【恒心】高考数学(文科)传奇逆袭006-不等式、推理与证明
人教版高中数学目录(文科)
人教 A 版高中数学(文)目录表必修 1 第一章会合与函数观点1.1 会合1.2 函数及其表示1.3 函数的基天性质阅读与思虑广告中数据的靠谱性阅读与思虑怎样获得敏感性问题的诚实反响2.2 用样本预计整体阅读与思虑生产过程中的质量控制图2.3 变量间的有关关系阅读与思虑有关关系的强与弱第二章基本初等函数(Ⅰ)2.1 指数函数2.2 对数函数2.3 幂函数第三章概率3.1 随机事件的概率阅读与思虑天气变化的认识过程3.2 古典概型3.3 几何概型第三章函数的应用3.1 函数与方程3.2 函数模型及其应用必修 4 第一章三角函数1.1 随意角和弧度制1.2 随意角的三角函数必修21.3 三角函数的引诱公式第一章空间几何体1.4 三角函数的图象与性质1.1 空间几何体的构造1.2 空间几何体的三视图和直观图1.5 函数 y=Asin(ωx+ψ)1.3 空间几何体的表面积与体积1.6 三角函数模型的简单应用第二章平面向量第二章点、直线、平面之间的地点关2.1 平面向量的实质背景及基本概牵挂2.1 空间点、直线、平面之间的位2.2 平面向量的线性运算置关系2.3 平面向量的基本定理及坐标表2.2 直线、平面平行的判断及其性示质2.4 平面向量的数目积2.3 直线、平面垂直的判断及其性2.5 平面向量应用举例质第三章直线与方程第三章三角恒等变换3.1 直线的倾斜角与斜率3.1 两角和与差的正弦、余弦和正3.2 直线的方程切公式3.3 直线的交点坐标与距离公式3.2 简单的三角恒等变换必修 3 第一章算法初步1.1 算法与程序框图1.2 基本算法语句1.3 算法事例阅读与思虑割圆术必修 5 第一章解三角形1.1 正弦定理和余弦定理1.2 应用举例1.3 实习作业第二章数列第二章统计2.1 随机抽样阅读与思虑一个有名的事例 1 人教 A 版高中数学(文)目录表2.1 数列的观点与简单表示法2.2 等差数列2.3 等差数列的前 n 项和2.4 等比数列2.5 等比数列的前 n 项和第三章不等式3.1 不等关系与不等式3.2 一元二次不等式及其解法3.3 二元一次不等式(组)与简单的线性规划问题3.3.1 二元一次不等式(组)与平面地区3.3.2 简单的线性规划问题3.4 基本不等式第一章统计事例1.1 回归剖析的基本思想及其初步应用1.2 独立性查验的基本思想及其初步应用第二章推理与证明2.1 合情推理与演绎证明2.2 直接证明与间接证明第三章数系的扩大与复数的引入3.1 数系的扩大和复数的观点3.2 复数代数形式的四则运算第四章框图4.1 流程图4.2 构造图选修 1-1 第一章常用逻辑用语1.1 命题及其关系1.2 充足条件与必需条件1.3 简单的逻辑联络词1.4 全称量词与存在量词第二章圆锥曲线与方程2.1 椭圆2.2 双曲线2.3 抛物线第三章导数及其应用3.1 变化率与导数3.2 导数的计算3.3 导数在研究函数中的应用3.4 生活中的优化问题举例选修4-1 第一讲相像三角形的判断及有关性质第二讲直线与圆的地点关系第三讲圆锥曲线性质的商讨选修 4-4 第一讲坐标系第二讲参数方程选修 1-22。
利用导数证明不等式——2021年高考文科数学一轮复习热点题型(附解析)
6 / 20
2021 年高考文科数学一轮复习:题型全归纳与高效训练突破
专题 3.4 高考解答题热点题型(一)利用导数证明不等式
目录 一、题型全归纳.............................................................................................................................................................1
x2
联立消参 利用方程 f(x1)=f(x2)消掉解析式中的参数 a
抓商构元
令
c=x1,消掉变量 x2
x1,x2,构造关于
c
的函数
h(c)
用导求解 利用导数求解函数 h(c)的最小值,从而可证得结论
【例 1】已知函数 f(x)=ln x-1ax2+x,a∈R. 2
(1)当 a=0 时,求函数 f(x)的图象在(1,f(1))处的切线方程; (2)若 a=-2,正实数 x1,x2 满足 f(x1)+f(x2)+x1x2=0,求证:x1+x2≥ 5-1.
题型一 作差法构造函数证明不等式.................................................................................................................. 1 题型二 拆分法构造函数证明不等式.................................................................................................................. 2 题型三 换元法构造函数证明不等式.................................................................................................................. 3 题型四 两个经典不等式的应用.......................................................................................................................... 3 二、高效训练突破.........................................................................................................................................................4
广东高考文理数学的区别
广东高考文理数学的区别2018广东高考文理数学的区别一直告诉自己尽人事,听天命,即使在高考复习的时候遇上艰难险阻,也要勇敢的走下去。
下面店铺为大家整理的广东高考文理数学的区别,希望大家喜欢。
广东高考文理数学的区别1:知识范围不同首先是知识范围方面,两者使用的教科书是一样的,但是文科数学所需要的知识量要比理科数学少。
一般文科数学高考时会考必修1-5,选修1-1,1-2,4-4或4-5这几本书;而理科数学高考时则一般会考必修1-5,选修2-1,2-2,2-3,4-4或4-5这几本书。
具体考点的不同,要看当年高考的考试大纲。
但是文理科数学题目大样类似,有六成以上的题是一样的;一般第一题不一样,第一题一般理科考察虚数,文科不考;填空题可能理科会出现统计的问题,相对难一些;排列组合一般理科可能会多一问;最后一题问法会有区别,理科的难度大一些。
2:难度不同文理科数学即使是针对同一个考察点的考察,难度也是有很大不同的。
对于基础题目文理科数学一般都是一样的。
主要的差别在于一些中高档题目上。
文科题目的已知条件往往比理科题目直接,从而容易解答。
另外理科有一些知识点文科是没有的,不过这个比较少。
而且理科的数学要求高些,所学的知识有部分比文科更深入。
所以从难易程度看,高考理科数学要难于高考文科数学。
高考数学轨迹方程复习资料一、求动点的轨迹方程的基本步骤⒈建立适当的坐标系,设出动点M的坐标;⒉写出点M的集合;⒊列出方程=0;⒋化简方程为最简形式;⒌检验。
二、求动点的轨迹方程的常用方法:求轨迹方程的方法有多种,常用的有直译法、定义法、相关点法、参数法和交轨法等。
⒈直译法:直接将条件翻译成等式,整理化简后即得动点的轨迹方程,这种求轨迹方程的方法通常叫做直译法。
⒉定义法:如果能够确定动点的轨迹满足某种已知曲线的定义,则可利用曲线的定义写出方程,这种求轨迹方程的方法叫做定义法。
⒊相关点法:用动点Q的坐标x,y表示相关点P的坐标x0、y0,然后代入点P的坐标(x0,y0)所满足的曲线方程,整理化简便得到动点Q轨迹方程,这种求轨迹方程的方法叫做相关点法。
高考数学复习备战:最新真题解析—不等式选讲
(3)算术平均—几何平均定理(基本不等式的推广):对于n个正数a1,a2,…,an,它们的算术平均数不小于它们的几何平均数,即 ,当且仅当a1=a2=…=an时,等号成立.
(2)法一:利用基本不等式得到 ,再利用不等式的基本性质证明;法二:利用Cauchy不等式证明.
(1)∵ , , 都为正整数,且 .
∴ ,
当且仅当 时“=”成立.
(2)法一:由题意得
①+②+③,得 ,
当且仅当 时“=”成立.
法二:由Cauchy不等式,得 .
令 ,
则 .
令 ,则 在 上单调递增.
∴ ,即 .
(1)当 时, 等价于 ,
该不等式恒成立,所以 ;
当 时, 等价于 ,
解得 ,此时不等式无解;
当 时, 等价于 ,解得 ,所以 .
综上所述,不等式的解为 .
(2)由 ,得 ,
当 时, 恒成立,所以 ;
当 时, 恒成立,
因为 ,
当且仅当 时取等号,所以 .综上所述, 的取值范围是 .
2.(2022·青海·模拟预测(理))已知函数 .
当 时, ,解得 ,
故不等式 的解集为 或 ;
(2)由(1)可知:
当 时, ,
当 时, ,
当 时, ,
故 的最小值为3,即 ,则 ,即
则 ,
当且仅当 时取等号,
故 的最小值为 .
3.(2022·河南·开封市东信学校模拟预测(理))已知函数 .
(1)求不等式 的解集;
(2)设 时, 的最小值为M.若正实数a,b,满足 ,求 的最小值.
