其中,用符號(hào)“>”“<”表示大小關(guān)系的式子,叫作不等式。用“≠”表示不等關(guān)系的式子也是不等式??偟膩?lái)說(shuō),用不等號(hào)(<,>,≥,≤,≠)連接的式子叫做不等式。
通常不等式中的數(shù)是實(shí)數(shù),字母也代表實(shí)數(shù),不等式的一般形式為F(x,y,……,z)≠G(x,y,……,z )(其中不等號(hào)也可以為<,≤,≥,>中某一個(gè)),兩邊的解析式的公共定義域稱為不等式的定義域,不等式既可以表達(dá)一個(gè)命題,也可以表示一個(gè)問(wèn)題。
整式不等式
整式不等式兩邊都是整式(即未知數(shù)不在分母上)。
一元一次不等式:含有一個(gè)未知數(shù)(即一元),并且未知數(shù)的次數(shù)是1次(即一次)的不等式。如
同理:二元一次不等式:含有兩個(gè)未知數(shù)(即二元),并且未知數(shù)的次數(shù)是1次(即一次)的不等式。
基本性質(zhì)
①如果x>y,那么y
②如果x>y,y>z;那么x>z;(傳遞性)
③如果,而z為任意實(shí)數(shù)或整式,那么;(加法原則,或叫同向不等式可加性)
④如果x>y,z>0,那么xz>yz;如果x>y,z<0,那么xz ⑤如果,,那么;(充分不必要條件) ⑥如果x>y>0,m>n>0,那么xm>yn; ⑦如果x>y>0,xn>yn(n為正數(shù)),xn 或者說(shuō),不等式的基本性質(zhì)的另一種表達(dá)方式有: ①對(duì)稱性; ②傳遞性; ③加法單調(diào)性,即同向不等式可加性; ④乘法單調(diào)性; ⑤同向正值不等式可乘性; ⑥正值不等式可乘方; ⑦正值不等式可開(kāi)方; ⑧倒數(shù)法則。 如果由不等式的基本性質(zhì)出發(fā),通過(guò)邏輯推理,可以論證大量的初等不等式。 另,不等式的特殊性質(zhì)有以下三種: ①不等式性質(zhì)1:不等式的兩邊同時(shí)加上(或減去)同一個(gè)數(shù)(或式子),不等號(hào)的方向不變; ②不等式性質(zhì)2:不等式的兩邊同時(shí)乘(或除以)同一個(gè)正數(shù),不等號(hào)的方向不變; ③不等式性質(zhì)3:不等式的兩邊同時(shí)乘(或除以)同一個(gè)負(fù)數(shù),不等號(hào)的方向變??偨Y(jié):當(dāng)兩個(gè)正數(shù)的積為定值時(shí),它們的和有最小值;當(dāng)兩個(gè)正數(shù)的和為定值時(shí),它們的積有最大值。 ①不等式F(x)< G(x)與不等式 G(x)>F(x)同解。 ②如果不等式 的定義域被解析式的定義域所包含,那么不等式 與不等式同解。 ③如果不等式 的定義域被解析式 的定義域所包含,并且,那么不等式 與不等式同解;如果,那么不等式與不等式同解。 ④不等式與不等式同解;不等式與不等式同解。 解不等式的途徑,利用函數(shù)的性質(zhì)。對(duì)指無(wú)理不等式,化為有理不等式。 高次向著低次代,步步轉(zhuǎn)化要等價(jià)。數(shù)形之間互轉(zhuǎn)化,幫助解答作用大。 證不等式的方法,實(shí)數(shù)性質(zhì)威力大。求差與0比大小,作商和1爭(zhēng)高下。 直接困難分析好,思路清晰綜合法。非負(fù)常用基本式,正面難則反證法。 還有重要不等式,以及數(shù)學(xué)歸納法。圖形函數(shù)來(lái)幫助,畫(huà)圖、建模、構(gòu)造法。 不等式兩邊相加或相減同一個(gè)數(shù)或式子,不等號(hào)的方向不變。(移項(xiàng)要變號(hào)) 不等式兩邊相乘或相除同一個(gè)正數(shù),不等號(hào)的方向不變。(相當(dāng)系數(shù)化1,這是得正數(shù)才能使用) 不等式兩邊乘或除以同一個(gè)負(fù)數(shù),不等號(hào)的方向改變。(或個(gè)負(fù)數(shù)的時(shí)候要變號(hào)) 確定解集: ①比兩個(gè)值都大,就比大的還大(同大取大); ②比兩個(gè)值都小,就比小的還小(同小取?。?; ③比大的大,比小的小,無(wú)解(大大小小取不了); ④比小的大,比大的小,有解在中間(小大大小取中間)。 三個(gè)或三個(gè)以上不等式組成的不等式組,可以類推。 可以在數(shù)軸上確定解集: 把每個(gè)不等式的解集在數(shù)軸上表示出來(lái),數(shù)軸上的點(diǎn)把數(shù)軸分成若干段,如果數(shù)軸的某一段上面表示解集的線的條數(shù)與不等式的個(gè)數(shù)一樣,那么這段就是不等式組的解集。有幾個(gè)就要幾個(gè)。 在確定一元二次不等式時(shí),a>0,Δ=b^2-4ac>0時(shí),不等式解集可用"大于取兩邊,小于取中間"求出。 ①作差比較法:根據(jù),欲證,只需證; ②作商比較法,簡(jiǎn)稱商比法(作商與1比)比較法:根據(jù), 當(dāng)時(shí),得, 當(dāng)時(shí),欲證,只需證, 當(dāng)時(shí),得。 