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        函數(shù)、導(dǎo)數(shù)緊密配合,不等式可破

        2014-11-07 19:30:24
        關(guān)鍵詞:作差增函數(shù)導(dǎo)數(shù)

        利用導(dǎo)數(shù)證明不等式是高考?jí)狠S題的熱點(diǎn)題型之一,此類問(wèn)題的特點(diǎn)是:?jiǎn)栴}以不等式形式呈現(xiàn),“主角”是導(dǎo)數(shù),而不等式的證明不僅技巧性強(qiáng),而且方法靈活多變,因此構(gòu)造函數(shù)成為證明不等式的良好“載體”,如何有效合理地構(gòu)造函數(shù)是證明不等式的關(guān)鍵所在,下面以實(shí)例談?wù)勅绾螛?gòu)造函數(shù)的若干解題策略.

        移項(xiàng)作差,直接構(gòu)造

        例1 已知定義在正實(shí)數(shù)集上的函數(shù)f(x)= x2+2ax,g(x)=3a2lnx+b(其中a>0),設(shè)兩曲線y=f(x),y=g(x)有公共點(diǎn),且在該點(diǎn)處的切線相同.

        (1)用a表示b,并求b的最大值;

        (2)求證:f(x)≥g(x)(x>0).

        分析:(2)問(wèn)中先作差構(gòu)造函數(shù)F(x)=f(x)-g(x)= x2+2ax-3a2lnx-b(x>0),然后再利用導(dǎo)數(shù)判斷其單調(diào)性求最小值,只需求證F(x)≥F(x)min≥0.

        解:(1)b= a2-3a2lna,bmax= e (略).

        (2)構(gòu)造函數(shù)F(x)=f(x)-g(x)= x2+2ax-3a2lnx-b= x2+2ax-3a2lnx- a2+3a2lna(x>0),則F′(x)=x+2a- = . 當(dāng)0a時(shí),F(xiàn)′(x)>0,所以F(x)在(0,a)上為減函數(shù),在(a,+∞)上為增函數(shù),所以F(x)≥F(a)= a2+2a2- a2=0,故當(dāng)x>0時(shí), f(x)-g(x)≥0,即f(x)≥g(x).

        解后感悟:對(duì)于超越不等式的證明,用初等數(shù)學(xué)方法解決困難,此時(shí)可通過(guò)構(gòu)造函數(shù)利用導(dǎo)數(shù)求最值證明(可能有二次求導(dǎo)).

        合理變形,等價(jià)構(gòu)造

        例2 求證:lnx> - .

        分析:初步設(shè)想直接作差構(gòu)造f(x)=lnx- + ,則f ′(x)= + - . 令f ′(x)=0的零點(diǎn)無(wú)法常規(guī)求解,思路不通. 由于x>0,故適當(dāng)變形為:xlnx> - . 令f(x)=xlnx,g(x)= - ,證[f(x)]min>[g(x)]max.

        解:設(shè)f(x)=xlnx,g(x)= - ,則f ′(x)=1+lnx,g′(x)= .

        當(dāng)x∈0, 時(shí),f ′(x)<0;當(dāng)x∈ ,+∞時(shí), f ′(x)>0,即[f(x)]min=f =- . 當(dāng)x∈(0,1)時(shí),g′(x)>0;當(dāng)x∈(1,+∞)時(shí),g′(x)<0;

        所以[g(x)]max=g(1)=- .

        而f(x)最小值點(diǎn)與g(x)最大值點(diǎn)并不相等. 故f(x)>g(x),從而原不等式得證.

        解后感悟:“變”得巧,故“求”得簡(jiǎn)單,敢于嘗試,合理變形,方向比速度更重要,沒(méi)路走要找路走,也不要有路就急于走,多想一點(diǎn),就少算一點(diǎn).

        分析(條件)結(jié)論,特征構(gòu)造

        例3 已知函數(shù)f(x)=(a+1)lnx+ax2+1,

        (1)討論函數(shù)f(x)的單調(diào)性;

        (2)設(shè)a≤-2,證明:對(duì)任意x1,x2∈(0,+∞),f(x1)-f(x2)≥4x1-x2.

