高中数学解题技巧 数列放缩

发布 2019-07-01 17:44:15 阅读 5838

数列放缩技巧。

证明数列型不等式,因其思维跨度大、构造性强,需要有较高的放缩技巧而充满思考性和挑战性,能全面而综合地考查学生的潜能与后继学习能力,因而成为高考压轴题及各级各类竞赛试题命题的极好素材。这类问题的求解策略往往是:通过多角度观察所给数列通项的结构,深入剖析其特征,抓住其规律进行恰当地放缩;其放缩技巧主要有以下几种:

一、裂项放缩。

例1.(1)求的值; (2)求证:.

解析:(1)因为,所以。

(2)因为,所以。

奇巧积累:(1) (2)

例2.(1)求证:

2)求证:

3)求证:

4) 求证:

解析:(1)因为,所以

3)先运用分式放缩法证明出,再结合进行裂项,最后就可以得到答案。

(4)首先,所以容易经过裂项得到。

再证而由均值不等式知道这是显然成立的,所以。

例3.求证:

解析:一方面:因为,所以。

另一方面:

当时, ,当时, ,当时, ,所以综上有。

例4.(2008年全国一卷) 设函数。数列满足。设,整数。证明:.

解析:由数学归纳法可以证明是递增数列,故存在正整数,使,则。

否则若,则由知。

,因为,于是。

例5.已知,求证:.

解析:首先可以证明:

所以要证。只要证:

故只要证,即等价于。

即等价于。而正是成立的,所以原命题成立。

例6.已知, ,求证:.

解析: 所以。

从而。例7.已知, ,求证:

证明:,因为,所以。

所以。二、函数放缩。

例8.求证:.

解析:先构造函数有,从而。

因为 所以。

例9.求证:(1)

解析:构造函数,得到,再进行裂项,求和后可以得到答案。

函数构造形式:,例10.求证:

解析:提示:

函数构造形式:

当然本题的证明还可以运用积分放缩。

如图,取函数,首先:,从而,

取有, ,所以有, ,相加后可以得到:

另一方面,从而有取有, ,所以有,所以综上有。

例11.求证:和。

解析:构造函数后即可证明。

例12.求证:

解析:,叠加之后就可以得到答案。

函数构造形式: (加强命题)

例13.证明:

解析:构造函数,求导,可以得到:

令有,令有,所以,所以,令有,

所以,所以。

例14. 已知证明。

解析:,然后两边取自然对数,可以得到。

然后运用和裂项可以得到答案)放缩思路:

于是, 即。

注:题目所给条件()为一有用结论,可以起到提醒思路与探索放缩方向的作用;当然,本题还可用结论来放缩:

即。例15.(2008年厦门市质检) 已知函数是在上处处可导的函数,若在上恒成立。 (求证:函数上是增函数;

当;已知不等式时恒成立,求证:

解析:()所以函数上是增函数。

()因为上是增函数,所以。

两式相加后可以得到。

相加后可以得到:

所以令,有

所以。(方法二)

所以。又,所以。

例16.(2008年福州市质检)已知函数若。

解析:设函数。

函数)上单调递增,在上单调递减。

∴的最小值为,即总有。而。即。

令则。例17. ⑴设函数,求的最小值;

设正数满足,证明。

解析:对函数求导数:

于是。当在区间是减函数,当在区间是增函数。

所以时取得最小值,ⅱ)证法一:用数学归纳法证明。

i)当n=1时,由(ⅰ)知命题成立。

ii)假定当时命题成立,即若正数,则。

当时,若正数令。

则为正数,且由归纳假定知。

同理,由可得。

综合①、②两式。

即当时命题也成立。

根据(i)、(ii)可知对一切正整数n命题成立。

证法二:令函数。

利用(ⅰ)知,当。

对任意。下面用数学归纳法证明结论。

i)当n=1时,由(i)知命题成立。

ii)设当n=k时命题成立,即若正数。

由①得到。由归纳法假设。

即当时命题也成立。

所以对一切正整数n命题成立。

例18. 设关于x的方程有两个实根,且,定义函数若为正实数,证明不等式:.

解析: 当。

上为增函数。

由可知同理可得。

又由(ⅰ)知。

所以。三、分式放缩。

姐妹不等式:和记忆口诀”小者小,大者大”

解释:看b,若b小,则不等号是小于号,反之。

例19. 姐妹不等式:和也可以表示成为。

和。解析: 利用假分数的一个性质可得。

即。例20.证明:

解析: 运用两次次分式放缩:

(加1)加2)

相乘,可以得到:

所以有。四、分类放缩。

例21.求证:

解析: 例22.(2004年全国高中数学联赛加试改编) 在平面直角坐标系中,轴正半轴上的点列与曲线(≥0)上的点列满足,直线在x轴上的截距为。点的横坐标为,.

1)证明》4,; 2)证明有,使得对都有<.

解析:(1) 依题设有:,由得:

又直线在轴上的截距为满足。

显然,对于,有。

2)证明:设,则。

设,则当时,所以,取,对都有:

故有《成立。

例23.(2007年泉州市高三质检) 已知函数,若的定义域为[-1,0],值域也为[-1,0].若数列满足,记数列的前项和为,问是否存在正常数a,使得对于任意正整数都有?

并证明你的结论。

解析:首先求出,∵,

故当时, ,因此,对任何常数a,设是不小于a的最小正整数,则当时,必有。

故不存在常数a使对所有的正整数恒成立。

例24.(2008年中学教学参考)设不等式组表示的平面区域为,设内整数坐标点的个数为。设,当时,求证:.

解析:容易得到,所以,要证只要证,因为。

所以原命题得证。

五、迭代放缩。

例25. 已知,求证:当时,

解析:通过迭代的方法得到,然后相加就可以得到结论。

例26. 设,求证:对任意的正整数k,若k≥n恒有:|sn+k-sn|<

解析: 又所以。

六、借助数列递推关系。

例27.求证:

解析: 设则。

从而,相加后就可以得到。

所以。例28. 求证:

解析: 设则。

从而,相加后就可以得到。

例29. 若,求证:

解析: 所以就有。

七、分类讨论。

例30.已知数列的前项和满足证明:对任意的整数。

有。解析:容易得到,由于通项中含有,很难直接放缩,考虑分项讨论:

当且为奇数时。

(减项放缩),于是。

当且为偶数时。

当且为奇数时(添项放缩)由知由得证。

八、线性规划型放缩。

例31. 设函数。若对一切,,求的最大值。

解析:由知即

由此再由的单调性可以知道的最小值为,最大值为。

因此对一切,的充要条件是,

即,满足约束条件,由线性规划得,的最大值为5.

九、均值不等式放缩。

例32.设求证。

解析: 此数列的通项为,即。

注:应注意把握放缩的“度”:上述不等式右边放缩用的是均值不等式,若放成则得,就放过“度”了!

根据所证不等式的结构特征来选取所需要的重要不等式,这里。

其中,等的各式及其变式公式均可供选用。

例33.已知函数,若,且在[0,1]上的最小值为,求证:

解析: 例34.已知为正数,且,试证:对每一个,.

解析: 由得,又,故,而,令,则=,因为,倒序相加得=,而,则=,所以,即对每一个,.

例35.求证。

解析: 不等式左=,原结论成立。

例36.已知,求证:

解析: 经过倒序相乘,就可以得到。

例37.已知,求证:

解析: 其中:,因为。

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