均值不等式的加强及逆向

本文给出关于平均值Ａｎ,Ｇｎ 的两个新的不等式及其等价形式 ,它们可看作均值不等式Ａｎ≥Ｇｎ 的加强及逆向 ,有着许多有趣的应用 .定理　设ｘｉ∈ [ａ ,ｂ] ,0 <ａ <ｂ ,ｉ =1,2 ,… ,ｎ ,则有1ｎ ｎｉ=1 (ｘｉ-2ａ) 2 ≥ [( ｎｉ=1 ｘｉ) 1ｎ -2ａ] 2 (1)1ｎ ｎｉ=1 (2ｂ -ｘｉ) 2 ≤ [2ｂ -( ｎｉ=1 ｘｉ) 1ｎ] 2 (2 )即　 14ａ[1ｎ ｎｉ=1 ｘ2ｉ-( ｎｉ=1 ｘ2ｉ) 1ｎ]　≥ 1ｎ ｎｉ=1 ｘｉ-( ｎｉ=1 ｘｉ) 1ｎ (3)　≥ 14ｂ[1ｎ ｎｉ=1 ｘ2ｉ-( ｎｉ=1 ｘ2ｉ) 1ｎ] (4)以上各式取等号的条件均为ｘ1 =ｘ2 =… =ｘｎ.证　易知 (3) …     

函数在某点取值范围问题的解法

文 [1 ]借助图形解决已知一次函数在两点处的取值范围 ,求第三点取值范围的问题 .但对于一般性的函数在某点取值范围问题 ,图形法难以奏效 ,本文将用熟知的拉格朗日 (Ｌａｇｒａｎｇｅ)插值公式解决这类问题 .拉格朗日插值公式 :设ｆ(ｘ)是一个次数不超过ｎ次的多项式 ,对于任意ｎ 1个互异的实数ｘｉ及其对应的多项式值ｆ(ｘｉ) (ｉ=1 ,2 ,… ,ｎ 1 ) ,有ｆ(ｘ) ≡ ∑ｎ 1ｊ=1ｉ≠ｊπ1≤ｉ≤ｎ 1ｘ -ｘｉｘｊ-ｘｉｆ(ｘｊ)由插值公式知 ,ｆ(ｘ)由ｘｉ 和ｆ(ｘｉ) (ｉ=1 ,2 ,… ,ｎ 1 )唯一确定 .已知ｆ(ｘ)在ｎ 1个点的函数值范围 ,求…     

两个不等式的指数推广

贵刊文[1]给出以下两个不等式:1　设ｘｉ∈Ｒ (ｉ=1,2,…,ｎ),且ｘ211 ｘ21 ｘ221 ｘ22 … ｘ2ｎ1 ｘ2ｎ=ａ(0<ａ<ｎ),求证:ｘ11 ｘ21 ｘ21 ｘ22 … ｘｎ1 ｘ2ｎ≤ａ(ｎ-ａ)(1)2　设ｘｉ∈Ｒ (ｉ=1,2,…,ｎ),且ｘ11 ｘ1 ｘ21 ｘ2 … ｘｎ1 ｘｎ=ａ(0<ａ<ｎ),求证:ｘ211 ｘ1 ｘ221 ｘ2 … ｘ2ｎ1 ｘｎ≥ａ2ｎ-ａ(2)笔者受该文的启发,将上述两个不等式从变量的指数上予以推广,得到下面几个命题.　命题1　设ｘｉ∈Ｒ (ｉ=1,2,…,ｎ),ｍ,ｋ∈Ｎ,且ｍ≥2,1≤ｋ≤ｍ-1,且ｘｍ11 ｘｍ ｘｍ21 ｘｍ2 … ｘｍｎ1 ｘｍｎ=ａ(0<ａ<ｎ),则有:ｘｋ11 ｘｍ…     

