什么是均值不等式.?不等式的证明方法有哪些.?

作者&投稿:萧待 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
什么是均值不等式?~

均值不等式又称为平均值不等式、平均不等式,是数学中的一个重要公式。公式内容为Hn≤Gn≤An≤Qn,即调和平均数不超过几何平均数,几何平均数不超过算术平均数,算术平均数不超过平方平均数。
不等式的两边同时乘(或除以)同一个负数,不等号的方向变。当两个正数的积为定值时,它们的和有最小值;当两个正数的和为定值时,它们的积有最大值。



扩展资料:
不等式两边相加或相减同一个数或式子,不等号的方向不变。(移项要变号)不等式两边相乘或相除同一个正数,不等号的方向不变。(相当系数化1,这是得正数才能使用)
不等式两边乘或除以同一个负数,不等号的方向改变。(÷或×1个负数的时候要变号)
把每个不等式的解集在数轴上表示出来,数轴上的点把数轴分成若干段,如果数轴的某一段上面表示解集的线的条数与不等式的个数一样,那么这段就是不等式组的解集。有几个就要几个。

三元均值不等式的成立条件:
1.当a+b+c为定值时,三次方根(abc)有最大值为(a+b+c)/3 (当且仅当a=b=c是取等号)。
2.当abc为定值时,(a+b+c)/3 有最小值为三次方根(abc)。三次方根
如果一个数的立方等于a,那么这个数叫做a的立方根或三次方根(cube root).这就是说,如果x3=a,那么x叫做a的立方根。(注意:3√a中 的指数3不能省略,要写在根号的左上角。)

扩展资料:
常用定理
①不等式F(x)F(x)同解。
②如果不等式F(x) < G(x)的定义域被解析式H( x )的定义域所包含,那么不等式 F(x)<G(x)与不等式F(x)+H(x)<G(x)+H(x)同解。
③如果不等式F(x)0,那么不等式F(x)H(x)G(x)同解。
④不等式F(x)G(x)>0与不等式同解;不等式F(x)G(x)<0与不等式同解。
关于均值不等式的证明方法有很多,数学归纳法(第一数学归纳法或反向归纳法)、拉格朗日乘数法、琴生不等式法、排序不等式法、柯西不等式法等等,都可以证明均值不等式,在这里简要介绍数学归纳法的证明方法:
(注:在此证明的,是对n维形式的均值不等式的证明方法。)
用数学归纳法证明,需要一个辅助结论。
引理:设A≥0,B≥0,则 ,且仅当B=0时取等号。
注:引理的正确性较明显,条件A≥0,B≥0可以弱化为A≥0,A+B≥0,有兴趣的同学可以想想如何证明(用数学归纳法)(或用二项展开公式更为简便)。
特例
⑴对实数a,b,有 (当且仅当a=b时取“=”号), (当且仅当a=-b时取“=”号)
⑵对非负实数a,b,有 ,即
⑶对非负实数a,b,有
⑷对非负实数a,b,a≥b,有
⑸对非负实数a,b,有
⑹对实数a,b,有
⑺对实数a,b,c,有
⑻对非负数a,b,有
⑼对非负数a,b,c,有
不等式的特殊性质有以下三种:
①不等式性质1:不等式的两边同时加上(或减去)同一个数(或式子),不等号的方向不变;
②不等式性质2:不等式的两边同时乘(或除以)同一个正数,不等号的方向不变;
③不等式性质3:不等式的两边同时乘(或除以)同一个负数,不等号的方向变。 总结:当两个正数的积为定值时,它们的和有最小值;当两个正数的和为定值时,它们的积有最大值。
参考资料:百度百科——均值不等式

1.比较法比较法是证明不等式的最基本、最重要的方法之一,它是两个实数大小顺序和运算性质的直接应用,比较法可分为差值比较法(简称为求差法)和商值比较法(简称为求商法)。

(1)差值比较法的理论依据是不等式的基本性质:“a-b≥0a≥b;a-b≤0a≤b”。其一般步骤为:①作差:考察不等式左右两边构成的差式,将其看作一个整体;②变形:把不等式两边的差进行变形,或变形为一个常数,或变形为若干个因式的积,或变形为一个或几个平方的和等等,其中变形是求差法的关键,配方和因式分解是经常使用的变形手段;③判断:根据已知条件与上述变形结果,判断不等式两边差的正负号,最后肯定所求证不等式成立的结论。应用范围:当被证的不等式两端是多项式、分式或对数式时一般使用差值比较法。