考点20利用导数证明不等式(3种核心题型)(学生版) 2025年高考数学大一轮复习核心题型(新高考版
考点20利用导数证明不等式(3种核心题型+基础保分练+综合提升练+拓展冲刺练)【考试提醒】导数中的不等式证明是高考的常考题型,常与函数的性质、函数的零点与极值、数列等相结合,虽然题目难度较大,但是解题方法多种多样,如构造函数法、放缩法等,针对不同的题目,灵活采用不同的解题方法,可以达到事半功倍的效果【核心题型】题型一 将不等式转化为函数的最值问题待证不等式的两边含有同一个变量时,一般地,可以直接构造“左减右”的函数,有时对复杂的式子要进行变形,利用导数研究其单调性和最值,借助所构造函数的单调性和最值即可得证.【例题1】(2024·陕西咸阳·模拟预测)已知1201x x <<<,下列不等式恒成立的是( )A .1221e e x xx x <B .2112ln ln x x x x >C .1122ln ln x x x x <D .11e ln x x >【变式1】(2024·全国·模拟预测)下列正确结论的个数为( )①13sin1010π> ②141sin sin 334< ③16tan 16> ④()tan π3sin 3->A .1B .2C .3D .4【变式2】(2024·四川成都·三模)已知函数2()ln ,f x ax x a =-ÎR .(1)讨论函数()f x 的单调性;(2)设0,()()a g x f x bx >=+,且1x =是()g x 的极值点,证明:2+ln 12ln 2b a £-.【变式3】(2024·四川成都·三模)已知函数()()()e sin 1,0,πxf x ax x x x =---Î.(1)若12a =,证明:()0f x >;(2)若函数()f x 在()0,π内有唯一零点,求实数a 的取值范围.题型二 将不等式转化为两个函数的最值进行比较若直接求导比较复杂或无从下手时,可将待证式进行变形,构造两个函数,从而找到可以传递的中间量,达到证明的目标.本例中同时含ln x 与e x ,不能直接构造函数,把指数与对数分离两边,分别计算它们的最值,借助最值进行证明.【例题2】(2023·河南开封·模拟预测)已知13a =,13e 1b =-,4ln 3c =,则( )A .a b c <<B .a c b <<C .c<a<bD .b<c<a【变式1】(2024·全国·模拟预测)已知1e 1ln ,0aa b =+>,则下列结论正确的是( )A .e 2a b<-B .1lna b<C .1a b<-D .1e lnba<【变式2】(2024·浙江杭州·模拟预测)已知函数()()1122e ,e e e 1xxx x f x m m g x -=+-=++.(1)当0m =时,证明:()e xf x -<;(2)当0x <时,()g x t ³,求t 的最大值;(3)若()f x 在区间()0,¥+存在零点,求m 的取值范围.【变式3】(2024·贵州黔西·一模)已知函数29()ln 22f x x x x x =--.(1)判断()f x 的单调性;(2)证明:1352193ln(21)35721n n n n -æö++++>-+ç÷+èøL .题型三 适当放缩证明不等式导数方法证明不等式中,最常见的是e x 和ln x 与其他代数式结合的问题,对于这类问题,可以考虑先对e x 和ln x 进行放缩,使问题简化,简化后再构建函数进行证明.常见的放缩公式如下:(1)e x ≥1+x ,当且仅当x =0时取等号;(2)ln x ≤x -1,当且仅当x =1时取等号.【例题1】(2024·河北沧州·一模)已知等比数列{}n a 的前n 项和为413,1,e Sn S a S >=,则数列{}n a 的公比q 满足( )A .01q <£B .10q -<<C .1q >D .1q £-【变式1】(2024·广东·模拟预测)令()sin 0.5cos1cos 2cos ,N n a n n °°°°+=+++ÎL .则n a 的最大值在如下哪个区间中( )A .(0.49,0.495)B .(0.495,0.5)C .(0.5,0.505)D .(0.505,0.51)【变式2】(2024·全国·模拟预测)设整数1p >,1x >-且0x ¹,函数()(1)1p f x x px =+--.(1)证明:()0f x >;(2)设0x >,证明:ln(1)x x +<;(3)设*n ÎN ,证明:111321232ln(1)n n n n ++++<-+L .【变式3】(23-24高三下·河南·阶段练习)已知函数()(1)1(1)r f x x rx x =+-->-,0r >且1r ¹.(1)讨论()f x 的单调性;(2)6332的大小,并说明理由;(3)当*n ÎN时,证明:2sin 176n kk n =<+å.【课后强化】基础保分练一、单选题1.(22-23高三上·四川绵阳·开学考试)若1201x x <<<,则( )A .2121e e ln ln x xx x ->-B .2121e e ln ln x xx x -<-C .1221e e x xx x >D .1221e e x xx x <2.(2023·陕西咸阳·三模)已知12023a =,20222023eb -=,1cos 20232023c =,则( )A .a b c >>B .b a c >>C .b c a>>D .a c b>>3.(23-24高三上·云南保山·期末)已知16a =,7ln 6b =,1tan 6c =,则( )A .b a c <<B .a b c <<C .a c b<<D .c<a<b4.(2024·全国·模拟预测)设13ln4,tan tan1,22a b c ==+=,则( )A .a b c <<B .b c a<<C .c<a<bD .a c b<<二、多选题5.(23-24高三上·广西百色·阶段练习)函数()21ln 2f x x ax a x =-+的两个极值点分别是12,x x ,则下列结论正确的是( )A .4a >B .22128x x +<C .1212x x x x +=D .()()()221212164f x f x x x +<+-6.(2023·福建·模拟预测)机械制图中经常用到渐开线函数inv tan x x x =-,其中x 的单位为弧度,则下列说法正确的是( )A .inv x x ×是偶函数B .inv x 在ππ(π,π)22k k --+上恰有21k +个零点(N k Î)C .inv x 在ππ(π,π)22k k --+上恰有41k +个极值点(N k Î)D .当π02x -<<时,inv sin x x x <-三、填空题7.(2023·海南·模拟预测)已知函数()1ln e x x af x --=,()1x a g x x--=,若对任意[)1,x ¥Î+,()()f x g x £恒成立,则实数a 的取值范围是 .8.(2023·河南开封·模拟预测)实数x ,y 满足()23e 31e x y x y -£--,则3xy -的值为 .四、解答题9.(2023·吉林长春·模拟预测)已知函数()21()1ln 2f x x x =--.(1)求()f x 的最小值;(2)证明:47ln332>.10.(2024·广东佛山·二模)已知()21e 4e 52x xf x ax =-+--.(1)当3a =时,求()f x 的单调区间;(2)若()f x 有两个极值点1x ,2x ,证明:()()12120f x f x x x +++<.11.(2023·四川成都·二模)已知函数()e sin xf x x -=.(1)求()f x 在()()0,0f 处的切线方程;(2)若0x 是()f x 的最大的极大值点,求证:()01f x <<综合提升练一、单选题1.(22-23高三上·河南·阶段练习)若32e 3ln 22x yx y +-=+,其中2,2x y >>,则( )A .e x y<B .2x y>C .24e xy>D .2e x y>2.(2023·福建·模拟预测)已知ln 2a =,1e b a=-,2a c a =-,则( )A .b c a>>B .b a>C .c a b>>D.c b a>>3.(2023·河北衡水·三模)若a =1b =-,c =则( )A .c a b <<B .c b a <<C .b c a<<D .a c b<<4.(2023·新疆·三模)已知数列{}n a 中,11a =,若1nn nna a n a +=+(N n *Î),则下列结论中错误的是( )A .325a =B .1111n na a +-£C .1ln 1nn a <-(2,N n n *³Î)D .2111112n n a a ++-<5.(2023·河南·模拟预测)设a ,b 为正数,且2ln ab a b=-,则( ).A .112a b<<B .12a b<<C .112ab <<D .12ab <<6.(2024·上海虹口·二模)已知定义在R 上的函数()(),f x g x 的导数满足()()f x g x ¢£¢,给出两个命题:①对任意12,x x ÎR ,都有()()()()1212f x f x g x g x -£-;②若()g x 的值域为[]()(),,1,1m M f m f M -==,则对任意x ÎR 都有()()f x g x =.则下列判断正确的是( )A .①②都是假命题B .①②都是真命题C .①是假命题,②是真命题D .①是真命题,②是假命题7.(2024·四川泸州·三模)已知0x >,e ln 1x y +=,给出下列不等式①ln 0x y +<;②e 2x y +>;③ln e 0y x +<;④1x y +>其中一定成立的个数为( )A .1B .2C .3D .48.(2024·四川攀枝花·三模)已知正数,,a b c 满足ln e c a b b ca ==,则( )A .a b c >>B .a c b>>C .b a c>>D .b c a>>二、多选题9.(2023·福建龙岩·二模)已知函数()ln n f x x n x =-(*n ÎN )有两个零点,分别记为n x ,n y (<n n x y );对于0a b <<,存在q 使)()()(()n n n f f f a q b a b -=-¢,则( )A .()n f x 在()1,+¥上单调递增B .e n >(其中e 2.71828=L 是自然对数的底数)C .11n n n n x x y y ++-<-D .2q a b<+10.(2023·河南信阳·模拟预测)已知,,,a b c d ÎR ,满足0a b c d >>>>,则( )A .sin sin a b >B .sin sin a a b b ->-C .a bd c>D .ad bc ab cd+>+11.(2024·河北沧州·一模)已知函数()e xf x =与函数()211g x x =+-的图象相交于()()1122,,,A x y B x y 两点,且12x x <,则( )A .121y y =B .211exy =C .21211y y x x ->-D .221x y =三、填空题12.(2023·四川成都·三模)已知函数()2()2ln 32f x x a x x =+-+,a ÎR .当1x >时,()0f x >,则实数a 的取值范围为.13.(23-24高三下·广东云浮·阶段练习)若实数a ,b 满足()()221ln 2ln 1a b a b -³+-,则a b += .14.(2024·全国·模拟预测)若实数a ,b ,c 满足条件:()2e e 2e 1a b ca b c a -++-+=-,则444abca b c ++的最大值是 .四、解答题15.(2024·青海西宁·二模)已知函数()()()2222ln R f x x a x a x a =+--Î.(1)若2a =,求()f x 的极值;(2)若()()2222ln g x f x a x x =+-+,求证:()12g x ³.16.