一道加拿大数学竞赛题的推广

1997年加拿大数学公共竞赛有一道题是 :已知 16个正数之和为 10 0 ,平方和为 10 0 0 ,证明这 16个数中没有一个大于 2 5 .本文将推广该题的结论 .首先给出二次函数 ｆ(ｘ) =ｘ2 的一条性质 :对于任意ｎ个实数ｘ1 ,ｘ2 ,… ,ｘｎ,有ｘ21 +ｘ22 +… +ｘ2 ｎｎ ≥ (ｘ1 +ｘ2 +… +ｘｎｎ ) 2 (当且仅当ｘ1 =ｘ2 =… =ｘｎ 时取等号 )①定理　设ｎ(≥ 2 )个实变数ｘｉ(ｉ =1,2 ,… ,ｎ)之和为定值Ａ ,平方和为定值Ｂ ,则ｘｉ(ｉ=1,2 ,… ,ｎ)的取值范围为 :(1)当Ａ2 >ｎＢ时 ,ｘｉ 不存在 ;(2 )当Ａ2 =ｎＢ时 ,ｘｉ=Ａｎ;(3 )当Ａ2 <ｎＢ时 ,Ａ …     

也谈一类分段函数的统一表达式

文 [1 ]用待定系数法讨论了一类分段函数的统一表达式 ,本文给出此问题的明确结论 .记分段函数ｆ(ｘ) =Ｐ1 (ｘ) ,　　　　ｘ≤ａ1 ;Ｐ2 (ｘ) ,　ａ1 <ｘ≤ａ2 ;　…　　　　　…Ｐｎ(ｘ) ,ａｎ- 1 <ｘ≤ａｎ;Ｐｎ 1 (ｘ) ,　　　ａｎ <ｘ .(1 )定理　设Ｐ1 (ｘ) ,Ｐ2 (ｘ) ,… ,Ｐｎ 1 (ｘ)均为多项式 ,且Ｐｉ(ａｉ) =Ｐｉ 1 (ａｉ) ,1 ≤ｉ≤ｎ (2 )则ｆ(ｘ) =12 Ｐ1 (ｘ) Ｐｎ 1 (ｘ) Ｓ(ｘ) (3 )其中Ｓ(ｘ) =∑ｎｉ =1Ｑｉ(ｘ) (ｘ-ａｉ) 2 ,诸Ｑｉ(ｘ)为多项式 ,满足Ｐｉ 1 (ｘ) -Ｐｉ(ｘ) =(ｘ -ａｉ)Ｑｉ(ｘ) ,1 ≤ｉ≤ｎ .证　由 …     

函数的极限与函数极限的四则运算

函数的极限选择题1　设ａ为常数 ,|ａ| <1 ,则ｌｉｍｘ→ ∞ ａｘ 的值是(　　 )(Ａ) 0 .　　　　　　　 (Ｂ) 1 .(Ｃ) ∞ . (Ｄ)ａ .2　设ｆ(ｘ) =ｘ2 - 4ｘ - 2 (ｘ≠ 2 ) ,则ｘ→ 2时ｆ(ｘ)的极限为 (　　 )(Ａ)不存在 . (Ｂ) 0 .(Ｃ) 4. (Ｄ) - 2 .3　设ｆ(ｘ) =ｅｘ 1 ,ｘ≤ 0 ,4ｘ2 ,ｘ >0 ,则ｌｉｍｘ→ 0 ｆ(ｘ)的值是 (　　 )(Ａ) 2 . (Ｂ) 0 .(Ｃ)不存在 . (Ｄ) 1 .4　设ｆ(ｘ) =(ｘ - 4 ) 2 ,则ｌｉｍｘ→ 0 -ｆ(ｘ)的值是(　　 )(Ａ)± 4. (Ｂ)不存在 .(Ｃ) - 4 . (Ｄ) 4.5　设ｆ(ｘ) =1 ,ｘ >0 ,0 ,ｘ =0 ,- 1 ,ｘ <0 ,则…     

