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切线不等式-KO-函数不等式的证明

彭西东 素人素言 2022-07-17



国庆日

你在外地看风景

我在家中啃书本


在导数学习过程中,我们经常会碰到两个最特殊的代数式,那就是ex和lnx了。当然,试题青睐这两个特殊代数式的原因,很大一部分可能是它们与一般代数式之间的密切关系,那就是它们的导数:

今天,我们就围绕这两个特殊的代数式,来说一下与它们密切相关的故事。

认识几个不等式

是不是觉得这几个不等式很美?

其实,我所认识的美,不仅在于它们的形式,更在于它们的图像关系。

因为它们之间特殊的相切关系,所以老师们又叫这组不等式为“切线不等式”,而且因为在证明不等式时,它们的出镜率确实太高了,所以有人又叫它们“万能不等式”。

反正我认为,低调点叫切线不等式,高调点叫万能不等式,都没毛病!反正都是说它们的重要性罢了。

分析:这个不等式只有左边有对数,而且是自然对数,所以最常规的方法是构造函数。然后将不等式证明问题转化为求函数最值问题进行处理。


分析:此题式中左右两边都有特殊函数式,如用构造函数的方法处理,可能在求导函数的零点时会出现麻烦。因此,如何寻找两种不同函数式的联系点至关重要。可考虑用切线不等式将两种特殊函数式统一为一般多项式,然后进行比较。




分析:第二问中不等式链右侧含两个特殊函数式,除考虑两者之间联系点外,另一常规处理方法为两边取对数,将两式统一成对数式,再进行比较。




分析:此数列不等式左边为积的形式,而且通项为分式,则左边求积必用累积法,故可考虑将数列通项放缩为可累积的形式,即:

然后再比较积式与右式大小。


其实指对数的这组不等式,是麦克劳林公最简洁的形式。

这个公式于我来说,感觉最棒的就是,无论一个什么样的函数式,竟然都能写成多项式的形式!而这,是我们在代数变形过程中,最喜欢的结构式了吧。


但其实,如果单从函数不等式证明的思路上来看,我们还是要熟练掌握其证明的正常思路。

比如要证下面这个不等式:

首选思路:最值比较

这是我们证明这种不等式时所幻想的最理想状况了。虽然这个式子与原不等式不等价,但万一成功了呢?

其次考虑:构造函数:

将原不等式的证明问题转化为求函数H(x)的最值问题,这恐怕也是所有同学最喜欢的方法了。只是在求H(x)的极值点时,往往会遇见超越方程的求解:

 ①如果超越方程易解,那就恭喜你了!

 ②如果超越方程不可解,可尝试设出极值点后,用整体替换的方法求出极值。

 ③如果整体替换行不通了,则考虑放缩法。

最后思路:放缩法

放缩无定法。因此,经验的积累就很重要了,前面的切线不等式,应该就是一条很好的经验吧。


END


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