(2024·山东济南·二模)已知函数()()()22l ,n 1e x f x ax x g x x ax a =--=-ÎR .(1)讨论()f x 的单调性;(2)证明:()()f x g x x +³.17.(2024·上海松江·二模)已知函数ln y x x a =×+(a 为常数),记()()y f x x g x ==×.(1)若函数()y g x =在1x =处的切线过原点,求实数a 的值;(2)对于正实数t ,求证:()()()ln 2f x f t x f t t a +-³-+;(3)当1a =时,求证:e ()cos x g x x x+<.18.(2024·上海嘉定·二模)已知常数m ÎR ,设()ln mf x x x=+,(1)若1m =,求函数()y f x =的最小值;(2)是否存在1230x x x <<<,且1x ,2x ,3x 依次成等比数列,使得()1f x 、()2f x 、()3f x 依次成等差数列?请说明理由.(3)求证:“0m £”是“对任意()12,0,x x Î+¥,12x x <,都有()()()()1212122f x f x f x f x x x ¢¢+->-”的充要条件.19.(2024·全国·模拟预测)已知函数()()2e ln 1xf x a x =-+.(1)若2a =,讨论()f x 的单调性.(2)若0x >,1a >,求证:()1ln 2f x a a >-.拓展冲刺练一、单选题1.(2023·上海奉贤·二模)设n S 是一个无穷数列{}n a 的前n 项和,若一个数列满足对任意的正整数n ,不等式11n n S S n n +<+恒成立,则称数列{}n a 为和谐数列,有下列3个命题:①若对任意的正整数n 均有1n n a a +<,则{}n a 为和谐数列;②若等差数列{}n a 是和谐数列,则n S 一定存在最小值;③若{}n a 的首项小于零,则一定存在公比为负数的一个等比数列是和谐数列.以上3个命题中真命题的个数有( )个A .0B .1C .2D .32.(2023·新疆乌鲁木齐·三模)已知0.19e a -=,0.9b =,2ln0.91c =+,则( )A .b c a>>B .a c b>>C .c b a>>D .b a c>>3.(2023·湖南长沙·一模)已知()e 0.1e 0.1a +=-,e e b =,()e 0.1e 0.1c -=+,则a ,b ,c 的大小关系是( )A .a b c <<B .c a b <<C .b a c<<D .a c b<<4.(2024·青海·二模)定义在R 上的函数()f x 满足()()2231218f x f x x x --=-+,()f x ¢是函数()f x 的导函数,以下选项错误的是( )A .()()000f f ¢+=B .曲线()y f x =在点()()1,1f 处的切线方程为210x y --=C .()()f x f x m -¢³在R 上恒成立,则2m £-D .()()74ee xf x f x -³-¢-二、多选题5.(2024·全国·模拟预测)已知n S 为正项数列{}n a 的前n 项和,且221n n n a S a -=,则( )A .=n aB .1n na a +>C .1ln n nS n S -³D .212n n n S S S +++>6.(2024·全国·模拟预测)已知1e 1ln ,0aa b=+>,则下列结论正确的是( )A .e 2a b >-B .1lna b<C .1e lnb a<D .1a b>-三、填空题7.(2023·浙江温州·二模)已知函数e e()ln ln f x x x x x=++-,则()f x 的最小值是 ;若关于x 的方程()22f x ax =+有1个实数解,则实数a 的取值范围是.8.(2023·福建福州·模拟预测)已知定义在()0,¥+上函数()f x 满足:()()ln 1x f x x +<<,写出一个满足上述条件的函数()f x = .四、解答题9.(2024·辽宁·模拟预测)已知函数()()sin ln sin f x x x =-,()1,2x Î(1)求()f x 的最小值;(2)证明:()sin sin eln sin 1x xx x -×->.10.(2024·四川攀枝花·三模)已知函数()()ln 1R af x x a x=+-Î.(1)当2a =时,求函数()f x 在1x =处的切线方程;(2)设函数()f x 的导函数为()f x ¢,若()()()1212f x f x x x ¢¢=¹,证明:()()1211f x f x a++>.11.(2024·山西晋城·二模)已知函数()()e x f x x a x a =-++(a ÎR ).(1)若4a =,求()f x 的图象在0x =处的切线方程;(2)若()0f x ³对于任意的[)0,x Î+¥恒成立,求a 的取值范围;(3)若数列{}n a 满足11a =且122nn n a a a +=+(*n ÎN ),记数列{}n a 的前n 项和为n S ,求证:[]1ln (1)(2)3n S n n +<++.。
高考数学专题不等式、推理与证明及不等式选讲(选修4-5)
第六章不等式、推理与证明及不等式选讲(选修4-5)第一节不等关系与不等式1.实数大小顺序与运算性质之间的关系a-b>0⇔a>b;a-b=0⇔a=b;a-b<0⇔a<b.2.不等式的基本性质1.在应用传递性时,注意等号是否传递下去,如a≤b,b<c⇒a<c.2.在乘法法则中,要特别注意“乘数c的符号”,例如当c≠0时,有a>b⇒ac2>bc2;若无c≠0这个条件,a>b⇒ac2>bc2就是错误结论(当c=0时,取“=”).[试一试]1.(2013·北京高考)设a,b,c∈R,且a>b,则()A .ac >bc B.1a <1b C .a 2>b 2D. a 3>b 3解析:选D 由性质知选D. 2.12-1________3+1(填“>”或“<”). 解析:12-1=2+1<3+1. 答案:<1.不等式的倒数性质 (1)a >b ,ab >0⇒1a <1b ;(2)a <0<b ⇒1a <1b ;(3)a >b >0,0<c <d ⇒a c >bd ;(4)0<a <x <b 或a <x <b <0⇒1b <1x <1a .2.不等式的分数性质 (1)真分数的性质:b a <b +m a +m ;b a >b -m a -m (b -m >0); (2)假分数的性质:a b >a +m b +m ;a b <a -m b -m (b -m >0). [练一练]若0<a <b ,c >0,则b +c a +c 与a +cb +c 的大小关系为________.答案:b +c a +c >a +c b +c的大小1.已知a 121212,则M 与N 的大小关系是( ) A .M <NB .M >NC.M=N D.不确定解析:选B M-N=a1a2-(a1+a2-1)=a1a2-a1-a2+1=a1(a2-1)-(a2-1)=(a1-1)(a2-1),又∵a1∈(0,1),a2∈(0,1),∴a1-1<0,a2-1<0.∴(a1-1)(a2-1)>0,即M-N>0.∴M>N.2.若实数a≠1,比较a+2与31-a的大小.解:a+2-31-a=-a2-a-11-a=a2+a+1a-1∴当a>1时,a+2>31-a;当a<1时,a+2<31-a.[类题通法]比较大小的常用方法(1)作差法:一般步骤是:①作差;②变形;③定号;④结论.其中关键是变形,常采用配方、因式分解、有理化等方法把差式变成积式或者完全平方式.当两个式子都为正数时,有时也可以先平方再作差.(2)作商法:一般步骤是:①作商;②变形;③判断商与1的大小;④结论.(3)特值法:若是选择题、填空题可以用特值法比较大小;若是解答题,可先用特值探究思路,再用作差或作商法判断.注意:用作商法时要注意商式中分母的正负,否则极易得出相反的结论.不等式的性质[典例]>b且c>d”的A.充分不必要条件B.既不充分也不必要条件C .充分必要条件D .必要不充分条件(2)若a >0>b >-a ,c <d <0,则下列结论:①ad >bc ;②a d +bc <0;③a -c >b -d ;④a ·(d -c )>b (d -c )中成立的个数是( )A .1B .2C .3D .4[解析] (1)由“a +c >b +d ”不能得知“a >b 且c >d ”,反过来,由“a >b 且c >d ”可得知“a +c >b +d ”,因此“a +c >b +d ”是“a >b 且c >d ”的必要不充分条件,选D.(2)法一:∵a >0>b ,c <d <0,∴ad <0,bc >0, ∴ad <bc ,故①错误.∵a >0>b >-a ,∴a >-b >0, ∵c <d <0,∴-c >-d >0, ∴a (-c )>(-b )(-d ),∴ac +bd <0,∴a d +b c =ac +bdcd <0,故②正确. ∵c <d ,∴-c >-d ,∵a >b ,∴a +(-c )>b +(-d ), a -c >b -d ,故③正确.∵a >b ,d -c >0,∴a (d -c )>b (d -c ), 故④正确,故选C. 法二:取特殊值. [答案] (1)D (2)C [类题通法]判断多个不等式是否成立,需要逐一给出推理判断或反例说明.常用的推理判断需要利用不等式的性质,常见的反例构成方式可从以下几个方面思考:(1)不等式两边都乘以一个代数式时,考察所乘的代数式是正数、负数或0;(2)不等式左边是正数,右边是负数,当两边同时平方后不等号方向不一定保持不变; (3)不等式左边是正数,右边是负数,当两边同时取倒数后不等号方向不变等. [针对训练](2014·北京东城区综合练习)若a >b >0,则下列不等式不成立的是( ) A.1a <1bB .|a |>|b |C .a +b <2abD.⎝⎛⎭⎫12a <⎝⎛⎭⎫12b解析:选C ∵a >b >0,∴1a <1b,且|a |>|b |,a +b >2ab ,又2a >2b ,∴⎝⎛⎭⎫12a <⎝⎛⎭⎫12b ,选C. 不等式性质的应用[典例] ,2≤f (1)≤4.求 [解] f (-1)=a -b ,f (1)=a +b . f (-2)=4a -2b .设m (a +b )+n (a -b )=4a -2b .则⎩⎪⎨⎪⎧ m +n =4,m -n =-2,解得⎩⎪⎨⎪⎧m =1,n =3.∴f (-2)=(a +b )+3(a -b )=f (1)+3f (-1). ∵1≤f (-1)≤2,2≤f (1)≤4, ∴5≤f (-2)≤10.即f (-2)的取值范围为[5,10].解:由本例知f (-2)=f (1)+3f (-1). 又∵1<f (-1)≤2,2≤f (1)<4, ∴5<3f (-1)+f (1)<10, 故5<f (-2)<10.故f (-2)的取值范围为(5,10). [类题通法]利用不等式性质可以求某些代数式的取值范围,但应注意两点:一是必须严格运用不等式的性质;二是在多次运用不等式的性质时有可能扩大了变量的取值范围.解决的途径是先建立所求范围的整体与已知范围的整体的等量关系,最后通过“一次性”不等关系的运算求解范围.[针对训练]若α,β满足⎩⎪⎨⎪⎧-1≤α+β ≤1,1≤α+2β ≤3,试求α+3β的取值范围.解:设α+3β=x (α+β)+y (α+2β)=(x +y )α+(x +2y )β.则⎩⎪⎨⎪⎧ x +y =1,x +2y =3,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =-1,y =2.∵-1≤-(α+β)≤1,2≤2(α+2β)≤6, 两式相加,得1≤α+3β≤7. ∴α+3β的取值范围为[1,7].第二节一元二次不等式及其解法一元二次不等式与相应的二次函数及一元二次方程的关系1.二次项系数中含有参数时,则应先考虑二次项是否为零,然后再讨论二次项系数不为零时的情形,以便确定解集的形式.2.当Δ<0时,易混ax 2+bx +c >0(a >0)的解集为R 还是∅. [试一试]1.