巧用方差解题

命题　对于ａｉ∈Ｒ (ｉ =1,2 ,… ,ｎ) ,记 ｘ =1ｎ ｎｉ =1ａｉ,ｓ2 =1ｎ ｎｉ =1(ｘｉ- ｘ) 2 =1ｎ ｎｉ=1ｘ2 ｉ- ｘ2 ,则ｓ2≥ 0 (当且仅当ｘ1=ｘ2 =… =ｘｎ= ｘ时取等号 ) .本文举例说明这一命题在解题中的巧用 .1　用于求最值例 1　求函数 μ =2ｘ - 1 5 - 2ｘ的最大值 .解　元素 2ｘ - 1与 5 - 2ｘ的平均数 Ｍ =μ2 ,方差ｓ2 =2ｘ - 12 5 - 2ｘ22 - (μ2 ) 2 =2 -μ24 .由命题知 ,2 - μ24 ≥ 0 (当且仅当 2ｘ - 1=5 - 2ｘ =μ2 时取等号 ) ,所以 0 <μ≤ 2 2 (当且仅当ｘ =32 时取等号 ) ,故当ｘ =32 时 ,μｍａｘ=2 2 …     

一类无理不等式

近两年 ,各种中学数学刊物对于代数不等式中的分式不等式的讨论颇多 ,但对无理不等式的关注似乎较少 .本文将利用文 [1 ]的结论 ,即下述引理建立几个无理不等式 ,它们或推广或加强了已知不等式或给出已知不等式的反向估计 .引理　设ａ≤ｘｉ ≤ｂ ,ｉ=1 ,… ,ｎ ,ｎ≥ 2 ,ｘ1 … ｘｎ =ｓ,ｆ(ｘ)是 [ａ ,ｂ]上的连续的严格上凸函数 ,Ｆ(ｘ1 …ｘｎ) =ｆ(ｘ1 ) … ｆ(ｘｎ) ,则Ⅰ　Ｆｍａｘ =Ｆ ｓｎ,… ,ｓｎ =ｎｆ ｓｎ ,即当且仅当ｘ1 =… =ｘｎ 时Ｆ达到最大值 ;Ⅱ　Ｆｍｉｎ =Ｆ(ａ ,… ,ａ ,ｂ ,… ,ｂ ,ｃ) =ｕｆ(ａ) (ｎ - 1 -ｕ…     

组合数的又一性质——由《概率论》中离散型随机变量的分布列的性质想到的

初等数学中关于组合数有两条性质 :Ｃｍｎ =Ｃｎ-ｍｎ 及Ｃｍｎ+1 =Ｃｍｎ +Ｃｍ- 1 ｎ ,组合数还有如下性质 :定理　若ｍ ,ｎ ,ｋ∈Ｎ ,且ｍ≤ｎ ,ｍ≤ｋ ,则有Ｃｍｎ+ｋ =∑ｉ+ｊ=ｍＣｉｎＣｊｋ这里先回顾一下《概率论》中离散型随机变量的分布列所具有的性质 :设 ζ为一离散型随机变量 ,它所有可能取的值为ｘ1 ,ｘ2 ,… ,ｘｎ,事件 { ζ=ｘｉ}的概率为ｐｉ(ｉ=1 ,2 ,… ,ｎ) .即Ｐ{ ζ=ｘｉ} =ｐｉ(ｉ=1 ,2 ,… ,ｎ) ①式①为离散型随机变量 ζ的分布列 ,它可用表格的形式绘出 (表 1 )表 1ζ ｘ1 ｘ2 … ｘｎＰ ｐ1 ｐ2 … ｐｎ　　任一…     

高三数学备考自测题

选择题 (第 1— 10题每题 4分 ,第 11— 14题每题 5分 ,共 6 0分 )1　已知集合Ｉ ={1,2 ,3,4 ,5},Ａ ={1,2 ,3},Ｂ ={3,4 ,5},则Ａ∩Ｂ = (　　 )(Ａ) {3}.　 (Ｂ) {4,5}.　 (Ｃ) {1,2 }.　 (Ｄ) .2　已知元素 (ｘ ,ｙ)在映射 ｆ下的像是 (ｘ -ｙ ,ｘ ｙ) ,那么 ( 2 ,- 4)在 ｆ下的原象为 (　　 )(Ａ) ( 1,3) .　　　 (Ｂ) ( - 1,3) .(Ｃ) ( 1,- 3) .　　 (Ｄ) ( - 1,- 3) .3　函数 ｆ(ｘ) =1 ｓｉｎｘ -ｃｏｓｘ的最小正周期为(　　 )(Ａ) π2 .　 (Ｂ)π .　 (Ｃ) 2π .　 (Ｄ) 3π .4　函数 ｆ(ｘ) =2 ｘ ａ2 ｘ-ａ为奇函数 ,则实数ａ…     

