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定積分不等式證明題 積分不等式證明題篇一
我們把形如(為常數(shù))或的不等式稱之為數(shù)列和型不等式,,這類不等式常見于高中數(shù)學(xué)競賽和高考?jí)狠S題中,,由于證明難度較大往往令人望而生畏.其中有些不等式若利用定積分的幾何意證明,則可達(dá)到以簡馭繁,、以形助數(shù)的解題效果.下面舉例說明供參考.一,、(為常數(shù))型
例1(2007年全國高中數(shù)學(xué)聯(lián)賽江蘇賽區(qū)第二試第二題)已知正整數(shù),求證
.分析
這是一邊為常數(shù)另一邊與自然數(shù)有關(guān)的不等式,,標(biāo)準(zhǔn)答案是用數(shù)學(xué)歸納法證明比這個(gè)不等式更強(qiáng)的不等式,,這個(gè)不等式是怎么來的令人費(fèi)解.若由所證式子聯(lián)想到在用定積分求曲邊梯形面積的過程中“分割求和”這一步,則可考慮用定積分的幾何意義求解.證明 構(gòu)造函數(shù)數(shù)圖象可知,,在區(qū)間
并作圖象如圖1所示.因函數(shù)在上是凹函數(shù),,由函
上的個(gè)矩形的面積之和小于曲邊梯形的面積,圖1 即,,因?yàn)?,所?所以
.例2 求證
.證明 構(gòu)造函數(shù)
而函數(shù)在,又,,上是凹函數(shù),,由圖象知,,在區(qū)間上的個(gè)矩形的面積之和小于曲邊梯形的面積,圖
2即,,所以.例3 證明,。
證明 構(gòu)造函數(shù)可知,在區(qū)間 上,,因,,又其函數(shù)是凹函數(shù),由圖
3個(gè)矩形的面積之和小于曲邊梯形的面積,,圖3
即
.所以
.二,、型
例4 若,求證:.證明 不等式鏈的左邊是通項(xiàng)為前項(xiàng)之和,,中間的的數(shù)列的前項(xiàng)之和,,右邊通項(xiàng)為項(xiàng)之和.故只要證當(dāng)?shù)臄?shù)列的時(shí)這三個(gè)數(shù)
可當(dāng)作是某數(shù)列的前列的通項(xiàng)不等式
成立即可.構(gòu)造函數(shù),因?yàn)?,作的圖象,,由圖4知,在區(qū)間上曲邊梯形的面積大小在以區(qū)間長度1為一邊長,,以左右端點(diǎn)對(duì)應(yīng)的函數(shù)值為另一邊長的兩個(gè)矩形面積之間,,即,而,,故不等式
成立,,從而所證不等式成立.圖4
例5(2010年高考湖北卷理科第21題)已知函數(shù)處的切線方程為
(ⅰ)用表示出 ,;
.的圖象在點(diǎn)(ⅱ)若 在內(nèi)恒成立,,求的取值范圍;
(ⅲ)證明:
.本題第三問不等式的證明是本大題也是本卷的壓軸戲,,具有綜合性強(qiáng),、難度大、思維含金量高,、區(qū)分度大等特點(diǎn).這個(gè)不等式的證明既可用第二問的結(jié)論證明也可用定積分來證明.證明(ⅲ)不等式數(shù)列的前項(xiàng)之和,,我們也可把右邊當(dāng)作是通項(xiàng)為
左邊是通項(xiàng)為的數(shù)列的前項(xiàng)之和,則當(dāng)?shù)臅r(shí),,此式適合,,故只要證當(dāng) 時(shí),即,,也就是要證
.由此構(gòu)造函數(shù),,并作其圖象如圖5所示.由圖知,直角梯形的面積大于曲邊梯形的面積,,即
.圖
5而,,所以,,故原不等式成立.點(diǎn)評(píng) 本解法另辟蹊徑,挖掘新的待證不等式左右兩邊的幾何意義,,通過構(gòu)造函數(shù)利用定積分的幾何意義來解決問題,,解法雖然綜合性強(qiáng),但由于數(shù)形結(jié)合解法直觀便于操作.積分法是在新課標(biāo)下證明不等式的一個(gè)新方法新亮點(diǎn),,很值得品味.由例4例5可知,,要解決這類復(fù)雜問題的關(guān)鍵是要善于聯(lián)想善于分析問題和轉(zhuǎn)化問題,這樣才能化繁為簡,、化難為易,,
定積分不等式證明題 積分不等式證明題篇二
定積分在數(shù)列和式不等式證明中的應(yīng)用
湖北省宜昌市第二中學(xué)曹超
郵編:443000電子郵箱:c220032003@
數(shù)列和式不等式?ai?a(或?ai?a)的證明通常要用到放縮法,由于放縮法技巧性強(qiáng),,且無固定模式,,i?
