研究不等式论文

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不等式在数学中占有重要地位 在中学数学 高等数学 微积分 几何学中都在出现 不等式是相对等式而提出的 现实生活有许多的不等式 所以不等式很重要

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微积分在不等式中的应用
［摘要］本文应用微积分讨论了一些不等式的解法和证明，进一步揭示了微积分作为一种实用性很强的数学方法和工具，在求解不
等式中的作用。
［关键词］微积分高等数学不等式
不等式是数学研究的一个基本问题,是属于初等数学的重要内容。
不等式的证明方法多种多样，初等数学中常用的方法有恒等变形，使用
重要不等式，用数学归纳法等，这些方法往往需要极高的技巧和超强的
变形能力。
微积分是高等数学的核心，微积分思想方法是高等数学乃至整个
数学的典型方法，微积分思想方法的引入为解决不等式证明的难题找
到了突破口，用这来解不等式可使解题思路变得简单。下面就通过实例
分析微积分在证明不等式中的应用。
1、用导数的定义证明不等式
例1．设f(x)=a1sinx+a2sin2x+…+ansinnx，已知f(x)≤sinx，
求证：a1+2a2+…+nan≤1。
证明：方法1：因为f(0)=0，
由已知f
(x)-f(0)
x-0≤
sinx
x(
x≠0)
∴lim
x→0
f(x)-f(0)
x-0≤
1圯f'(0)≤1
即a1+2a2+…+nan≤1。
导数的定义是微积分的基础，此题还可运用两个重要极限及变形
进行证明。
方法2：由f(x)≤sinx，得f
(x)
x≤
sinx
x(
x≠0)，即
a1s
inx
x+
a2s
in2x
x+
…+ans
innx
x≤
sinx
x
两端同时取x→0时的极限得
lim
x→0
a1s
inx
x+
a2s
in2x
x+
…+ans
innx
x≤
lim
x→0
sinx
x
由重要极限及其变形知：lim
x→0
sinkx
x=
k
∴a1+2a2+…+nan≤1,证毕。
2、利用函数的单调增减性
定理1：设函数y=f(x)在[a,b]上连续，在（a,b）内可导
（1）若在（a,b）内，f'(x)>0,那么函数y=f(x)在[a,b]上单调增加；
（2）若在（a,b）内，f'(x)<0,那么函数y=f(x)在[a,b]上单调减少。
由定理1我们总结出运用单调性证明不等式的一般方法与步骤：
（1）移项，使不等式一端为“0”，另一端即为所作的辅助函数f(x)；
（2）求出f'(x)，并判断f(x)在指定区间的增减性；
（3）求出区间端点的函数值，作出比较即得所证。
例2．设b>a>0，证明：lnb
a>
2(b-a)
a+b。
分析：当b>a>0时，lnb
a>
2(b-a)
a+b圳
(lnb-lna)(a+b)>2(b-a)
证明：令f(x)=(lnx-lna)(a+x)-2(x-a)(x≥a)
∵f'(x)=1
x(
a+x)+(lnx-lna)-2
f''(x)=-a
x2+
1
x=
x-a
x2≥
0(x≥a)
所以f'(x)单调增加，又f'(a)=0，于是f'(x)≥0(x≥a)
因而f(x)单调增加，又f(a)=0，故当b>a>0时，有f(b)>f(a)=0
即(lnb-lna)(a+b)-2(b-a)>0，亦即lnb
a>
2(b-a)
a+b。
3、用微分中值定理证明不等式
定理2（罗尔定理）：设函数f(x)满足条件：
（1）在闭区间[a,b]上连续；
（2）在开区间（a,b）内可导；
（3）f(a)=f(b)；
则在（a,b）内至少存在一个点ξ，使得f'(ξ)=0。
定理3（拉格朗日中值定理）：设函数f(x)满足条件：
（1）在闭区间[a,b]上连续；
（2）在开区间（a,b）内可导；
则在（a,b）内至少存在一个点ξ，使得f'(ξ)=f
(b)-f(a)
b-a。

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