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凹凸函數(shù)的性質(zhì) 1 營山中學(xué) 四川營山 637700 2營山駱市中學(xué) 四川營山 638150摘要:若函數(shù)f(x)為凹函數(shù),則 若函數(shù)f(x)為凸函數(shù),則從而使一些重要不等式的證明更簡明。中圖分類號(hào): 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào): 文章編號(hào):高二數(shù)學(xué)不等式,教材上只要求學(xué)生掌握兩個(gè)數(shù)的均值不等式,教材上的閱讀材料中,證明了三個(gè)數(shù)的均值不等式,從而推廣到多個(gè)數(shù)的情形。學(xué)有余力的學(xué)生,會(huì)去證多個(gè)數(shù)的情形。仿照書上去證,幾乎不可能。下面介紹凹凸函數(shù)的性質(zhì),并用來證明之,較簡便易行。凹函數(shù)定義 若函數(shù)f(x)上每一點(diǎn)的切線都在函數(shù)圖像的下方,則函數(shù)f(x)叫做凹函數(shù)。如圖(一)凸函數(shù)定義 若函數(shù)f(x)上每一點(diǎn)的切線都在函數(shù)圖像的上方,則函數(shù)f(x)叫做凸函數(shù)。如圖(二)性質(zhì)定理 若函數(shù)f(x)是凹函數(shù),則 若函數(shù)f(x)是凸函數(shù),則 證明:若函數(shù)f(x)是凹函數(shù),如下圖 點(diǎn)P()在f(x)上設(shè)過P點(diǎn)的切線方程為:y=ax+b 則 (1)f(x) 是凹函數(shù),切線在函數(shù)圖像下方; (2)由(1),(2)得若函數(shù)f(x)為凸函數(shù),如下圖 點(diǎn)P()在f(x)上設(shè)過P點(diǎn)的切線方程為:y=ax+b 則 (1)f(x) 是凸函數(shù),切線在函數(shù)圖像上方; (2)由(1),(2)得定理證明過程要結(jié)合圖像形象理解,也便于掌握。下面證明均值不等式和高斯不等式。均值不等式: ()證明: y=lgx 是凸函數(shù) 即 ()高斯不等式: ()證明: (x0)是凹函數(shù) 即 ()以上兩個(gè)不等式的證明,非常簡明,下面再舉幾個(gè)性質(zhì)定理應(yīng)用的例子。例1 A、B、C為三角形三內(nèi)角,求證sinA+sinB+sinC 證明:A、B、C為三角形三內(nèi)角A+B+C= A0 B0 C0又 y=sinx (0x)是凸函數(shù) 即 SinA+sinB+sinC例2 求證 證明: 為凹函數(shù) 例3 求證 (k) 證明: (k)為凹函數(shù) 通過
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