        分析:(2)當(dāng)a≤-2時(shí),f(x)在(0,+∞)單減,設(shè)x1≥x2,則結(jié)論可變形為f(x2)+4x2≥f(x1)+4x1,不等式兩邊結(jié)構(gòu)特征相似,不妨構(gòu)造函數(shù)g(x)=f(x)+4x,尋找解題突破口.

        解:(1)f ′(x)= (x>0).

        a≥0時(shí),f(x)在(0,+∞)單增;

        a≤-1時(shí),f(x)在(0,+∞)單減;

        -1

        (2)因?yàn)閍≤-2,所以f(x)在(0,+∞)單減. 不妨設(shè)x1≥x2,則f(x1)-f(x2)≥4x1-x2?圳f(x2)-f(x1)≥4x1-4x2,f(x2)+4x2≥f(x1)+4x1. 令g(x)=f(x)+4x,則g′(x)=f ′(x)+4= +4= ,所以g′(x)≤ = - ≤0,所以g(x)在(0,+∞)遞減,故g(x1)≤g(x2),所以f(x1)+4x1≤f(x2)+4x2,故對(duì)?坌x1,x2∈(0,+∞),f(x1)-f(x2)≥4x1-x2.

        解后感悟:從所證條件結(jié)論分析入手,抓住不等式的結(jié)構(gòu)特征,構(gòu)造特征函數(shù),有利于找到解題突破口,若對(duì)于左右兩邊結(jié)構(gòu)相同(也可以化為此類型)的不等式類型,可構(gòu)造f(x),使不等式變?yōu)閒(a)>f(b)的形式.

        定主略從,減元構(gòu)造

        例4 已知函數(shù)f(x)=ln(1+x)-x,g(x)=xlnx,

        (1)求函數(shù)f(x)的最大值;

        (2)設(shè)0

        分析:(1)略.

        (2)在所證的不等式中有兩個(gè)變量a,b,就從中選定一個(gè)自變量,另一個(gè)看成常數(shù),這里把b選定為自變量并換成x構(gòu)造函數(shù)

        證明:(1)略.

        (2)①先證左邊. 構(gòu)造函數(shù)F(x)=g(a)+g(x)-2g ,則F′(x)=g′(x)-2g ′=lnx-ln . 當(dāng)x∈(0,a)時(shí),F(xiàn)′(x)<0,F(xiàn)(x)為減函數(shù);當(dāng)x∈(a,+∞)時(shí),F(xiàn)′(x)>0,F(xiàn)(x)為增函數(shù). 所以F(x)極小=F(a)=0. 因?yàn)閎>a,所以F(b)>F(a)=0,所以0

        ②再證右邊. 構(gòu)造函數(shù)G(x)=F(x)-(x-a)ln2,則G′(x)=lnx-ln -ln2=lnx-ln(a+x). 當(dāng)x∈(0,+∞),G′(x)<0,G(x)為減函數(shù). 因?yàn)镚(a)=0,b>a,所以G(b)

        綜上所述,原不等式成立.

        解后感悟:當(dāng)變量較多時(shí),往往可以選擇其中某個(gè)變量為主元,其他變量可“視而不見(jiàn)”. 這樣做也達(dá)到了減元的目的,選擇哪個(gè)作為主元應(yīng)視運(yùn)算的繁簡(jiǎn)而定. 一般地,對(duì)形如(或可化為)f(x1,x2)≥A的不等式,可選擇x1(或x2)為主元構(gòu)造函數(shù)f(x,x2)(或f(x1,x)).

        挖掘隱含,聯(lián)想構(gòu)造

        例5 已知函數(shù)f(x)=ax+ +c(a>0)的圖象在點(diǎn)(1,f(1))處的切線方程為y=x-1.

        (1)用a表示出b,c;

        (2)若f(x)≥lnx在[1,+∞)上恒成立,求a的取值范圍;

        (3)證明:1+ + +…+ >ln(n+1)+ (n≥1).