1i?1
n
n
在實(shí)際解題過程中同學(xué)們往往難以掌握。學(xué)習(xí)了定積分的相關(guān)知識(shí)后,,我們可以利用定積分的定義及幾何意義證明此類不等式,下面筆者僅就兩例對(duì)這種方法加以介紹,。
例1
證明:1)?1?
第2題)
證明:
構(gòu)造函數(shù)f(x)?
1?
1????
1(n?n?)(高中人教(a)版選修4-5p29?,,作出函數(shù)圖象,圖(1)中n-1個(gè)矩形的面積
和
1????
應(yīng)為直線x?1,,x?n,,x軸和曲
線
f(x)?
所圍成曲邊梯形面積的不足近似值,故
?????
?
?
n
x
?
2dx=2x
2n
=2,,所以
圖(1)
1?
?
????
?1?,。
圖(2)中n
個(gè)矩形的面積和1?
??????
應(yīng)為直線
x?1,x?n?1,,x軸和曲
線f(x)?所圍成的曲邊梯形
面積的過剩近似值,,故1?
?
?????
?
n?1
x
?
dx=
圖(2)
2x2
n1
=2,不等式得證,。
評(píng)析:
教材對(duì)本題證明給出了提示:?
?
?
?
?
①,,實(shí)際解題過程中,由于不等式①技巧性強(qiáng),,思維量大,,學(xué)生如不參考提示很難得到。事實(shí)
上,,如圖(3)所示,,根據(jù)定積分的定義及幾何意義,在區(qū)間?n,n?1?(n?n?)上的曲邊梯形的面積大于以區(qū)間的右端點(diǎn)n?1對(duì)應(yīng)的函數(shù)值f(n?1)為一邊的長,,以1
為鄰邊的長的矩形的面積,,小于以區(qū)間的左端點(diǎn)n對(duì)
圖(3)
應(yīng)的函數(shù)值f(n)為一邊的長,,以1為鄰邊的長的矩形的面積,即
?
?
n?1n
x
?
dx?2x2
n?1n
?
?
代數(shù)變形技巧得到,,更非“空穴來風(fēng)”,,而是有著明確幾何意義的代數(shù)表示,數(shù)形結(jié)合思想在這里得以充分地體現(xiàn),。
例 2對(duì)于任意正整數(shù)n,,試證:(1)當(dāng)n?n時(shí),求證:ln(n?1)?lnn?
(2)
1n?1
?
1n?2
?????
1n?n
?ln
3?
1n+1
分析:此題的設(shè)計(jì)意圖是利用第(1)問的結(jié)論證明第(2)問,。但如果沒有第一問作鋪墊,,第(2)問的證明很難用代數(shù)方法得到,如果利用例1所述方法,,那么證明變得非常簡潔,。
證明:(1)證明略。
(2)構(gòu)造函數(shù)f(x)?
1x
(x?0),,作出函數(shù)圖象,,根據(jù)y?f(x)
在區(qū)間?n,2n?上定積分定義及其幾何意義,圖(4)中n個(gè)矩形的面積和小于由直線x?n,,x?2n,,x軸和曲線f(x)?圍
1x
所,即
成?
?n的12?
曲
邊梯形的面積
n?1
21n1
l???n2nx??x
n??(n?2l
7n?)n,,l不等式nln
得證,。
圖(4)
新課標(biāo)新增的微積分知識(shí)有著豐富的數(shù)學(xué)背景及內(nèi)涵,所蘊(yùn)含的數(shù)學(xué)思想方法為我們問題的解決提供了新的視角,,所以我們?cè)谄匠W(xué)習(xí)過程中應(yīng)予以足夠的重視,。最后提供兩道練習(xí)題供同學(xué)們參考。
1,、2,、求證:()?()?????(n
n
n
n
n?1
nnn)?()?2nn
1n?
1n?1
?
(n?n)
????
1n
?
