数学分析中几种常见的不等式证明方法
2019-05-07杨涛
杨 涛
(四川工商学院数理教研室,四川 成都 611745)
1 引言
不等式的证明是高等数学中重点和难点之一,其常用证明方法有:比较法、综合法和数学归纳法、利用导数的定义、函数的单调性、最值性(极值性)和中值定理等[1,2,3,4,5]。然而许多学生在证明不等式时总是感到束手无策、无从下手。一方面是因为不等式证明的题目类型比较多,证明方法因问题的不同而变化多端;另一方面是在学习的过程中对不等式证明方法没有进行归纳和总结。因此,为帮助学生较好理解和掌握不等式证明问题、熟练运用所学知识证明不等式,下面对不等式证明常见方法进行了归纳和总结,帮助学生较好地理解和掌握不等式证明问题。
1.1 借助函数图形分析不等式
函数图形不但能够清晰直观地呈现函数增减变化、对称性、最值等问题,而且是分析不等式成立的最基本和最常见的方法之一。比如,要证明f(x)>g(x),可借助计算机分别画出函数f(x)与g(x)的函数图形,对画出的函数图形进行分析和探讨,得出不等式成立的相关信息,并根据得到的不等式成立相关信息梳理不等式证明思路,同时以相对简洁且符合逻辑的数学语言对待证不等式进行描述。
例1 证明:当x>0 时,x>ln(1+x).
分析1 不妨记f(x)=x,g(x)=ln(1+x),要证明,x>ln(1+x)在x>0 时成立,即f(x)>g(x)证明。函数图形能够清晰直观地帮助我们证明不等式问题,因此函数f(x)与g(x)的函数图形如图1所示。图1表明,当x>0 时,恒有f(x)>g(x),即x>ln(1+x)。
分析2 要证明x>ln(1+x)在x>0 时成立,即证明ex>1+x。不妨记f(x)=ex,g(x)=1+x,函数f(x)与g(x)的函数图形如图2所示。图2表明,当x>0 时,恒有f(x)>g(x),即ex>1+x,等式左右两边同时取对数可得:当x>0 时,不等式x>ln(1+x)成立。……