        分析:對(duì)于(3)題觀察待證不等式左邊可知,不等式的左邊可以看做是數(shù)列 的前n項(xiàng)和,從不等式右邊的結(jié)構(gòu)式ln(n+1)和 ,聯(lián)想到裂項(xiàng)求和: - = , [ln(k+1)-lnk]=ln(n+1). 因此只需證明 >ln(k+1)-lnk+ - 成立,然后取k=1,2,…,n得n個(gè)不等式累加,從而只需證 + -ln1+ >0成立即可.

        解:構(gòu)造函數(shù)g(x)= + -ln1+ (x≥1),所以g′(x)=- - - ·- = - <0,所以g(x)在[1,+∞)單減且g(1)= -ln2>0.

        又 g(x)=0,即g(x)的值無(wú)限趨于0,故g(x)在[1,+∞)上的圖象恒在x軸上方. 所以g(x)>0,所以 + -ln1+ >0(x≥1).

        取x=k(k=1,2,3,…),得 + -ln1+ >0,變形為:

        >ln(k+1)-lnk+ - .

        分別取k=1,2,3,…,n,累加,得1+ + +…+ >ln(n+1)+ .

        注:此題也可用數(shù)學(xué)歸納法證明.

        解后感悟:函數(shù)隱藏越深,難度就越大,如何去尋找證明不等式的“母函數(shù)”是解決問(wèn)題的關(guān)鍵,通過(guò)合理變形,展開(kāi)思維聯(lián)想的翅膀,發(fā)現(xiàn)不等式背后的隱藏函數(shù),便會(huì)柳暗花明.

        利用導(dǎo)數(shù)證明不等式是高考?jí)狠S題的熱點(diǎn)題型之一,此類問(wèn)題的特點(diǎn)是:?jiǎn)栴}以不等式形式呈現(xiàn),“主角”是導(dǎo)數(shù),而不等式的證明不僅技巧性強(qiáng),而且方法靈活多變,因此構(gòu)造函數(shù)成為證明不等式的良好“載體”,如何有效合理地構(gòu)造函數(shù)是證明不等式的關(guān)鍵所在,下面以實(shí)例談?wù)勅绾螛?gòu)造函數(shù)的若干解題策略.

        移項(xiàng)作差,直接構(gòu)造

        例1 已知定義在正實(shí)數(shù)集上的函數(shù)f(x)= x2+2ax,g(x)=3a2lnx+b(其中a>0),設(shè)兩曲線y=f(x),y=g(x)有公共點(diǎn),且在該點(diǎn)處的切線相同.

        (1)用a表示b,并求b的最大值;

        (2)求證:f(x)≥g(x)(x>0).

        分析:(2)問(wèn)中先作差構(gòu)造函數(shù)F(x)=f(x)-g(x)= x2+2ax-3a2lnx-b(x>0),然后再利用導(dǎo)數(shù)判斷其單調(diào)性求最小值,只需求證F(x)≥F(x)min≥0.

        解:(1)b= a2-3a2lna,bmax= e (略).

        (2)構(gòu)造函數(shù)F(x)=f(x)-g(x)= x2+2ax-3a2lnx-b= x2+2ax-3a2lnx- a2+3a2lna(x>0),則F′(x)=x+2a- = . 當(dāng)0a時(shí),F(xiàn)′(x)>0,所以F(x)在(0,a)上為減函數(shù),在(a,+∞)上為增函數(shù),所以F(x)≥F(a)= a2+2a2- a2=0,故當(dāng)x>0時(shí), f(x)-g(x)≥0,即f(x)≥g(x).

        解后感悟:對(duì)于超越不等式的證明,用初等數(shù)學(xué)方法解決困難,此時(shí)可通過(guò)構(gòu)造函數(shù)利用導(dǎo)數(shù)求最值證明(可能有二次求導(dǎo)).

        合理變形,等價(jià)構(gòu)造

        例2 求證:lnx> - .

        分析:初步設(shè)想直接作差構(gòu)造f(x)=lnx- + ,則f ′(x)= + - . 令f ′(x)=0的零點(diǎn)無(wú)法常規(guī)求解,思路不通. 由于x>0,故適當(dāng)變形為:xlnx> - . 令f(x)=xlnx,g(x)= - ,證[f(x)]min>[g(x)]max.

