极大的重视.了解数学中比较常见的著名不等式，更要学会灵活运用这些不等式去解决问题，以下就是对几个著名不等式的介绍及其应用举例.3.1 著名不等式

在2.5中，我们已经引入了詹森不等式和均值不等式，这里不再重复叙述了.下面介绍柯西—布涅科夫斯基不等式、柯西不等式、施瓦兹不等式、赫尔德不等式.柯西—布涅科夫斯基不等式[6] 设V是欧式空间，则对于任意的,V,有

(,)

成立，其中(,),(,)，且等号成立的充要条件是,线性相关.柯西—布涅科夫斯基不等式也可以表示为(,)2(,)(,)，当结合具体的欧氏空间时，可得柯西不等式、施瓦兹不等式.柯西不等式[6] 对于任意的a1,a2,an,b1,b2,,bnR，有

(aibi)(ai)(bi).222i1i1i1nnn施瓦兹不等式[6] 对于任意的f,gC[x]，有

(f(x)g(x)dx)f(x)dxg2(x)dx.aaab2b2b 12

赫尔德不等式[4] 对于任意的a1,a2,,an,b1,b2,,bn0，有

ab(aiii1i1nnpi)(bi)，i11pn1qq其中p1,q1,111.pq 在2.5中，已经介绍了，如何利用詹森不等式证明均值不等式，这里也不再重复证明，下面说明如何利用詹森、均值不等式证明赫尔德不等式及如何利用均值不等式证明柯西不等式.例1 应用詹森不等式证明：（赫尔德不等式）设a1,a2,,an,b1,b2,,bn0，则有

ab(aiii1i1nnpi)(bi)，i11pn1qq其中p1,q1,111.pq证明 设f(x)lnx(x0)，显然f(x)在(0,)上二阶可导，且

f”(x)即f在(0,)上为严格凸函数.10，2x（1）先证当n1时结论成立.即：若a,b0.p1,q1,1p1qab，pq111，则 pqab 由f(x)lnx(x0)为凸函数，取x1ap,x2bq,111,2，则有 pqapbq11ln()lnaplnbq，pqpq即

apbqab.pq

(2)再证当n1时结论成立.在（1）所得结论中，令aak(ai)pi1n1p,bbk(bi)i1n1qq(k1,2,,n)，得

1ak1bk，11nnnnpqpqppqqabii(ai)(bi)i1i1i1i1akbkpq将上述隐含的n个不等式两端分别相加，去分母，得

ab(aiii1i1nnpi)1npbi11qqi).我们可以发现当pq2时，上式为柯西不等式，即柯西不等式为赫尔德不等式的一个特例.例2 应用算术—几何均值不等式证明:（柯西不等式）

(aibi)(ai)(bi).222i1i1i1nnn其中ai,bi(i1,2,,n)均为实数.证明 要证原不等式成立只需证 aibii1nab2ii1i1nnn2i（1）

成立，令

Aai,Bbi(A,B0)（2）

2222i1i1n则（1）为aibiAB,即

i1n

abi1niiAB1（3）

下面证明不等式（3），由均值不等式得

aibi22aibiA2B2(i1,2,,n), A2B2222即

2aibiaib2i2(i1,2,,n).ABAB22将以上隐含的n个不等式两端分别相加，得

n

2(aibi)ABi1ai1n2iA2bi1n2iB2（4）

2n(aibi)2，即 联合（2），（4）式，得

ABi1abi1niiAB于是，柯西不等式得证.1.3.2 著名不等式在不等式证明中的应用

下面将举例说明2.5及3.1中介绍的几个著名不等式在其他不等式证明中的应用.例3 证明不等式证明（法二）由

1111(nN).n1n23n1n111a1a2ana1a2an，得

n111n1n23n1(2n1)2(n1)(n2)(3n1)(2n1)2(2n1)(n13n1)2(2n1)2(2n1)21

111当等号成立时，n或n，但N,故此题不可取等号，即

2221111(nN).n1n23n1 例4 证明不等式(abc)abc3aabbcc，其中a,b,c均为正数.10，x 证明（方法2）设f(x)xlnx(其中x0)，则f'(x)lnx1,f"(x)故f(x)在(0,)上为严格凸函数.根据詹森不等式，得

f(abc1)(f(a)f(b)f(c))，33从而

abcabc1ln(alnablnbclnc)，333即

(又因3abcabcabc)aabbcc.3abc，所以 3(abc)abc3aabbcc.例5 设a,b,c是正数且abc1，求证：证明 令(1119.abc111，),(a,b,c)，则 abc111,(,)abc1,(,)3.abc(,)根据(,)2(,)(,)，得

1119.abc例6 设aiR(i1,2,,n)，求证：(ai)nai.22i1i1nn 证明 设bi1(i1,2,,n)，则由柯西不等式得

(ai)(aibi)(ai)(bi)nai.222i1i1i1i1i1nnnnn

例7 设函数f在[a,b]上有连续导数，且f(a)0，证明：

兹不等式得

ba2abb'f(x)f(x)dxf(x)dx.2a'2ttat''f(x)dxf(x)f(x)dx，其中t(a,b]，则根据施瓦证明 设(t)aa2'(t)21t'ta'2'f(x)dxf(t)f(t)f(t)a22t211t'ta'22'f(x)dx1dxf(t)f(t)f(t)aa2ta2211t'ta'2f(x)dxf(t)f(t)f'(t)a2ta211f(t)2taf'(t)2f(t)f'(t)2ta20(根据a2b22ab)即(t)为单调递增函数，从而(b)(a)0，即

