例谈“放缩法”证明不等式的基本策略
江苏省苏州市木渎第二高级中学 母建军 215101
近年来在高考解答题中,常渗透不等式证明的内容,而不等式的证明是高中数学中的
一个难点,它可以考察学生逻辑思维能力以及分析问题和解决问题的能力。特别值得一提
的是,高考中可以用“放缩法”证明不等式的频率很高,它是思考不等关系的朴素思想和基
本出发点, 有极大的迁移性, 对它的运用往往能体现出创造性。“放缩法”它可以和很多知
识内容结合,对应变能力有较高的要求。因为放缩必须有目标,而且要恰到好处,目标往
往要从证明的结论考察,放缩时要注意适度,否则就不能同向传递。下面结合一些高考试
题,例谈“放缩”的基本策略,期望对读者能有所帮助。
1、添加或舍弃一些正项(或负项)
例 1、已知 求证:
证明:
若多项式中加上一些正的值,多项式的值变大,多项式中加上一些负的值,多项式的
值变小。由于证明不等式的需要,有时需要舍去或添加一些项,使不等式一边放大或缩小,
利用不等式的传递性,达到证明的目的。本题在放缩时就舍去了 ,从而是使和式得
到化简.
2、先放缩再求和(或先求和再放缩)
例 2、函数 f(x)= ,求证:f(1)+f(2)+…+f(n)>n+ .
证明:由 f(n)= =1-
得 f(1)+f(2)+…+f(n)>
.
此题不等式左边不易求和,此时根据不等式右边特征, 先将分子变为常数,再对分母进
*2 1( ).nna n N
*1 2
2 3 1
1
... ( ).
2 3
n
n
aa an
n N
a a a
1 1
1
2 1 1 1 1 1 1 1 1
. , 1, 2,..., ,
2 1 2 2(2 1) 2 2 2 2 3 2
k
k
k k k k k
k
a
k n
a
Q
1 2
2
2 3 1
1 1 1 1 1 1 1
... ( ... ) (1 ) ,
2 3 2 2 2 2 3 2 2 3
n
n n
n
aa a n n n
a a a
*1 2
2 3 1
1
... ( ).
2 3 2
n
n
aa an n
n N
a a a
2 2k
x
x
41
4
)(
2
1
2
1 *
1
Nn
n
n
n
41
4
1 1
1
1 4 2 2n n
n22
1
1
22
1
1
22
1
1
21
)(
2
1
2
1
)
2
1
4
1
2
1
1(
4
1 *
11
Nnnn
nn
行放缩,从而对左边可以进行求和. 若分子, 分母如果同时存在变量时, 要设法使其中之一
变为常量,分式的放缩对于分子分母均取正值的分式。如需放大,则只要把分子放大或分
母缩小即可;如需缩小,则只要把分子缩小或分母放大即可。
3、先放缩,后裂项(或先裂项再放缩)
例 3、已知 an=n ,求证: ∑
n
k = 1 <3.
证明: ∑
n
k = 1 = ∑
n
k = 1 <1+ ∑
n
k = 2
1
<1+ ∑
n
k = 2
2
(+)
=
=1+ ∑
n
k = 2 (
1
-
1
)
=1+1+ - -
1
<2+ <3.
本题先采用减小分母的两次放缩,再裂项,最后又放缩,有的放矢,直达目标.
4、放大或缩小“因式”;
例 4、已知数列 满足 求证:
证明
本题通过对因式 放大,而得到一个容易求和的式子 ,最终得出证明.
5、逐项放大或缩小
例 5 、 设 求 证 :
2
k
k
a 3
1
k
2
1 1
1
( 1)( 1)
n
k
k k
k k
2
2
1
n
2
2
{ }na
2
1 1
1
,0 ,
2n n
a a a 1 2
1
1
( ) .
32
n
k k k
k
a a a
2 2
1 1 2 1 3
1 1 1
0 , , , .
2 4 16n n
a a a a a a Q L 2 3
1
1 ,0 ,
16k
k a a 当 时
1 2 1 1 1
1 1
1 1 1
( ) ( ) ( ) .
