張麗潔
證明數(shù)列不等式問題經(jīng)常出現(xiàn)在各類試題中,時常以壓軸題的形式出現(xiàn).這類題目往往具有較強的綜合性,對同學(xué)們的分析、推理、運算能力有較高的要求.下面主要介紹三種證明數(shù)列不等式的方法,供大家參考.
一、構(gòu)造函數(shù)法
數(shù)列實際上是自變量為正整數(shù)的一種特殊函數(shù).在證明復(fù)雜的數(shù)列不等式時,可以根據(jù)不等式的結(jié)構(gòu)特征,構(gòu)造出合適的函數(shù),并利用函數(shù)、導(dǎo)數(shù)知識判斷出函數(shù)的單調(diào)性,求得函數(shù)的最值,即可證明不等式成立.
例1.已知數(shù)列[bn]的通項公式為[bn=3n-1],數(shù)列[an]的前[n]項和為[Sn],若[bn(2an-1)=1],證明:[3Sn+1>log2(bn+3)].
證明:因為[bn(2an-1)=1],[bn=3n-1],
因為[(3n+3)3-(3n+5)(3n+2)2=9n+7>0],
所以[f(n+1)>f(n)],可得[f(n)]是單調(diào)遞增的函數(shù),
即[3Sn+1-log2(bn+3)=log2f(n)>0],
所以[3Sn+1>log2(bn+3)].
構(gòu)造出合適的函數(shù)后,便將復(fù)雜的數(shù)列不等式問題轉(zhuǎn)化為簡單的函數(shù)單調(diào)性問題、最值問題,通過研究函數(shù)的單調(diào)性和最值,即可快速解題.
二、放縮法
放縮法是證明不等式的重要工具.運用放縮法證明不等式,通??上葘⑼椆竭M行適當(dāng)?shù)姆趴s,以便運用錯位相減法、裂項相消法、分組求和法快速求得數(shù)列的和;也可以先求出數(shù)列的和,再通過添項、去項、擴大分子等方式放縮和式,從而證明不等式.
三、數(shù)學(xué)歸納法
數(shù)學(xué)歸納法適用于證明與自然數(shù)有關(guān)的不等式問題.運用數(shù)學(xué)歸納法證明數(shù)列不等式一般有兩個步驟:第一步,證明當(dāng)[n=1]時不等式成立;第二步,假設(shè)當(dāng)[n=k]時不等式成立,并由此推出當(dāng)[n=k+1]時不等式也成立.綜合上述情況,即可證明數(shù)列不等式成立.
數(shù)列[cn]的通項公式中含有根式,采用常規(guī)方法求證較為困難,于是運用數(shù)學(xué)歸納法,分兩步證明當(dāng)[n=1]和[n=k+1]時不等式成立,即可證明結(jié)論成立.
上述三種方法都是證明數(shù)列不等式的重要手段,其中構(gòu)造函數(shù)法和放縮法比較常用.而運用數(shù)學(xué)歸納法解題的運算量較大,一般在采用其他方法求解較困難時才運用該方法.