        解:設(shè)f(x)=xlnx,g(x)= - ,則f ′(x)=1+lnx,g′(x)= .

        當(dāng)x∈0, 時(shí),f ′(x)<0;當(dāng)x∈ ,+∞時(shí), f ′(x)>0,即[f(x)]min=f =- . 當(dāng)x∈(0,1)時(shí),g′(x)>0;當(dāng)x∈(1,+∞)時(shí),g′(x)<0;

        所以[g(x)]max=g(1)=- .

        而f(x)最小值點(diǎn)與g(x)最大值點(diǎn)并不相等. 故f(x)>g(x),從而原不等式得證.

        解后感悟:“變”得巧,故“求”得簡(jiǎn)單,敢于嘗試,合理變形,方向比速度更重要,沒(méi)路走要找路走,也不要有路就急于走,多想一點(diǎn),就少算一點(diǎn).

        分析(條件)結(jié)論,特征構(gòu)造

        例3 已知函數(shù)f(x)=(a+1)lnx+ax2+1,

        (1)討論函數(shù)f(x)的單調(diào)性;

        (2)設(shè)a≤-2,證明:對(duì)任意x1,x2∈(0,+∞),f(x1)-f(x2)≥4x1-x2.

        分析:(2)當(dāng)a≤-2時(shí),f(x)在(0,+∞)單減,設(shè)x1≥x2,則結(jié)論可變形為f(x2)+4x2≥f(x1)+4x1,不等式兩邊結(jié)構(gòu)特征相似,不妨構(gòu)造函數(shù)g(x)=f(x)+4x,尋找解題突破口.

        解:(1)f ′(x)= (x>0).

        a≥0時(shí),f(x)在(0,+∞)單增;

        a≤-1時(shí),f(x)在(0,+∞)單減;

        -1

        (2)因?yàn)閍≤-2,所以f(x)在(0,+∞)單減. 不妨設(shè)x1≥x2,則f(x1)-f(x2)≥4x1-x2?圳f(x2)-f(x1)≥4x1-4x2,f(x2)+4x2≥f(x1)+4x1. 令g(x)=f(x)+4x,則g′(x)=f ′(x)+4= +4= ,所以g′(x)≤ = - ≤0,所以g(x)在(0,+∞)遞減,故g(x1)≤g(x2),所以f(x1)+4x1≤f(x2)+4x2,故對(duì)?坌x1,x2∈(0,+∞),f(x1)-f(x2)≥4x1-x2.

        解后感悟:從所證條件結(jié)論分析入手,抓住不等式的結(jié)構(gòu)特征,構(gòu)造特征函數(shù),有利于找到解題突破口,若對(duì)于左右兩邊結(jié)構(gòu)相同(也可以化為此類型)的不等式類型,可構(gòu)造f(x),使不等式變?yōu)閒(a)>f(b)的形式.

        定主略從,減元構(gòu)造

        例4 已知函數(shù)f(x)=ln(1+x)-x,g(x)=xlnx,

        (1)求函數(shù)f(x)的最大值;

        (2)設(shè)0

        分析:(1)略.

        (2)在所證的不等式中有兩個(gè)變量a,b,就從中選定一個(gè)自變量,另一個(gè)看成常數(shù),這里把b選定為自變量并換成x構(gòu)造函數(shù)

        證明:(1)略.

        (2)①先證左邊. 構(gòu)造函數(shù)F(x)=g(a)+g(x)-2g ,則F′(x)=g′(x)-2g ′=lnx-ln . 當(dāng)x∈(0,a)時(shí),F(xiàn)′(x)<0,F(xiàn)(x)為減函數(shù);當(dāng)x∈(a,+∞)時(shí),F(xiàn)′(x)>0,F(xiàn)(x)為增函數(shù). 所以F(x)極小=F(a)=0. 因?yàn)閎>a,所以F(b)>F(a)=0,所以0

        ②再證右邊. 構(gòu)造函數(shù)G(x)=F(x)-(x-a)ln2,則G′(x)=lnx-ln -ln2=lnx-ln(a+x). 當(dāng)x∈(0,+∞),G′(x)<0,G(x)為減函數(shù). 因?yàn)镚(a)=0,b>a,所以G(b)

        綜上所述,原不等式成立.