(2)商值比较法的理论依据是:“若a,b∈R+,a/b≥1a≥b;a/b≤1a≤b”。其一般步骤为:①作商:将左右两端作商;②变形:化简商式到最简形式;③判断商与1的大小关系,就是判定商大于1或小于1。应用范围:当被证的不等式两端含有幂、指数式时,一般使用商值比较法。

2.综合法利用已知事实(已知条件、重要不等式或已证明的不等式)作为基础,借助不等式的性质和有关定理,经过逐步的逻辑推理,最后推出所要证明的不等式,其特点和思路是“由因导果”,从“已知”看“需知”,逐步推出“结论”。其逻辑关系为:AB1 B2 B3… BnB,即从已知A逐步推演不等式成立的必要条件从而得出结论B。

3.分析法分析法是指从需证的不等式出发,分析这个不等式成立的充分条件,进而转化为判定那个条件是否具备,其特点和思路是“执果索因”,即从“未知”看“需知”,逐步靠拢“已知”。用分析法证明AB的逻辑关系为:BB1B1 B3 … BnA,书写的模式是:为了证明命题B成立,只需证明命题B1为真,从而有…,这只需证明B2为真,从而又有…,……这只需证明A为真,而已知A为真,故B必为真。这种证题模式告诉我们,分析法证题是步步寻求上一步成立的充分条件。

4.反证法有些不等式的证明,从正面证不好说清楚,可以从正难则反的角度考虑,即要证明不等式A>B,先假设A≤B,由题设及其它性质,推出矛盾,从而肯定A>B。凡涉及到的证明不等式为否定命题、惟一性命题或含有“至多”、“至少”、“不存在”、“不可能”等词语时,可以考虑用反证法。

5.换元法换元法是对一些结构比较复杂,变量较多,变量之间的关系不甚明了的不等式可引入一个或多个变量进行代换,以便简化原有的结构或实现某种转化与变通,给证明带来新的启迪和方法。主要有两种换元形式。(1)三角代换法:多用于条件不等式的证明,当所给条件较复杂,一个变量不易用另一个变量表示,这时可考虑三角代换,将两个变量都有同一个参数表示。此法如果运用恰当,可沟通三角与代数的联系,将复杂的代数问题转化为三角问题根据具体问题,实施的三角代换方法有:①若x2+y2=1,可设x=cosθ,y=sinθ;②若x2+y2≤1,可设x=rcosθ,y=rsinθ(0≤r≤1);③对于含有的不等式,由于|x|≤1,可设x=cosθ;④若x+y+z=xyz,由tanA+tanB+tanC=tanAtan-BtanC知,可设x=taaA,y=tanB,z=tanC,其中A+B+C=π。(2)增量换元法:在对称式(任意交换两个字母,代数式不变)和给定字母顺序(如a>b>c等)的不等式,考虑用增量法进行换元,其目的是通过换元达到减元,使问题化难为易,化繁为简。如a+b=1,可以用a=1-t,b=t或a=1/2+t,b=1/2-t进行换元。

6.放缩法放缩法是要证明不等式A<B成立不容易,而借助一个或多个中间变量通过适当的放大或缩小达到证明不等式的方法。放缩法证明不等式的理论依据主要有:(1)不等式的传递性;(2)等量加不等量为不等量;(3)同分子(分母)异分母(分子)的两个分式大小的比较。常用的放缩技巧有:①舍掉(或加进)一些项;②在分式中放大或缩小分子或分母;③应用均值不等式进行放缩。