baf(x)f'(x)dx2abb'f(x)dx.a2

例8 设a,b为正常数，0x(a2n22),nN,求证：

n22b2n2ab.sinnxcosnx证明 令

aa1(n)sinxn22b,a2(n)cosxn22,b1(sinx)2n2n,b2(cosx)2n2n,p2n,qn2n2根据赫尔德不等式，得

abn2(n)nsinxcosx2nabn222(n)(sinxcosx)n2nsinxcosx

2n2nab(n)n2(sin2x)n2(n)n2(cos2x)n2sinxcosxa2n22b2n2即

(a2n2b2n2)n22ab.sinnxcosnx 17 总结分析

本文第一章介绍了不等式证明的一些基本技巧和方法，除文中所提到的方法外，还有一些方法，如：几何分析法、判别式法、向量法、构造法等，因这些方法不常用，所以文中未介绍.第二章介绍了微积分在不等式证明中的应用，让我们更好地体会到微积分在数学中的重要性.同时，通过本章可以更好的认识到数学中有些问题的解法并不

x2唯一.如：本章介绍的对不等式：xln(1x)x(其中x0)的证明，文中列

2举了四种方法，他们分别应用了函数单调性、微分中值定理、泰勒公式、定积分不等式性的知识，其证明方法也各有其优缺点.如：方法一、二、三，在具备一定的数学知识后，就可以想到.尤其是方法一，通过构造函数，然后利用函数的单调性来证明不等式，对于函数，是我们比较熟悉的内容，所以看到此类题时，方法一是比较容易想到，且在证明时可以做到得心应手，但这三个方法都比较繁琐，在此题证明中，方法四最为简单，但要想想到此方法，不仅要求我们具备一定的知识，还需要对所学知识灵活应用.所以，要想很好地解决数学中或生活中的数学问题，我们要熟练掌握数学知识的应用.第三章首先介绍了几个著名不等式，并举例说明它们之间存在某种联系，如：3.1中的例1，说明我们可以通过詹森不等式来证明赫尔德不等式，同时说明了柯西不等式是赫尔德不等式的一个特例.其次，举例说明了著名不等式在其他不等式证明中的应用.通过本文，一方面，让我们更深刻的了解、认识不等式.不等式的证明方法是多种多样的，要想熟练掌握不等式的证明，不仅需要了解不等式证明的基本方法，还需要因地制宜地根据不同的情况选择不同的方法来证明.另一方面，对我们以后的学习、生活也有一定的启发性.如：文中的一题多解，可以让我们认识到问题的解决方法并不唯一，在以后的学习、生活中，对问题的解决也不要仅局限于一种方法，要用发散性思维看待问题.参考文献

[1]李长明,周焕山.初等数学研究[M].北京:高等教育出版社,1995,253-263.[2]施咸亮.与几何平均有关的两个不等式[J].浙江师范大学学报,1980,1(1):21-25.[3]华东师范大学数学系编.数学分析上[M].第三版.北京:高等教育出版社,2001.[4]华东师范大学数学系编.数学分析上[M].第四版.北京:高等教育出版社,2010.[5]赵树嫄.微积分[M].北京:中国人民大学出版社.1999,1.[6]赵建立,李海龙,王文省,王廷明.高等代数[M].第二版.济南：山东大学出版社, 2009,2.[7]李家熠.用均值不等式证明不等式[J].数学教学通讯,2005,11(4):130-133.[8]霍连林.著名不等式[M].北京:中国物质出版社,1994,123-124.[9]Yang Bicheng.On an Extension of Hardy-Hilbert’s Inequality [J].Chinese Ann.Math.(Ser.A), 2002,23(2)：247-254.[10]Tom M.Apostol.Mathematical Analysis(Second Edition)[M].BeiJing: China Machine Press，1994,17-19.19

第二篇：证明不等式方法

不等式的证明是高中数学的一个难点，题型广泛，涉及面广，证法灵活，错法多种多样，本节通这一些实例，归纳整理证明不等式时常用的方法和技巧。1比较法

比较法是证明不等式的最基本方法，具体有“作差”比较和“作商”比较两种。基本思想是把难于比较的式子变成其差与0比较大小或其商与1比较大小。当求证的不等式两端是分项式（或分式）时，常用作差比较，当求证的不等式两端是乘积形式（或幂指数式时常用作商比较）

例1已知a+b≥0，求证：a3+b3≥a2b+ab

2分析：由题目观察知用“作差”比较，然后提取公因式，结合a+b≥0来说明作差后的正或负，从而达到证明不等式的目的，步骤是10作差20变形整理30判断差式的正负。

∵（a3+b3)(a2b+ab2)

=a2(a-b)-b2(a-b)

=(a-b)(a2-b2)

证明： =(a-b)2(a+b)

又∵(a-b)2≥0a+b≥0

∴(a-b)2(a+b)≥0

即a3+b3≥a2b+ab2

例2 设a、b∈R+，且a≠b，求证：aabb＞abba

分析：由求证的不等式可知，a、b具有轮换对称性，因此可在设a＞b＞0的前提下用作商比较法，作商后同“1”比较大小，从而达到证明目的，步骤是：10作商20商形整理30判断为与1的大小