        解后感悟:當(dāng)變量較多時(shí),往往可以選擇其中某個(gè)變量為主元,其他變量可“視而不見(jiàn)”. 這樣做也達(dá)到了減元的目的,選擇哪個(gè)作為主元應(yīng)視運(yùn)算的繁簡(jiǎn)而定. 一般地,對(duì)形如(或可化為)f(x1,x2)≥A的不等式,可選擇x1(或x2)為主元構(gòu)造函數(shù)f(x,x2)(或f(x1,x)).

        挖掘隱含,聯(lián)想構(gòu)造

        例5 已知函數(shù)f(x)=ax+ +c(a>0)的圖象在點(diǎn)(1,f(1))處的切線方程為y=x-1.

        (1)用a表示出b,c;

        (2)若f(x)≥lnx在[1,+∞)上恒成立,求a的取值范圍;

        (3)證明:1+ + +…+ >ln(n+1)+ (n≥1).

        分析:對(duì)于(3)題觀察待證不等式左邊可知,不等式的左邊可以看做是數(shù)列 的前n項(xiàng)和,從不等式右邊的結(jié)構(gòu)式ln(n+1)和 ,聯(lián)想到裂項(xiàng)求和: - = , [ln(k+1)-lnk]=ln(n+1). 因此只需證明 >ln(k+1)-lnk+ - 成立,然后取k=1,2,…,n得n個(gè)不等式累加,從而只需證 + -ln1+ >0成立即可.

        解:構(gòu)造函數(shù)g(x)= + -ln1+ (x≥1),所以g′(x)=- - - ·- = - <0,所以g(x)在[1,+∞)單減且g(1)= -ln2>0.

        又 g(x)=0,即g(x)的值無(wú)限趨于0,故g(x)在[1,+∞)上的圖象恒在x軸上方. 所以g(x)>0,所以 + -ln1+ >0(x≥1).

        取x=k(k=1,2,3,…),得 + -ln1+ >0,變形為:

        >ln(k+1)-lnk+ - .

        分別取k=1,2,3,…,n,累加,得1+ + +…+ >ln(n+1)+ .

        注:此題也可用數(shù)學(xué)歸納法證明.

        解后感悟:函數(shù)隱藏越深,難度就越大,如何去尋找證明不等式的“母函數(shù)”是解決問(wèn)題的關(guān)鍵,通過(guò)合理變形,展開(kāi)思維聯(lián)想的翅膀,發(fā)現(xiàn)不等式背后的隱藏函數(shù),便會(huì)柳暗花明.

        利用導(dǎo)數(shù)證明不等式是高考?jí)狠S題的熱點(diǎn)題型之一,此類問(wèn)題的特點(diǎn)是:?jiǎn)栴}以不等式形式呈現(xiàn),“主角”是導(dǎo)數(shù),而不等式的證明不僅技巧性強(qiáng),而且方法靈活多變,因此構(gòu)造函數(shù)成為證明不等式的良好“載體”,如何有效合理地構(gòu)造函數(shù)是證明不等式的關(guān)鍵所在,下面以實(shí)例談?wù)勅绾螛?gòu)造函數(shù)的若干解題策略.

        移項(xiàng)作差,直接構(gòu)造

        例1 已知定義在正實(shí)數(shù)集上的函數(shù)f(x)= x2+2ax,g(x)=3a2lnx+b(其中a>0),設(shè)兩曲線y=f(x),y=g(x)有公共點(diǎn),且在該點(diǎn)處的切線相同.

        (1)用a表示b,并求b的最大值;

        (2)求證:f(x)≥g(x)(x>0).

        分析:(2)問(wèn)中先作差構(gòu)造函數(shù)F(x)=f(x)-g(x)= x2+2ax-3a2lnx-b(x>0),然后再利用導(dǎo)數(shù)判斷其單調(diào)性求最小值,只需求證F(x)≥F(x)min≥0.