1、比较法(作差法)
在比较两个实数 和 的大小时,可借助 的符号来判断。步骤一般为:作差——变形——判断(正号、负号、零)。变形时常用的方法有:配方、通分、因式分解、和差化积、应用已知定理、公式等。
例1、已知: , ,求证: 。
证明: ,故得 。
2、分析法(逆推法)
从要证明的结论出发,一步一步地推导,最后达到命题的已知条件(可明显成立的不等式、已知不等式等),其每一步的推导过程都必须可逆。
例2、求证: 。
证明:要证 ,即证 ,即 , , , , ,由此逆推即得 。
3、综合法
证题时,从已知条件入手,经过逐步的逻辑推导,运用已知的定义、定理、公式等,最终达到要证结论,这是一种常用的方法。
例3、已知: , 同号,求证: 。
证明:因为 , 同号,所以 , ,则 ,即 。
4、作商法(作比法)
在证题时,一般在 , 均为正数时,借助 或 来判断其大小,步骤一般为:作商——变形——判断(大于1或小于1)。
例4、设 ,求证: 。
证明:因为 ,所以 , 。而 ,故 。
5、反证法
先假设要证明的结论不对,由此经过合理的逻辑推导得出矛盾,从而否定假设,导出结论的正确性,达到证题的目的。
例5、已知 , 是大于1的整数,求证: 。
证明:假设 ,则 ,即 ,故 ,这与已知矛盾,所以 。
6、迭合法(降元法)
把所要证明的结论先分解为几个较简单部分,分别证明其各部分成立,再利用同向不等式相加或相乘的性质,使原不等式获证。
例6、已知: , ,求证: 。
证明:因为 , ,
所以 , 。
由柯西不等式
,所以原不等式获证。
7、放缩法(增减法、加强不等式法)
在证题过程中,根据不等式的传递性,常采用舍去一些正项(或负项)而使不等式的各项之和变小(或变大),或把和(或积)里的各项换以较大(或较小)的数,或在分式中扩大(或缩小)分式中的分子(或分母),从而达到证明的目的。值得注意的是“放”、“缩”得当,不要过头。常用方法为:改变分子(分母)放缩法、拆补放缩法、编组放缩法、寻找“中介量”放缩法。
例7、求证: 。
证明:令 ,则

所以 。
8、数学归纳法
对于含有 的不等式,当 取第一个值时不等式成立,如果使不等式在 时成立的假设下,还能证明不等式在 时也成立,那么肯定这个不等式对 取第一个值以后的自然数都能成立。
例8、已知: , , ,求证: 。
证明:(1)当 时, ,不等式成立;
(2)若 时, 成立,则

= ,
即 成立。
根据(1)、(2), 对于大于1的自然数 都成立。
9、换元法
在证题过程中,以变量代换的方法,选择适当的辅助未知数,使问题的证明达到简化。
例9、已知: ,求证: 。
证明:设 , ,则 ,

(因为 , ),
所以 。

均值不等式:a^2+b^2大于或等于2ab

1.比较法比较法是证明不等式的最基本、最重要的方法之一,它是两个实数大小顺序和运算性质的直接应用,比较法可分为差值比较法(简称为求差法)和商值比较法(简称为求商法)。
(1)差值比较法的理论依据是不等式的基本性质:“a-b≥0a≥b;a-b≤0a≤b”。其一般步骤为:①作差:考察不等式左右两边构成的差式,将其看作一个整体;②变形:把不等式两边的差进行变形,或变形为一个常数,或变形为若干个因式的积,或变形为一个或几个平方的和等等,其中变形是求差法的关键,配方和因式分解是经常使用的变形手段;③判断:根据已知条件与上述变形结果,判断不等式两边差的正负号,最后肯定所求证不等式成立的结论。应用范围:当被证的不等式两端是多项式、分式或对数式时一般使用差值比较法。
(2)商值比较法的理论依据是:“若a,b∈R+,a/b≥1a≥b;a/b≤1a≤b”。其一般步骤为:①作商:将左右两端作商;②变形:化简商式到最简形式;③判断商与1的大小关系,就是判定商大于1或小于1。应用范围:当被证的不等式两端含有幂、指数式时,一般使用商值比较法。
2.综合法利用已知事实(已知条件、重要不等式或已证明的不等式)作为基础,借助不等式的性质和有关定理,经过逐步的逻辑推理,最后推出所要证明的不等式,其特点和思路是“由因导果”,从“已知”看“需知”,逐步推出“结论”。其逻辑关系为:AB1
B2
B3…
BnB,即从已知A逐步推演不等式成立的必要条件从而得出结论B。
3.分析法分析法是指从需证的不等式出发,分析这个不等式成立的充分条件,进而转化为判定那个条件是否具备,其特点和思路是“执果索因”,即从“未知”看“需知”,逐步靠拢“已知”。用分析法证明AB的逻辑关系为:BB1B1
B3

