高中数学竞赛讲义(九)
──不等式
一、基础知识 不等式的基本性质: (1)a>b(3)a>b
a-b>0; (2)a>b, b>ca+c>b+c; (4)a>b, c>0
a>c; ac>bc;
ac>bd;
;
(5)a>b, c<0ac<bc; (6)a>b>0, c>d>0
(7)a>b>0, n∈N+(9)a>0, |x|<a
an>bn; (8)a>b>0, n∈N
+-a<x<a, |x|>a
x>a或x<-a;
(10)a, b∈R,则|a|-|b|≤|a+b|≤|a|+|b|; (11)a, b∈R,则(a-b)2≥0(12)x, y, z∈R+,则x+y≥2
a2+b2≥2ab;
, x+y+z
前五条是显然的,以下从第六条开始给出证明。
(6)因为a>b>0, c>d>0,所以ac>bc, bc>bd,所以ac>bd;重复利用性质(6),可得性质(7);再证性质(8),用反证法,若与a>b
矛盾,所以假设不成立,所以
,由性质(7)得
,即a≤b,
;由绝对值的意义知(9)成立;-|a|≤a≤|a|,
-|b|≤b≤|b|,所以-(|a|+|b|)≤a+b≤|a|+|b|,所以|a+b|≤|a|+|b|;下面再证(10)的左边,因为|a|=|a+b-b|≤|a+b|+|b|,所以|a|-|b|≤|a+b|,所以(10)成立;(11)显然成立;下证(12),因为
x+y-2等式,
令
≥0,所以x+y≥
,当且仅当x=y时,等号成立,再证另一不
,因为x3+b3+c3-3abc =(a+b)3+c3-3a2b-3ab2-3abc
=(a+b)3+c3-3ab(a+b+c)=(a+b+c)[(a+b)2-(a+b)c+c2]-3ab(a+b+c)=(a+b+c)(a2+b2+c2
-ab-bc-ca)= (a+b+c)[(a-b)2+(b-c)2+(c-a)2] ≥0,所以a3+b3+c3≥3abc,即x+y+z≥时成立。
二、方法与例题
1.不等式证明的基本方法。
,等号当且仅当x=y=z
(1)比较法,在证明A>B或A<B时利用A-B与0比较大小,或把比较大小,最后得出结论。
例1
设
a,
b,
c∈R+,试证:对任意实数
(A,B>0)与1
x, y, z, 有