平均值不等式

摘 要:介绍了一些常见的平均值不等式的运用技巧,并分别举出与其对应的例题.

关键词:平均值不等式;运用技巧;例题

平均值不等式是高中数学不等式一章中的最基础、应用最广泛的灵活因子,它是考查学生素质能力的一个窗口,是高考和竞赛的热点,它在数学领域有非常重要的作用.

因此,本文总结了一些常见平均值不等式的运用技巧,并对相关技巧分别举例.

平均值不等式是不等式的重要内容之一,在不等式证明有广泛的应用,但是在处理有关平均值不等式的证明问题时,并非每一个问题都可以看出它是否可以使用均值不等式,这就存在一个如何创造使用均值不等式的环境问题.此时会用到平均值不等式的一些运用技巧.

一、拆项法

注意到使用n次平均值不等式的前提必须是有n个和项或积项(注:在高中阶段只要求n=2或n=3两种情况),有时题设不具备n个项,这时我们可以考虑把一项或几项进行分拆,产生n个项,以创造均值不等式的使用环境.

例1.已知a>b>0,求证a+■≥3.

证明:由a>b>0知,a-b>0,■>0,

于是a+■=(a-b)+b+■≥3■=3

当且仅当b=a-b=■,即a=2,b=1时等号成立.

二、添项法

对不具备使用平均值不等式条件的关系式,添加一些关系式,创造均值不等式使用环境,也是一种常用手段.

例2.设x1,x2…,xn都是正数,求证:■+■+…+■+■≥x1+x2+…+xn

(1984年全国数学竞赛试题)

分析:由于左右两边均为和和式,直接使用均值不等式受阻,所以必须对原关系式填项,其目的一是去分母,二是降次.

证明:由x1,x2∈R+,知■+x2≥2■=2x1

同理可得■+x3≥2x2…,■+xn≥2xn-1,■+x1≥2xn

将这n个不等式两边分别相加,得到

所以■+■+…+■+■+(x2+x3+…+xn+x1)≥2(x1+x2+…+xn)

所以■+■+…+■+■≥x1+x2+…+xn

三、减项法

多元轮换对称不等式,常可利用减元或减项的方法化为二元不等式,创造使用均值不等式的环境,然后轮换相加,以达到证明目的.

例3.已知a、b、c∈R+,求证:■+■+■≥■+■+■.

分析:考虑到待证不等式为三元轮换对称不等式,减元c,即为■+■≥■,由此不等式轮换相加即可.

证明:因为a、b、c∈R+,所以:■+■≥2■=■≥■

同理可证■+■≥■,■+■≥■

三个不等式相加即得:■+■+■≥■+■+■

四、代换法

此方法多用于含三角函数的题,可想办法将其用变量代换.

例4.0

(1999年河南省高二竞赛题)

解:令tan■=t,由0

五、改变结构法

有些不等式仅从式子结构上看并不具备使用均值不等式的环境,但如果对结构式做适当的变化,解决的方式就一目了然了.

例5.已知ai、bi,∈R+,i=1,2,3.求证:

■≥■+■

分析:作恒等变形,改变待证不等式的结构,即要证

■+■≤1

事实上, ■≤■(■·■·■)■≤■(■·■·■)两式相加即可得证.

平均值不等式始终贯穿于高中数学和大学数学中,它是不等式的基础,是应用最广泛的灵活因子.本文主要介绍的一些常见平均值不等式的运用技巧,体现了平均值不等式在数学问题中的灵活性、广泛性与重要性.

参考文献:

戴永.知识专题与方法技巧(高中数学).天津:天津科学技术出版社,2004.

(作者单位 内蒙古自治区呼伦贝尔市海拉尔区谢尔塔拉中心学校)

平均值不等式

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