Question

基本不等式是怎么证明的？

Answer 1

不等式的证明
1.比较法
作差作商后的式子变形,判断正负或与1比较大小
作差比较法-----要证明a>b,只要证明a-b>0.
作商比较法---已知a,b都是正数,要证明a>b,只要证明a/b>1
例1 求证:x2+3>3x
证明:∵(x2+3)-3x=x2-3x+()2-()2+3
=+≥>0
∴ x2+3>3x
例2 已知a,b R+,并且a≠b,求证
a5+b5>a3b2+a2b3
证明:(a5+b5)-(a3b2+a2b3)=(a5-a3b2)-(a2b3-b5)
=a3(a2-b2)-b3(a2-b2)=(a2-b2)(a3-b3)
=(a+b)(a-b)2(a2+ab+b2)
∵ a,b R+
∴ a+b>0, a2+ab+b2>0
又因为a≠b,所以(a-b)2>0
∴ (a+b)(a-b)2(a2+ab+b2)>0
即 (a5+b5)-(a3b2+a2b3)>0
∴ a5+b5>a3b2+a2b3
例3 已知a,b R+,求证:aabb≥abba
证明: =
∵a,b R+,当a>b时,>1,a-b>0,>1;
当a≤b时,≤1,a-b≤0, ≥1.
∴ ≥1, 即aabb≥abba
综合法
了解算术平均数和几何平均数的概念,能用平均不等式证明其它一些不等式
定理1 如果a,b R,那么a2+b2≥2ab(当且仅当a=b时取"="号)
证明:a2+b2-2ab=(a-b)2≥0
当且仅当a=b时取等号.所以
a2+b2≥2ab(当且仅当a=b时取等号).
定理2 如果a,b,c R+,那么a3+b3+c3≥3abc(当且仅当a=b=c时取"="号)
证明:∵a3+b3+c3-3abc
=(a+b)3+c3-3a2b-3ab2-3abc
=(a+b+c)(a2+b2+c2-ab-bc-ac)
=(a+b+c)[(a-b)2+(b-c)2+(a-c)2]≥0
∴ a3+b3+c3≥3abc,
很明显,当且仅当a=b=c时取等号.
例1 已知a,b,c是不全等的正数,求证
a(a2+b2)+b(a2+c2)+c(a2+b2)>6abc.
放缩法
这也是分析法的一种特殊情况,它的根据是不等式的传递性—
a≤b,b≤c,则a≤c,只要证明"大于或等于a的"b≤c就行了.
例,证明当k是大于1的整数时,,
我们可以用放缩法的一支——"逐步放大法",证明如下:

分析法
从要证明的不等式出发,寻找使这个不等式成立的某一"充分的"条件,为此逐步往前追溯(执果索因),一直追溯到已知条件或一些真命题为止.例如要证a2+b2≥2ab我们通过分析知道,使a2+b2≥2ab成立的某一"充分的"条件是a2-2ab+b2≥0,即(a-b)2≥0就行了.由于是真命题,所以a2+b2≥2ab成立.分析法的证明过程表现为一连串的"要证……,只要证……",最后推至已知条件或真命题
例 求证:
证明:
构造图形证明不等式
例:已知a,b,c都是正数,求证:
+>
分析与证明:观察原不等式中含有a2+ab+b2即a2+b2+ab的形式,联想到余弦定理:c2=a2+b2-2ab CosC,为了得到a2+b2+ab的形式,只要C=120°,
这样:可以看成a,b为邻边,夹角为120°的的三角形的第三边
可以看成b,c为邻边,夹角为120°的的三角形的第三边
可以看成a,c为邻边,夹角为120°的的三角形的第三边
构造图形如下,
AB=,
BC=,
AC=
显然AB+BC>AC,故原不等式成立.
数形结合法
数形结合是指通过数与形之间的对应转化来解决问题.数量关系如果借助于图形性质,可以使许多抽象概念和关系直观而形象,有利于解题途径的探求,这通常为以形助数;而有些涉及图形的问题如能转化为数量关系的研究,又可获得简捷而一般化的解法,即所谓的以数解形.数形结合的思想,其实质是将抽象的数学语言与直观的图形结合起来,使抽象思维和形象思维结合,通过对图形的认识,数形的转化,可以培养思维的灵活性,形象性.通过数形结合,可以使复杂问题简单化,抽象问题具体化.
例.证明,当x>5时,≤x-2
解:令y1=, y2=x-2, 从而原不等式的解集就是使函数y1>y2的x的取值范围.在同一坐标系中分别作出两个函数的图象.设它们交点的横坐标是x0, 则=x0-2>0.解之,得x0=5或x0=1(舍).根据图形,很显然成立.
反证法
先假定要证不等式的反面成立,然后推出与已知条件(或已知真命题)和矛盾的结论,从而断定反证假定错误,因而要证不等式成立.
穷举法
对要证不等式按已知条件分成各种情况,加以证明(防止重复或遗漏某一可能情况).
注意:在证明不等式时,应灵活运用上述方法,并可通过运用多种方法来提高自己的思维能力.

Answer 2

设x、y为任意实数，则 (x-y)的平方大于等于0，即 x的平方-2xy+y的平方大于等于0，于是得 x的平方+y的平方大于等于2xy；设a等于x的平方、b等于y的平方，则 2xy等于2根号(ab)，所以得到 a+b大于等于2根号(ab)，其中a、b为正实数.本来a、b等于0时，不等式也是成立的，但考虑实用性，故只取正数.