        解:(1)b= a2-3a2lna,bmax= e (略).

        (2)構(gòu)造函數(shù)F(x)=f(x)-g(x)= x2+2ax-3a2lnx-b= x2+2ax-3a2lnx- a2+3a2lna(x>0),則F′(x)=x+2a- = . 當(dāng)0a時(shí),F(xiàn)′(x)>0,所以F(x)在(0,a)上為減函數(shù),在(a,+∞)上為增函數(shù),所以F(x)≥F(a)= a2+2a2- a2=0,故當(dāng)x>0時(shí), f(x)-g(x)≥0,即f(x)≥g(x).

        解后感悟:對(duì)于超越不等式的證明,用初等數(shù)學(xué)方法解決困難,此時(shí)可通過(guò)構(gòu)造函數(shù)利用導(dǎo)數(shù)求最值證明(可能有二次求導(dǎo)).

        合理變形,等價(jià)構(gòu)造

        例2 求證:lnx> - .

        分析:初步設(shè)想直接作差構(gòu)造f(x)=lnx- + ,則f ′(x)= + - . 令f ′(x)=0的零點(diǎn)無(wú)法常規(guī)求解,思路不通. 由于x>0,故適當(dāng)變形為:xlnx> - . 令f(x)=xlnx,g(x)= - ,證[f(x)]min>[g(x)]max.

        解:設(shè)f(x)=xlnx,g(x)= - ,則f ′(x)=1+lnx,g′(x)= .

        當(dāng)x∈0, 時(shí),f ′(x)<0;當(dāng)x∈ ,+∞時(shí), f ′(x)>0,即[f(x)]min=f =- . 當(dāng)x∈(0,1)時(shí),g′(x)>0;當(dāng)x∈(1,+∞)時(shí),g′(x)<0;

        所以[g(x)]max=g(1)=- .

        而f(x)最小值點(diǎn)與g(x)最大值點(diǎn)并不相等. 故f(x)>g(x),從而原不等式得證.

        解后感悟:“變”得巧,故“求”得簡(jiǎn)單,敢于嘗試,合理變形,方向比速度更重要,沒(méi)路走要找路走,也不要有路就急于走,多想一點(diǎn),就少算一點(diǎn).

        分析(條件)結(jié)論,特征構(gòu)造

        例3 已知函數(shù)f(x)=(a+1)lnx+ax2+1,

        (1)討論函數(shù)f(x)的單調(diào)性;

        (2)設(shè)a≤-2,證明:對(duì)任意x1,x2∈(0,+∞),f(x1)-f(x2)≥4x1-x2.

        分析:(2)當(dāng)a≤-2時(shí),f(x)在(0,+∞)單減,設(shè)x1≥x2,則結(jié)論可變形為f(x2)+4x2≥f(x1)+4x1,不等式兩邊結(jié)構(gòu)特征相似,不妨構(gòu)造函數(shù)g(x)=f(x)+4x,尋找解題突破口.

        解:(1)f ′(x)= (x>0).

        a≥0時(shí),f(x)在(0,+∞)單增;

        a≤-1時(shí),f(x)在(0,+∞)單減;

        -1

        (2)因?yàn)閍≤-2,所以f(x)在(0,+∞)單減. 不妨設(shè)x1≥x2,則f(x1)-f(x2)≥4x1-x2?圳f(x2)-f(x1)≥4x1-4x2,f(x2)+4x2≥f(x1)+4x1. 令g(x)=f(x)+4x,則g′(x)=f ′(x)+4= +4= ,所以g′(x)≤ = - ≤0,所以g(x)在(0,+∞)遞減,故g(x1)≤g(x2),所以f(x1)+4x1≤f(x2)+4x2,故對(duì)?坌x1,x2∈(0,+∞),f(x1)-f(x2)≥4x1-x2.

        解后感悟:從所證條件結(jié)論分析入手,抓住不等式的結(jié)構(gòu)特征,構(gòu)造特征函數(shù),有利于找到解題突破口,若對(duì)于左右兩邊結(jié)構(gòu)相同(也可以化為此類型)的不等式類型,可構(gòu)造f(x),使不等式變?yōu)閒(a)>f(b)的形式.