(2013·浙江高考)设集合S ={x |x >-2},T ={x |x 2+3x -4≤0},则(∁R S )∪T =( ) A .(-2,1] B .(-∞,-4] C .(-∞,1]D .[1,+∞)解析:选C T = {x |-4≤x ≤1},根据补集定义, ∁R S ={x |x ≤-2},所以(∁R S )∪T ={x |x ≤1},选C.2.不等式ax 2+bx +2>0的解集是⎝⎛⎭⎫-12,13,则a +b 的值是( ) A .10 B .-10 C .14D .-14解析:选D 由题意知-12、13是ax 2+bx +2=0的两根.则a =-12,b =-2.a +b =-14.故选D.3.不等式x 2+ax +4<0的解集不是空集,则实数a 的取值范围是________. 解析:∵不等式x 2+ax +4<0的解集不是空集, ∴Δ=a 2-4×4>0,即a 2>16. ∴a >4或a <-4.答案:(-∞,-4)∪(4,+∞)1.由二次函数图像与一元二次不等式的关系得到的两个常用结论(1)不等式ax 2+bx +c >0对任意实数x 恒成立⇔⎩⎪⎨⎪⎧ a =b =0,c >0,或⎩⎪⎨⎪⎧ a >0,Δ<0.(2)不等式ax 2+bx +c <0对任意实数x 恒成立⇔⎩⎪⎨⎪⎧ a =b =0,c <0,或⎩⎪⎨⎪⎧a <0,Δ<0.2.分类讨论思想解含参数的一元二次不等式,可先考虑因式分解,再对根的大小进行分类讨论;若不能因式分解,则可对判别式进行分类讨论,分类要不重不漏.[练一练]若不等式mx 2+2mx +1>0的解集为R ,则m 的取值范围是________. 解析:①当m =0时,1>0显然成立. ②当m ≠0时,由条件知⎩⎪⎨⎪⎧m >0,Δ=4m 2-4m <0.得0<m <1, 由①②知0≤m <1. 答案:[0,1)一元二次不等式的解法[典例] (1)0<x 2-x -2≤4; (2)x 2-4ax -5a 2>0(a ≠0). [解] (1)原不等式等价于⎩⎪⎨⎪⎧ x 2-x -2>0,x 2-x -2≤4⇔⎩⎪⎨⎪⎧x 2-x -2>0,x 2-x -6≤0⇔⎩⎪⎨⎪⎧ (x -2)(x +1)>0,(x -3)(x +2)≤0⇔⎩⎪⎨⎪⎧x >2或x <-1,-2≤x ≤3.借助于数轴,如图所示,原不等式的解集为{}x |-2≤x <-1或2<x ≤3. (2)由x 2-4ax -5a 2>0知(x -5a )(x +a )>0. 由于a ≠0故分a >0与a <0讨论. 当a <0时,x <5a 或x >-a ; 当a >0时,x <-a 或x >5a .综上,a <0时,解集为{}x |x <5a 或x >-a ;a >0时,解集为{}x |x >5a 或x <-a . [类题通法]1.解一元二次不等式的一般步骤:(1)对不等式变形,使一端为0且二次项系数大于0,即ax 2+bx +c >0(a >0),ax 2+bx +c <0(a >0);(2)计算相应的判别式;(3)当Δ≥0时,求出相应的一元二次方程的根; (4)根据对应二次函数的图像,写出不等式的解集.2.解含参数的一元二次不等式,要把握好分类讨论的层次,一般按下面次序进行讨论:首先根据二次项系数的符号进行分类,其次根据根是否存在,即Δ的符号进行分类,最后在根存在时,根据根的大小进行分类.[针对训练] 解下列不等式: (1)-3x 2-2x +8≥0; (2)ax 2-(a +1)x +1<0(a >0).解:(1)原不等式可化为3x 2+2x -8≤0, 即(3x -4)(x +2)≤0. 解得-2 ≤x ≤43,所以原不等式的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪-2≤x ≤43. (2)原不等式变为(ax -1)(x -1)<0, 因为a >0,所以a ⎝⎛⎭⎫x -1a (x -1)<0. 所以当a >1时,解为1a <x <1;当a =1时,解集为∅; 当0<a <1时,解为1<x <1a.综上,当0<a <1时,不等式的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪1<x <1a ; 当a =1时,不等式的解集为∅;当a >1时,不等式的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪1a<x <1.一元二次不等式与其对应的函数与方程之间存在着密切的联系.在解决具体的数学问题时,要注意三者之间的相互联系,并在一定条件下相互转换.对于一元二次不等式恒成立问题,常根据二次函数图像与x 轴的交点情况确定判别式的符号,进而求出参数的取值范围.归纳起来常见的命题角度有:(1)形如f (x )≥0(x ∈R )确定参数的范围; (2)形如f (x )≥0(x ∈[a ,b ])确定参数范围; (3)形如f (x )≥0(参数m ∈[a ,b ])确定x 的范围.角度一 形如f (x )≥0(x ∈R )确定参数的范围1.(2013·重庆高考)设0≤α≤π,不等式8x 2-(8sin α)x +cos 2α≥0对x ∈R 恒成立,则α的取值范围为________.解析:根据题意可得(8sin α)2-4×8cos 2α≤0,即2sin 2α-cos 2α≤0,2sin 2α-(1-2sin 2α)≤0,即-12≤sin α≤12.因为0≤α≤π,故α∈06π⎡⎤⎢⎥⎣⎦,∪56ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦, 答案:06π⎡⎤⎢⎥⎣⎦,∪56ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦, 角度二 形如f (x )≥0(x ∈[a ,b ])确定参数范围2.对任意x ∈[-1,1],函数f (x )=x 2+(a -4)x +4-2a 的值恒大于零,求a 的取值范围. 解:函数f (x )=x 2+(a -4)x +4-2a 的对称轴为x =-a -42=4-a2.①当4-a2<-1,即a >6时,f (x )的值恒大于零等价于f (-1)=1+(a -4)×(-1)+4-2a >0, 解得a <3,故有a ∈∅;②当-1≤4-a2≤1,即2≤a ≤6时,只要f ⎝ ⎛⎭⎪⎫4-a 2=⎝ ⎛⎭⎪⎫4-a 22+(a -4)×4-a 2+4-2a >0,即a 2<0,故有a ∈∅; ③当4-a 2>1,即a <2时,只要f (1)=1+(a -4)+4-2a >0,即a <1,故有a <1.综上可知,当a <1时,对任意x ∈[-1,1],函数f (x )=x 2+(a -4)x +4-2a 的值恒大于零. 角度三 形如f (x )≥0(参数m ∈[a ,b ])确定x 的范围3.对任意a ∈[-1,1],函数f (x )=x 2+(a -4)x +4-2a 的值恒大于零,求x 的取值范围. 解:由f (x )=x 2+(a -4)x +4-2a =(x -2)a +x 2-4x +4, 令g (a )=(x -2)a +x 2-4x +4.由题意知在[-1,1]上,g (a )的值恒大于零,∴⎩⎪⎨⎪⎧g (-1)=(x -2)×(-1)+x 2-4x +4>0,g (1)=(x -2)+x 2-4x +4>0,解得x <1或x >3.故当x <1或x >3时,对任意的a ∈[-1,1],函数f (x )的值恒大于零. [类题通法]恒成立问题及二次不等式恒成立的条件(1)解决恒成立问题一定要清楚选谁为主元,谁是参数.一般地,知道谁的范围,就选谁当主元,求谁的范围,谁就是参数.(2)对于二次不等式恒成立问题,恒大于0就是相应的二次函数的图像在给定的区间上全部在x 轴上方;恒小于0就是相应的二次函数的图像在给定的区间上全部在x 轴下方.一元二次不等式的应用[典例] 件,年销量是a 件.现经销商计划在2014年将该商品的价格降至5.5元/件到7.5元/件之间,经调查,顾客的期望价格是4元/件.经测算,该商品价格下降后新增的年销量与实际价格和顾客期望价格的差成反比,比例系数为k .该商品的成本价为3元/件.(1)写出该商品价格下降后,经销商的年收益y 与实际价格x 的函数关系式;(2)设k =2a ,当实际价格最低定为多少时,仍然可以保证经销商2014年的收益比2013年至少增长20%?[解] (1)设该商品价格下降后为x 元/件,则由题意可知年销量增加到⎝ ⎛⎭⎪⎫k x -4+a 件,故经销商的年收益y =⎝ ⎛⎭⎪⎫k x -4+a (x -3),5.5≤x ≤7.5.(2)当k =2a 时,依题意有⎝ ⎛⎭⎪⎫2a x -4+a (x -3)≥(8-3)a ×(1+20%),化简得x 2-11x +30x -4≥0,解得x ≥6或4<x ≤5.又5.5≤x ≤7.5,故6≤x ≤7.5,即当实际价格最低定为6元/件时,仍然可以保证经销商2014年的收益比2013年至少增长20%.[类题通法]构建不等式模型解决实际问题不等式的应用问题常常以函数为背景,多是解决实际生活、生产中的最优化问题等,解题时,要仔细审题,认清题目的条件以及要解决的问题,理清题目中各量之间的关系,建立恰当的不等式模型进行求解.[针对训练]某商品每件成本价为80元,售价为100元,每天售出100件.若售价降低x 成(1成=10%),售出商品数量就增加85x 成.要求售价不能低于成本价.(1)设该商店一天的营业额为y ,试求y 与x 之间的函数关系式y =f (x ),并写出定义域; (2)若再要求该商品一天营业额至少为10 260元,求x 的取值范围. 解:(1)由题意得y =100⎝⎛⎭⎫1-x 10·100⎝⎛⎭⎫1+850x . 因为售价不能低于成本价, 所以100⎝⎛⎭⎫1-x10-80≥0. 所以y =f (x )=20(10-x )(50+8x ),定义域为[0,2]. (2)由题意得20(10-x )(50+8x )≥10 260, 化简得8x 2-30x +13≤0. 解得12≤x ≤134.所以x 的取值范围是⎣⎡⎦⎤12,2.第三节绝对值不等式(选修4-5)1.绝对值三角不等式(1)定理1:如果a,b是实数,则|a+b|≤|a|+|b|,当且仅当ab≥0时,等号成立.(2)定理2:如果a,b,c是实数,则|a-c|≤|a-b|+|b-c|,当且仅当(a-b)(b-c)≥0时,等号成立.2.绝对值不等式的解法(1)含绝对值的不等式|x|<a与|x|>a的解集①|ax+b|≤c⇔-c≤ax+b≤c;②|ax+b|≥c⇔ax+b≥c或ax+b≤-c.(3)|x-a|+|x-b|≥c(c>0)和|x-a|+|x-b|≤c(c>0)型不等式的解法有以下几种:①利用绝对值不等式的几何意义求解的思想;②利用“零点分段法”求解;③通过构造函数,利用函数的图象求解.1.对于绝对值三角不等式,易忽视等号成立的条件.对|a+b|≥|a|-|b|,当且仅当a>-b>0时,等号成立,对|a|-|b|≤|a-b|≤|a|+|b|,如果a<-b<0当且仅当|a|≥|b|且ab≥0时左边等号成立,当且仅当ab≤0时右边等号成立.2.形如|x-a|+|x-b|≥c(c>0)的不等式解法在讨论时应注意分类讨论点处的处理及c的符号判断,若c<0则不等式解集为R.[试一试]1.(2013·广东高考)不等式|x2-2|<2的解集是()A.(-1,1)B.(-2,2)C.(-1,0)∪(0,1) D.(-2,0)∪(0,2)解析:选D由|x2-2|<2得-2<x2-2<2,即0<x2<4,所以-2<x<0或0<x<2.2.不等式|x -2|-|x -1|>0的解集为( ) A.⎝⎛⎭⎫-∞,32 B.⎝⎛⎭⎫-∞,-32 C.⎝⎛⎭⎫32,+∞D.⎝⎛⎭⎫-32,+∞ 解析:选A 原不等式等价于|x -2|>|x -1|, 则(x -2)2>(x -1)2,解得x <32.含绝对值不等式的常用解法1.基本性质法:对a ∈R +,|x |<a ⇔-a <x <a ,|x |>a ⇔x <-a 或x >a . 