證明:對(duì)于大于1的正整數(shù)n,n?2
?1
定積分不等式證明題 積分不等式證明題篇三
關(guān)于“和式”的數(shù)列不等式證明方法
方法:先求和,,再放縮
例
1,、設(shè)數(shù)列?an?滿足a1?0且an
?n,2an?1?1?an?1?an,n
?n*,,記sn??bk,證明:sn?1.k?1n
(?。┣?an?的通項(xiàng)公式;(ⅱ)設(shè)bn?
【解析】:(?。┯?/p>
?1?1
1??1.得??為等差數(shù)列,,1?a1?an?11?ann??
前項(xiàng)為
1111
?1,d?1,于是?1?(n?1)?1?n,?1?an?,an
?1?
1?a11?annn
(ⅱ)bn?
n
?
?
?
?
sn??bk?k
?1
?????1??1 練習(xí):數(shù)列{an}為等差數(shù)列,an為正整數(shù),,其前n項(xiàng)和為sn,,數(shù)列{bn}為等比數(shù)列,且
a1?3,b1?1,,數(shù)列{ban}是公比為64的等比數(shù)列,,b2s2?64.(1)求an,bn;(2)求證
1113?????.s1s2sn
4解:(1)設(shè){an}的公差為d,,{bn}的公比為q,,則d為正整數(shù),an?3?(n?1)d,,bn?qn?1
?ban?1q3?ndd6
??q?64?2?
q3?(n?1)d依題意有?ban①
?
s2b2?(6?d)q?64?
由(6?d)q?64知q為正有理數(shù),,故d為6的因子1,2,3,6之一,解①得d?2,q?8
故an?3?2(n?1)?2n?1,bn?8
n?1
(2)sn?3?5???(2n?1)?n(n?2)∴
1111111
??????????
s1s2sn1?32?43?5n(n?2)
11111111?(1?????????)232435nn?211113?(1???)? 22n?1n?24
方法:先放縮,,再求和 例
1,、(放縮之后裂項(xiàng)求和)(遼寧卷21).
在數(shù)列|an|,|bn|中,,a1=2,,b1=4,且an,,bn,,an?1成等差數(shù)列,bn,,an?1,bn?1成等比數(shù)列(n?n)
(?。┣骯2,,a3,a4及b2,,b3,,b4,由此猜測|an|,,|bn|的通項(xiàng)公式,,并證明你的結(jié)論;(ⅱ)證明:
*
5??…??. a1?b1a2?b2an?bn1
2本小題主要考查等差數(shù)列,,等比數(shù)列,,數(shù)學(xué)歸納法,不等式等基礎(chǔ)知識(shí),,考查綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行歸納,、總結(jié)、推理、論證等能力.滿分12分. 解:(?。┯蓷l件得2bn?an?an?1,,an?1?bnbn?1 由此可得
a2?6,b2?9,,a3?12,,b3?16,a4?20,,b4?25. ···················································· 2分
猜測an?n(n?1),,bn?(n?1). ······················································································· 4分 用數(shù)學(xué)歸納法證明:
①當(dāng)n=1時(shí),由上可得結(jié)論成立. ②假設(shè)當(dāng)n=k時(shí),,結(jié)論成立,,即
ak?k(k?1),bk?(k?1)2,,那么當(dāng)n=k+1時(shí),,2ak
ak?1?2bk?ak?2(k?1)?k(k?1)?(k?1)(k?2),bk?1??2?(k?2)2.
bk
所以當(dāng)n=k+1時(shí),,結(jié)論也成立.
由①②,,可知an?n(n?1),bn(n?1)對(duì)一切正整數(shù)都成立. ·········································· 7分(ⅱ)
5??.
a1?b161
2n≥2時(shí),,由(?。┲猘n?bn?(n?1)(2n?1)?2(n?1)n. ·············································· 9分 故
11111?111?
??…??????…?? a1?b1a2?b2an?bn62?2?33?4n(n?1)?
?
11?111111???????…??? 62?2334nn?1?11?11?115??????? 62?2n?1?6412
?
綜上,原不等式成立.··································································································· 12分(例
2,、(放縮之后等比求和)
(06福建)已知數(shù)列?an?滿足a1?1,an?1?2an?1(n?n).*
(?。┣髷?shù)列?an?的通項(xiàng)公式;(ⅱ)證明:
an1a1a2n
????...?n?(n?n*)23a2a3an?1
22n
(iii).設(shè)bn?an(an?1),,數(shù)列?bn?的前n項(xiàng)和為sn,,令tn?,sn
(i)求證:t1?t2?t3??tn?n,;
(ii)求證:t1?t2?t3??tn?,;
本小題主要考查數(shù)列、不等式等基本知識(shí),,考查化歸的數(shù)學(xué)思想方法,,考查綜合解題能力。滿分14分,。
(i)解:?an?1?2an?1(n?n),*
?an?1?1?2(an?1),??an?1?是以a1?1?2為首項(xiàng),,2為公比的等比數(shù)列。?an?1?2n.即 an?2?1(n?n).*
(ii)證法一:?41
4k?1k2?