        定主略從,減元構(gòu)造

        例4 已知函數(shù)f(x)=ln(1+x)-x,g(x)=xlnx,

        (1)求函數(shù)f(x)的最大值;

        (2)設(shè)0

        分析:(1)略.

        (2)在所證的不等式中有兩個(gè)變量a,b,就從中選定一個(gè)自變量,另一個(gè)看成常數(shù),這里把b選定為自變量并換成x構(gòu)造函數(shù)

        證明:(1)略.

        (2)①先證左邊. 構(gòu)造函數(shù)F(x)=g(a)+g(x)-2g ,則F′(x)=g′(x)-2g ′=lnx-ln . 當(dāng)x∈(0,a)時(shí),F(xiàn)′(x)<0,F(xiàn)(x)為減函數(shù);當(dāng)x∈(a,+∞)時(shí),F(xiàn)′(x)>0,F(xiàn)(x)為增函數(shù). 所以F(x)極小=F(a)=0. 因?yàn)閎>a,所以F(b)>F(a)=0,所以0

        ②再證右邊. 構(gòu)造函數(shù)G(x)=F(x)-(x-a)ln2,則G′(x)=lnx-ln -ln2=lnx-ln(a+x). 當(dāng)x∈(0,+∞),G′(x)<0,G(x)為減函數(shù). 因?yàn)镚(a)=0,b>a,所以G(b)

        綜上所述,原不等式成立.

        解后感悟:當(dāng)變量較多時(shí),往往可以選擇其中某個(gè)變量為主元,其他變量可“視而不見(jiàn)”. 這樣做也達(dá)到了減元的目的,選擇哪個(gè)作為主元應(yīng)視運(yùn)算的繁簡(jiǎn)而定. 一般地,對(duì)形如(或可化為)f(x1,x2)≥A的不等式,可選擇x1(或x2)為主元構(gòu)造函數(shù)f(x,x2)(或f(x1,x)).

        挖掘隱含,聯(lián)想構(gòu)造

        例5 已知函數(shù)f(x)=ax+ +c(a>0)的圖象在點(diǎn)(1,f(1))處的切線方程為y=x-1.

        (1)用a表示出b,c;

        (2)若f(x)≥lnx在[1,+∞)上恒成立,求a的取值范圍;

        (3)證明:1+ + +…+ >ln(n+1)+ (n≥1).

        分析:對(duì)于(3)題觀察待證不等式左邊可知,不等式的左邊可以看做是數(shù)列 的前n項(xiàng)和,從不等式右邊的結(jié)構(gòu)式ln(n+1)和 ,聯(lián)想到裂項(xiàng)求和: - = , [ln(k+1)-lnk]=ln(n+1). 因此只需證明 >ln(k+1)-lnk+ - 成立,然后取k=1,2,…,n得n個(gè)不等式累加,從而只需證 + -ln1+ >0成立即可.

        解:構(gòu)造函數(shù)g(x)= + -ln1+ (x≥1),所以g′(x)=- - - ·- = - <0,所以g(x)在[1,+∞)單減且g(1)= -ln2>0.

        又 g(x)=0,即g(x)的值無(wú)限趨于0,故g(x)在[1,+∞)上的圖象恒在x軸上方. 所以g(x)>0,所以 + -ln1+ >0(x≥1).

        取x=k(k=1,2,3,…),得 + -ln1+ >0,變形為:

        >ln(k+1)-lnk+ - .

        分別取k=1,2,3,…,n,累加,得1+ + +…+ >ln(n+1)+ .

        注:此題也可用數(shù)學(xué)歸納法證明.

        解后感悟:函數(shù)隱藏越深,難度就越大,如何去尋找證明不等式的“母函數(shù)”是解決問(wèn)題的關(guān)鍵,通過(guò)合理變形,展開(kāi)思維聯(lián)想的翅膀,發(fā)現(xiàn)不等式背后的隱藏函數(shù),便會(huì)柳暗花明.

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