2.平方法:两边平方去掉绝对值符号.3.零点分区间法(或叫定义法):含有两个或两个以上绝对值符号的不等式,可用零点分区间法脱去绝对值符号,将其转化为与之等价的不含绝对值符号的不等式(组)求解.4.几何法:利用绝对值的几何意义,画出数轴,将绝对值转化为数轴上两点的距离求解. 5.数形结合法:在直角坐标系中作出不等式两边所对应的两个函数的图象,利用函数图象求解.[练一练]1.已知不等式|2x -t |+t -1<0的解集为(-12,12),则t =( )A .-1B .0C .1D .2解析:选B |2x -t |<1-t ,t -1<2x -t <1-t , 2t -1<2x <1,t -12<x <12,∴t =0.2.若存在实数x 使|x -a |+|x -1|≤3成立,则实数a 的取值范围是________. 解析:利用绝对值不等式的性质求解. ∵|x -a |+|x -1|≥|(x -a )-(x -1)|=|a -1|, 要使|x -a |+|x -1|≤3有解,可使|a -1|≤3,∴-3≤a -1≤3,∴-2≤a ≤4. 答案:[-2,4]绝对值不等式的解法1.在实数范围内,不等式|x -12|+|x +12|≤3的解集为____________.解析:法一:分类讨论去绝对值号解不等式.当x >12时,原不等式转化为2x ≤3⇒x ≤32;当-12≤x ≤12时,原不等式转化为1≤3,恒成立;当x <-12时,原不等式转化为-2x ≤3⇒x ≥-32.综上知,原不等式的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |-32≤x ≤32.法二:利用几何意义求解.不等式⎪⎪⎪⎪x -12+⎪⎪⎪⎪x +12≤3,其几何意义为数轴上到12,-12两点的距离之和不超过3的点的集合,数形结合知,当x =32或x =-32时,到12,-12两点的距离之和恰好为3,故当-32≤x ≤32时,满足题意,则原不等式的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |-32≤x ≤32.答案:⎩⎨⎧x ⎪⎪⎭⎬⎫-32≤x ≤32 2.(2013·西安质检)若关于x 的不等式|x -a |<1的解集为(1,3),则实数a 的值为________. 解析:原不等式可化为a -1<x <a +1,又知其解集为(1,3),所以通过对比可得a =2. 答案:23.如果关于x 的不等式|x -3|-|x -4|<a 的解集不是空集,则实数a 的取值范围是________.解析:法一:令y 1=|x -3|-|x -4| =⎩⎪⎨⎪⎧1, x >4,2x -7, 3≤x ≤4,-1,x <3.y 2=a . 如图要使|x -3|-|x -4|<a 的解集不是空集,则a 的取集范围是a >-1.法二:注意到||x -3|-|x -4||≤|(x -3)-(x -4)|=1,-1≤|x -3|-|x -4|≤1.若不等式|x -3|-|x -4|<a 的解集是空集,则有|x-3|-|x -4|≥a 对任意的x ∈R 都成立,即有(|x -3|-|x -4|)min ≥a ,a ≤-1.因此,由不等式|x -3|-|x -4|<a 的解集不是空集可得,实数a 的取值范围是a >-1.答案:(-1,+∞) [类题通法]利用零点分类讨论法解绝对值不等式时,注意分类讨论时要不重不漏.绝对值不等式的证明[典例] ,不等式f (x )<4M . (1)求M ;(2)当a ,b ∈M 时,证明:2|a +b |<|4+ab |. [解] (1)f (x )=|x +1|+|x -1|=⎩⎪⎨⎪⎧-2x ,x <-1,2,-1≤x ≤1,2x ,x >1,当x <-1时,由-2x <4,得-2<x <-1; 当-1≤x ≤1时,f (x )=2<4,∴-1≤x ≤1; 当x >1时,由2x <4,得1<x <2,∴M =(-2,2).(2)证明:a ,b ∈M 即-2<a <2,-2<b <2.∵4(a +b )2-(4+ab )2=4(a 2+2ab +b 2)-(16+8ab +a 2b 2)=(a 2-4)·(4-b 2)<0,∴4(a +b )2<(4+ab )2,∴2|a +b |<|4+ab |.解:由f (x )≥0知a ≤|x +1|+|x -1|, 又|x +1|+|x -1|≥|(x +1)-(x -1)|=2,∴a ≤2. 故a 的取值范围为(2,+∞). [类题通法]证明绝对值不等式主要有三种方法(1)利用绝对值的定义去掉绝对值符号,转化为普通不等式再证明; (2)利用三角不等式||a |-|b ||≤|a ±b |≤|a |+|b |进行证明; (3)转化为函数问题,数形结合进行证明. [针对训练](2014·乌鲁木齐高三诊断性测验)设函数f (x )=|x -1|+|x -2|. (1)求证:f (x )≥1; (2)若f (x )=a 2+2a 2+1成立,求x 的取值范围.解:(1)证明:f (x )=|x -1|+|x -2|≥|(x -1)-(x -2)|=1. (2)∵a 2+2a 2+1=a 2+1+1a 2+1=a 2+1+1a 2+1≥2,∴要使f (x )=a 2+2a 2+1成立,需且只需|x -1|+|x -2|≥2, 即⎩⎪⎨⎪⎧ x <1,1-x +2-x ≥2或⎩⎪⎨⎪⎧ 1≤x <2,x -1+2-x ≥2或⎩⎪⎨⎪⎧x ≥2,x -1+x -2≥2,解得x ≤12或x ≥52,故x 的取值范围是⎝⎛⎦⎤-∞,12∪⎣⎡⎭⎫52,+∞.绝对值不等式的综合应用[|2x +a |,g (x )=(1)当a =-2时,求不等式f (x )<g (x )的解集;(2)设a >-1,且当x ∈⎣⎡⎭⎫-a 2,12时,f (x )≤g (x ),求a 的取值范围. [解] (1)当a =-2时,不等式f (x )<g (x )化为|2x -1|+|2x -2|-x -3<0.设函数y =|2x -1|+|2x -2|-x -3,则y =⎩⎨⎧-5x ,x <12,-x -2,12≤x ≤1,3x -6,x >1.其图像如图所示.从图像可知,当且仅当x ∈(0,2)时,y <0.所以原不等式的解集是{x |0<x<2}.(2)当x ∈⎣⎡⎭⎫-a 2,12时,f (x )=1+a . 不等式f (x )≤g (x )化为1+a ≤x +3. 所以x ≥a -2对x ∈⎣⎡⎭⎫-a 2,12都成立. 故-a 2≥a -2,即a ≤43.从而a 的取值范围是⎝⎛⎦⎤-1,43. [类题通法]1.研究含有绝对值的函数问题时,根据绝对值的定义,分类讨论去掉绝对值符号,转化为分段函数,然后数形结合解决是常用的思维方法.2.对于求y =|x -a |+|x -b |或y =|x +a |-|x -b |型的最值问题利用绝对值三角不等式更方便.形如y =|x -a |+|x -b |的函数只有最小值,形如y =|x -a |-|x -b |的函数既有最大值又有最小值.[针对训练](2013·辽宁模拟)已知f (x )=|x +a |+|x -2|. (1)当a =-1时,解关于x 的不等式f (x )>5;(2)已知关于x 的不等式f (x )+a <2 014(a 是常数)的解集是非空集合,求实数a 的取值范围. 解:(1)构造函数g (x )=|x -1|+|x -2|-5, 则g (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-2x -2(x ≤1),-4(1<x <2),2x -8(x ≥2).令g (x )>0,则x <-1或x >4,∴原不等式的解集为(-∞,-1)∪(4,+∞). (2)∵f (x )+a =|x +a |+|x -2|+a ≥|a +2|+a ,又关于x 的不等式f (x )+a <2 014的解集是非空集合, ∴|a +2|+a <2 014,解得a <1 006.第四节二元一次不等式(组)及简单的线性规划问题1.二元一次不等式(组)表示的平面区域2.1.画出平面区域.避免失误的重要方法就是首先使二元一次不等式化为ax +by +c >0(a >0).2.线性规划问题中的最优解不一定是唯一的,即可行域内使目标函数取得最值的点不一定只有一个,也可能有无数多个,也可能没有.[试一试]1.(2013·全国卷Ⅱ)设x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x -y +1≥0,x +y -1≥0,x ≤3,则z =2x -3y 的最小值是( ) A .-7 B .-6 C .-5D .-3解析:选B 作出不等式组表示的可行域,如图(阴影部分).易知直线z =2x -3y 过点C 时,z 取得最小值.由⎩⎪⎨⎪⎧ x =3,x -y +1=0,得⎩⎪⎨⎪⎧x =3,y =4,∴z min =2×3-3×4=-6,故选B. 2.如图所示的平面区域(阴影部分)满足不等式________.答案:x +y -1>01.确定二元一次不等式表示平面区域的方法二元一次不等式所表示的平面区域的确定,一般是取不在直线上的点(x 0,y 0)作为测试点来进行判定,满足不等式的则平面区域在测试点所在的直线的一侧,反之在直线的另一侧.2.求二元一次函数z =ax +by (ab ≠0)的最值的方法将函数z =ax +by 转化为直线的斜截式:y =-a b x +z b ,通过求直线的截距zb 的最值间接求出z 的最值.(1)当b >0时,截距z b 取最大值时,z 也取最大值;截距zb 取最小值时,z 也取最小值;(2)当b <0时,截距z b 取最大值时,z 取最小值;截距zb 取最小值时,z 取最大值.[练一练](2013·陕西高考)若点(x ,y )位于曲线y =|x -1|与y =2所围成的封闭区域,则2x -y 的最小值为________.解析:由题意知y =⎩⎪⎨⎪⎧x -1(x ≥1),1-x (x <1),作出曲线y =|x -1|与y =2所围成的封闭区域,如图中阴影部分所示,即得过点A (-1,2)时,2x -y 取最小值-4.答案:-41.不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x ≥0,x +3y ≥4,3x +y ≤4所表示的平面区域的面积等于( )A.32 B.23 C.43D.34解析:选C 平面区域如图所示.解⎩⎪⎨⎪⎧x +3y =4,3x +y =4得A (1,1), 易得B (0,4),C ⎝⎛⎭⎫0,43, |BC |=4-43=83.∴S △ABC =12×83×1=43.2.若满足条件⎩⎪⎨⎪⎧x -y ≥0,x +y -2≤0,y ≥a 的整点(x ,y )恰有9个,其中整点是指横、纵坐标都是整数的点,则整数a 的值为( )A .-3B .-2C .-1D .0解析:选C 不等式组所表示的平面区域如图中阴影部分,当a =0时,只有4个整点(1,1),(0,0),(1,0),(2,0);当a =-1时,正好增加(-1,-1),(0,-1),(1,-1),(2,-1),(3,-1)5个整点,故选C.3.如图阴影部分表示的区域可用二元一次不等式组表示为________.解析:两直线方程分别为x -2y +2=0与x +y -1=0. 由(0,0)点在直线x -2y +2=0右下方可知x -2y +2≥0, 又(0,0)点在直线x +y -1=0左下方可知x +y -1≥0,即⎩⎪⎨⎪⎧x +y -1≥0,x -2y +2≥0为所表示的可行域. 答案:⎩⎪⎨⎪⎧x +y -1≥0,x -2y +2≥0[类题通法]二元一次不等式(组)表示平面区域的判断方法:直线定界,测试点定域.注意不等式中不等号有无等号,无等号时直线画成虚线,有等号时直线画成实线.测试点可以选一个,也可以选多个,若直线不过原点,测试点常选取原点.求目标函数的最值线性规则问题是高考的重点,而线性规划问题具有代数和几何的双重形式,多与函数、平面向量、数列、三角、概率、解析几何等问题交叉渗透,自然地融合在一起,使数学问题的解答变得更加新颖别致.