证明：由a、b的对称性，不妨解a＞b＞0则

aabbabba=aa-bbb-a=(ab)a-b

∵ab0，∴ab1，a-b0

∴(ab)a-b(ab)0=1即aabbabba＞1，又abba＞0∴aabb＞abba

练习1 已知a、b∈R+，n∈N，求证（a+b）（an+bn）≤2（an+1+bn+1）2基本不等式法

利用基本不等式及其变式证明不等式是常用的方法，常用的基本不等式及变形有：

（1）若a、b∈R，则a2+b2≥2ab（当且仅当a=b时，取等号）

（2）若a、b∈R+，则a+b≥ 2ab（当且仅当a=b时，取等号）

（3）若a、b同号，则 ba+ab≥2（当且仅当a=b时，取等号）

例3 若a、b∈R，｜a｜≤1，｜b｜≤1则a1-b2+b1-a2≤

1分析：通过观察可直接套用： xy≤x2+y2

2证明： ∵a1-b2b1-a2≤a2+(1-b2)2+b2-(1-a2)2=1

∴b1-a2+a1-b2≤1，当且仅当a1+b2=1时，等号成立

练习2：若 ab0，证明a+1(a-b)b≥

33综合法

综合法就是从已知或已证明过的不等式出发，根据不等式性质推算出要证明不等式。

例4，设a0，b0，a+b=1，证明:(a+1a)2+(B+1b)2≥252

证明：∵ a0，b0，a+b=1

∴ab≤14或1ab≥

4左边=4+(a2+b2)=1a2+1b2=4+［(a+b)2-2ab］+(a+b)2-2aba2b2

=4+(1-2ab)+1-2aba2b2≥4+(1-12)+8=252

练习3：已知a、b、c为正数，n是正整数，且f(n)=1gan+bn+cn

3求证：2f（n）≤f（2n）

4分析法

从理论入手，寻找命题成立的充分条件，一直到这个条件是可以证明或已经证明的不等式时，便可推出原不等式成立，这种方法称为分析法。

例5：已知a0，b0，2ca+b，求证：c-c2-ab＜a＜c+c2-ab

分析：观察求证式为一个连锁不等式，不易用比较法，又据观察求证式等价于 ｜a-c｜＜c2-ab也不适用基本不等式法，用分析法较合适。

要证c-c2-ab＜a＜c+c2-ab

只需证-c2-ab＜a-c＜c2-ab

证明：即证 ｜a-c｜＜c2-ab

即证(a-c)2＜c2-ab

即证 a2-2ac＜-ab

∵a＞0，∴即要证 a-2c＜-b 即需证2+b＜2c，即为已知

∴ 不等式成立

练习4：已知a∈R且a≠1，求证：3（1+a2+a4）＞（1+a+a2）

25放缩法

放缩法是在证明不等式时，把不等式的一边适当放大或缩小，利用不等式的传递性来证明不等式，是证明不等式的重要方法，技巧性较强常用技巧有：（1）舍去一些正项（或负项），（2）在和或积中换大（或换小）某些项，（3）扩大（或缩小）分式的分子（或分母）等。

例6：已知a、b、c、d都是正数

求证： 1＜ba+b+c+cb+c+d+dc+d+a+ad+a+b＜

2分析：观察式子特点，若将4个分式商为同分母，问题可解决，要商同分母除通分外，还可用放缩法，但通分太麻烦，故用放编法。

证明：∵ba+b+c+cb+c+d+dc+d+a+ad+a+b＞

ba+b+c+d+ca+b+c+d+da+b+c+d+aa+b+c+d=a+b+c+da+b+c+d=

1又由ab＜a+mb+m(0＜a＜b，m＞0)可得：ba+b+c＜b+da+b+c+dcb+c+d＜c+aa+b+c+ddc+d+a＜d+bc+d+a+dad+a+b＜a+ca+b+c+d

∴ ba+b+c+cb+c+d+dc+d+a+ad+a+b＜

b+da+b+c+d+c+aa+b+c+d+d+bc+d+a+d+a+ca+b+c+d=2(a+b+c+c)a+b+c+d=2

综上知：1＜ba+b+c+cb+c+d+dc+d+a+ad+a+b＜2

练习5：已知：a＜2，求证：loga(a+1)＜1

6换元法

换元法是许多实际问题解决中可以起到化难为易，化繁为简的作用，有些问题直接证明较为困难，若通过换元的思想与方法去解就很方便，常用于条件不等式的证明，常见的是三角换元。

(1)三角换元：

是一种常用的换元方法，在解代数问题时，使用适当的三角函数进行换元，把代数问题转化成三角问题，充分利用三角函数的性质去解决问题。

例

7、若x、y∈R+,且 x-y=1 A=(x-1y)(y+1y)。1x，求证0＜A＜

1证明： ∵x，y∈R+，且x-y=1，x=secθ，y=tanθ，（0＜θ＜xy）

∴ A=(secθ-1secθ(tanθ+1tanθ·1sec2θ

=1-cos2θcosθ·s2m2θ+cos2θcosθ·s2mθ·cos2θ

=sinθ

∵0＜θ＜x2，∴ 0＜s2mθ ＜1因此0＜A＜1

复习6：已知1≤x2+y2≤2，求证：12 ≤x2-xy+y2≤

3(2)比值换元：

对于在已知条件中含有若干个等比式的问题，往往可先设一个辅助未知数表示这个比值，然后代入求证式，即可。

例8：已知 x-1=y+12=z-23，求证：x2+y2+z2≥431

4证明：设x-1=y+12=z-23=k

于是x=k+1，y=zk-1，z=3k+

2把上式代入x2+y2+z2=(k+1)2(2k-1)2+(3k+2)2

=14(k+514)2+4314≥4314

7反证法

有些不等式从正面证如果不好说清楚，可以考虑反证法，即先否定结论不成立，然后依据已知条件以及有关的定义、定理、公理，逐步推导出与定义、定理、公理或已知条件等相矛盾或自相矛盾的结论，从而肯定原有结论是正确的，凡是“至少”、“唯一”或含有否定词的命题，适宜用反证法。

例9：已知p3+q3=2，求证：p+q≤

2分析：本题已知为p、q的三次，而结论中只有一次，应考虑到用术立方根，同时用放缩法，很难得证，故考虑用反证法。

证明：解设p+q＞2，那么p＞2-q

∴p3＞（2-q）3=8-12q+6q2-q

3将p3+q3 =2，代入得 6q2-12q+6＜0

即6（q-1）2＜0 由此得出矛盾∴p+q≤

2练习7：已知a+b+c＞0，ab+bc+ac＞0，abc＞0.求证：a＞0，b＞0，c＞0

8数学归纳法

与自然数n有关的不等式，通常考虑用数学归纳法来证明。用数学归纳法证题时的两个步骤缺一不可。

例10：设n∈N，且n＞1,求证：(1+13)(1+15)…(1+12n-1)＞2n+12

分析：观察求证式与n有关，可采用数学归纳法

证明：（1）当n=2时，左= 43，右=52

∵43＞52∴不等式成立

（2）假设n=k(k≥2，k∈n)时不等式成立，即（1+13）（1+15）…（1+12k-1)＞2k+12 那么当n=k+1时，(1+13)(1+15)…(1+12k-1)(1+12k+1)＞2k+12·(1+12k+1)①

