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数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路所以数列为递增数列。因为n是大于1的正整数。因为。证明:构造数列。

证明与自然数n有关的不等式的常规思路是数学归纳法或放缩法,但数学归纳法的证明过程比较繁琐,而放缩法的技巧性很强,难度较大。如果抛开定势思维,根据命题的具体结构与特点,构造数列来证明,可使证明过程思路清晰、可操作性强、简捷明快。本文谈谈运用构造法证明数列型不等式的几种思路。

一、直接法

视不等式的左边为一个整体,直接考查不等式左边对应的数列的单调性,达到证明的目的。

例1. 证明对于一切大于1的正整数n,有

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(1)

证明:构造数列

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(2)

因为

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所以数列为递增数列。因为n是大于1的正整数。

所以

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(4)

,当且仅当

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(5)

时等号成立。故原不等式成立。

二、作差法

欲证

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(6)

,可转证数列

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(7)

是首项大于0的递增数列。

例2. 证明对于一切正整数n,有

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(8)

证明:令

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数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(10)

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(11)

所以数列

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(12)

是递增数列。所以

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(13)

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(14)

,故原不等式成立。

例3. 已知

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且,求证:

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证明:令

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(18)

,又且

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(19)

0,则

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所以

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上单调递减。所以

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,故原不等式成立。

三、作商法

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(24)

,则欲证,可转证数列

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(25)

是首项大于1的递增数列。

例4. 证明对于一切正整数n,有

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证明:设

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,则

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数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(29)

即数列是递增数列。所以

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(30)

,故原不等式成立。

例5. 当

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(31)

时,求证:

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(32)

证明:设

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(33)

,则

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数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(35)

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(36)

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(37)

所以数列

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(38)

是递减数列,所以

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(39)

,故原不等式成立。

例6. 已知i、m、n是正整数,且

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,求证:

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(41)

证明:构造数列

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(42)

,则

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(43)

所以数列

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(44)

是递增数列,所以

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(45)

,故原不等式成立。

四、差分法

对于“

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”型不等式,令

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(47)

,若能证明

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,则欲证明的不等式得证。这种思路朴素,可操作性强,对于“和型”不等式,往往行之有效。

例7. 证明对于一切正整数n,有

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(49)

证明:记数列的前n项的和为

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(50)

当时,

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(51)

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(52)

。则数列的每一项大于数列

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(53)

的相应项,故

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(54)

大于数列的前n项和,故原不等式成立。

五、商分法

对于“

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(55)

”型不等式,令

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(56)

,若能证明,则欲证明的不等式得证。

例8. 证明对于一切大于1的正整数n,有

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证明:原不等式即

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(58)

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(59)

记数列的前n项的积为

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。则

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(61)

当时,

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(62)

欲证

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(63)

,只需证

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数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(65)

,即证

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(66)

,而这是明显成立的。可见数列的每一项均小于数列的相应项,所以

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(67)

小于数列的前n项积,故原不等式成立。

例9. (同前例4)

证明:原不等式即

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(68)

记数列的前n项的积为

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(69)

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因为

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数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(72)

可见数列的每一项均小于数列

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的相应项,所以小于数列的前n项积。故原不等式成立。

五、变换结论法

将结论适当变形,使不等式两边为“和”型或“积”型结构,然后依此利用“差分法”或“商分法”构造数列,巧妙地解决原问题。

例10. 证明对于一切正整数n,有

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(74)

证明:要证,即证

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(75)

即证

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(76)

记数列的前n项的和为

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下面只需证明

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(*)

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(*)式成立。

当时,

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综上,原不等式成立。

例11. 求证:

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证明:要证

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(82)

,只要证

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(83)

即可。

因为

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构造数列

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数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(86)

所以

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(87)

,当且仅当

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(88)

时取等号。

所以

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(89)

例12. 求证:

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证明:从特殊值2007、2008难以入手,考虑更一般的情况:

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(91)

要证

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(92)

即可。

因为

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数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(94)

构造数列

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(95)

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(96)

时,(*)式成立。

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(97)

故当

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时,

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数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(100)

综上,(*)式成立,故原不等式成立。

六、对偶法

根据已知不等式的结构,给原“数列”(不等式的一端)匹配一个与之对偶的数列,然后一起参与运算,从而使问题获得圆满解决。

例13. (同前例8)

证明:原不等式即。

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(101)

构造数列

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(102)

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(103)

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(104)

,故原不等式成立。

小结:本题利用了整数的分类中奇数与偶数的对称性构造对偶式。例4可仿本题完成。

例14. 设

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为互不相等的正整数,求证:

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(106)

证明:记

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(107)

,构造对偶数列

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,则

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,当且仅当

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(110)

时,等号成立。又为互不相等的正整数,所

数列与不等式解题技巧:运用构造法证明数列型不等式的几种思路(111)

小结:本题通过对式中的某些元素取倒数来构造对偶式。

▍ 来源:综合网络

▍ 编辑:Wulibang(ID:2820092099)

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