归纳起来常见的命题角度有:(1)求线性目标函数的最值; (2)求非线性目标的最值; (3)求线性规划中的参数. 角度一 求线性目标函数的最值1.(1)(2013·湖南高考)若变量x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧y ≤2x ,x +y ≤1,y ≥-1,则x +2y 的最大值是( )A .-52B .0 C.53D.52(2)如果函数x 、y 满足条件⎩⎪⎨⎪⎧x -y +1≥0,y +1≥0,x +y +1≤0,那么z =2x -y 的最大值为( )A .2B .1C .-2D .-3解析:(1)选C 不等式组表示的平面区域为图中阴影部分.平行移动y =-12x +12z ,可知该直线经过y =2x 与x +y =1的交点A ⎝⎛⎭⎫13,23时,z 有最大值为13+43=53.(2)选B 如图作出可行域,当z 经过直线y +1=0与x +y +1=0的交点(0,-1)时,z max=1.角度二 求非线性目标的最值2.(1)(2013·山东高考)在平面直角坐标系xOy 中,M 为不等式组⎩⎪⎨⎪⎧2x -y -2≥0,x +2y -1≥0,3x +y -8≤0所表示的区域上一动点,则直线OM 斜率的最小值为( )A .2B .1C .-13D .-12解析:选C 已知的不等式组表示的平面区域如图中阴影所示,显然当点M 与点A 重合时直线OM 的斜率最小,由直线方程x +2y -1=0和3x +y -8=0,解得A (3,-1),故OM 斜率的最小值为-13.(2)(2014·长春调研)若实数x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧12≤x ≤1,y ≥-x +1,y ≤x +1,则y +1x的取值范围是________.解析:由题可知y +1x =y -(-1)x -0,即为求不等式所表示的平面区域内的点与(0,-1)的连线斜率k 的取值范围,由图可知k ∈[1,5].答案:[1,5]角度三 求线性规划中的参数3.(1)(2013·浙江高考)设z =kx +y ,其中实数x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧x +y -2≥0,x -2y +4≥0,2x -y -4≤0.若z 的最大值为12,则实数k =________.解析:画出可行域,根据线性规划知识,目标函数取最大值12时,最优解一定为(4,4),这时12=4k +4,k =2.答案:2(2)(2014·江西七校联考)已知实数x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧x -y +1≥0,x +2y -8≤0,x ≤3.若点⎝⎛⎭⎫3,52是使ax -y 取得最小值的唯一的可行解,则实数a 的取值范围为________.解析:记z =ax -y ,注意到当x =0时,y =-z ,即直线z =ax -y 在y 轴上的截距是-z .在坐标平面内画出题中的不等式组表示的平面区域,结合图形可知,满足题意的实数a 的取值范围为a <-12.答案:⎝⎛⎭⎫-∞,-12 [类题通法]1.求目标函数的最值的一般步骤为:一画二移三求.其关键是准确作出可行域,理解目标函数的意义.2.常见的目标函数有: (1)截距型:形如z =ax +by .求这类目标函数的最值常将函数z =ax +by 转化为直线的斜截式:y =-a b x +zb ,通过求直线的截距zb的最值间接求出z 的最值.(2)距离型:形如z =(x -a )2+(y -b )2. (3)斜率型:形如z =y -bx -a .注意:转化的等价性及几何意义.线性规划的实际应用[典例] (2013·两种型号的客车安排名客人旅行,A ,B 两种车辆的载客量分别为36人和60人,租金分别为1 600元/辆和2 400元/辆,旅行社要求租车总数不超过21辆,且B 型车不多于A 型车7辆,则租金最少为( )A .31 200元B .36 000元C .36 800元D .38 400元[解析] 设租用A 型车x 辆,B 型车y 辆,目标函数为z =1 600x +2 400y ,则约束条件为⎩⎪⎨⎪⎧36x +60y ≥900,y -x ≤7,y +x ≤21,x ,y ∈N ,作出可行域,如图中阴影部分所示,可知目标函数过点(5,12)时,有最小值z min =36800(元).[答案] C [类题通法]求解线性规划应用题的注意点(1)明确问题中的所有约束条件,并根据题意判断约束条件中是否能够取到等号. (2)注意结合实际问题的实际意义,判断所设未知数x ,y 的取值范围,特别注意分析x ,y 是否是整数、非负数等.(3)正确地写出目标函数,一般地,目标函数是等式的形式.[针对训练]某公司生产甲、乙两种桶装产品.已知生产甲产品1桶需耗A 原料1千克、B 原料2千克;生产乙产品1桶需耗A 原料2千克,B 原料1千克.每桶甲产品的利润是300元,每桶乙产品的利润是400元.公司在生产这两种产品的计划中,要求每天消耗A 、B 原料都不超过12千克.通过合理安排生产计划,从每天生产的甲、乙两种产品中,公司共可获得的最大利润是( )A .1 800元B .2 400元C .2 800元D .3 100元解析:选C 设每天分别生产甲产品x 桶,乙产品y 桶,相应的利润为z 元,则⎩⎪⎨⎪⎧x +2y ≤12,2x +y ≤12,x ≥0,y ≥0,z =300x +400y ,在坐标平面内画出该不等式组表示的平面区域及直线300x +400y =0,平移该直线,当平移到经过该平面区域内的点A (4,4)时,相应直线在y 轴上的截距达到最大,此时z =300x +400y 取得最大值,最大值是z =300×4+400×4=2 800,即该公司可获得的最大利润是2 800元.第五节基本不等式与柯西不等式(选修4-5)1.基本不等式ab ≤a +b2(1)基本不等式成立的条件:a >0,b >0.(2)等号成立的条件:当且仅当a =b 时取等号. 2.算术平均数与几何平均数设a >0,b >0,则a ,b 的算术平均数为a +b2,几何平均数为ab ,基本不等式可叙述为:两个正数的算术平均数不小于它们的几何平均数.3.利用基本不等式求最值问题 已知x >0,y >0,则:(1)如果积xy 是定值p ,那么当且仅当x =y 时,x +y 有最小值是2p .(简记:积定和最小)(2)如果和x +y 是定值p ,那么当且仅当x =y 时,xy 有最大值是p 24.(简记:和定积最大)4.平均值不等式(1)定理:如果a ,b ,c 为正数,则a +b +c 3≥3abc ,当且仅当a =b =c 时,等号成立.我们称a +b +c 3为正数a ,b ,c 的算术平均值,3abc 为正数a ,b ,c 的几何平均值,定理中的不等式为三个正数的算术—几何平均值不等式,简称为平均值不等式.(2)一般形式的算术—几何平均值不等式:如果a 1,a 2,…,a n 为n 个正数,则a 1+a 2+…+a nn≥na 1a 2…a n ,当且仅当a 1=a 2=…=a n 时,等号成立.5.柯西不等式(1)柯西不等式的代数形式:设a 1,a 2,b 1,b 2均为实数,则(a 21+a 22)(b 21+b 22)≥(a 1b 1+a 2b 2)2(当且仅当a 1b 2=a 2b 1时,等号成立).(2)柯西不等式的向量形式:设α,β为平面上的两个向量,则|α||β|≥|α·β|. (3)二维形式的三角不等式:设x 1,y 1,x 2,y 2∈R ,那么 x 21+y 21+x 22+y 22≥(x 1-x 2)2+(y 1-y 2)2.(4)柯西不等式的一般形式:设a 1,a 2,…,a n ,b 1,b 2,…,b n 为实数,则(a 21+a 22+…+a 2n )(b 21+b 22+…+b 2n )≥(a 1b 1+a 2b 2+…+a n b n )2,当且仅当b i =0或存在一个数k ,使a i =kb i (i =1,2,…,n )时,等号成立.1.求最值时要注意三点:一是各项为正;二是寻求定值;三是考虑等号成立的条件. 2.多次使用基本不等式时,易忽视取等号的条件的一致性. 3.使用柯西不等式或平均值不等式时易忽视等号成立的条件. [试一试]1.“a >0且b >0”是“a +b2≥ab ”成立的( )A .充分不必要条件B .必要不充分条件C .充要条件D .既不充分也不必要条件答案:A2.已知0<x <1,则x (3-3x )取得最大值时x 的值为( ) A.13B.12C.34D.23解析:选B 由0<x <1,故3-3x >0,则x (3-3x )=13×3x (3-3x )≤13×94=34,当且仅当3x =3-3x ,即x =12时等号成立.3.已知x 2+y 2=10,则3x +4y 的最大值为( ) A .510 B .410 C .310D .210解析:选A ∵(32+42)(x 2+y 2)≥(3x +4y )2, 当且仅当3y =4x 时等号成立, ∴25×10≥(3x +4y )2, ∴(3x +4y )max =510.1.活用几个重要的不等式a 2+b 2≥2ab (a ,b ∈R );b a +ab ≥2(a ,b 同号).ab ≤⎝⎛⎭⎫a +b 22(a ,b ∈R );⎝⎛⎭⎫a +b 22≤a 2+b 22(a ,b ∈R ). 2.巧用“拆”“拼”“凑”在运用基本不等式时,要特别注意“拆”“拼”“凑”等技巧,使其满足基本不等式中“正”“定”“等”的条件.[练一练] 若x >1,则x +4x -1的最小值为________. 解析:x +4x -1=x -1+4x -1+1≥4+1=5.当且仅当x -1=4x -1,即x =3时等号成立.答案:5利用基本不等式求最值[典例] (1)(2013·四川高考)已知函数f (x )=4x +ax(x >0,a >0)在x =3时取得最小值,则a =________.[解析] f (x )=4x +ax ≥24x ·a x =4a (x >0,a >0),当且仅当4x =ax,即a =4x 2时取等号,则由题意知a =4×32=36.[答案] 36(2)(2014·长春调研)若两个正实数x ,y 满足2x +1y =1,并且x +2y >m 2+2m 恒成立,则实数m 的取值范围是________.[解析] x +2y =(x +2y )⎝⎛⎭⎫2x +1y =2+4y x +x y +2≥8,当且仅当4y x =xy ,即x =2y =4时等号成立.由x +2y >m 2+2m 恒成立,可知m 2+2m <8,m 2+2m -8<0,解得-4<m <2.[答案] (-4,2)(3)(2013·山东高考改编)设正实数x ,y ,z 满足x 2-3xy +4y 2-z =0,则zxy 的最小值为________.[解析] z =x 2-3xy +4y 2(x ,y ,z ∈R +),∴z xy =x 2-3xy +4y 2xy =x y +4y x-3≥2x y ·4yx-3=1. 当且仅当x y =4yx ,即x =2y =4时“=”成立.[答案] 1解:由(3)知当zxy取最小值时x =2y .∴z =x 2-3xy +4y 2=4y 2-6y 2+4y 2=2y 2,∴x +2y -z =2y +2y -2y 2=-2y 2+4y =-2(y -1)2+2. ∴当y =1时,x +2y -z 取最大值2. [类题通法]两个正数的和与积的转化基本不等式具有将“和式”转化为“积式”和将“积式”转化为“和式”的放缩功能,因此可以用在一些不等式的证明中,还可以用于求代数式的最值或取值范围.如果条件等式中,同时含有两个变量的和与积的形式,就可以直接利用基本不等式对两个正数的和与积进行转化,然后通过解不等式进行求解.[针对训练](1)当x >0时,则f (x )=2xx 2+1的最大值为________. (2)已知log 2a +log 2b ≥1,则3a +9b 的最小值为________.(3)已知x >0,y >0,xy =x +2y ,若xy ≥m -2恒成立,则实数m 的最大值是________. 解析:(1)∵x >0,∴f (x )=2x x 2+1=2x +1x ≤22=1,当且仅当x =1x ,即x =1时取等号.(2)由log 2a +log 2b ≥1得log 2(ab )≥1,即ab ≥2,∴3a+9b=3a+32b≥2×3a +2b2(当且仅当3a =32b ,即a =2b 时取等号).又∵a +2b ≥22ab ≥4(当且仅当a =2b 时取等号), ∴3a +9b ≥2×32=18.即当a =2b 时,3a +9b 有最小值18.(3)由x >0,y >0,xy =x +2y ≥22xy ,得xy ≥8,于是由m -2≤xy 恒成立,得m -2≤8,即m ≤10.故m 的最大值为10.答案:(1)1 (2)18 (3)10基本不等式的实际应用[典例] 经调查测算,该产品的年销售量(即该厂的年产量)x 万件与年促销费用m 万元(m ≥0)满足x =3-k m +1(k 为常数),如果不搞促销活动,则该产品的年销售量只能是1万件.已知2013年生产该产品的固定投入为8万元.每生产一万件该产品需要再投入16万元,厂家将每件产品的销售价格定为每件产品年平均成本的1.5倍(产品成本包括固定投入和再投入两部分资金).(1)将2013年该产品的利润y 万元表示为年促销费用m 万元的函数; (2)该厂家2013年的促销费用投入多少万元时,厂家的利润最大? [解] (1)由题意知,当m =0时,x =1(万件), ∴1=3-k ⇒k =2,∴x =3-2m +1,。
