高考数学数列不等式证明题放缩法十种方法技巧总结(无师自通)

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无师自通核心讲义严禁复制11.均值不等式法例1设.)1(3221+++⋅+⋅=nnSn!求证.2)1(2)1(2++nSnnn例2已知函数bxaxf211)(⋅+=,若54)1(=f,且)(xf在[0,1]上的最小值为21,求证:.2121)()2()1(1−+++++nnnfff!例3求证),1(221321NnnnCCCCnnnnnn∈⋅++++−!.例4已知222121naaa+++=L,222121nxxx+++=L,求证:nnxaxaxa+++!2211≤1.2.利用有用结论例5求证.12)1211()511)(311)(11(+−++++nn!例6已知函数.2,,10,)1(321lg)(≥∈≤⋅+−++++=∗nNnannanxfxxxx给定!求证:)0)((2)2(≠xxfxf对任意∗∈Nn且2≥n恒成立。例7已知112111,(1).2nnnaaann+==+++)(I用数学归纳法证明2(2)nan≥≥;)(II对ln(1)xx+对0x都成立,证明2nae(无理数2.71828e≈L)例8已知不等式21111[log],,2232nnNnn∗+++∈L。2[log]n表示不超过n2log的最大整数。设正数数列}{na满足:.2,),0(111≥+≤=−−nannaabbannn求证.3,][log222≥+nnbban再如:设函数()xfxex=−。(Ⅰ)求函数()fx最小值;(Ⅱ)求证:对于任意nN∗∈,有1().1nnkkene=−∑例9设nnna)11(+=,求证:数列}{na单调递增且.4na3.部分放缩例10设++=ana21111,23aaan++≥L,求证:.2na无师自通核心讲义严禁复制2例11设数列{}na满足()++∈+−=Nnnaaannn121,当31≥a时证明对所有,1≥n有:2)(+≥nain;21111111)(21≤++++++naaaii!.4.添减项放缩例12设Nnn∈,1,求证)2)(1(8)32(++nnn.例13设数列}{na满足).,2,1(1,211!=+==+naaaannn证明12+nan对一切正整数n成立;5利用单调性放缩:构造函数例14已知函数223)(xaxxf−=的最大值不大于61,又当]21,41[∈x时.81)(≥xf(Ⅰ)求a的值;(Ⅱ)设∗+∈=Nnafaann),(,21011,证明.11+nan例15数列{}nx由下列条件确定:01=ax,,211⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+=+nnnxaxxNn∈.(I)证明:对2≥n总有axn≥;(II)证明:对2≥n总有1+≥nnxx6.换元放缩例16求证).2,(1211≥∈−+∗nNnnnn例17设1a,Nnn∈≥,2,求证4)1(22−anan.7转化为加强命题放缩例18设10a,定义aaaaann+=+=+1,111,求证:对一切正整数n有.1na例19数列{}nx满足.,212211nxxxxnnn+==+证明.10012001x例20已知数列{an}满足:a1=32,且an=n1n13nan2nN2an1∗≥∈--(,)+-(1)求数列{an}的通项公式;(2)证明:对一切正整数n有a1•a2•……an2•n!无师自通核心讲义严禁复制38.分项讨论例21已知数列}{na的前n项和nS满足.1,)1(2≥−+=naSnnn(Ⅰ)写出数列}{na的前3项321,,aaa;(Ⅱ)求数列}{na的通项公式;(Ⅲ)证明:对任意的整数4m,有8711154+++maaa!.9.借助数学归纳法例22(Ⅰ)设函数)10()1(log)1(log)(22−−+=xxxxxxf,求)(xf的最小值;(Ⅱ)设正数npppp2321,,,,!满足12321=++++npppp!,求证:nppppppppnn−≥++++222323222121loglogloglog!10.构造辅助函数法例23已知()fx=2ln243xx+−,数列{}na满足()()*112,0211Nnafanan∈=−++(1)求()fx在⎥⎦⎤⎢⎣⎡−021,上的最大值和最小值;(2)证明:102na−;(3)判断na与1()nanN∗+∈的大小,并说明理由.例24已知数列{}na的首项135a=,1321nnnaaa+=+,12n=L,,.(Ⅰ)求{}na的通项公式;(Ⅱ)证明:对任意的0x,21121(1)3nnaxxx⎛⎞−−⎜⎟++⎝⎠≥,12n=L,,;(Ⅲ)证明:2121nnaaan++++L.例25已知函数f(x)=x2-1(x0),设曲线y=f(x)在点(xn,f(xn))处的切线与x轴的交点为(xn+1,0)(n∈N*).(Ⅰ)用xn表示xn+1;(Ⅱ)求使不等式1nnxx+≤对一切正整数n都成立的充要条件,并说明理由;(Ⅲ)若x1=2,求证:.31211111121−≤++++++nnxxx!例1解析此数列的通项为.,,2,1,)1(nkkkak!=+=2121)1(+=+++kkkkkk∵,无师自通核心讲义严禁复制4)21(11∑∑==+∴nknnkkSk,即.2)1(22)1(2)1(2++++nnnnSnnn注:①应注意把握放缩的“度”:上述不等式右边放缩用的是均值不等式2baab+≤,若放成1)1(++kkk则得2)1(2)3)(1()1(21+++=+∑=nnnkSnkn,就放过“度”了!②根据所证不等式的结构特征来选取所需要的重要不等式,这里naanaaaaaannnnnn22111111++≤++≤≤++!!!!,其中,3,2=n等的各式及其变式公式均可供选用。