11.10 高等数学之微积分中不等式的证明方法总结

不等式的证明题作为微分的应用经常出现在考研题中。利用函数的单调性证明不等式是不等式证明的基本方法。有时需要两次甚至三次连续使用该方法,其他方法可作为该方法的补充,辅助函数的构造仍是解决问题的关键。

证明方法总结:

(1)利用函数单调性证明不等式

若在(a,b)上总有f(x)的导数大于零,则函数f(x)在区间(a,b)上单调增加;若在(a,b)上总有f(x)的导数小于零,则函数f(x)在区间(a,b)上单调减少。

(2)利用拉格朗日中值定理证明不等式

对于不等式中含有f(b)-f(a)的因子,可考虑用拉格朗日中值定理先处理一下。

(3)利用函数的最值证明不等式

若函数f(x)在闭区间[a,b]上连续,则f(x)在区间[a,b]上存在最大值M和最小值m.

(4)利用泰勒公式证明不等式

如果要证明的不等式中,含有函数的二阶或二阶以上的导数,一般通过泰勒公式证明不等式。

不等式证明的难点也是辅助函数的构造,一般可以通过要证明的不等式分析得出要构造的辅助函数。

题型一:利用函数的单调性证明不等式

高等数学之微积分中不等式的证明方法总结

分析:对要证明的不等式进行如下化简:

高等数学之微积分中不等式的证明方法总结

解:

高等数学之微积分中不等式的证明方法总结

备注:构造适当的辅助函数是解决问题的基础,有时需要两次利用函数的单调性证明不等式,有时需要对区间(a,b)进行分割,分别在小区间上讨论。

题型二:利用拉格朗日中值定理证明不等式

例2:

高等数学之微积分中不等式的证明方法总结

分析:

高等数学之微积分中不等式的证明方法总结

解:

高等数学之微积分中不等式的证明方法总结

备注:对于不等式中含有f(b)-f(a)的因子,可以考虑使用拉格朗日公式先处理一下。


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