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导数法证明不等式

导数法证明不等式通常把不等式移项构造成函数,再通过单调性或最值证明该函数始终非负或非正。

参数、恒成立与不等式证明3 条知识关系4 个内容块
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如果要证明 A≥B,能不能把问题改成“一个函数永远不低于 0”?

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构造差函数

F(x)=A(x)B(x),AB    F0F(x)=A(x)-B(x),\quad A\ge B\iff F\ge0

在原不等式定义域内等价。

典型不等式

h(x)=x1lnx,h(x)=11xh(x)=x-1-\ln x,\quad h'(x)=1-\frac1x

x>0,h 在 x=1 处取得最小值 0。

把不等式变成函数问题

证明 A(x)B(x)A(x)\ge B(x) 时,常令 F(x)=A(x)B(x)F(x)=A(x)-B(x),目标变成证明 F(x)0F(x)\ge0。接下来用导数研究 FF 的单调性、极值或最小值。

构造函数的标准不是“能求导”

好的辅助函数应该让目标结论直接变成“函数恒非负/恒非正”,并让导函数的符号容易判断。若直接移项后结构很差,可以尝试同除正量、取对数或重组表达式,但每一步都要先保证等价或同向。

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