由因?qū)Ч?。證明不等式時(shí),從已知的不等式及題設(shè)條件出發(fā),運(yùn)用不等式性質(zhì)及適當(dāng)變形推導(dǎo)出要證明的不等式. 綜合法又叫順推證法或因?qū)Чā?/p> 執(zhí)果索因。證明不等式時(shí),從待證命題出發(fā),尋找使其成立的充分條件. 由于”分析法“證題書(shū)寫(xiě)不是太方便,所以有時(shí)大家可以利用分析法尋找證題的途徑,然后用”綜合法“進(jìn)行表述。 將不等式一側(cè)適當(dāng)?shù)姆糯蠡蚩s小以達(dá)到證題目的,已知,要證,則只要證. 若成立,即證得. 也可采用把B縮小的方法,若已知,則只要證。 證明與自然數(shù)n有關(guān)的不等式時(shí),可用數(shù)學(xué)歸納法證之。 用數(shù)學(xué)歸納法證明不等式,要注意兩步一結(jié)論。 在證明第二步時(shí),一般多用到比較法、放縮法和分析法。 證明不等式時(shí),首先假設(shè)要證明的命題的反面成立,把它作為條件和其他條件結(jié)合在一起,利用已知定義、定理、公理等基本原理逐步推證出一個(gè)與命題的條件或已證明的定理或公認(rèn)的簡(jiǎn)單事實(shí)相矛盾的結(jié)論,以此說(shuō)明原假設(shè)的結(jié)論不成立,從而肯定原命題的結(jié)論成立的方法稱為反證法。 換元的目的就是減少不等式中變量的個(gè)數(shù),以使問(wèn)題化難為易,化繁為簡(jiǎn),常用的換元有三角換元和代數(shù)換元。 通過(guò)構(gòu)造函數(shù)、圖形、方程、數(shù)列、向量等來(lái)證明不等式。 柯西不等式的幾種變形形式 1.設(shè), 則,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào)。 2.設(shè),同號(hào)且不為零,則,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等。 證法 柯西不等式的一般證法有以下幾種: ①Cauchy不等式的形式化寫(xiě)法就是:記兩列數(shù)分別是, ,則有 . 大家令 則大家知道恒有 . 用二次函數(shù)無(wú)實(shí)根或只有一個(gè)實(shí)根的條件,就有 . 于是移項(xiàng)得到結(jié)論。 ②用向量來(lái)證。 . 因?yàn)?,所以?,這就證明了不等式. 柯西不等式的證明方法還有很多種,這里只取兩種較常用的證法。 奧古斯丁-路易·柯西不等式的應(yīng)用 柯西不等式在求某些函數(shù)最值中和證明某些不等式時(shí)是經(jīng)常使用的理論根據(jù),大家在教學(xué)中應(yīng)給予極大的重視。 例(巧拆常數(shù)):設(shè)a、b、c 為正數(shù)且各不相等。求證: 分析:均為正數(shù) ∴為證結(jié)論正確只需證:而 又 證明: 又 a、b 、c 各不相等,故等號(hào)不能成立 ∴原不等式成立。 排序不等式又稱排序原理。 對(duì)于兩組有序的實(shí)數(shù),,設(shè),,…,是后一組的任意一個(gè)排列,記,,,那么恒有。 當(dāng)且僅當(dāng)且時(shí),等號(hào)成立。 即反序和≤亂序和≤順序和。 還有諸如以下的不等式: 均值不等式 切比雪夫不等式 冪平均不等式 卡爾松不等式 幾何不等式 克拉克森不等式 yu不等式 施瓦爾茲不等式 卡爾松不等式 三角不等式 Milosevic不等式 等周不等式 馬爾可夫不等式 四邊形不等式 肖剛不等式 卡拉瑪特不等式 外森比克不等式 宮岡-丘不等式 柯西—施瓦茨不等式 判斷下列命題的真假,并說(shuō)明理由。 若a>b,c=d,則ac>bd(假,因?yàn)閏,d符號(hào)不定) 若,則;(真) 若且,則;(假) 若,則;(真) 若;(充要條件) 說(shuō)明:本題要求學(xué)生完成一種規(guī)范的證明或解題過(guò)程,在完善解題規(guī)范的過(guò)程中完善自身邏輯思維的嚴(yán)密性。 ,且,比較與的大小。 說(shuō)明:強(qiáng)調(diào)在最后一步中,說(shuō)明等號(hào)取到的情況,為今后基本不等式求最值作思維準(zhǔn)備。 設(shè),n是偶數(shù)且,試比較與的大小。 說(shuō)明:本例條件是a>b,與正值不等式乘方性質(zhì)相比在于缺少了a,b為正值這一條件,為此大家必須對(duì)a,b的取值情況加以分類討論。因?yàn)閍>b,可由三種情況(1)a>b≥0;(2)a≥0>b;(3)0>a>b。由此得到總有。通過(guò)本例可以開(kāi)始滲透分類討論的數(shù)學(xué)思想。 參考資料 >定理
常用定理
定理口訣
注意事項(xiàng)
符號(hào)
解集
數(shù)軸法
證明方法
比較法
綜合法
分析法
放縮法
數(shù)學(xué)歸納法
反證法
換元法
構(gòu)造法
重要不等式
柯西不等式
排序不等式
其他不等式
例題
例1
例2
例3