BnA,书写的模式是:为了证明命题B成立,只需证明命题B1为真,从而有…,这只需证明B2为真,从而又有…,……这只需证明A为真,而已知A为真,故B必为真。这种证题模式告诉我们,分析法证题是步步寻求上一步成立的充分条件。
4.反证法有些不等式的证明,从正面证不好说清楚,可以从正难则反的角度考虑,即要证明不等式A>B,先假设A≤B,由题设及其它性质,推出矛盾,从而肯定A>B。凡涉及到的证明不等式为否定命题、惟一性命题或含有“至多”、“至少”、“不存在”、“不可能”等词语时,可以考虑用反证法。
5.换元法换元法是对一些结构比较复杂,变量较多,变量之间的关系不甚明了的不等式可引入一个或多个变量进行代换,以便简化原有的结构或实现某种转化与变通,给证明带来新的启迪和方法。主要有两种换元形式。(1)三角代换法:多用于条件不等式的证明,当所给条件较复杂,一个变量不易用另一个变量表示,这时可考虑三角代换,将两个变量都有同一个参数表示。此法如果运用恰当,可沟通三角与代数的联系,将复杂的代数问题转化为三角问题根据具体问题,实施的三角代换方法有:①若x2+y2=1,可设x=cosθ,y=sinθ;②若x2+y2≤1,可设x=rcosθ,y=rsinθ(0≤r≤1);③对于含有的不等式,由于|x|≤1,可设x=cosθ;④若x+y+z=xyz,由tanA+tanB+tanC=tanAtan-BtanC知,可设x=taaA,y=tanB,z=tanC,其中A+B+C=π。(2)增量换元法:在对称式(任意交换两个字母,代数式不变)和给定字母顺序(如a>b>c等)的不等式,考虑用增量法进行换元,其目的是通过换元达到减元,使问题化难为易,化繁为简。如a+b=1,可以用a=1-t,b=t或a=1/2+t,b=1/2-t进行换元。
6.放缩法放缩法是要证明不等式A<B成立不容易,而借助一个或多个中间变量通过适当的放大或缩小达到证明不等式的方法。放缩法证明不等式的理论依据主要有:(1)不等式的传递性;(2)等量加不等量为不等量;(3)同分子(分母)异分母(分子)的两个分式大小的比较。常用的放缩技巧有:①舍掉(或加进)一些项;②在分式中放大或缩小分子或分母;③应用均值不等式进行放缩。
1、比较法(作差法)
在比较两个实数

的大小时,可借助
的符号来判断。步骤一般为:作差——变形——判断(正号、负号、零)。变形时常用的方法有:配方、通分、因式分解、和差化积、应用已知定理、公式等。
例1、已知:

,求证:

证明:
,故得

2、分析法(逆推法)
从要证明的结论出发,一步一步地推导,最后达到命题的已知条件(可明显成立的不等式、已知不等式等),其每一步的推导过程都必须可逆。
例2、求证:

证明:要证
,即证
,即




,由此逆推即得

3、综合法
证题时,从已知条件入手,经过逐步的逻辑推导,运用已知的定义、定理、公式等,最终达到要证结论,这是一种常用的方法。
例3、已知:

同号,求证:

证明:因为

同号,所以

,则
,即

4、作商法(作比法)
在证题时,一般在

均为正数时,借助

来判断其大小,步骤一般为:作商——变形——判断(大于1或小于1)。
例4、设
,求证:

证明:因为
,所以

。而
,故

5、反证法
先假设要证明的结论不对,由此经过合理的逻辑推导得出矛盾,从而否定假设,导出结论的正确性,达到证题的目的。
例5、已知

是大于1的整数,求证:

证明:假设
,则
,即
,故
,这与已知矛盾,所以

6、迭合法(降元法)
把所要证明的结论先分解为几个较简单部分,分别证明其各部分成立,再利用同向不等式相加或相乘的性质,使原不等式获证。
例6、已知:

,求证:

证明:因为


所以


由柯西不等式
,所以原不等式获证。
7、放缩法(增减法、加强不等式法)
在证题过程中,根据不等式的传递性,常采用舍去一些正项(或负项)而使不等式的各项之和变小(或变大),或把和(或积)里的各项换以较大(或较小)的数,或在分式中扩大(或缩小)分式中的分子(或分母),从而达到证明的目的。值得注意的是“放”、“缩”得当,不要过头。常用方法为:改变分子(分母)放缩法、拆补放缩法、编组放缩法、寻找“中介量”放缩法。
例7、求证:

证明:令
,则

所以

8、数学归纳法
对于含有
的不等式,当
取第一个值时不等式成立,如果使不等式在
时成立的假设下,还能证明不等式在
时也成立,那么肯定这个不等式对
取第一个值以后的自然数都能成立。
例8、已知:


,求证:

证明:(1)当
时,
,不等式成立;
(2)若
时,
成立,则
=


成立。
根据(1)、(2),
对于大于1的自然数
都成立。
9、换元法
在证题过程中,以变量代换的方法,选择适当的辅助未知数,使问题的证明达到简化。
例9、已知:
,求证:

证明:设

,则

(因为

),
所以


绝对不等式与均值不等式分别是什么?区别?
答:1、基本不等式。和定积最大:当a+b=s时,ab≤s^2/4(a=b取等),积定和最小:当ab=p时,a+b≥2√p(a=b取等)。2、均值不等式:如果a,b 都为正数,那么√((a^2+b^2)/2)≥(a+b)/2 ≥√ab≥2/(1/a+1/b)(当且仅当a=b时等号成立.)。(其中√((a^2+b^2)/2)...

均值不等式的6个公式是什么?
答:均值不等式6个基本公式是、Hn≤Gn≤An≤Qn。1、均值不等式,又名平均值不等式、平均不等式,是数学中的一个重要公式。公式内容为Hn≤Gn≤An≤Qn,即调和平均数不超过几何平均数,几何平均数不超过算术平均数,算术平均数不超过平方平均数。2、关于均值不等式的证明方法有很多,数学归纳法(第一数学...

什么是均值不等式?
答:一、平均值不等式 设a1,a2,…, an是n个正实数,则,当且仅当a1=a2=…=an时取等号 1.二维平均值不等式的变形 (1)对实数a,b有a2+b2³2ab (2)对正实数a,b有 (3)对b>0,有, (4)对ab2>0有,(5)对实数a,b有a(a-b)³b(a-b) (6)对a>0,有 (7) 对a...

均值不等式的公式是什么?
答:不等式介绍:用符号“>”“<”表示大小关系的式子,叫作不等式。用“≠”表示不等关系的式子也是不等式。通常不等式中的数是实数,字母也代表实数;不等式的一般形式为F(x,y,……,z)≤G(x,y,……,z)(其中不等号也可以为中某一个),两边的解析式的公共定义域称为不等式的定义域,不...

基本不等式与均值不等式一样吗?都是指什么?
答:基本不等式是比较基本的不等式,是一种描述性的说法,没有特别的数学内涵。均值不等式是 (a+b)/2≥√ab (当且仅当a=b时取等号)。(该不等式可以推广到n维)

均值不等式包含哪些基本不等式公式?
答:均值不等式公式叫做平方平均数、算术平均数、几何平均数、调和平均数。基本不等式公式都包含:A=(a+b)/2,叫做a、b的算术平均数。G=√(ab),叫做a、b的几何平均数。S=√[(a^2+b^2)/2],叫做a、b的平方平均数。H=2/(1/a+1/b)=2ab/(a+b)叫做调和平均数。不等关系:H=<...

什么是均值不等式
答:你的意思是问为什么不等直接a^2=2h或者9-h^2=h这样用两数的均值不等式,这是由于等式两边的量量纲不同,一个是长度,另一个是面积,所以不能令两数相等(面积无法等于长度),所以应用均值不等式的条件应该是a=a=h*根号2,结果与给出的分析答案一致 另外也不能用根号下(9-h^2)=h,因为...

基本不等式和均值不等式是一样的吗
答:不一样均值不等式比书上的基本不等式要长 这是均值不等式:基本不等式书上有自己看就行了

必修一数学:均值不等式法什么意思啊
答:均值不等式 几个重要不等式(一)一、平均值不等式 设a1,a2,…, an是n个正实数,则,当且仅当a1=a2=…=an时取等号 1.二维平均值不等式的变形 (1)对实数a,b有a2+b2³2ab (2)对正实数a,b有 (3)对b>0,有, (4)对ab2>0有,(5)对实数a,b有a(a-b)³b(a-b) (6)...

数学里均值不等式 都有什么内容?
答:小于等于 (1/n)*(A1+A2+……An) 小于等于 ((A1^2+A2^2+……+An^2)/n)^(1/n)<注>跟在A后面的是下标,由于无法打出求和符号,所以用省略号表示,另外,^表示乘方,即2^3表示2*2*2=8。一般来说,几何均值小于算术均值最常用,ls说的切比雪夫不等式应该是排序不等式的推论。