熊記有
不等式證明題一般較為復(fù)雜,通常涉及多種類(lèi)型的代數(shù)式,如二次函數(shù)式、對(duì)數(shù)函數(shù)式、指數(shù)函數(shù)式、根式、分式、絕對(duì)值等,在解答時(shí),可采用換元法,選擇合適的式子進(jìn)行換元,將不等式轉(zhuǎn)化為關(guān)于新元的式子,便能將問(wèn)題簡(jiǎn)化,有效地提升解題的效率.
例1.若 x ∈(0,+∞),證明: +1- 2- .
分析:仔細(xì)觀察不等式,可發(fā)現(xiàn)與 1、x與互為倒數(shù),且 +2 =x++2,所以我們可以通過(guò)局部換元,令+1=μ,將不等式轉(zhuǎn)化為關(guān)于μ的式子,利用函數(shù)的單調(diào)性求解.
證明:設(shè)+1=μ,可得μ= +1≥2,
則μ2=x + +2,+1-當(dāng)μ=2時(shí),μ- =2- ,
所以當(dāng)μ≥2時(shí),不等式μ-≤2-
.
當(dāng)某一個(gè)代數(shù)式多次出現(xiàn)在題目中時(shí),可用一個(gè)新變量來(lái)替換,再對(duì)換元后的式子進(jìn)行分析,通過(guò)研究其單調(diào)性和最值來(lái)證明換元后的不等式成立,即可原不等式成立.
例2.已知 x ≥, y ≥,且xy=100,證明:≤lgylgx≤1.
分析:可將目標(biāo)不等式中的對(duì)數(shù)式視作一個(gè)整體化為只含一個(gè)變量的式子,分析其在定義域上的最值,就能順利證明不等式.
證明:
在證明不等式時(shí),需將已知條件和目標(biāo)式關(guān)聯(lián)起來(lái),必要時(shí)還需對(duì)已知關(guān)系式和目標(biāo)式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖冃?、化?jiǎn),以便明確換元的式子,使不等式簡(jiǎn)化,從而快速找到解題的思路.
例3.已知 x5+y5=2,試證明: xy≤1.
分析:已知關(guān)系式為x5、y5的和,要得到xy,需分別求得x 、y 的值,于是采用增量換元法,設(shè)x5=1-α, y5=1+αα為任意實(shí)數(shù),用α表示出x 、y,便可快速得到xy 的表達(dá)式,根據(jù)平方式的性質(zhì)證明不等式成
證明:設(shè)x5=1-α,y5=1+αα為任意實(shí)數(shù),可得 x5+y5=2,
所以 x =5,y =5,
可得xy=5?5=5.
而1-α2≤1,所以5≤ 1,
當(dāng)且僅當(dāng)α=0時(shí)等號(hào)成立.
綜上可得,當(dāng)x5+y5=2時(shí),xy≤1成立.
對(duì)于一些含有雙變量的不等式問(wèn)題,可采用增量換元法求解.引入一個(gè)增量,用它表示出兩個(gè)變量,再將兩個(gè)變量代入題目中進(jìn)行運(yùn)算、化簡(jiǎn)即可.運(yùn)用增量換元法能達(dá)到減元的目的.
運(yùn)用換元法,可以使代數(shù)式之間的關(guān)系變得清晰明了,使復(fù)雜的題目簡(jiǎn)單化,也是解答不等式證明題的有效方法.運(yùn)用換元法解答不等式證明題,關(guān)鍵在于建立已知條件和目標(biāo)不等式的聯(lián)系,選擇適當(dāng)?shù)氖阶舆M(jìn)行換元,使不等式得以簡(jiǎn)化.
(作者單位:甘肅省天水市麥積區(qū)新陽(yáng)中學(xué))