第5讲 直接证明与间接证明
基础巩固题组
(建议用时:40分钟)
一、选择题
1.若a,b∈R,则下面四个式子中恒成立的是 ( )
A.lg(1+a2)>0 B.a2+b2≥2(a-b-1)
C.a2+3ab>2b2 D.eq \f(a,b)1,a=eq \r(m+1)-eq \r(m),b=eq \r(m)-eq \r(m-1),则以下结论正确的是( )
A.a>b B.aeq \r(m)+eq \r(m-1)>0(m>1),
∴eq \f(1,\r(m+1)+\r(m))40,∴eq \r(6)+eq \r(7)>2eq \r(2)+eq \r(5).
答案 eq \r(6)+eq \r(7)>2eq \r(2)+eq \r(5)
7.下列条件:①ab>0,②ab<0,③a>0,b>0,④a<0,b<0,其中能使eq \f(b,a)+eq \f(a,b)≥2成立的条件的序号是________.
解析 要使eq \f(b,a)+eq \f(a,b)≥2,只需eq \f(b,a)>0且eq \f(a,b)>0成立,即a,b不为0且同号即可,故①③④能使eq \f(b,a)+eq \f(a,b)≥2成立.
答案 ①③④
8.设a,b是两个实数,给出下列条件:①a+b>2;②a2+b2>2.其中能推出:“a,b中至少有一个大于1”的条件的是________(填上序号).
答案 ①
三、解答题
9.若a,b,c是不全相等的正数,求证:
lgeq \f(a+b,2)+lgeq \f(b+c,2)+lgeq \f(c+a,2)>lg a+lg b+lg c.
证明 ∵a,b,c∈(0,+∞),
∴eq \f(a+b,2)≥eq \r(ab)>0,eq \f(b+c,2)≥eq \r(bc)>0,eq \f(a+c,2)≥eq \r(ac)>0.
又上述三个不等式中等号不能同时成立.
∴eq \f(a+b,2)·eq \f(b+c,2)·eq \f(c+a,2)>abc成立.
上式两边同时取常用对数,
得lgeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a+b,2)·\f(b+c,2)·\f(c+a,2)))>lg abc,
∴lgeq \f(a+b,2)+lgeq \f(b+c,2)+lgeq \f(c+a,2)>lg a+lg b+lg c.
10.设数列{an}是公比为q的等比数列,Sn是它的前n项和.
(1)求证:数列{Sn}不是等比数列;
(2)数列{Sn}是等差数列吗?为什么?
(1)证明 假设数列{Sn}是等比数列,则Seq \o\al(2,2)=S1S3,
即aeq \o\al(2,1)(1+q)2=a1·a1·(1+q+q2),
因为a1≠0,所以(1+q)2=1+q+q2,
即q=0,这与公比q≠0矛盾,
所以数列{Sn}不是等比数列.
(2)解 当q=1时,Sn=na1,故{Sn}是等差数列;
当q≠1时,{Sn}不是等差数列,否则2S2=S1+S3,
即2a1(1+q)=a1+a1(1+q+q2),
得q=0,这与公比q≠0矛盾.
综上,当q=1时,数列{Sn}是等差数列;当q≠1时,数列{Sn}不是等差数列.
能力提升题组
(建议用时:25分钟)
11.设a,b,c均为正实数,则三个数a+eq \f(1,b),b+eq \f(1,c),c+eq \f(1,a) ( )
A.都大于2 B.都小于2
C.至少有一个不大于2 D.至少有一个不小于2
解析 ∵a>0,b>0,c>0,
∴eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a+\f(1,b)))+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(b+\f(1,c)))+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(c+\f(1,a)))=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a+\f(1,a)))+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(b+\f(1,b)))+
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(c+\f(1,c)))≥6,当且仅当a=b=c=1时,“=”成立,故三者不能都小于2,即至少有一个不小于2.
答案 D
12.已知函数f(x)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq \s\up12(x),a,b是正实数,A=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a+b,2))),B=f(eq \r(ab)),C=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2ab,a+b))),则A,B,C的大小关系为 ( )
A.A≤B≤C B.A≤C≤B
C.B≤C≤A D.C≤B≤A
解析 ∵eq \f(a+b,2)≥eq \r(ab)≥eq \f(2ab,a+b),又f(x)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq \s\up12(x)在R上是减函数,∴feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a+b,2)))≤f(eq \r(ab))≤feq \b\lc