要证①式左边＞2k+32，只要证2k+12·

2k+22k+1＞2k+32②

对于②〈二〉2k+2＞2k+1·2k+3

〈二〉(2k+2)2＞(2k+1)(2k+3)

〈二〉4k2+8k+4＞4k2+8k+3

〈二〉4＞3③

∵③成立 ∴②成立，即当n=k+1时，原不等式成立

由（1）（2）证明可知，对一切n≥2（n∈N），原不等式成立

练习8：已知n∈N，且n＞1，求证： 1n+1+1n+2+…+12n＞132

49构造法

根据求证不等式的具体结构所证，通过构造函数、数列、合数和图形等，达到证明的目的，这种方法则叫构造法。

1构造函数法

例11：证明不等式：x1-2x ＜x2（x≠0）

证明：设f（x）=x1-2x-x2（x≠0）

∵f(-x)

=-x1-2-x+x2x-2x2x-1+x

2=x1-2x-［1-(1-2x)］+x2=x1-2x-x+x2

=f（x）

∴f（x）的图像表示y轴对称

∵当x＞0时，1-2x＜0，故f（x）＜0

∴当x＜0时，据图像的对称性知f（x）＜0

∴当x≠0时，恒有f（x）＜0 即x1-2x＜x2（x≠0）

练习9：已知a＞b，2b＞a+c，求证：b-b2-ab＜a＜b+b2-ab

2构造图形法

例12：若f（x）=1+x2，a≠b，则|f（x）-f（b）|＜ |a-b|

分析：由1+x2 的结构可知这是直角坐标平面上两点A(1，x)，0(0，0)的距离即 1+x2 =(1-0)2+(x-0)2

于是如下图，设A(1，a)，B(1，b)则0A= 1+a2 0B=1+b2

|AB|=|a-b|又0A|-|0B＜|AB|∴|f(a)-f(b)|＜|a-b|

练习10：设a≥c，b≥c，c≥0，求证 c(a-c)+c(b-c)≤ab

10添项法

某些不等式的证明若能优先考虑“添项”技巧，能得到快速求解的效果。

1倍数添项

若不等式中含有奇数项的和，可通过对不等式乘以2变成偶数项的和，然后分组利用已知不等式进行放缩。

例13：已知a、b、c∈R+，那么a3+b3+c3≥3abc（当且仅当a=b=c时等号成立）证明：∵a、b、c∈R+

∴a3+b3+c3=12 ［(a3+b3)+(b3+c3)+(c3+a3)］≥12 ［(a2b+ab2)+(b2c+bc2)+(c2a+ca2)］=12［a(b2+c2)+b(c2+a2)+c(a2+b2)］≥12(a·2bc+b·2ca+c·2ac)=3abc

当且仅当a=b，b=c，c=a即a=b=c时，等号成立。

2平方添项

运用此法必须注意原不等号的方向

例14 ：对于一切大于1的自然数n，求证：

(1+13)(1+15)…(1+12n-1＞ 2n+1 2)

证明：∵b ＞ a＞ 0，m＞ 0时ba＞ b+ma+m

∵ ［(1+13)(1+15)…(1+12n-1)］2=（43、65…2n2n-1)（43、65…2n2n-1)＞（54、76…2n+12n)（43、65…2n2n-1)=2n+13＞ 2n+14＞

∴(1+13)(1+15)…(1+12n-1)＞2n+1 2)

3平均值添项

例15：在△ABC中，求证sinA+sinB+sinC≤3

32分析：∵A+B+C=π，可按A、B、C的算术平均值添项sin π

3证明：先证命题：若x＞0，y＜π，则sinx+siny≤2sin x+y2（当且仅当x=y时等号成立）∵0＜x+y2＜ π，-π2＜ x-y2＜ π2sinx+siny=2sin x+y2cosx-y

2∴上式成立

反复运用这个命题，得sinA+sinB+sinC+sin π3≤2sinA+B2+2sinc+π32≤2·2sinA+B2+c+π322 =4sinπ3=332

∴sinA+sinB≠sinC≤332

练习11 在△ABC中，sin A2sinB2sinC2≤18

4利用均值不等式等号成立的条件添项

例16 ：已知a、b∈R+，a≠b且a+b=1，求证a4+b4＞ 18

分析：若取消a≠b的限制则a=b= 12时，等号成立

证明：∵a、b∈R+∴a4+3(12)4 ≥ 44a4 ［(12)4］3=12a①

同理b4+3(12)4 ≥b②

∴a4+b4≥12(a+b)-6(12)4=12-6(12)4=18③

∵a≠b ∴①②中等号不成立∴③中等号不成立∴ 原不等式成立

1．是否存在常数c，使得不等式 x2x+y+yx+2y≤c≤xx+2y+y2x+y对任意正数x,y恒成立？ 错解：证明不等式x2x+y+ yx+2y≤xx+2y+y2x+y恒成立，故说明c存在。

正解：x=y得23 ≤c≤23，故猜想c= 23,下证不等式 x2x+y+ yx+2y≤23≤xx+2y+y2x+y恒成立。要证不等式xx+2y+xx+2y≤23，因为x,y是正数，即证3x(x+2y)+3y(2x+y)≤2（2 x+y）(x+2y),也即证3x2+12xy+3y2 ≤2(2x2+2y2+5xy),即2xy≤x2+y2，而此不等式恒成立，同理不等式 23≤xx+2y+y2x+y也成立，故存在c=23 使原不等式恒成立。

