高校数学Ⅲ
5分で解ける!不等式の証明(1)に関する問題

- 問題

この動画の問題と解説
問題
一緒に解いてみよう
不等式の証明(1)
解説
これでわかる!
問題の解説授業

不等式を証明する際は,
①(大きい方)ー(小さい)>0
を示すのが一般的でしたね。
この問題でも,目指すのは,
x-log(x+1)>0
の証明になります。では,いったいどう示していけばよいのでしょうか? 不等式の証明のポイントを確認しましょう。
POINT


f(x)>0を証明したいときは, ②y=f(x)のグラフをかく のがコツです。曲線y=f(x)のグラフは,微分することで概形を特定できましたね。y=f(x)のグラフをかいたとき, ③x軸の上側にグラフがある範囲では,f(x)>0 だと示せます。

この手順にしたがって,実際にlog(x+1)<xを証明していきましょう。
f(x)=x-log(x+1)のグラフの概形をかく

f(x)=x-log(x+1) (x>0)とおきます。まずは,f(x)=x-log(x+1)のグラフをかいていきましょう。

f'(x)=1-1/(x+1)=x/(x+1)
において,x>0のとき,分子x>0,分母x+1>0がいえますね。分母・分子が正の値となるので,x>0では,
f'(x)>0
が成り立ちます。x>0では,曲線y=f(x)の接線の傾きは増加し続けるので,f(x)は増加関数です。

y=f(x)のスタート地点となるx=0では,
f(0)=0-log(0+1)=0
よって,次のようにグラフがかけますね。
x軸の上側にグラフがある範囲では,f(x)>0

曲線y=f(x)について,x軸よりもグラフが上側にある範囲では,f(x)>0が成り立ちます。グラフをよく見ると,

y=f(x)は,原点(0,0)をスタート地点に増加しているので,f(x)>0が確かに成り立ちますね。よって,x-log(x+1)>0 つまり log(x+1)<x が証明できるわけです。

グラフを使った証明の記述は,以下のように書くとよいでしょう。
答え


x>0のとき,log(x+1)<xを証明する問題です。