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数列、函数与不等式——第3部分 不等式证明(3)

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2

构造函数:f x x 2x x 1 1,则有an 1 f an ,

2

可以验证:当0 x 1时,f x 单调递增,且0 f x 1,

对于数列 an 而言,若0 a1 1,则完全归纳法可得:0 a2 1,……0 an 1, 又由an 1 an2 2an an 1 an an an an an 1 0(∵0 an 1)

2

所以,an an 1,

所以,对于数列 an 而言,必有:0 an an 1 1,得证.

2

(2)由an 1 an 2an 1 an 1 an 1 1 an (0 an 1),

22

两边取对数得:lg 1 an 1 lg 1 an 2lg 1 an

2

lg 1 an 1

2,

lg1 an

数列、函数与不等式 不等式证明方法种种 数列与不等式

若bn lg 1 an b1 lg 1 a1 1,所以bn 2n 1, 所以,数列

1 1

是无穷递缩等比数列,从而S 2. n

b n 1 2

(3)(放缩法)∵an 13 an 12an an3 an 12 an 1 an an3 an3 1(an 1 an an 1 an 0)

而an3 an2a1 a13 a12 a1 an an3 an3 1(a1 an a1 an 0)

3332222

所以,由累加法可得:2a1 a2 an a1a2 a2a3 an 1an ana1 n,

即得证.

6*.〖证法一〗:

ai

i 1

n

111111611

1 212 223 234 24n 2n244 24n 2n

1111111 111

45n45n2n 3 4 25 2n 23 23 23 224 222

n

1

1 24 1

n 3 2

1

24

ci

i 1

n

17

.故得证 24

111111611

1234n4n

1 22 23 24 2n 2244 2n 2

n

2

〖证法二〗:

ci

i 1

∵当n 4时,2 n(可证)…………………………………(这一点是本题的亮点) ∴

1111 11

n3

n 2n(n 1)n(n 1)2 (n 1)nn(n 1)

1111 111111

45n

4 25 2n 22 3 44 54 55 6(n 1)nn(n 1)

n

1 11 1

2 3 4n(n 1) 24

ai

i 1

17

.故得证. 24

值得注意的一点:

该题有个别同学用反证法证明:假设f(n) ai

i 1n

17

,因为f(n)显然是递增的,即f(n) f(2),于24

数列、函数与不等式 不等式证明方法种种 数列与不等式

是举出一个反例f(2)

1117

说明这种假设是不成立的,于是命题得证. 2

2241 2

这种思路是错误的,错因是没有认清“全称命题”与“特称命题”的概念。

nn

171717

n0 N*,命题:,意即:对 n N*,都有 ai 成立.该命题的否定是:使得 ai .

ai 242424i 1i 1i 1

n

然要证明该命题不成立,不能仅仅因为存在一个2 N*,使得f(2)

所以这种证明思路是错误的.

1117

而说明假设错误.

1 22224

7*.〖解及证〗:(1)、(2)略,以下对弟(3)问给出不同的证明方法

证法一:(放缩法)由(2)可得f(n) n 1,即lnn n 1 ∴

lnnn 1n 11

n2n2n2 1n 1

ln2ln3lnn111 , 22223n34n 1

bb m

(a b 0,m 0)可得 aa m

又由“糖水不等式”:

ln2ln3lnn111(n 2) (n 1) 2 1(n 2)n2n2 n 1

2 2 , 223n34n 1n 12(n 1)4(n 1)

即得证.

lnn2n2 11

1 证法二:(放缩法)由lnx x 1 lnn n 1 2 ,

nn2n2

2

2

lnn1 1 ln2ln3lnn1 111

,∴ 1 (n 1) ( ) 22 222222 n2 n 23n2 23n

2n2 n 11 111

(n 1) ( )

2 1 22 3(n 1)n 4(n 1)

lnxlnx

f(x) x [2, ),可证当时,是单调递减的.

x2x2

证法三:(放缩法)令f(x)

∴f(x) f(2),即

lnnln21ln2ln3lnn111n 1 ,∴一方面 =222n222423n4 4 44

(n 1)个

数列、函数与不等式 不等式证明方法种种 数列与不等式

2n2 n 1(2n 1)(n 1)(n 1)(n 1)n 1

另一方面

4(n 1)4(n 1)4(n 1)4

故命题得证.

证法三:(数学归纳法)(略) 8.(1)因为x 1,y 1,所以,

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