6.2已知x,y,z∈R+，求证：x2y2+y2z2+z2x2x+y+z ≥ xyz

错解：∵ x2y2+y2z2+z2x2≥ 3 3x2y2y2z2z2x2=3xyz3xyz 又x+y+z ≥ 3xyz ∴x2y2+y2z2+z2x2x+y+z≥ 3xyz33xyz33xyz=xyz

错因：根据不等式的性质：若a ＞b＞ 0，c ＞d ＞0,则ac bd，但 ac＞bd却不一定成立 正解：x2y2+y2z2≥ 2x y2z，y2z2+z2x2≥ 2x yz2，x2y2+z2x2≥ 2x 2yz，以上三式相加，化简得：x2y2+y2z2+z2x2≥xyz(x+y+z)，两边同除以x+y+z:

x2y2+y2z2+z2x2x+y+z ≥ xyz

6.3 设x+y>0，n为偶数，求证yn-1xn+xn-1yn≥

1x 1y

错证：∵yn-1xn+xn-1yn-1x-1y

=(xn-yn)(xn-1-yn-1)xnyn

n为偶数，∴ xnyn ＞0，又xn-yn和xn-1-yn-

1同号，∴yn-1xn+xn-1yn≥ 1x-1y

错因：在x+y>0的条件下，n为偶数时，xn-yn和xn-1-yn-1不一定同号，应分x、y同号和异号两种情况讨论。

正解：应用比较法：

yn-1xn+xn-1yn-1x-1y=(xn-yn)(xn-1-yn-1)xnyn

① 当x>0,y>0时，(xn-yn)(xn-1-yn-1)≥ 0，(xy)n >0

所以(xn-yn)(xn-1-yn-1)xnyn

≥0故：yn-1xn+xn-1yn≥ 1x-1y

② 当x,y有一个是负值时，不妨设x>0,y<0，且x+y>0，所以x>|y|

又n为偶数时,所以(xn-yn)(xn-1-yn-1)>0 又(xy)n >0，所以(xn-yn)(xn-1-yn-1)xnyn ≥0即 yn-1xn+xn-1yn≥ 1x-1y

综合①②知原不等式成立

第三篇：不等式证明若干方法

安康学院 数统系数学与应用数学 专业 11 级本科生

论文（设计）选题实习报告

11级数学与应用数学专业《科研训练2》评分表

注：综合评分60的为“及格”； <60分的为“不及格”。

第四篇：不等式的一些证明方法

数学系数学与应用数学专业2009级年论文(设计)

不等式的一些证明方法

[摘要]：不等式是数学中非常重要的内容,不等式的证明是学习中的重点和难点,本文除总结不等式的常规证明方法外,给出了不等式相关的证明方法在具体实例中的应用.[关键词] 不等式;证明;方法； 应用

不等式在数学中占重要地位,由于其本身的完美性及证明的困难性,使不等式成为各类考试中的热点试题,证明不等式的途径是对原不等式作代数变形，在初等数学中常用的方法有放缩法、代换法、归纳法、反证法等等.因而涉及不等式的问题很广泛而且处理方法很灵活,故本文对不等式的证明方法进行一些探讨总结.一、中学中有关不等式的证明方法 1.1中学课本中的四种证明方法 1.1.1理清不等式的证明方法

（1）比较法：证明不等式的基本方法,适应面宽.①相减比较法—欲证AB,则证AB0.②相除比较法—欲证A>B（A>0,B>0）,则证>1.（2）综合法：利用平均不等式、二次方程根的判别式、二项式定理、数列求和等等。此方法灵活性大,需反复练习.（3）分析法：当综合法较困难或行不通时,可考虑此法,但不宜到处乱用.第1页（共13页）

AB

数学系数学与应用数学专业2009级年论文(设计)（4）数学归纳法：凡与自然数n有关的不等式,可考虑此法,但有时使用起来比较困难,应与前面几种方法配合应用.1.1.2选择典型范例,探求解题途径

例1.1.1 求证 12x42x3x2

分析 用相减比较法证明AB0.一般应将AB变形为[f(x)]

2、（f(x)g(x)，其中f(x),g(x)同号）,或变形为多个因子的[f(x)]2[g(x)]

2、乘积、平方式.本题可化为两个完全平方式的和或化为一个完全平方式与一个正因式的积.证： 2x42x3x212x3(x1)(x1)(x1)

(x1)(2x3x1)(x1)(2x32xx1)

132(x1)2[(x)2]

442x42x3x210

当xR时，即 12x42x3x2

例1.1.2 证明 n(n1)n1....(n1).分析 题中含n,但此题用数学归纳法不易证明,通过变形后可采用平均不等式来证.11111(11)(1）（1)23n2n nn34n12n>n23.4...n1=nn1（再变形）=2323nn11111n1....(11)(1)....(1)23n2n

证：

nnn11n12131n第2页（共13页）

数学系数学与应用数学专业2009级年论文(设计)

2 1n34n1....23nn234....n1nn1

n23n131n所以 n(n1)n1....