例2[简析]411()11(0)141422xxxxfxx==−−≠++•1(1)()(1)22ffn⇒++−×L211(1)(1)2222n+−++−××L1111111(1).42222nnnn−+=−+++=+−L例3简析不等式左边123nnnnnCCCC++++L=12222112−++++=−nn!nnn122221−⋅⋅⋅⋅⋅!=212−⋅nn,故原结论成立.例4【解析】使用均值不等式即可:因为22(,)2xyxyxyR+≤∈,所以有22222211221122222nnnnaxaxaxaxaxax++++++≤+++LL2222221212111.2222nnaaaxxx++++++=+=+=LL其实,上述证明完全可以改述成求nnxaxaxa+++!2211的最大值。本题还可以推广为:若22212npaaa+++=L,22212(,0)nqpqxxx+++=L,试求nnxaxaxa+++!2211的最大值。请分析下述求法:因为22(,)2xyxyxyR+≤∈,所以有22222211221122222nnnnaxaxaxaxaxax++++++≤+++LL2222221212.222nnaaaxxxpq+++++++=+=LL故nnxaxaxa+++!2211的最大值为2pq+,且此时有(1,2,,)kkaxkn==L。上述解题过程貌似完美,其实细细推敲,是大有问题的:取“=”的条件是(1,2,,)kkaxkn==L,即必须有2211nnkkkkax===∑∑,即只有p=q时才成立!那么,pq≠呢?其实例6的方法照样可用,只需做稍稍变形转化:22222212122222221,1,()()()()()()nnpppqqqaxaaxx+++=+++=LL无师自通核心讲义严禁复制5则有11221122nnnnaxaxaxaxaxaxpqpq++++++=LL2222221212222222[()()]2()()()()()()nnpqpqpppqqqaxaaxx≤+++++++=LL于是,1122max()nnaxaxaxpq+++=L,当且仅当(1,2,,).kkaxknpq==L结合其结构特征,还可构造向量求解:设1212(,,,),(,,,)nnmaaanxxx==urrLL,则由||||||mnmn⋅≤urrurr立刻得解:22222211221212||.nnnnaxaxaxaaaxxxpq+++≤++++++=LLL且取“=”的充要条件是:1212nnxxxaaa==L。2.利用有用结论例5简析本题可以利用的有用结论主要有:法1利用假分数的一个性质)0,0(++mabmambab可得−⋅⋅122563412nn!=+⋅⋅nn212674523!)12(212654321+⋅−⋅⋅nnn!⇒12)122563412(2+−⋅⋅nnn!即.12)1211()511)(311)(11(+−++++nn!法2利用贝努利不等式)0,1,2,(1)1(≠−≥∈++∗xxnNnnxxn的一个特例12121)1211(2−⋅+−+kk(此处)得121,2−==kxn,=−+∏⇒−+−+=)1211(121212111kkkknk.1212121+=−+∏=nkknk例6[简析]高考标准用数学归纳法证明,;这里给出运用柯西(Cauchy)不等式∑∑∑===≤niiniiniiibaba121221])([的简捷证法:⇔)(2)2(xfxf⋅+−++++nnanxxxx2222)1(321lg!nnanxxxx⋅+−++++)1(321lg2!2])1(321[xxxxnan⋅+−++++⇔!])1(321[2222xxxxnann⋅+−++++•!而由Cauchy不等式得2))1(1312111(xxxxnan⋅+−⋅++⋅+⋅+⋅!•++)11(22!])1(321[22222xxxxnan⋅+−++++!(0=x时取等号)≤])1(321[2222xxxxnann⋅+−++++•!(10≤a∵),得证!例7[解析])(II结合第)(I问结论及所给题设条件ln(1)xx+(0x)的结构特征,可得放缩思路:⇒+++≤+nnnanna)2111(211211lnln(1)ln2nnnaann+≤++++nnnna211ln2+++≤。于是nnnnnaa211lnln21++≤−+,无师自通核心讲义严禁复制6.22112211)21(111lnln)211()ln(ln11211111−−=−−+−≤−⇒++≤−−−=+−=∑∑nnniniiininnaaiiaa即.2lnln21eaaann⇒−【注】:题目所给条件ln(1)xx+(0x)为一有用结论,可以起到提醒思路与探索放缩方向的作用;当然,本题还可用结论)2)(1(2≥−nnnn来放缩:⇒−+−+≤+)1(1))1(11(1nnannann111(1)(1)(1)nnaann++≤++−111ln(1)ln(1)ln(1).(1)(1)nnaannnn+⇒+−+≤+−−111)1ln()1ln()1(1)]1ln()1ln([212112−+−+⇒−+−+⇒∑∑−=+−=naaiiaanniiini,即.133ln1)1ln(2eeaann−⇒++例8【简析】当2≥n时naaanaannaannnnnnn11111111+=+≥⇒+≤−−−−−,即naann1111≥−−.1)11(212kaankkknk∑∑=−=≥−⇒于是当3≥n时有⇒−][log211121naan.][log222nbban+注:本题涉及的和式n13121+++!为调和级数,是发散的,不能求和;但是可以利用所给题设结论][log21131212nn+++!来进行有效地放缩;再如:【解析】(Ⅰ)1;(Ⅱ)证明:由(Ⅰ)得1xex≥+,对x-1有(1)nnxxe+≤,利用此结论进行巧妙赋值:取1,1,2,,kxknn=−=L,则有121011()1211111()()()()()()()11111nnnnnnneennneeeeeee−−−+++≤++++==−−−LL即对于任意nN∗∈,有1().1nnkkene=−∑例9[

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