運用函數(shù)構造法巧證不等式(文件)
【正文】 )，整理，得f(x)=(1－y－z)x＋(y＋z－yz)其中0＜x＜1，∵0＜x＜1，0＜y＜1，0＜z＜1，∴－1＜1－y－z＜1．⑴當0＜1－y－z＜1時，f(x)在(0，1)上是增函數(shù)，于是f(x)＜f(1)=1－yz＜1；⑵當－1＜1－y－z＜0時，f(x)在(0，1)上是減函數(shù)，于是f(x)＜f(0)= y＋z－yz = 1－(1－y)(1－z)＜1；⑶當1－y－z = 0，即y＋z = 1時，f(x)= y＋z－yz = 1－yz＜1．綜上，原不等式成立．例2已知 | a |＜1，| b |＜1，| c |＜1，求證：abc＋2＞a＋b＋c．證明：構造一次函數(shù)f(x)=(bc－1)x＋2－b－c，這里，| b |＜1，| c |＜1，| x |＜1，則bc ＜1． ∵f(1)= 1－bc＋2－b－c =(1－bc)＋(1－b)＋(1－c)＞0，f(1)= bc－1＋2－b－c =(1－b)(1－c)＞0，∵－1＜x＜1，∴一次函數(shù)f(x)=(bc－1)x＋2－b－c的圖象在x軸上方，這就是說，當| a |＜1，| b |＜1，| c |＜1時，有(bc－1)a＋2－b－c＞0，即abc＋2＞a＋b＋c．二、構造一元二次函數(shù)證明不等式例3若 a、b、c∈R+，求證：a2＋b2＋c2≥ab＋bc＋ca ．證明構造函數(shù)f(x)= x2－(b＋c)x＋b2＋c2－bc ．因為 △=(b＋c)2－4(b2＋c2－bc)=－3(b－c)2≤0，又因為二次項的系數(shù)為正數(shù)，所以x2－(b＋c)x＋b2＋c2－bc≥0對任意實數(shù)恒成立． 以a 替換 x 得：a2－(b＋c)a＋b2＋c2－bc≥0，即 a2＋b2＋c2≥ab＋bc＋ ca．例4已知a、b、c、d、e是滿足a＋b＋c＋d＋e= 8，a2＋b2＋c2＋d2＋e2= 16的實數(shù)，求證：0≤e≤5．證明：構造一元二次函數(shù)f(x)= 4x＋2(a＋b＋c＋d)＋a2＋b2＋c2＋d2=(x＋a)2＋(x＋b)2＋(x＋c)2＋(x＋d)2≥0，又∵二次項系數(shù)為正數(shù)，∴△= 4(a＋b＋c＋d)2－16(a2＋b2＋c2＋d2)= 4(8－e)2－16(16－e2)≤0，解之得0≤e≤165．故不等式成立．三、構造單調(diào)函數(shù)證明不等式 例5已知 a＞0，b＞0，求證 ：證明： 構造函數(shù)f(x)=x1+xa1+a＋b1+b＞xa+b1+a+b．，易證f(x)=1+x= 1－1+x當x＞0 時單調(diào)遞增．∵ a＋b＋ab＞a＋b＞0，∴ f(a＋b＋ab)＞f(a＋b)． 故a1+a＋b1+b=a+b+2ab(1+a)(1+b)＞a+b+ab1+a+b+ab)=f(a＋b＋ab)＞f(a＋b)=13n213n+1a+b1+a+b．例6對任意自然數(shù)n 求證：(1＋1)(1＋14)(x)=baaxx2f(x)f(a)f(b)222。(x)f(x)ln179。)上為增函數(shù)；因此在x=0時，f(x)取得極小值f(0)=0，而且是最小值，于是f(x)179。(x)0，即f(x)在x206。0，即f(x)179。(x)=0，F(xiàn)39。(x)=12lnx2a2lnx+1，∴f162。(0)=01+x（x0），又由f(x)在[0 , +165。(x)=2x0（x0），易知f39。)上為增函數(shù)，又F(x)在x=0處連續(xù)，∴F(x)F(0)=0，即f(x)1+x．【點評】當函數(shù)取最大（或最?。┲禃r不等式都成立，可得該不等式恒成立，從而把不等式的恒成立問題可轉(zhuǎn)化為求函數(shù)最值問題．不等式恒成立問題，一般都會涉及到求參數(shù)范圍，往往把變量分離后可以轉(zhuǎn)化為mf(x)（或mf(x)）恒成立，于是m大于f(x)的最大值（或m小于f(x)的最小值），從而把不等式恒成立問題轉(zhuǎn)化為求函數(shù)的最值問題．因此，利用導數(shù)求函數(shù)最 值是解決不等式恒成立問題的一種重要方法．例7．【解析】 對不等式兩邊取對數(shù)得(1+)ln(1+x)1+1xx，化簡為2(1+x)ln(1+x)2x+x2，2(l1+x)，設輔助函數(shù)f(x)=2x+x22(1+x)ln(，f39。(x)=ex1；當x0時，h39。即a的取值范圍是[ , +165。(x)0；當x1時，g39。R恒成立，即a179。)2a+b)(ba)ln2． 2上為減函數(shù)，∵G(a)=0，ba，∴G(b)0，即g(a)+g(b)2g(例6．【解析】（1）f39。(x)0，因此F(x)在(a , +165。(x)=g39。(x)+f(x)，容易想到是一個積的導數(shù)，從而可以構造函數(shù)F(x)=xf(x)，求導即可完成證明．若題目中的條件改為xf162。(x)0即可．例4．【解析】由已知：xf39。(0 , +165。(x)=3x2x+=x+1x+1322在x206。(x)=2xx=；當x1時，F(xiàn)39。)上，恒有x2+lnxx3成立，23231設F(x)=g(x)f(x)，x206。f(a)（或f(x)179。ln(x+1)163。(0 , +165。(0 , +165。x（右面得證）．現(xiàn)證左面，令g(x)=ln(x+1)+11x1=1，則g162。)；于是函數(shù)f(x)在(1 , +165。(1 , 0)上為增函數(shù)；當x0時，f162。f(b)D．bf(b)163。(x)f(x)163。0，f(x)=x1ln2x+2alnx．求證：當x1時，恒有xln2x2alnx+1．（2007年，安徽卷）已知定義在正實數(shù)集上的函數(shù)f(x)=1x12x+2ax，g(x)=3a2lnx+b，其中2a0，且
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