例1.1.3 求证：

1112+

11+„+>n(n1,n为自然数)2n 分析 与自然数有关的问题,可考虑用数学归纳法.设nK时成立,需证nK1时也成立,需证明K+K+

1>K1,可采用“凑项”的方法： K1KK11KK1K11=>==K1

K1K1K1K1111221222,右边2,所以, 2 证：(1)当n2时,左边左边右边.(2)假设nK时, 1111+

11+„+>K成立,则当nK1时, 2K+

1111+„++ K+

K12K1KKK11K1 =>

KK1K1K1K1K1

综上所述： 1.2关于不等式证明的常规方法（1）利用特殊值证明不等式

11+

11+„+>n 2n特殊性存在于一般规律之中,并通过特例表现出来.如果把这种辩证思想用于解题之中,就可开阔解题思路.第3页（共13页）

数学系数学与应用数学专业2009级年论文(设计)例1.2.1 已知ab,b0,ab1.求证（a+）(b+)≥

121a1b25.412112211125只需证明当ab时，（a+）(b+)≥.故可设ax

ab2411b x,(|x|且x0)22证：考虑a与b都去特殊值,既当ab时有（2）（2）=4则

a21b21(a21)(b21)(ab1)2111（a+）(b+)=== abababab33(x2)21(x2)2125=4>4=.114x244故原不等式得证.（2）利用分子有理化证明不等式

分母有理化是初中数学教材中重要知识,它有着广泛的应用,而分子有理化也隐含于各种习题之中,它不但有各种广泛的作用,而且在证明不等式中有它的独特作用.例1.2.2[1] 求证13-12<12-11.证：利用分子有理化易得：13-12=1312>12+11 1131211312,12-11=

11211, <

11211

即 13-12<12-11.（3）应用四种“平均”之间的关系证明不等式

四种“平均”之间的关系,既调和平均数H(a)≤几何平均数G(a)≤

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数学系数学与应用数学专业2009级年论文(设计)算数平均数A(a)≤平方平均数Q(a).写得再详细些就是：若a1,a2,a3，an都是正实数,则：

111aa121≤na1a2an≤

a1a2ann≤

a21a2ann22

an（注：这一串不等式在不等式证明中起着举足轻重的作用.）例1.2.3 已知ab,求证a+证：a+

1≥3(ab)b111=(ab)+b +≥3×3(ab)b3

(ab)b(ab)b(ab)b（4）充分利用一些重要结论,使解题简捷

①对实数a,b,c,d有

a2b2≥2ababba;a2b2c2abbcca;a2b2c2d2abbccdda.②若a,b同号,则≥2；

若a,b,c均为正数,则≥3.a2b2ab2 ③若是正数,则≥≥ab≥（当且仅当ab时等号

1122abbaabbacbac成立）

a2b2c2abc3 若a,b,c是正数,则≥3abc≥

11133abc（当且仅当abc时等号成立）

例1.2.4 若a,b,c0,且abc1,求证 9

第5页（共13页）

1a1b1c

数学系数学与应用数学专业2009级年论文(设计)分析 证法较多,但由abc1与之间的联系,考虑算术平均与调和平均的关系式简便.证：由算术平均数和调和平均的关系可知

abc3 1113abc1a1b1c所以 abc99, 又abc1得 1

111111abcabc1a1b1c即 9.（5）利用式的对称性证明不等式

形如xy,a2b2c2的式子中任意两个量交换位置后结果仍不变,这就是“式”对称,可以用对称关系来解决一些不等式的证明.例1.2.5 设a,b,c,d是正数,且满足abcd1,求证 4a14b14c14d16

证：由4a1944a12942a13 注意到对称有：

94(abcd)1317(4a14b14c14d1)

422即 4a14b14c14d16 故原命题得证.（6）用“双十字法”证明不等式

例1.2.6 已知x,y0并且xy1 求证：

x23xy2y22xy32x221xy11y24x21y2

证：因 x23xy2y22xy3(x2y)(xy)2xy3

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数学系数学与应用数学专业2009级年论文(设计)=(x2y3)(xy1)0 类似的，2x221xy11y24x21y2(2xy2)(x11y1)0 故结论成立.（7）用恒等变形推导

例1.2.7[2] 求证：对于任意角度,都有58cos4cos2cos3≥0

证：58cos4cos2cos3

=58cos4(2cos21)(4cos33cos)

=15cos8cos24cos3(1cos)(4cos24cos1)=(1cos)(2cos1)20

（8）分解为几个不等式的和或积

例1.2.8[2] 已知a,b,c是不全相等的正数,求证：

a(b2c2)b(c2a2)c(a2b2)6abc

证： b2c22bc,a0,a(b2c2)2abc

2222b(ca)2abc,c(ab)2abc.同理

a,b,c不全相等,所以上述三式中,等号不能同时成立.把三式相加

得

a(b2c2)b(c2a2)c(a2b2)6abc

（注：这里把不等式的各项分别考虑,然后利用不等式的性质和推论,证得所求不等式.）

例1.2.9 设是锐角,求证：(111)(1)5.sincos 证： 是锐角,0sin1,0cos1,0sin21, 这时 1121,1,2.sincossin2第7页（共13页）

数学系数学与应用数学专业2009级年论文(设计)(111112)(1)15.sincossincossin2（9）利用极限证明不等式

例1.2.10[2]证明：当x2(1+2)时,有

(2x1)2(2x3)3(2x5)....xx3

证： 在x0的情况下讨论,令

f(x)(2x1)(2x3)3(2x5)....x,g(x)x3

则 f(x)x(x1)(2x1)，6x(x1)(2x1)f(x)16于是 lim limxg(x)x3x3按极限的定义,对于,取2(12)当|x|2(12)有

f(x)11 , g(x)3414即 0f(x)71 从而f(x)g(x),故结论成立.12g(x)12（10）利用平分法证明不等式

例1.2.11 若x0,i1,2,3,且xi1,则

i1311127 2221x11x21x310 证：因为12111911x时有,所以,且当 x1ii22331xi1xi101119273 222101x11x21x310故

1.3关于不等式证明的非常规方法（1）换元法

这种方法多用于条件不等式的证明,换元法主要有三角代换和均值代

第8页（共13页）

数学系数学与应用数学专业2009级年论文(设计)换两种.三角代换时已知条件特征明显.在结构上必须和三角公式相似.例1.3.1 已知x2y21,求证：| x2+2xy-y2|≤2.证：令xrcos,yrsin