1...4kn?1?(an?1)kn.?4(k1?k2?...?kn)?n?2nkn.?2[(b1?b2?...?bn)?n]?nbn,①
2[(b1?b2?...?bn?bn?1)?(n?1)]?(n?1)bn?1.② ②-①,,得2(bn?1?1)?(n?1)bn?1?nbn, 即(n?1)bn?1?nbn?2?0,nbn?2?(n?1)bn?1?2?0.③-④,,得 nbn?2?2nbn?1?nbn?0,即 bn?2?2bn?1?bn?0,?bn?2?bn?1?bn?1?bn(n?n*),??bn?是等差數(shù)列。
證法二:同證法一,得(n?1)bn?1?nbn?2?0 令n?1,得b1?2.設(shè)b2?2?d(d?r),下面用數(shù)學(xué)歸納法證明 bn?2?(n?1)d.(1)當(dāng)n?1,2時(shí),,等式成立,。
(2)假設(shè)當(dāng)n?k(k?2)時(shí),bk?2?(k?1)d,那么
k2k2bk??[2?(k?1)d]??2?[(k?1)?1]d.k?1k?1k?1k?1這就是說,,當(dāng)n?k?1時(shí),,等式也成立。bk?1?
根據(jù)(1)和(2),,可知bn?2?(n?1)d對(duì)任何n?n都成立,。
*
?bn?1?bn?d,??bn?是等差數(shù)列。
ak2k?12k?11
?k?1??,k?1,2,...,n,(iii)證明:?
ak?12?12(2k?1)
2?
aa1a2n
??...?n?.a2a3an?12
ak2k?11111111??k?1??????.,k?1,2,...,n, ak?12?122(2k?1?1)23.2k?2k?2232k
?
aa1a2n1111n11n1
??...?n??(?2?...?n)??(1?n)??, a2a3an?1232222322
3an1aan
???1?2?...?n?(n?n*).23a2a3an?12
方法:先放縮,,再化類等差等比
例1(有界性放縮,,迭加)、各項(xiàng)為正數(shù)的等比數(shù)列?an?中,,a1?a3?10,,a3?a5?40,n?n*;
(1)求數(shù)列?an?的通項(xiàng)公式,;(2)設(shè)b1?1,,bn?1nn?
1?1?,求證:bn?1?bn?3?n?1 bnan
2an?2,;分析,;(1)(2)證明:因?yàn)閍n?1?(1?
所以an?0,n
n
所以an?1與an同號(hào),,又因?yàn)閍1?1?0,,)an,2n
n
an?0,,即an?1?an.所以數(shù)列{an}為遞增數(shù)列,,所以an?a1?1,n2nn12n?1
即an?1?an?nan?n,,累加得:an?a1??2???n?1.
22222
12n?1112n?1
令sn??2???n?1,,所以sn?2?3???n,,兩式相減得:
2222222
11111n?1n?1n?1sn??2?3???n?1?n,,所以sn?2?n?1,所以an?3?n?1,,22222222
n?1
故得an?1?an?3?n?1.
即an?1?an?
例2(利用有界性化為類等比),、(安徽卷21).(本小題滿分13分)
設(shè)數(shù)列?an?滿足a0?0,an?1?can?1?c,c?n,其中c為實(shí)數(shù)
*
(ⅰ)證明:an?[0,1]對(duì)任意n?n成立的充分必要條件是c?[0,1],;
*
1n?1*,,證明:an?1?(3c),n?n;312222
(ⅲ)設(shè)0?c?,證明:a1?a2??an?n?1?,n?n*
31?3c
(ⅱ)設(shè)0?c?
解(1)必要性 :∵a1?0,∴a2?1?c,又 ∵a2?[0,1],∴0?1?c?1,,即c?[0,1]
充分性 :設(shè) c?[0,1],,對(duì)n?n用數(shù)學(xué)歸納法證明an?[0,1]當(dāng)n?1時(shí),a1?0?[0,1].假設(shè)ak?[0,1](k?1)
則ak?1?cak?1?c?c?1?c?1,,且ak?1?cak?1?c?1?c??0
*
∴ak?1?[0,1],,由數(shù)學(xué)歸納法知an?[0,1]對(duì)所有n?n*成立
(2)設(shè) 0?c?,當(dāng)n?1時(shí),,a1?0,,結(jié)論成立 3
當(dāng)n?2 時(shí),∵an?can?1?1?c,∴1?an?c(1?an?1)(1?an?1?an?1)∵0?c?
