即调和平均数小于等于几何平均数小于等于算术平
巡山小妖精
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2021年01月28日 03:09
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极值点偏移问题的不等式解法
我们熟知平均值不等式:
a
,
b
R
a
b
a
2
b
2
a b
1
1
2
2
a
b
2
即“调和平均数”小于等于“几何平均数”小于等于“算术平均值”小于等于“平方平均值 ”
等号成立的条件是
a
b
.
我们还可以引入另一个平均值:对数平均值:
a
b
ln
a
ln
b
那么上述平均值不等式可变为:对数平均值不等式
a
b
a
b
<
a
b
,
a
b
,
ab
<
ln
a
ln
b
2
以下简单给出证明:
不妨设
a
b
,设
a
bx
,则 原不等式变为:
x
1,
2(
x
< br>1)
x
1
ln
x
x
1
x
以下只要证明上述函数不等式即可
.
以下我们来看看对数不等式的作用
.
题目
1
:
(
2015
长春四模题)已知函数
f
(
x
)
ex
ax
有两个零点
x
1
x
2,则下列说法错误的是
A.
a
e
B.
x
1
x
2
2
C.
x
1
x
2
1
D.
有极小值点
x
0
,且
x
1
x
2
2
x
0
【答案】
C
【解析】函数
f
(
x
)
导函数:
f
'(
x
)
e
x
a
有极值点
x
ln
a
,而极值
f
(ln< br>a
)
a
a
ln
a
0
,
a
e
,
A
正确
.
f
(
x
)
有两个零点:
e
x
1
ax
1
0
,
e
x
2
ax< br>2
0
,即:
x
1
ln
a
ln
x
1
①
x
2
ln
a
ln
x
2
②
①
-
②得:
x
1
x
2
ln
x
1
ln
x
2
根据对数平均值不等式:
x
1
x
2
x
1
x
2
1
x
1
x
2
2
ln
x
1
ln
x
2
x
1
x
2
2
,而
1
x
1
x
2
,
x1
x
2
1
B
正确,
C
错误
而①
+
②得:
x
1
x
2
2ln
a
ln< br>x
1
x
2
2ln
a
,即
D
成立
.
题目
2
:
(
2011
辽宁理)已知函数
f
x
ln
x
ax
2
(2
a
)
x
.
若函数
y
f
x
的图像与
x
轴交于
A
,
B
两点,线段
AB
中点的横坐标为
x
0
,证明:
f
'
x
0
0
【解析】原题目有
3
问,其中第二问为第三问的解答提供帮助,现在我们利用不等式直 接去
证明第三问:
设
A
(
x
1
,
f
(
x
1
))
,
B
(
x
2,
f
(
x
2
))
,
x
1
< br>x
2
,则
x
0
x
1
x
2
,
2
2
ln
x
1
ax
1
(2
a
)
x
1
0
①
2
ln
x
2
ax
2
(2
a
)
x
2
0
②
①
-
②得:
ln
x
1
< br>ln
x
2
a
(
x
1
x
2
)(
x
1
x
2
)
(2
a
)(
x
1
x
2
)
0
,化简得:
1
x
1
x
2
0
③
a
(
x
1
x
2
)
(2
a
)ln
x
1
ln
x
2
而根据对数平均值不等式 :
x
1
x
2
x
x
1
2
ln
x
1
ln
x2
2
③等式代换到上述不等式
1
x
x1
1
2
x
0
④
a
(
x
1
x
2
)
(2< br>
a
)
2
2
ax
0
(2
a
)
根据:
2
ax
0
(2
a
)
x
0
0
(由③得出)∴④式变为:
2
2
ax
0
(2
a
)
x
0
1
0
(2
x0
1)(
ax
0
1)
0
∵
(2
x
0
1)
0
,∴
x
0
1
,∴
x
0
在函数单减区间中,即 :
a