则 | x2+2xy-y2|=|r2(cos22sincossin2| =r2|cos2sin2| = r2|2sin(2450)|≤12×1=2

例1.3.2[4]设a,b,cR 且abc1,求证：a2b2c2≥.证：a=+α,b=+β,c=+γ, 因为abc1,所以 0

于是有a2b2c2=+（）+（222）≥.（2）反证法

先假设所要证明的不等式不成立,即要证的不等式的反面成立,然后从这个假设出发进行正确的推理,最终推出与已知条件或已知真命题相矛盾的结论,从而断定假设错误,进而确定要证明的不等式成立.例1.3.3[5]求证：由小于1的三个正数a,b,c所组成的三个积（1-a)b,(1-b)c,(1-c)a,不能同时大于

证：（反证法）假设（1-a)b,(1-b)c,(1-c)a都大于

则有（1-a)b(1-b)c(1-c)a>

2***31314141 ① 641aa1但由01-a)a≤条件,即有，0(1-a)a≤.24同理有0(1-b)b≤,0(1-c)c≤.即（1-a)b(1-b)c(1-c)a≤② 64

1414第9页（共13页）

数学系数学与应用数学专业2009级年论文(设计)①与②产生矛盾,从而原命题成立.（3）构造法

在证明不等式时,有时通过构造某种模型、函数、恒等式、向量、对偶式等,完成不等式的证明.例1.3.4 求证 证： 设A=1212342n11.2n2n132n1242n,B=，352n142n12342n12n由于,,，,因此AB，23452n2n113242n1242n2n1)()A, 2n352n12n12n1所以A2AB(故 （4）判别式法

12342n11 2n2n1适用于含有两个或两个以上字母不等式,而另一边是关于某字母的二次式时,这时可考虑用判别式法.例1.3.5[6]x2x113求证:≤2≤.x122x2x1 证： 设f(x)y2,则(1y)x2x1y0,所以xR，x1当y1时,Δ=b24ac≥0,即14(1y)2≥0，所以 |y1|≤,即≤y≤.又当y1时,方程的解x0，x2x113故 ≤2≤.x122121232（5）放缩法

第10页（共13页）

数学系数学与应用数学专业2009级年论文(设计)为了证明不等式的需要,有时需舍去或添加一些项,使不等式一边放大或缩小,利用不等式的传递性达到目的.例1.3.6[5]设a,b为不相等的两个正数,且a3-b3=a2b2.求证1ab.证： 由题设得a3-b3=a2b2a2abb2ab, 于是(ab)2 a2abb2ab,则(ab)1,又(ab)24ab，(ab)2 而(ab)a2abbababab

422243即(ab)2ab,所以（ab), 综上所述, 1ab（6）向量法

向量这部分知识由于独有的形与数兼备的特点,使得向量成了数形结合的桥梁,在方法和理论上是解决其他一些问题的有利工具.对于某些不等式的证明,若借助向量的数量积的性质,可使某些不等式较易得到证明.例1.3.7 求证：求证1≤ 1x2x≤2

9.三、小结

证明不等式的途径是对原不等式作代数变形,在初等数学中常用的第11页（共13页）

1a1b1c

数学系数学与应用数学专业2009级年论文(设计)方法大致有放缩法、代换法、归纳法、反证法等等.然而涉及不等式的问题很广泛而且处理方法很灵活,仅在中学教科书上就有很多方法,但还不足以充分开拓人们的思维,为此,我们要进一步探究不等式的证明方法,并给出了在实例中的应用.参考文献

[1] 段明达.不等式证明的若干方法[J].教学月刊(中学版),2007(6).[2] 彭军.不等式证明的方法探索[J].襄樊职业技术学院学报,2007(4).[3] 周兴建.不等式证明的若干方法[J].中国科教创新导刊,2007(26).[4] 郭煜,张帆不等式证明的常见方法[J].高等函授学报(自然科学版),2007(4).[5] 王保国.不等式证明的六种非常规方法[J].数学爱好者(高二版),2007(7).[6] 赵向会.浅谈不等式的证明方法[J].张家口职业技术学院学报,2007(1).[7] 豆俊梅.高等数学中几类不等式的证明[J].中国科技信息,2007(18).[8] 刘玉琏,傅佩仁.数学分析讲义[M].北京:高等教育出版

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数学系数学与应用数学专业2009级年论文(设计)社,1988,P201-211.[9] 牛红玲.高等数学中证明不等式的几种方法[J].承德民族师专学报,2006(2).[10] 王喜春.不等式证明常用的技巧[J].数学教学研究,1995(2).第13页（共13页）

第五篇：不等式的证明方法

几个简单的证明方法

一、比较法：

ab等价于ab0；而ab0等价于a

b1.即a与b的比较转化为与0

或1的比较.使用比较发时，关键是要作适当的变形，如因式分解、拆项、加减项、通分等，这是第一章中许多代数不等式的证明及其他各章初等不等式的证明所常用的证明技巧.二、综合法与分析法：

综合法是由因导果，即是由已知条件和已知的不等式出发，推导出所要证明的不等式；分析法是执果索因，即是要逐步找出使结论成立的充分条件或者充要条件，最后归结为已知的不等式或已知条件.对于条件简单而结论复杂的不等式，往往要通过分析法或分析法与综合法交替使用来寻找证明的途径.还要注意：第一，要熟悉掌握第一章的基本不等式和后面各章中著名的各种不等式；第二，要善于利用题中的隐含条件；第三，不等式的各种变性技巧.三、反证法：

正难则反.设所要证的不等式不成立，从原不等式的结论的反面出发，通过合理的逻辑推理导出矛盾，从而断定所要证的不等式成立.要注意对所有可能的反面结果都要逐一进行讨论.四、放缩法：

