比较不等式大小的方法和不等式的基本性质

知识点2023-01-17 17:39
一、比较不等式大小的方法和不等式的基本性质1、不等式的基本性质(1)对称性:$a>bLeftrightarrow b<a$,$a<bLeftrightarrow b>a$。

一、比较不等式大小的方法和不等式的基本性质

1、不等式的基本性质

(1)对称性:$a>bLeftrightarrow b<a$,$a<bLeftrightarrow b>a$。

(2)传递性:$a>b$,$b>cRightarrow a>c$;$c<b$,$b<aRightarrow c<a$。

(3)可加性:$a>bLeftrightarrow a+c>b+c$。

推论:(移项法则)$a+b>cLeftrightarrow a>c-b$。

(4)同向可加性:$a>b$,$c>dRightarrow a+c>b+d$。

(5)可乘性:$a>b$,$c>0Rightarrow ac>bc$。

(6)同向同正可乘性:$a>b>0$,$c>d>0Rightarrow ac>bd$。

(7)可乘方性:$a>b>0Rightarrow a^n>b^n(n∈mathbf{N},n≥1)$。

(8)可开方性:$a>b>0Rightarrow sqrt[n]{a}>sqrt[n]{b}$。

2、不等式的其他性质

(1)倒数性质

① $a>b,ab>0Rightarrow frac{1}{a}<frac{1}{b}$;

② $a<0<bRightarrow frac{1}{a}<frac{1}{b}$;

③ $a>b>0,0<c<dLeftrightarrow frac{a}{c}>frac{b}{d}$。

(2)分数性质

若$a>b>0,m>0$,则

① 真分数性质:$frac{b}{a}<frac{b+m}{a+m}$;$frac{b}{a}>frac{b-m}{a-m}(b-m>0)$。

② 假分数性质:$frac{a}{b}>frac{a+m}{b+m}$;$frac{a}{b}<frac{a-m}{b-m}(b-m>0)$。

3、比较不等式大小的方法

(1)作差法

$a-b>0Leftrightarrow a>b$;

$a-b<0Leftrightarrow a<b$;

$a-b=0Leftrightarrow a=b$。

(2)作商法

$b>0$时,$frac{a}{b}>1Leftrightarrow a>b$,$frac{a}{b}=1Leftrightarrow a=b$,$frac{a}{b}<1Leftrightarrow a<b$;

$b<0$时,$frac{a}{b}>1Leftrightarrow a<b$,$frac{a}{b}=1Leftrightarrow a=b$,$frac{a}{b}<1Leftrightarrow a>b$。

(3)函数性质法

利用指数函数$y=a^x$、对数函数的$y=log^x_a$的单调性:$a>1$时单调递增;$0<a<1$时单调递减。

二、比较不等式大小的方法的相关例题

已知$a,b$为正实数,则下列关于$frac{a}{sqrt{b}}+frac{b}{sqrt{a}}$与$sqrt{a}+sqrt{b}$的大小比较正确的是

A.$frac{a}{sqrt{b}}+frac{b}{sqrt{a}}>sqrt{a}+sqrt{b}$

B.$frac{a}{sqrt{b}}+frac{b}{sqrt{a}}<sqrt{a}+sqrt{b}$

C.$frac{a}{sqrt{b}}+frac{b}{sqrt{a}}≥sqrt{a}+sqrt{b}$

D.$frac{a}{sqrt{b}}+frac{b}{sqrt{a}}≤sqrt{a}+sqrt{b}$

答案:C

解析:解法一:(作差法):

$left(frac{a}{sqrt{b}}+frac{b}{sqrt{a}} ight)-(sqrt{a}+sqrt{b})=$$left( frac{a}{sqrt{b}}-sqrt{b} ight)+left( frac{b}{sqrt{a}}-sqrt{a} ight)=$$frac{a-b}{sqrt{b}}+frac{b-a}{sqrt{a}}=$$frac{(a-b)(sqrt{a}-sqrt{b})}{sqrt{ab}}=$$frac{(sqrt{a}+sqrt{b})(sqrt{a}-sqrt{b})^2}{sqrt{ab}}$。

$∵a,b$为正实数,$∴frac{(sqrt{a}+sqrt{b})(sqrt{a}-sqrt{b})^2}{sqrt{ab}}≥0$,$∴frac{a}{sqrt{b}}+frac{b}{sqrt{a}}≥sqrt{a}+sqrt{b}$。

解法二:(作商法):$frac{frac{a}{sqrt{b}}+frac{b}{sqrt{a}}}{sqrt{a}+sqrt{b}}=$$frac{asqrt{a}+bsqrt{b}}{sqrt{ab}(sqrt{a}+sqrt{b})}=$$frac{(sqrt{a})^3+(sqrt{b})^3}{sqrt{ab}(sqrt{a}+sqrt{b})}=$$frac{a+b-sqrt{ab}}{sqrt{ab}}=$$1+frac{(sqrt{a}-sqrt{b})^2}{sqrt{ab}}≥1$。

$∵a>0,b>0$,$∴frac{a}{sqrt{b}}+frac{b}{sqrt{a}}>0$,$sqrt{a}+sqrt{b}>0$,$∴frac{a}{sqrt{b}}+frac{b}{sqrt{a}}≥sqrt{a}+sqrt{b}$。

解法三:(平方后作差):

$left( frac{a}{sqrt{b}}+frac{b}{sqrt{a}} ight)^2=$$frac{a^2}{b}+frac{b^2}{a}+2sqrt{ab},(sqrt{a}+sqrt{b})^2=$$a+b+2sqrt{ab}$,

$∴left( frac{a}{sqrt{b}}+frac{b}{sqrt{a}} ight)^2-(sqrt{a}+sqrt{b})^2=$$frac{(a+b)(a-b)^2}{ab}$。

$∵a>0$,$b>0$,$∴frac{(a+b)(a-b)^2}{ab}≥0$,

又$frac{a}{sqrt{b}}+frac{b}{sqrt{a}}>0$,$sqrt{a}+sqrt{b}>0$,故$frac{a}{sqrt{b}}+frac{b}{sqrt{a}}≥sqrt{a}+sqrt{b}$。