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【摘要】本文用单调性和微分学中值定理对不等式给出了4几种证明证明方法,明确如何用微分中值定理、函数单调性证明不等式。提高了思维多样性和灵活性,从多方面分析并解决问题。
【关键词】不等式 中值定理 单调性 驻点
证明: 。
证明方法一:(利用罗尔定理)令
显然 在 上连续, 内可导,且有 ,
由罗尔定理可知
取 ,则有 ,
所以当 则有 即 ;
同理取 ,则有下列等式 ,
当 时,则有 ,即 ,即 ;
当 时, ,
综上所述,当 时,有 恒成立。
证明方法二:(利用拉格朗日中值定理)设函数 ,
令 ,得驻点 ,
显然当 时,有 ;
当 时,有 。
我们先考虑 , 在 上连续, 内可导,且有 ,
由拉格朗日中值定理可知 ,
由于 ,由上式推出 ;
再考虑 , 在 上连续, 内可导,且有 ,
由拉格朗日中值定理可知 ,
由于 , ,由上式推出 ;又已知 ,
综上所述,当 时,有 ,即 。
证明方法三:(利用柯西中值定理)取定函数 , , ,设 ,
显然 , 在 上连续, 内可导,由柯西中值定理可知
,即 ,即 ;
又设 ,显然 , 在 上连续, 内可导,
由柯西中值定理可知 ,
即 ,即 ;又已知 ,
综上所述,当 时,有 。
证明方法四:(利用函数单调性判别法)设函数 ,驻点 ,显然 在 上连续, 内可导,在 内显然有 ,由函数单调性判别法可知, 在 上单调增加,即有 ;
同理 在 上连续, 内可导,在 内显然有 ,由函数单调性判别法可知, 在 上单调减少,即有 ;又已知 ,
综上所述,当 时,有 ,即 。
【关键词】不等式 中值定理 单调性 驻点
证明: 。
证明方法一:(利用罗尔定理)令
显然 在 上连续, 内可导,且有 ,
由罗尔定理可知
取 ,则有 ,
所以当 则有 即 ;
同理取 ,则有下列等式 ,
当 时,则有 ,即 ,即 ;
当 时, ,
综上所述,当 时,有 恒成立。
证明方法二:(利用拉格朗日中值定理)设函数 ,
令 ,得驻点 ,
显然当 时,有 ;
当 时,有 。
我们先考虑 , 在 上连续, 内可导,且有 ,
由拉格朗日中值定理可知 ,
由于 ,由上式推出 ;
再考虑 , 在 上连续, 内可导,且有 ,
由拉格朗日中值定理可知 ,
由于 , ,由上式推出 ;又已知 ,
综上所述,当 时,有 ,即 。
证明方法三:(利用柯西中值定理)取定函数 , , ,设 ,
显然 , 在 上连续, 内可导,由柯西中值定理可知
,即 ,即 ;
又设 ,显然 , 在 上连续, 内可导,
由柯西中值定理可知 ,
即 ,即 ;又已知 ,
综上所述,当 时,有 。
证明方法四:(利用函数单调性判别法)设函数 ,驻点 ,显然 在 上连续, 内可导,在 内显然有 ,由函数单调性判别法可知, 在 上单调增加,即有 ;
同理 在 上连续, 内可导,在 内显然有 ,由函数单调性判别法可知, 在 上单调减少,即有 ;又已知 ,
综上所述,当 时,有 ,即 。