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1、不等式例讲解答陶平生基本内容与方法:变形配凑法,数形结合法,三角代换法,化归法,归纳法,调整法、设,证明:证一:局部放缩法,据对称性,不妨设,由于,则因此结论成立,取等号当且仅当证二:结构转换法,令,则,而,由于中任两数之和大于第三数,故以为边长可以构成一个三角形,设其面积为,外接圆半径为,内切圆半径为,条件化为,即,也即,所以,即,得 又由,得,于是所证式化为,即,也即,由此,即,也即 今证,注意本题的等号在相等时取到,此时为正三角形,当有,据此,将式左边写作,为证,只要证,即 由条件,即,由正弦定理,化为 由于在中,有,故由得,即成立,因此结论得证、设,证明:证一、显然,据条件式,即,也即
2、,令,此式化为,当时取等号证二、三角方法,令,条件式成为 由此,改记,其中为锐角,成为, ,我们先来证明,为一个锐角三角形的三个内角据,即,由此知,是关于的一元二次方程的两个根,从而化为,因为,故得,所以,即因此为一个锐角三角形的三个内角;而在中,有,即有,也即、设正数满足:,证明:证:令,则,条件化为 ,待证结论成为: 据知,三个正数,必有一数,也必有一数,另一数要么,要么;总之,三个正数,有两个在的同侧,另一个在异侧,不妨设,在的同侧,则,于是,今考虑另一数,据, ,于是,所以,即,据,即要证,也即 由于左边,而右边,故成立,从而结论得证、锐角三角形中,证明: 证:由于,以及 ,因此,同理
3、有, 故 当且仅当时取得等号,故结论得证、设为正数,满足:,证明:证:将条件离散化,令,则,类似得,于是即要证, 两边各加,即 记,则,于是由柯西不等式,即,故成立,因此结论得证、设的系数为正数,满足:,证明:对于满足的任一组正数,成立不等式:证:先证引理:对任意正数,成立不等式事实上,若记,则 ,故引理成立回到本题,我们指出,若不是的方幂,则可在数组中补加若干个,使得数组中恰有个数,这时数组中的各数之积仍为,且因,可知所得的结果并不失去一般性;为方便计,不妨就设,则由引理,、设为正数,满足:对每个,都有;证明:证:对每个,则,记 ,则,设,其中,得,相减得,所以、设,记,求证:证:设,将其视
4、为的二次函数,整理得,它的两根为,于是 由于,则 又 据以上三式得 ,即、设,且,求证:证一、由于 这里用到,所以,即,同理,相加得因此由得证二、 令 ,且,同理 因此,注意到所以 、设,证明:在与中,必有一个大于证:用反证法,若,记,即有,所以因此,平方相加得,所以,即,另一方面,因,得,故,导致,矛盾!从而结论得证、设正实数满足:,求证:对于整数,有证明:配凑法,因为 ,所以同理可得 ,三式相加可得、设正整数,约定,试求的最大值解:仍采用配凑法,由于;所以,当时取得等号、设,证明:证:,故即要证,据对称,可设,由于,;同理有,注意,而 ,又由知,即有,从而由+得,即成立,当且仅当时取得等号
5、从而所证结论成立、设为个非负实数,证明: 证:对归纳,时结论成立;设时对于任意个非负实数结论都成立,当时,对于任意个非负实数,先将视为一个数,利用归纳假设, ,只要证,. 平方整理只要证, ,显然 ,故成立.因此即时结论也成立. 故由归纳法,结论得证.、设为正数,证明不等式:证一:令,由于,中,任两数之和大于第三数,则以为边,可构成一个锐角三角形,于是,代入所证式两端,并约去公因式,即要证,在锐角三角形中,由于 以及同理有, 所以, 故成立,因此结论成立。(证法):令由于三数中,任两数之和大于第三数,则以为边,可构成一个锐角三角形,于是代入所证式两端,并约去公因式,即要证,在锐角三角形中,令,
6、则且,而,式成为两端通乘,即要证:因为所以 ,同理有,;三式相加,式左边,式右边=因此式成立,故成立,从而结论成立、在中,证明不等式:证:左边以上用到,在中,(注),所以因此, 从而所证的不等式成立,取等号当且仅当,此时为正三角形(注)、在锐角三角形中,证明:证:由于;同理有;因此所证不等式化为: 令,则,而,同理,于是只要证注意 ;,;化为 此式关于对称,故可设,由于;即要证, 因为 , ,故成立,因此结论得证证二:据对称性,不妨设,则,所以,则 ,于是;因,所以、设实数,求函数的最小值解:显然没有上界,这是由于,当时,又注意是一个零次齐次函数,且当时,的值为以下证明,对于满足条件的任何正数
7、均有,即要证据条件,设 则 式化为:活化一个常量,改记1为,且设则 皆为的四次多项式,而 为的二次多项式记 为证式成立,即要证,于是只要证,易知, .以上用到,以及 以上用到,.故.因此,函数的最小值是、设为非负实数,满足,证明:证明:为使所证式有意义,三数中至多有一个为;据对称性,不妨设,则;、当时,条件式成为,而,只要证,即,也即,此为显然;取等号当且仅当、再证,对所有满足的非负实数,皆有显然,三数中至多有一个为,据对称性,仍设,则,令,为锐角今以为内角,构作,则,于是,且由知,;于是,即是一个非钝角三角形下面采用调整法,对于任一个以为最大角的非钝角三角形,固定最大角,将调整为以为顶角的等
8、腰,其中,且设,记,据知,今证明,即 即要证 先证 ,即证 ,即 ,此即 ,也即,即 ,此为显然由于在中,则;而在中,因此式成为 ,只要证, ,即证 ,注意式以及,只要证,即,也即由于三角形的最大角满足:,而,则,所以,故成立,因此得证,由及得成立,从而成立,即,因此本题得证、从个正数中,每次取个作乘积,将所有这种乘积的算术平均值的次方根,称为这个正数的次对称平均,记为,即 : .证明:若,则有.证:记,为便于表达,定义,先证明,().(*) 对的个数归纳. 时,对于任意两个正数, ,显然有即,此时(*)成立.时,对于任意三个正数,显然有,即,类似地,由于对任意正数,有,在此式中,若令,,则化为 ,即.今设命题(*)在时成立,即对任何给定的个正数以及所有正整数(),(*)式均成立,当,对于个正数,记,将集中所有个元之积记为,则=+,于是=+=+=+.分别将,改记为及,则上式成为=+ 于是(+)(+) 整理式并表为: () 其中:.(-).(此处注意=,以及).因此成为 .从而对任意个正数,以及满足的正整数,有.当时,有 ,=,欲证,即即.此即对m个数,的.(据上述归纳法中情形已证得)因此对,命题(*)也成立.回到本题,据, , 可得,. 则,将其与相乘,得,即.由得 ,故.从而,若,则有.20