12,由(1)知an?1?[0,1],,所以 1?an?1?an?1?3 且 1?an?1?03
∴1?an?3c(1?an?1)
∴1?an?3c(1?an?1)?(3c)(1?an?2)???(3c)∴an?1?(3c)
(3)設(shè) 0?c?
n?1
n?1
(1?a1)?(3c)n?1
(n?n*)
122,,當(dāng)n?1時(shí),a1?0?2?,,結(jié)論成立 31?3c
n?1
當(dāng)n?2時(shí),,由(2)知an?1?(3c)
?0
∴an?(1?(3c)n?1)2?1?2(3c)n?1?(3c)2(n?1)?1?2(3c)n?1 22222n?1∴a2]1?a2???an?a2???an?n?1?2[3c?(3c)???(3c)
2(1?(3c)n)2
?n?1??n?1?
1?3c1?3c
定積分不等式證明題 積分不等式證明題篇四
利用定積分證明數(shù)列和型不等式
我們把形如(為常數(shù))
或的不等式稱之為數(shù)列和型不等式,這類不等式常見于高中數(shù)學(xué)競賽和高考?jí)狠S題中,,由于證明難度較大往往令人望而生畏.其中有些不等式若利用定積分的幾何意證明,,則可達(dá)到以簡馭繁、以形助數(shù)的解題效果.下面舉例說明供參考.一,、(為常數(shù))型
例1(2007年全國高中數(shù)學(xué)聯(lián)賽江蘇賽區(qū)第二試第二題)
已知正整數(shù),求證
.分析這是一邊為常數(shù)另一邊與自然數(shù)有關(guān)的不等式,,標(biāo)準(zhǔn)答案是用數(shù)學(xué)歸納法證明比這個(gè)不等式更強(qiáng)的不等式,,這個(gè)不等式是怎么來的令人費(fèi)解.若由所證式子聯(lián)想到在用定積分求曲邊梯形面積的過程中“分割求和”這一步,則可考慮用定積分的幾何意義求解.證明構(gòu)造函數(shù)
數(shù)圖象可知,,在區(qū)間并作圖象如圖1所示.因函數(shù)在上是凹函數(shù),,由函上的個(gè)矩形的面積之和小于曲邊梯形的面積,圖
1即,,因?yàn)?,所?所以
.例2求證
.證明構(gòu)造函數(shù)而函數(shù)
在,又,,上是凹函數(shù),,由圖象知,在區(qū)間上的個(gè)矩形的面積之和
小于曲邊梯形的面積,,圖
2即,,所以
.例3證明。
證明構(gòu)造函數(shù)知,,在區(qū)間
上,,因,,又其函數(shù)是凹函數(shù),由圖3可
個(gè)矩形的面積之和小于曲邊梯形的面積,,圖
3即
.所以
.二,、型
例4若,求證:.證明不等式鏈的左邊是通項(xiàng)為前
項(xiàng)之和,,中間的的數(shù)列的前項(xiàng)之和,,右邊通項(xiàng)為項(xiàng)之和.故只要證當(dāng)?shù)臄?shù)列的時(shí)這三個(gè)數(shù)
可當(dāng)作是某數(shù)列的前
列的通項(xiàng)不等式
成立即可.構(gòu)造函數(shù),因?yàn)?,作的圖象,,由圖4知,在區(qū)間
上曲邊梯形的面積大小在以區(qū)間長度1為一邊長,,以左右端點(diǎn)對(duì)應(yīng)的函數(shù)值為另一邊長的兩
個(gè)矩形面積之間,,即,而,,故不等式
成立,,從而所證不等式成立.圖
4例5(2010年高考湖北卷理科第21題)已知函數(shù)
處的切線方程為的圖象在點(diǎn)
.(ⅰ)用表示出(ⅱ)若,;
在內(nèi)恒成立,,求的取值范圍;
(ⅲ)證明:
.本題第三問不等式的證明是本大題也是本卷的壓軸戲,,具有綜合性強(qiáng),、難度大、思維含金量高,、區(qū)分度大等特點(diǎn).這個(gè)不等式的證明既可用第二問的結(jié)論證明也可用定積分來證明.證明(ⅲ)不等式