一个复数设置问题的探究

问题　应用复数知识求函数 ｙ =ｘ2 + 9+ｘ2 - 2ｘ + 5的最小值 .在一次课堂练习中 ,笔者提出以上问题 ,第一步同学们都能将此函数式化为ｙ =ｘ2 + 9+ (ｘ - 1) 2 + 4 ,转化为利用复数的模的性质来求解 .但在第二步设复数具体解的时候 ,所设复数可以说五花八门 ,而所得结果不外乎两种 ,简录四种如下 :(以下ｘ均为实数 )1)设复数ｚ1=ｘ + 3ｉ,ｚ2 =ｘ - 1+ 2ｉ,则原函数可化为 ｙ =|ｚ1| + |ｚ2 |≥ |ｚ1-ｚ2 | =| 1+ｉ| =2 .2 )设ｚ1=ｘ + 3ｉ,ｚ2 =1-ｘ - 2ｉ,则原函数可化为 ｙ =|ｚ1+ |ｚ2 |≥ |ｚ1+ｚ2 | =| 1+ｉ| =2 .3)设ｚ1=ｘ + 3ｉ…     

一类条件不等式的“根”

在教学中 ,笔者常见如下题组 :已知ｘ1∈Ｒ+ (ｉ=1 ,2 ,3) ,且ｘ1+ｘ2 +ｘ3 =1 ,求证 :①ｘ21+ 2ｘ22 + 3ｘ23 ≥ 61 1 ｘ ;②ｘ1+ｘ2 +ｘ3 ≤ 3;③ 1ｘ1+ 4ｘ2 + 9ｘ3 ≥ 36 .( 1 990日本ＩＭＯ选拔赛题 )该类不等式的“根”是什么呢 ?通过研究 ,笔者发现下面结论 .命题　已知ｘｉ,ａｉ∈Ｒ+ (ｉ=1 ,2 ,… ,ｎ)且∑ｎｉ=1ｘｉ=ｋ ,ｍ是有理数 ,则1 )当ｍ >1或ｍ <0时 ,∑ｎｉ=1ａｉｘｍｉ ≥ｋｍ(∑ｎｉ=1ａ 11-ｍｉ ) 1-ｍ.2 )当 0 <ｍ <1时 ,∑ｎｉ=1ａｉｘｍｉ ≤ｋｍ(∑ｎｉ=1ａ 11-ｍｉ ) 1-ｍ.证　 1 )当ｍ >1时 ,因为ｍ是有理数 ,可…     

关于一类分段函数的统一表达式问题——从一个错例谈起

1　纠正一个错例《数学通报》1 999年第 1 1期文 [1 ]举出一些分段函数的例子 ,其中最后的一个例子是求出分段函数ｆ(ｘ) =2ｘ 3,　　 - 3≤ｘ<- 2ｘ 1 ,　　　 - 2 ≤ｘ <∞的一个原函数φ(ｘ) =ｘ2 3ｘ,　　　 - 3≤ｘ<- 2 ;12 ｘ2 ｘ- 2 ,　　 - 2≤ｘ<∞并给出了 φ(ｘ)的统一解析表达式φ(ｘ) =34ｘ2 - (ｘ 2 ) (ｘ 2 ) 2 2ｘ 3ｘ (ｘ 2 ) 2 - 1 ,从而说明分段函数的原函数可以是初等函数 .今指出该例中分段函数 φ(ｘ)的统一解析表达式是错误的 ,正确的统一表达式是φ(ｘ) =34ｘ2 2ｘ- 1 - (14ｘ 12 ) (ｘ 2 ) 2 ,这很容易直接…     