要证ab，又已知(或易证)ac，则只要证cb，这是利用不等式的传递性，将原不等式里的某些项适当的放大或缩小，或舍去若干项等以达证题目的.放缩法的方法有： ①添加或舍去一些项，如：a21a；n(n1)n；

②将分子或分母放大（或缩小）；

③利用基本不等式，如：

log3lg5（n(n1)lg3lg522)2lglglg4； n(n1)；

④利用常用结论：

k1k

1k1

1k

11k1k



12k

1k；

1k(k1)

1k1

1k

1k1

1k



1k(k1)1k；



（程度大）

1k



1



(k1)(k1)



2k1

（)；（程度小）

五、换元法：

换元的目的就是减少不等式中变量，以使问题化难为易，化繁为简，常用的换元有三角换元和代数换元.如：

已知x2y2a2，可设xacos,yasin；

已知x2y21，可设xrcos,yrsin(0r1)； 已知

xaxa

2

ybyb

1，可设xacos,ybsin；

已知



1，可设xasec,ybtan；

六、数学归纳法法：

与自然数n有关的许多不等式，可考虑用数学归纳法证明，数学归纳法法证明不等式在数学归纳法中有专门的研究.但运用数学归纳法时要注意：

第一，数学归纳法有多种形式.李大元就证明了下述七种等价的形式：设P(n)是与n有关的命题，则

(1)、设P(n0)成立，且对于任意的kn0，从P(k)成立可推出P(k1)成立，则P(n)对所有大于n0的n都成立.(2)、设m是任给的自然数，若P(1)成立，且从P(k)(1km)成立可推出

P(k1)成立，则P(n)对所有不超过m的n都成立.(3)、(反向归纳法)设有无穷多个自然数n(例如n2m)，使得P(n)成立，且从P(k1)成立可推出P(k)成立，则P(n)对所有n成立.(4)、若P(且P(n)对所有满足1nk的n成立可推出P(k1)成立，1)成立，则P(n)对所有n成立.(5)、(最小数原理)自然数集的非空子集中必有一个最小数.(6)、若P)且若P(k),P(k1)成立可推出P(k2)成立，则P(n)1(,P(2)成立，对所有n成立.(7)、(无穷递降法)若P(n)对某个n成立可推出存在n1n，使得P(n1)成立，则P(n)对所有n成立.此外，还有螺旋归纳法(又叫翘翘板归纳法)：设有两个命题P(n),Q(n)，若

P(1)

成立，又从P(k)成立可推出Q(k)成立，并且从Q(k)成立可推出P(k1)成立，其中k为任给自然数，则P(n),Q(n)对所有n都成立，它可以推广到两个以上的命题.这些形式虽然等价，但在不同情形中使用各有方便之处.在使用它们时，若能注意运用变形和放缩等技巧，往往可收到化难为易的奇效.对于有些不等式与两个独立的自然数m,n有关，可考虑用二重数学归纳法，即若要证命题P(m,n)对所有m,n成立，可分两步：①先证P(1,n),P(m,1)对所有m,n成立；②设P(m1,n),P(m,n1)成立，证明P(m1,n1)也成立.第二，数学归纳法与其它方法的综合运用，例如，证明

n



k

11k

sinkx0,(0x)

就要综合运用数学归纳法，反证法与极值法；有时可将n换成连续量x，用微分法或积分法.第三，并不是所有含n的不等式都能用数学归纳法证明的.七、构造法：

通过构造函数、方程、数列、向量或不等式来证明不等式；证明不等式的方法灵活多样，但比较法、综合法、分析法和数学归纳法仍是证明不等式的最基本方法．要依据题设、题断的结构特点、内在联系，选择适当的证明方法，要熟悉各种证法中的推理思维，并掌握相应的步骤，技巧和语言特点．笔者将在第三章中详细地介绍构造法.八、利用基本不等式：

善于利用已知不等式，特别是基本不等式去发现和证明新的不等式，是广泛应用的基本技巧.这种方法往往要与其它方法结合一起运用.22

例1 已知a，bR，且ab1.求证：a2b2

252

.证法一：(比较法)a,bR,ab1

b1a

a2b2

252

ab4(ab)

122(a

12)0

a(1a)4

2a2a

即a22b22

证法二：(分析法)

252

(当且仅当ab时，取等号).a22B2

252

ab4(ab)8

252

b1a

225122

(a)0a(1a)4822

显然成立，所以原不等式成立.点评：分析法是基本的数学方法，使用时，要保证“后一步”是“前一步”的充分条件.证法三：(综合法)由上分析法逆推获证(略).证法四：(反证法)

假设(a2)2(b2)2

252，则 a2b24(ab)8

252

252

.由ab1，得b1a，于是有a2(1a)212

1

所以(a)0，这与a0矛盾.22

.所以a2b2

252

.证法五：(放缩法)

∵ab1

∴左边＝a2b2

a2b221252ab4

222

＝右

边.点评：根据不等式左边是平方和及ab1这个特点，选用基本不等式

ab

ab2.2

证法六：(均值换元法)

∵ab1，所以可设a

12t，b

t，1

∴左边＝a2b2(t2)2(t2)2

5525252

＝右边.tt2t

2222

当且仅当t0时，等号成立.点评：形如ab1结构式的条件，一般可以采用均值换元.证法七：(利用一元二次方程根的判别式法)

设ya2b2，由ab1，有y(a2)2(3a)22a22a13，所以2a22a13y0，因为aR，所以442(13y)0，即y故a2b2

252

.252

.下面，笔者将运用数学归纳法证明第一章中的AG不等式.在证明之前，笔者先来证明一个引理.引理：设A0，B0，则(A+B)nAn+nA(n-1)B，其中nN.证明：由二项式定理可知

n

(A+B)=AniBiAn+nA(n-1)B

n

i0



(A+B)A+nA

nn(n-1)

B