note 糖水不等式

发布时间 2023-10-04 16:15:01作者: xiaoluotongxue

什么是糖水不等式?

\[\frac{a}{b}\lt \frac{a+m}{b+m} \ \ \ (m>0) \]

凭直觉这个不等式当然是成立的,但数学这么严谨的东西你直觉算个姬直觉是不可靠的,那我们证明一下:

我们用改变后的浓度减去初始浓度:

\[\frac{a+m}{b+m}-\frac{a}{b}=\frac{a(b+m)-b(a+m)}{a(a+m)}=\frac{(ab+am)-(ab+bm)}{a(a+m)} \]

随后证明:

\[\because a\ b\ m>0 \ \ \ \therefore a(a+m)>0 \]

\[\because a>b , m>0 \ \ \ \therefore am-bm>0 \]

\[\because a(a+m)>0,am-bm>0 \ \ \ \therefore \frac{(am-bm)}{a(a+m)}>0 \]

推导可得:

\[\frac{a}{b}\lt \frac{a+m}{b+m} \]

行吧运气好直觉对了

拿它来干点啥

证明 \(\prod \limits_{i=1} ^{n} {a_i} > f(n)\) 这类问题合适的不要不要的了。

来来来,试一试:

证明:

\[(1-\frac{1}{2})(1-\frac{1}{4})(1-\frac{1}{6})......(1-\frac{1}{2n}) < \sqrt{\frac{1}{2n+1}} \]

很简单对吧,看看做法:

记不等式左边为 \(I_n\),有

\[I_n=\frac{1}{2}\times\frac{3}{4}\times\frac{5}{6}......\times\frac{2n-1}{2n} \]

有糖水不等式得知

\[\frac{k}{k+1}<\frac{k+1}{k+2}\ ,k=1,2,3,4...2n-1 \]

于是有

\[In<\frac{2}{3}\times\frac{4}{5}\times\frac{6}{7}......\times\frac{2n}{2n+1} \]

两边同时乘\(In\),得:

\[In^2<(\frac{1}{2}\times\frac{3}{4}\times\frac{5}{6}......\times\frac{2n-1}{2n})\times(\frac{2}{3}\times\frac{4}{5}\times\frac{6}{7}......\times\frac{2n}{2n+1}) \]

两边同时开根,不等式成立。

(本题为某高考压轴题的一问,入门级别,十分的简单)

这道题只是糖水不等式简单的应用,大家可自行深究,这里不再赘述。