高考数学压轴专题(易错题)备战高考《推理与证明》技巧及练习题附答案解析
【高中数学】数学《推理与证明》试卷含答案一、选择题1.已知2a b c ++=,则ab bc ca ++的值( )A .大于2B .小于2C .不小于2D .不大于2【答案】B 【解析】 【分析】把已知变形得到a b c +=-,a c b +=-,b c a +=-,把2()ab bc ac ++拆开后提取公因式代入a b c +=-,a c b +=-,b c a +=-,则可判断2()ab bc ac ++的符号,从而得到ab bc ac ++的值的符号. 【详解】解:2a b c ++=Q ,2a b c ∴+=-,2a c b +=-,2b c a +=-.则2()ab bc ac ++222ab ac bc =++ ab ac bc ac ab bc =+++++()()()a b c c b a b a c =+++++ (2)(2)(2)b b a a c c =-+-+- 222222b b a a c c =-+-+-()()2222a b c a b c =-+++++ ()2224a b c =-+++,2a b c ++=Q ,()2220a b c ∴++>,即()2220a b c -++<,2()4ab bc ac ++<Q ,()2ab bc ac ∴++<即ab bc ac ++的值小于2. 故选:B . 【点睛】本题考查不等式的应用,考查了学生的灵活处理问题和解决问题的能力.2.我国南宋数学家杨家辉所著的《详解九章算法》一书中记录了一个由正整数构成的三角形数表,我们通常称之为杨辉三角.以下数表的构造思路就来源于杨辉三角.( )从第二行起,每一行中的数字均等于其“肩上”两数之和,表中最后一行仅有一个数a ,则a 的值为( )A .100820182⨯B .100920182⨯C .100820202⨯D .100920202⨯【答案】C 【解析】 【分析】根据每一行的第一个数的变化规律即可得到结果. 【详解】解:第一行第一个数为:0112=⨯; 第二行第一个数为:1422=⨯; 第三行第一个数为:21232=⨯; 第四行第一个数为:33242=⨯;L L ,第n 行第一个数为:1n 2n n a -=⨯;一共有1010行,∴第1010行仅有一个数:10091008a 1010220202=⨯=⨯; 故选C . 【点睛】本题考查了由数表探究数列规律的问题,考查学生分析解决问题的能力,属于中档题.3.已知点(10,3)P 在椭圆222:199x y C a +=上.若点()00,N x y 在圆222:M x y r +=上,则圆M 过点N 的切线方程为200x x y y r +=.由此类比得椭圆C 在点P 处的切线方程为( )A .13311x y +=B .111099x y += C .11133x y += D .199110x y += 【答案】C【解析】 【分析】先根据点在椭圆上,求得2a ,再类比可得切线方程. 【详解】因为点(10,3)P 在椭圆222:199x y C a +=上,故可得21009199a +=,解得2110a =; 由类比可得椭圆C 在点P 处的切线方程为:103111099x y +=,整理可得11133x y+=. 故选:C. 【点睛】本题考查由椭圆上一点的坐标求椭圆方程,以及类比法的应用,属综合基础题.4.已知函数()f x 的导函数为()f x ',记()()1f x f x '=,()()21f x f x '=,…,()()1n n f x f x +'=(n ∈N *). 若()sin f x x x =,则()()20192021f x f x += ( )A .2cos x -B .2sin x -C .2cos xD .2sin x【答案】D 【解析】 【分析】通过计算()()()()()12345,,,,f x f x f x f x f x ,可得()()()()4342414,,,k k k k f x f x f x f x ---,最后计算可得结果.【详解】由题可知:()sin f x x x =所以()()12sin cos ,2cos sin f x x x x f x x x x =+=-()()343sin cos ,4cos sin f x x x x f x x x x =--=-+()55sin cos ,f x x x x =+⋅⋅⋅所以猜想可知:()()4343sin cos k f x k x x x -=-+()()4242cos sin k f x k x x x -=-- ()()4141sin cos k f x k x x x -=--- ()44cos sin k f x k x x x =-+由201945051,202145063=⨯-=⨯- 所以()20192019sin cos f x x x x =--()20212021sin cos f x x x x =+所以()()201920212sin f x f x x += 故选:D【点睛】本题考查导数的计算以及不完全归纳法的应用,选择题、填空题可以使用取特殊值,归纳猜想等方法的使用,属中档题.5.观察2'()2x x =,4'3()4x x =,'(cos )sin x x =-,由归纳推理可得:若定义在R 上的函数()f x 满足()()f x f x -=,记()g x 为()f x 的导函数,则()g x -= A .()f x B .()f x -C .()g xD .()g x -【答案】D 【解析】由归纳推理可知偶函数的导数是奇函数,因为()f x 是偶函数,则()()g x f x '=是奇函数,所以()()g x g x -=-,应选答案D .6.平面上有n 个圆,其中每两个都相交于两点,每三个都无公共点,它们将平面分成()f n 块区域,有(1)2f =,(2)4f =,(3)8f =,则() f n =( ).A .2nB .22n n -+C .2(1)(2)(3)n n n n ----D .325104n n n -+-【答案】B 【解析】 【分析】分析可得平面内有n 个圆时, 它们将平面分成()f n 块,再添加第1n +个圆时,因为每两个都相交于两点,每三个都无公共点,故会增加2n 个圆.再求和即可. 【详解】由题, 添加第1n +个圆时,因为每两个都相交于两点,每三个都无公共点,故会增加2n 个圆. 又(1)2f =,故()()12f n f n n +-=.即()()()()()()212,32 4...122f f f f f n f n n -=-=--=-. 累加可得()()()21222224 (2222)2n n n n f n n -+-=++++-=-++=.故选:B 【点睛】本题主要考查了根据数列的递推关系求解通项公式的方法,需要画图分析进行理解.或直接计算(4),(5) f f 等利用排除法判断.属于中档题.7.在《中华好诗词大学季》的决赛赛场上,由南京师范大学郦波老师、中南大学杨雨老师、著名历史学者纪连海和知名电视节目主持人赵忠祥四位大学士分别带领的四支大学生团队进行了角逐.将这四支大学生团队分别记作甲、乙、丙、丁,且比赛结果只有一支队伍获得冠军,现有小张、小王、小李、小赵四位同学对这四支参赛团队的获奖结果预测如下:小张说:“甲或乙团队获得冠军”;小王说:“丁团队获得冠军”;小李说“乙、丙两个团队均未获得冠军”;小赵说:“甲团队获得冠军”.若这四位同学中只有两位预测结果是对的,则获得冠军的团队是( ) A .甲 B .乙C .丙D .丁【答案】D 【解析】 【分析】对甲、乙、丙、丁分别获得冠军进行分类讨论,结合四人的说法进行推理,进而可得出结论. 【详解】若甲获得冠军,则小张、小李、小赵的预测都正确,与题意不符; 若乙获得冠军,则小王、小李、小赵的预测不正确,与题意不符; 若丙获得冠军,则四个人的预测都不正确,与题意不符;若丁获得冠军,则小王、小李的预测都正确,小张和小赵预测的都不正确,与题意相符. 故选:D . 【点睛】本题考查合情推理,考查分类讨论思想的应用,属于中等题.8.甲、乙、丙、丁四人通过抓阄的方式选出一人周末值班(抓到“值”字的人值班).抓完阄后,甲说:“我没抓到.”乙说:“丙抓到了.”丙说:“丁抓到了”丁说:“我没抓到."已知他们四人中只有一人说了真话,根据他们的说法,可以断定值班的人是( ) A .甲 B .乙C .丙D .丁【答案】A 【解析】 【分析】可采用假设法进行讨论推理,即可得到结论. 【详解】由题意,假设甲:我没有抓到是真的,乙:丙抓到了,则丙:丁抓到了是假的, 丁:我没有抓到就是真的,与他们四人中只有一个人抓到是矛盾的; 假设甲:我没有抓到是假的,那么丁:我没有抓到就是真的, 乙:丙抓到了,丙:丁抓到了是假的,成立, 所以可以断定值班人是甲. 故选:A. 【点睛】本题主要考查了合情推理及其应用,其中解答中合理采用假设法进行讨论推理是解答的关键,着重考查了推理与分析判断能力,属于基础题.9.二维空间中圆的一维测度(周长)2lr π=,二维测度(面积)2S r π=;三维空间中球的二维测度(表面积)24S r π=,三维测度(体积)343V r π=.若四维空间中“超球”的三维测度38V r π=,猜想其四维测度W =( )A .42r πB .43r πC .44r πD .46r π【答案】A 【解析】分析:由题意结合所给的性质进行类比推理即可确定四维测度W .详解:结合所给的测度定义可得:在同维空间中,1n +维测度关于r 求导可得n 维测度, 结合“超球”的三维测度38V r π=,可得其四维测度42W r π=. 本题选择A 选项.点睛:本题主要考查类比推理,导数的简单应用等知识,意在考查学生的转化能力和计算求解能力.10.在等差数列{}n a 中,若0n a >,公差0d ≠,则有4637a a a a >.类比上述性质,在等比数列{}n b 中,若0n b >,公比1q ≠,则关于5b ,7b ,4b ,8b 的一个不等关系正确的是( ) A .5748b b b b > B .7845b b b b > C .5748b b b b +<+ D .7845b b b b ++<【答案】C 【解析】 【分析】类比等差数列{}n a 与等比数列{}n b 各项均为正数,等差数列中的“和”运算类比到等比数列变为“积”运算,即可得到答案. 【详解】在等差数列{}n a 中,由4637+=+时,有4637a a a a >, 类比到等比数列{}n b 中,由5748+=+时,有4857b b b b +>+,因为4334857444444()(1)(1)b b b b b b q b q b q b q b q q +-+=+--=-+-32244(1)(1)(1)(1)0b q q b q q q =--=-++>,所以4857b b b b +>+成立. 故选:C 【点睛】本题主要考查类比推理,同时考查观察、分析、类比能力及推理论证能力,属于中档题.11.用数学归纳法证明“l+2+3+…+n 3=632n n+,n ∈N*”,则当n=k+1时,应当在n=k 时对应的等式左边加上( ) A .k 3+1B .(k 3+1)+(k 3+2)+…+(k+1)3C .(k+1)3D .63(1)(1)2k k +++【答案】B 【解析】分析:当项数从n k =到1n k =+时,等式左边变化的项可利用两个式子相减得到。