列的前項(xiàng)之和,,我們也可把右邊當(dāng)作是通項(xiàng)為
左邊是通項(xiàng)為的數(shù)列的前項(xiàng)之和,則當(dāng)?shù)臄?shù)時(shí),,此式適合,,故只要證當(dāng)
時(shí),即,,也就是要證
.由此構(gòu)造函數(shù),,并作其圖象如圖5所示.由圖知,直角梯形的面積大于曲邊梯形的面
積,,即
.圖5
而
故原不等式成立.,,所以,
定積分不等式證明題 積分不等式證明題篇五
利用定積分證明數(shù)列和型不等式
我們把形如(為常數(shù)或的不等式稱之為數(shù)列和型不等式,,這類不等式常見于高中數(shù)學(xué)競賽和高考?jí)狠S題中,,由于證明難度較大往往令人望而生畏.其中有些不等式若利用定積分的幾何意證明,,則可達(dá)到以簡馭繁,、以形助數(shù)的解題效果.下面舉例說明供參考.一,、(為常數(shù)型,求證例1(2007年全國高中數(shù)學(xué)聯(lián)賽江蘇賽區(qū)第二試第二題已知正整數(shù)
.分析 這是一邊為常數(shù)另一邊與自然數(shù)有關(guān)的不等式,,標(biāo)準(zhǔn)答案是用數(shù)學(xué)歸納法證明比這個(gè)不等式更強(qiáng)的不等式,,這個(gè)不等式是怎么來的令人費(fèi)解.若由所證式子聯(lián)想到在用定積分求曲邊梯形面積的過程中“分割求和”這一步,則可考慮用定積分的幾何意義求解.證明 構(gòu)造函數(shù)知,,在區(qū)間 并作圖象如圖1所示.因函數(shù)在上是凹函數(shù),,由函數(shù)圖象可上的個(gè)矩形的面積之和小于曲邊梯形的面積,圖1
即,,因?yàn)?,所?所以.例2 求證
.證明 構(gòu)造函數(shù)而函數(shù)在和小于曲邊梯形的面積,又,,上的個(gè)矩形的面積之
上是凹函數(shù),,由圖象知,在區(qū)間
圖
2即,,所以
.例
3證明,。
證明
構(gòu)造函數(shù)區(qū)間 上,因,,又其函數(shù)是凹函數(shù),,由圖3可知,在個(gè)矩形的面積之和小于曲邊梯形的面積,,圖3 即
.所以
.二,、型
例4 若,求證:.證明 不等式鏈的左邊是通項(xiàng)為項(xiàng)之和,,中間的通項(xiàng)不等式的數(shù)列的前項(xiàng)之和,,右邊通項(xiàng)為項(xiàng)之和.故只要證當(dāng)?shù)臄?shù)列的前時(shí)這三個(gè)數(shù)列的可當(dāng)作是某數(shù)列的前
成立即可.構(gòu)造函數(shù),因?yàn)?,作的圖象,,由圖4知,在區(qū)間上曲邊梯形的面積大小在以區(qū)間長度1為一邊長,,以左右端點(diǎn)對(duì)應(yīng)的函數(shù)值為另一邊長的兩個(gè)矩形面積之間,,即,而,,故不等式
成立,,從而所證不等式成立.例5(2010年高考湖北卷理科第21題)已知函數(shù)處的切線方程為(ⅰ)用表示出(ⅱ)若,; 在內(nèi)恒成立,,求的取值范圍;.的圖象在點(diǎn)(ⅲ)證明:
.本題第三問不等式的證明是本大題也是本卷的壓軸戲,,具有綜合性強(qiáng),、難度大,、思維含金量高、區(qū)分度大等特點(diǎn).這個(gè)不等式的證明既可用第二問的結(jié)論證明也可用定積分來證明.證明
(ⅲ)不等式項(xiàng)之和,,我們也可把右邊當(dāng)作是通項(xiàng)為的數(shù)列的前項(xiàng)之和,,此式適合即,左邊是通項(xiàng)為,,則當(dāng),,故只要證當(dāng)?shù)臄?shù)列的前時(shí),時(shí),,也就是要證
由此構(gòu)造函數(shù)積,,即,并作其圖象如圖5所示.由圖知,,直角梯形的面積大于曲邊梯形的面
.圖5
而立.,,所以,故原不等式成