关于一个不等式的证明

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/02 02:06:52
请证明:1/2+1/3+1/4+.....+1/n<lnn 我希望有人可以不通过欧拉常数或者调和级数的性质来证明。有些地方是构造f(x)=1-x/x+lnx来证明的,我个人认为这种思路太突兀,请问各位高手能否用均值不等式或其他一些常用不等式(即高中所学)加以证明?谢谢,不甚感激

其实有一个加深的命题:
1/2+1/3+……+1/n<lnn<1+1/2+……+1/(n-1)

本题其实难在两个不等式的放缩,和一些简单的极限基本知识。

(1)首先你必须知道以下事实:
1.e=lim(x→+∞)(1+1/x)^x
2.f(x)=lnx,是以e为底的对数,叫自然对数。

(2)然后让我们用初等数学来证明两个解本题的基本结论
1.数列ax=(1+1/x)^x是单调递增的,且其最大值即e=lim(x→+∞)(1+1/x)^x
证明:即证[1+1/(x)]^x<[1+1/(x+1)]^(x+1) x是正整数
1+1/(x+1)=1/x+1/x+...+1/x+1>(x+1)个(x+1)次根号下[(1/x)^x*1/(x+1)]
[然后将x+1放到根号中去]
=(x+1)次根号下[(x+1/x)^x]
1+1/(x+1)>(x+1)次根号下[(x+1/x)^x]
(1+1/(x+1))^(x+1)>(x+1/x)^x 而e=lim(x→+∞)(1+1/x)^x
所以(1+1/x)^x<e
2.数列ax=[1+1/(x-1)]^x是单调递减的,且其最小值即e=lim(x→+∞)[1+1/(x-1)]^x
证明:即证(1+1/x)^(x+1)<[1+1/(x-1)]^x
(1+1/x)^(x+1)=(1+2/x+1/x^2)*(1+1/x)*(1+1/x)*(1+1/x)...[x-1个(1+1/x)]<{[(1+1/x)(x-1)+1+2/x+1/x^2]/x}^x [均值不等式]
=(1+1/x+1/x^2+1/x^3)^x
而1+1/(x-1)=x/(x-1)=1/(1-1/x)=1+1/x+1/x^2+1/x^3+1/x^4...1/x^n(n=∞)
所以1+1/(x-1)>1+1/x+1/x^2+1/x^3
所以(1+1/x)^(x+1)<(1+1/x+1/x^2+1/x^3)^x<[1+1/(x-