一类含绝对值函数图象的简便作法

对于 ｆ(ｘ) =|ａ1ｘ ｂ1|± |ａ2 ｘ ｂ2 |±…± |ａｎｘ ｂｎ|这类含绝对值的函数的图象 ,一般的作法是分区间进行讨论化成分段函数 ,然后作分段函数的图象 .这一作法计算量大而繁锁 ,下面介绍一种作这类函数图象的简便方法 .函数 ｆ(ｘ) =|ａ1ｘ ｂ1|± |ａ2 ｘ ｂ2 |±…± |ａｎｘ ｂｎ|中 ,不妨设ａｉ>0 (ｉ=1 ,2 ,… ,ｎ) .又设 |ａｉｘ ｂｉ|=0的根为ｘｉ 且ｘ1<ｘ2 <… <ｘｎ(若不满足ｘ1<ｘ2 <… <ｘｎ,可化成这种形式 ) .令Ａ =ａ1±ａ2 ±…±ａｎ,Ｂ=ｂ1±ｂ2 ±…±ｂｎ,那么作 ｆ(ｘ)图象的方法如下 :第一步 :求点 .…     

一个猜想的证明

文[1 ]利用均值不等式对一类最小值问题进行了研究 ,但限于所推导的不等式 ,未能完全解决这一类问题 ,文末提出了如下猜想 :(以下简记∑ｎｉ =1为∑)设ａｉ,ｂｉ,∈Ｒ+,ｉ=1 ,2 ,… ,ｎ .α >0 ,则有 :∑ ｂｉα+1ａｉα ≥(∑ｂｉ) α+1(∑ａｉ) α ,当且仅当 ａｉｂｉ =∑ａｉ∑ｂｉ时等号成立 .本文利用凸函数定理证明了上述猜想 ,从而使这一类最小值问题得到了比较圆满的解决 .证明　首先介绍凸函数定理 [2 ]:设函数ｆ(ｘ)在区间Ｉ为下凸函数 ,λｉ∈Ｒ+,且 ∑λｉ=1 ,则对任意ｘｉ ∈Ｉ,有 :ｆ(∑λｉｘｉ) ≤ ∑λｉｆ(ｘｉ)现取ｆ(ｘ…     

巧用函数性质简化不等式

解不等式就是依据不等式的基本性质 ,对其进行同解变形 .如解不等式 :ｘ 1 >ｘ- 1可化为与之同解的ｘ 1≥ 0 ,ｘ - 1 <0 ,或ｘ 1 >0 ,ｘ - 1≥ 0 ,ｘ 1 >(ｘ - 1 ) 2 .再解之 .图　 1ｘ 1>ｘ - 1的图解如果再加分析 ,令ｙ1=ｘ 1是幂函数 ｙ=ｘ12 的图象向左平移一个单位所得 ,令 ｙ2 =ｘ- 1是一次函数 ,利用它们的图象及性质 (如图1 ) ,容易得知ｘ∈[- 1 ,3) ,其中交点 (3,2 )的横坐标可由解方程ｘ 1 =ｘ - 1解出 .这一解法将解不等式转化为对函数图象的研究讨论 ,直观明了 .　　由此得到启发 ,在解某些不等式时 ,可恰当转化…     

线性分式函数的迭代

函数的迭代在中学数学竞赛中经常出现 ,其迭代公式与应用也有不少文章论及 ,但多半是对某些整式或特殊的分式函数进行迭代 ,而一般的分式函数的迭代公式还鲜有谈到 .本文将从多项式理论的角度出发分析得出线性分式函数的ｎ次迭代公式 ,并通过实例说明其结论简捷实用 .定义　设函数ｙ =ｆ(ｘ) ,记ｆｎ(ｘ) =ｆ(ｆ…ｆｎ个ｆ(ｘ)… ) (ｎ∈Ｎ) ,则称ｆｎ(ｘ)为函数ｆ(ｘ)的ｎ次迭代 ,显然 ,ｆｎ(ｘ) =ｆ(ｆｎ- 1 (ｘ) ) .定理　若ｆ(ｘ) =ａｘ+ｂｃｘ+ｄ,ｆ1 (ｘ) =ｆ(ｘ) ,ｆｎ(ｘ) =ｆ(ｆｎ- 1 (ｘ) ) ,(ｎ≥ 2 ) ,ａ、ｂ、ｃ、ｄ是保证ｆｎ…     

