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3 分钟拿下同构加放缩:用 ln x ≤ x-1 巧妙代换 调和级数发散,但增长慢于对数。这一经典分析结论怎么严格证?本期演示同构加放缩的精髓——基础切线放缩 + 巧妙代换 + 望远镜求和,三步通杀。证明 ln(n+1) < 1 + 1/2 + ... + 1/n(对任意正整数 n)。 题目:证明 ln(n+1) < 1 + 1/2 + 1/3 + ... + 1/n(n 为正整数)。 解题链:基础工具 ln x ≤ x-1 → 代换 x=(k+1)/k → 拆对数 → 望远镜求和 黄金五步法: ① 备基础工具(三件切线放缩之一) ② 寻找巧妙代换让结构匹配目标 ③ 拆开对数 / 重组形式 ④ 列出 n 项不等式 ⑤ 求和(裂项相消 / 直接相加)收尾 三件基础切线放缩(必背): | 工具 | 取等条件 | |------|---------| | e^x ≥ x+1 | x = 0 | | ln x ≤ x-1 | x = 1 | | t·ln t ≥ t-1 | t = 1 | 完整夹挤:H_{n+1} - 1 < ln(n+1) < H_n(用上下界两种切线放缩 + 同代换得到) 易错提醒: · 代换 x = (k+1)/k 必须 k ≥ 1(保证 x > 1,从而 ln x < x-1 严格不等) · 望远镜求和的范围:k 从 1 到 n,左边 ln 项相消后只剩首项 -ln 1 = 0 与末项 ln(n+1) · 对数运算法则 ln(a/b) = ln a - ln b 是关键工具 · 严格 < vs 弱 ≤:本题取等 x=1 对应 k=∞ 不可达,全程严格 ⚠️ 本期聚焦"切线放缩 + 巧妙代换 + 望远镜求和"模式。 👉 完整【4 道例题】(含对数平均 > 几何平均、对数平均 < 算术平均、xe^x > e^x-1、调和数列)+ 速查卡 + 例题精讲 PDF,请翻同专栏《题型 5 · 同构加放缩》配套笔记。 适合人群:高三冲刺、考研数学复习、强基计划准备 #高考数学 #导数 #同构 #放缩 #切线放缩
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专题八·题型4:同构证明不等式——切线放缩一招通关 传统方法是"算出来",同构方法是"看出来"。掌握三大工具不等式,把复杂证明化为简单代换。 内容目录: 00:00 开头引入:同构证明不等式的核心思路 00:54 方法论:五步法 + 三大工具不等式 + 三种证明策略 → e^x≥x+1、e^x≥ex、ln x≤x-1、t·ln t≥t-1 03:50 例题1:f(x)=xe^x,证明 e^x≥ex 和 e^{e^x-1}≥ex → 第一问切线放缩,第二问链式代换:e^{t-1}≥t 反复嵌套 06:15 例题2:a+b=1,证明 a·ln a+b·ln b≥-ln 2 → 方法一 Jensen 不等式,方法二同构法:代换 u=2a, v=2b,用 t·ln t≥t-1 08:42 例题3:证明链式不等式 (x-1)/x ≤ 2(x-1)/(x+1) ≤ ln x ≤ x-1 → 四步击破:切线放缩→代换翻转→构造辅助函数→直接作差 11:18 例题4:f(x)=e^x-x-1,证明 e^x≥x+1 和 (1+1/x)^x<e → 取对数换元链:(1+1/x)^x<e ← x·ln(1+1/x)<1 ← ln(1+t)<t ← e^t>1+t → 拓展:(1+1/x)^{x+1}>e,经典 e 的夹逼 14:14 总结回顾:工具不等式 + 例题回顾 + 下讲预告 核心方法: · 工具不等式1:e^x ≥ x + 1(切线放缩,x=0 取等) · 工具不等式2:ln x ≤ x - 1(切线放缩,x=1 取等) · 工具不等式3:t·ln t ≥ t - 1(由工具2换元得到) · 策略:直接构造法、换元链式法、凸性 Jensen 法 适合人群:高三冲刺、考研数学复习 #同构 #证明不等式 #切线放缩 #链式不等式
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