16 16 32
n n
k k k k k n
k k
a a a a a a a
2ka 1
1
( )
n
k k
k
a a
)1(433221 nnan
证明:∴
∴
∴ , ∴
本题利用 ,对 中每项都进行了放缩,从而得到可以求和的
数列,达到化简的目的。
6、固定一部分项,放缩另外的项;
例 6、求证:
证明:
此题采用了从第三项开始拆项放缩的技巧,放缩拆项时,不一定从第一项开始,须根
据具体题型分别对待,即不能放的太宽,也不能缩的太窄,真正做到恰倒好处。
7、利用基本不等式放缩
例 7、已知 ,证明:不等式 对任何正整数 都成立.
证明:要证 ,只要证 .
因为 , ,
故只要证 ,
即只要证 .
因为 ,
所以命题得证.
本题通过化简整理之后,再利用基本不等式由 放大即可.
2
)1(
2
)1( 2
n
a
nn
n
nnnn 2)1(
2
12
)
2
1
()1( 2
n
nnn
2
12
)1(
n
nnn
2
)12(31
321
n
an n
2
)1(
2
)1( 2
n
a
nn
n
2 1
( 1)
2
n
n n n
na
2 2 2 2
1 1 1 1 7
1 2 3 4n
L
2
1 1 1 1
( 1) 1n n n n n
Q
2 2 2 2 2
1 1 1 1 1 1 1 1 1 5 1 1 7
1 ( ) ( ) .
1 2 3 2 2 3 1 4 2 4n n n n
L L
5 4na n 5 1mn m na a a m n,
5 1mn m na a a 5 1 2mn m n m na a a a a
5 4mna mn (5 4)(5 4) 25 20( ) 16m na a m n mn m n
5(5 4) 1 25 20( ) 16 2 m nmn mn m n a a
20 20 37 2 m nm n a a
2 5 5 8m n m na a a a m n 5 5 8 (15 15 29)m n m n 20 20 37m n
2 m n m na a a a
8、先适当组合, 排序, 再逐项比较或放缩
例 8、.已知 i,m、n 是正整数,且 1<i≤m<n.
(1)证明:niA <miA ;(2)证明:(1+m)n>(1+n)m
证明:(1)对于 1<i≤m,且 A =m·…·(m-i+1),
,
由于 m<n,对于整数 k=1,2,…,i-1,有 ,
所以
(2)由二项式定理有:
(1+m)n=1+C m+C m2+…+C mn,
(1+n)m=1+C n+C n2+…+C nm,
由(1)知 miA >niA (1<i≤m<n ,而 C =
∴miCin>niCim(1<m<n
∴m0C =n0C =1,mC =nC =m·n,m2C >n2C ,…,
mmC >nmC ,mm+1C >0,…,mnC >0,
∴1+C m+C m2+…+C mn>1+C n+C2mn2+…+C nm,
即(1+m)n>(1+n)m 成立.
以上介绍了用“放缩法”证明不等式的几种常用策略,解题的关键在于根据问题的特征
选择恰当的方法,有时还需要几种方法融为一体。在证明过程中,适当地进行放缩,可以
化繁为简、化难为易,达到事半功倍的效果。但放缩的范围较难把握,常常出现放缩后得
不出结论或得到相反的现象。因此,使用放缩法时,如何确定放缩目标尤为重要。要想正
确确定放缩目标,就必须根据欲证结论,抓住题目的特点。掌握放缩技巧,真正做到弄懂
弄通,并且还要根据不同题目的类型,采用恰到好处的放缩方法,才能把题解活,从而培
养和提高自己的思维和逻辑推理能力,分析问题和解决问题的能力。希望大家能够进一步
的了解放缩法的作用,掌握基本的放缩方法和放缩调整手段.
i
m
i
n
i
m
n
in
n
n
n
n
nm
im
m
m
m
m
m i
i
m
i
i
m 11A,
11A
同理
m
km
n
kn
i
m
ii
n
i
i
i
m
i
i
n nm
mn
AA,
AA
即
1
n
2
n
n
n
1
m
2
m
m
m
i
n
i
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i
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A
C,
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0
n
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m
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n
n
1
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2
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1
m
m
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