函数的单调性在解题中的应用

函数的单调性是函数的重要性质之一 ,本文介绍它在解某些类型的数学题中的应用 .1　在方程问题中的应用例 1　 (北京市高一数学竞赛 ,1998年初赛 )试确定方程3ｘ2 -9 4ｘ2 -16 5ｘ2 -2 5 =12 0ｘ的解集 .解　记 ｆ(ｘ) =3 ｘ2 -9 4ｘ2 -16 5ｘ2 -2 5 ,　　　 ｇ(ｘ) =12 0ｘ .显然有ｘ >0 ,且有ｆ( 5 ) =ｇ( 5 ) ,即 5是方程ｆ(ｘ) =ｇ(ｘ)的一个根 .下面我们证明 5是方程ｆ(ｘ) =ｇ(ｘ)的唯一的一个根 .容易证明 ｆ(ｘ)在 ( 0 , ∞ )是增函数 ,ｇ(ｘ) 在 ( 0 , ∞ )是减函数 .若方程 ｆ(ｘ) =ｇ(ｘ)除了 5以外还有另一根ｘ0 ,当ｘ0 >5时 ,…     

一个不等式的发现

文 [1]给出了下面的一道竞赛题的几种优美的证法 .题　 (第 2 6届独联体数学奥林匹克竞赛试题 )证明 :对任意实数ａ >1,ｂ >1,有不等式 ａ2ｂ - 1 ｂ2ａ - 1≥ 8.其中一种证法是 :设ａ - 1=ｘ ,ｂ - 1=ｙ ,则ｘ >0 ,ｙ >0 ,原不等式等价于(ｘ 1) 2ｙ (ｙ 1) 2ｘ ≥ 8.运用柯西不等式 ,得(ｘ 1) 2ｙ (ｙ 1) 2ｘ=(ｘ 1) 2ｙ (ｙ 1) 2ｘ (ｙｘ ｙ ｘｘ ｙ)≥(ｘ ｙ 2 ) 2ｘ ｙ =(ｘ ｙ) 2 4(ｘ ｙ) 4ｘ ｙ=(ｘ ｙ) 4ｘ ｙ 4≥ 8.证明简洁而易懂 .原文还给出了一个推广 ,即设ａｉ>0 (ｉ=1,2 ,… ,ｎ) ,则(ａ1 1) 2ａ2 (ａ…     

高三复习代数训练题(一)

选择题 :本大题共 12小题 ,每小题 5分 ,共 60分 .在每小题给出的四个选项中 ,只有一项是符合题目要求的 .1　已知集合Ｍ ={ 0 ,1,2 ,3,4 ,5 } ,Ｎ ={ 1,2 ,3} ,满足条件Ｎ Ａ Ｍ的集合Ａ的个数是 (　　 )(Ａ) 64.　 (Ｂ) 63.　 (Ｃ) 8.　 (Ｄ) 7.2　若θ是第二象限的角 ,则必有 (　　 )(Ａ)ｔｇ θ2 >ｃｔｇ θ2 .　　 (Ｂ)ｔｇ θ2 <ｃｔｇ θ2 .(Ｃ)ｓｉｎ θ2 <ｃｏｓ θ2 . (Ｄ)ｓｉｎ θ2 >ｃｏｓ θ2 .3　设 ｆ(2 ｘ) =ｘ2 - 2ｘ - 1,那么 ｆ(0 .5 )等于(　　 )(Ａ) 2 .　 (Ｂ) - 2 .　 (Ｃ) 1.　 (Ｄ) - 74 .4　设ｃｏｓ3ｘ =- 12…