11.10 高等數學之微積分中不等式的證明方法總結

不等式的證明題作為微分的應用經常出現在考研題中。利用函數的單調性證明不等式是不等式證明的基本方法。有時需要兩次甚至三次連續使用該方法,其他方法可作為該方法的補充,輔助函數的構造仍是解決問題的關鍵。

證明方法總結:

(1)利用函數單調性證明不等式

若在(a,b)上總有f(x)的導數大於零,則函數f(x)在區間(a,b)上單調增加;若在(a,b)上總有f(x)的導數小於零,則函數f(x)在區間(a,b)上單調減少。

(2)利用拉格朗日中值定理證明不等式

對於不等式中含有f(b)-f(a)的因子,可考慮用拉格朗日中值定理先處理一下。

(3)利用函數的最值證明不等式

若函數f(x)在閉區間[a,b]上連續,則f(x)在區間[a,b]上存在最大值M和最小值m.

(4)利用泰勒公式證明不等式

如果要證明的不等式中,含有函數的二階或二階以上的導數,一般通過泰勒公式證明不等式。

不等式證明的難點也是輔助函數的構造,一般可以通過要證明的不等式分析得出要構造的輔助函數。

題型一:利用函數的單調性證明不等式

高等數學之微積分中不等式的證明方法總結

分析:對要證明的不等式進行如下化簡:

高等數學之微積分中不等式的證明方法總結

解:

高等數學之微積分中不等式的證明方法總結

備註:構造適當的輔助函數是解決問題的基礎,有時需要兩次利用函數的單調性證明不等式,有時需要對區間(a,b)進行分割,分別在小區間上討論。

題型二:利用拉格朗日中值定理證明不等式

例2:

高等數學之微積分中不等式的證明方法總結

分析:

高等數學之微積分中不等式的證明方法總結

解:

高等數學之微積分中不等式的證明方法總結

備註:對於不等式中含有f(b)-f(a)的因子,可以考慮使用拉格朗日公式先處理一下。


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