切线放缩的证明过程(切线放缩的六种形式)

切线放缩的证明过程(切线放缩的六种形式)

首页维修大全综合更新时间:2025-07-03 04:09:33

切线放缩的证明过程

切线放缩是考试中的经典考法,最经典的不等式有:e^x>=x+1,linx<=x-1及其变形。切线放缩可以化曲为直,化超越式为便于处理的线性式或无超越式函数予以处理,并能够达到局部的近似模拟,关注函数形态,把握其凹凸性、变化趋势是关键,通常是借助切线搭桥,从而证明问题。

想要把一个曲线转化成易于分析的方向,我们最容易想到的就是切线放缩了。

如果要用切线来放缩,我们必须确定的有两点:

[1] 切线的位置,决定了切线放缩的方向,一般取决于原函数是凹函数还是凸函数。

[2] 切点的位置,决定了切线放缩的取等点,且在放缩中,取等点是一定要给予十分重视的。

以  为例子,这其实就是全定义域内的严格凹函数  在 0 处的切线,所以我们得到了:

 的一个下界为  ,取等点为  ,得到这个之后 ,分析中就可以把  缩小为 

那么什么是凹函数呢?其实就是图像上看起来是凹下去的函数,我们来看看  的图像:

可以看到,函数是向下弯曲的,也就像是 "被某个东西压凹下去了",所以称为凹函数。

这只是从图形上来看,严格来说,凹函数和凸函数的定义为:假设  二阶可导,那么:

当  时,是凹函数; 当  时,是凸函数。

以  和  为例子 ,  的二阶导数还是  ,这是恒大于 0 的 ,所以  是凹函数。  的一阶导数是  ,二阶导数是  ,二阶导恒小于 0, 所以  是凸函数。

一般来说,我们不去通过证明一个函数的凹凸性来判断放缩的方向,因为这需要求二阶导数,且在实际放缩应用中不需要这么做,而是直接作差证明其方向即可 ( 证明详见单调性一章 )。

了解这两点之后,这里将直接给出一些高考中常用的切线放缩式:

这三条对于入门和做题已经足够,一般考试中都是这几条的变形,所以请务必熟记这几条。在不等式证明中的使用这些式子的方法为:先观察题目,确定使用的是哪一个放缩式子。确定好后,直接放缩,最好可以写一遍放缩式子的证明,这是最为严谨,保险的方法,而且它们的证明并不算困难。

但是,这里为什么只有三条放缩式呢,因为上面给出的都是定义域内恒成立的切线,但实际上很多函教的切线放缩不是全定义域都成立的。俗话说有备无患,我们知道更多的放缩式绝对是更好的,所以后面呆哥会给出更多放缩式子的由来,不过接下来我们要着重讲的是一个很重要的方法:分段。

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