(必考题)高中数学选修1-2第三章《推理与证明》测试(包含答案解析)(1)
一、选择题1.类比推理是一种重要的推理方法.已知1l ,2l ,3l 是三条互不重合的直线,则下列在平面中关于1l ,2l ,3l 正确的结论类比到空间中仍然正确的是( )①若13//l l ,23//l l ,则12l l //;②若13l l ⊥,23l l ⊥,则12l l //;③若1l 与2l 相交,则3l 必与其中一条相交;④若12l l //,则3l 与1l ,2l 相交所成的同位角相等 A .①④B .②③C .①③D .②④2.我国古代数学名著《九章算术》中割圆术有:“割之弥细,所失弥少,割之又割,以至于不可割,则与圆周合体而无所失矣,”其体现的是一种无限与有限的转化过程,比如在“…”.即代表无限次重复,但原式却是个定值x,这可以通过方程x =确定出来2x =,类似地不难得到12122+=++⋅⋅⋅( )A .122 B.12- C1 D.13.将正奇数数列1,3,5,7,9,⋅⋅⋅依次按两项、三项分组,得到分组序列如下:(1,3),(5,7,9),(11,13),(15,17,19),⋅⋅⋅,称(1,3)为第1组,(5,7,9)为第2组,依次类推,则原数列中的2021位于分组序列中( ) A .第404组B .第405组C .第808组D .第809组4.曾玉、刘云、李梦、张熙四人被北京大学、清华大学、武汉大学和复旦大学录取,他们分别被哪个学校录取,同学们做了如下的猜想 甲同学猜:曾玉被武汉大学录取,李梦被复旦大学录取 同学乙猜:刘云被清华大学录取,张熙被北京大学录取 同学丙猜:曾玉被复旦大学录取,李梦被清华大学录取 同学丁猜:刘云被清华大学录取,张熙被武汉大学录取结果,恰好有三位同学的猜想各对了一半,还有一位同学的猜想都不对 那么曾玉、刘云、李梦、张熙四人被录取的大小可能是( ) A .北京大学、清华大学、复旦大学、武汉大学 B .武汉大学、清华大学、复旦大学、北京大学 C .清华大学、北京大学、武汉大学 、复旦大学 D .武汉大学、复旦大学、清华大学、北京大学 5.下面几种推理中是演绎推理的为( )A .由金、银、铜、铁可导电,猜想:金属都可导电B .猜想数列111122334⋯⋯⨯⨯⨯,,,的通项公式为1()(1)n a n N n n *=∈+ C .半径为r 的圆的面积2S r π=,则单位圆的面积S π=D .由平面直角坐标系中圆的方程为222()()x a y b r -+-=,推测空间直角坐标系中球的方程为2222()()()x a y b z c r -+-+-= 6.下面几种推理中是演绎推理的为( )A .高二年级有12个班,1班51人,2班53人,3班52人,由此推测各班都超过50人B .猜想数列111,,122334⋯⋯⨯⨯⨯的通项公式为()1(1)n a n N n n +=∈+ C .半径为r 的圆的面积2S r π=,则单位圆的面积S π= D .由平面三角形的性质推测空间四面体的性质7.在数学兴趣课堂上,老师出了一道数学思考题,某小组的三人先独立思考完成,然后一起讨论.甲说:“我做错了!”乙对甲说:“你做对了!”丙说:“我也做错了!”老师看了他们三人的答案后说:“你们三人中有且只有一人做对了,有且只有一人说对了.”请问下列说法正确的是( ) A .乙做对了B .甲说对了C .乙说对了D .甲做对了8.在某次诗词大会决赛前,甲、乙、丙丁四位选手有机会问鼎冠军,,,A B C 三名诗词爱好者依据选手在之前比赛中的表现,结合自己的判断,对本场比赛的冠军进行了如下猜测:A 猜测冠军是乙或丁;B 猜测冠军一定不是丙和丁;C 猜测冠军是甲或乙。
高考数学一轮复习 第七章 不等式、推理与证明7
高考数学一轮复习 第七章 不等式、推理与证明7.4 基本不等式 考试要求 1.掌握基本不等式及常见变型.2.会用基本不等式解决简单的最值问题. 知识梳理1.基本不等式:ab ≤a +b 2 (1)基本不等式成立的条件:a >0,b >0. (2)等号成立的条件:当且仅当a =b 时取等号.(3)其中a +b 2叫做正数a ,b 的算术平均数,ab 叫做正数a ,b 的几何平均数. 2.几个重要的不等式(1)a 2+b 2≥2ab (a ,b ∈R ).(2)b a +a b≥2(a ,b 同号). (3)ab ≤⎝⎛⎭⎫a +b 22 (a ,b ∈R ).(4)a 2+b 22≥⎝⎛⎭⎫a +b 22 (a ,b ∈R ).以上不等式等号成立的条件均为a =b .3.利用基本不等式求最值(1)已知x ,y 都是正数,如果积xy 等于定值P ,那么当x =y 时,和x +y 有最小值2P .(2)已知x ,y 都是正数,如果和x +y 等于定值S ,那么当x =y 时,积xy 有最大值14S 2. 注意:利用不等式求最值应满足三个条件“一正、二定、三相等”.思考辨析判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)不等式ab ≤⎝⎛⎭⎫a +b 22与ab ≤a +b 2等号成立的条件是相同的.( × ) (2)y =x +1x的最小值是2.( × ) (3)若x >0,y >0且x +y =xy ,则xy 的最小值为4.( √ )(4)函数y =sin x +4sin x,x ∈⎝⎛⎭⎫0,π2的最小值为4.( × ) 教材改编题1.已知x >2,则x +1x -2的最小值是( ) A .1 B .2 C .2 2 D .4答案 D解析 ∵x >2,∴x +1x -2=x -2+1x -2+2≥2x -21x -2+2=4, 当且仅当x -2=1x -2,即x =3时,等号成立. 2.函数y =4-x -1x(x <0)( ) A .有最小值2B .有最小值6C .有最大值2D .有最大值6答案 B解析 y =4+(-x )+1-x ≥4+2-x ·⎝⎛⎭⎫-1x =6. 当且仅当-x =1-x,即x =-1时取等号. 3.若a ,b ∈R ,下列不等式成立的是________.①b a +a b ≥2; ②ab ≤a 2+b 22; ③a 2+b 22≥⎝⎛⎭⎫a +b 22;④2ab a +b≤ab . 答案 ②③ 解析 当b a为负时,①不成立. 当ab <0时,④不成立.题型一 利用基本不等式求最值命题点1 配凑法例1 (1)(2022·乐山模拟)设0<x <32,则函数y =4x (3-2x )的最大值为( ) A.94 B .4 C.92D .9 答案 C解析 y =4x (3-2x )=2·2x ·(3-2x )≤2·⎝⎛⎭⎫2x +3-2x 22=92. 当且仅当2x =3-2x ,即x =34时取等号, ∴当x =34时,y max =92. (2)若x <23,则f (x )=3x +1+93x -2有( ) A .最大值0B .最小值9C .最大值-3D .最小值-3解析 ∵x <23, ∴3x -2<0, f (x )=3x -2+93x -2+3=-⎣⎡⎦⎤2-3x +92-3x +3≤-22-3x ·92-3x +3=-3.当且仅当2-3x =92-3x ,即x =-13时取“=”.(3)(2022·绍兴模拟)若-1<x <1,则y =x 2-2x +22x -2的最大值为________.答案 -1解析 因为-1<x <1,则0<1-x <2,于是得y =-12·1-x 2+11-x=-12⎣⎡⎦⎤1-x +11-x≤-12·21-x ·11-x =-1,当且仅当1-x =11-x ,即x =0时取“=”,所以当x =0时,y =x 2-2x +22x -2有最大值-1.命题点2 常数代换法例2 (2022·重庆模拟)已知a >0,b >0,且a +b =2,则2a +12b 的最小值是() A .1 B .2C.94 D.92解析 因为a >0,b >0,且a +b =2,所以a +b 2=1, 所以2a +12b =12(a +b )⎝⎛⎭⎫2a +12b =12⎝⎛⎭⎫2b a +a 2b +52 ≥12×⎝⎛⎭⎫2+52=94, 当且仅当a =43,b =23时,等号成立.命题点3 消元法例3 已知x >0,y >0且x +y +xy =3,则x +y 的最小值为________.答案 2解析 方法一 (换元消元法)∵x +y +xy =3,则3-(x +y )=xy ≤⎝⎛⎭⎫x +y 22,即(x +y )2+4(x +y )-12≥0,令t =x +y ,则t >0,∴t 2+4t -12≥0,解得t ≥2,∴x +y 的最小值为2.方法二 (代入消元法)由x +y +xy =3得y =3-x x +1, ∵x >0,y >0,∴0<x <3,∴x +y =x +3-x x +1=x +4x +1-1=x +1+4x +1-2≥2x +1·4x +1-2=2,当且仅当x +1=4x +1,即x =1时取等号,∴x +y 的最小值为2.延伸探究 本例条件不变,求xy 的最大值.解 ∵x +y +xy =3,∴3-xy =x +y ≥2xy ,当且仅当x =y 时取等号,令t =xy ,则t >0,∴3-t 2≥2t ,即t 2+2t -3≤0, 即0<t ≤1,∴当x =y =1时,xy 最大值为1.教师备选1.(2022·哈尔滨模拟)已知x >0,y >0,且2x +8y -xy =0,则当x +y 取得最小值时,y 等于() A .16 B .6 C .18 D .12答案 B解析 因为x >0,y >0,2x +8y =xy ,所以2y +8x =1,所以x +y =(x +y )⎝⎛⎭⎫2y +8x =10+2xy +8yx≥10+22xy ·8yx =10+2×4=18,当且仅当⎩⎪⎨⎪⎧2x y =8y x ,2x +8y -xy =0,即⎩⎪⎨⎪⎧ x =12,y =6时取等号,所以当x +y 取得最小值时,y =6.2.已知函数f (x )=-x 2x +1(x <-1),则( ) A .f (x )有最小值4B .f (x )有最小值-4C .f (x )有最大值4D .f (x )有最大值-4 答案 A解析 f (x )=-x 2x +1=-x 2-1+1x +1=-⎝⎛⎭⎫x -1+1x +1=-⎝⎛⎭⎫x +1+1x +1-2 =-(x +1)+1-x +1+2. 因为x <-1,所以x +1<0,-(x +1)>0,所以f (x )≥21+2=4,当且仅当-(x +1)=1-x +1,即x =-2时,等号成立. 故f (x )有最小值4.思维升华 (1)前提:“一正”“二定”“三相等”.(2)要根据式子的特征灵活变形,配凑出积、和为常数的形式,然后再利用基本不等式.(3)条件最值的求解通常有三种方法:一是配凑法;二是将条件灵活变形,利用常数“1”代换的方法;三是消元法.跟踪训练1 (1)已知函数f (x )=22x -1+x (2x >1),则f (x )的最小值为________. 答案 52解析 ∵2x >1,∴x -12>0, f (x )=22x -1+x =1x -12+x -12+12 ≥21x -12·⎝⎛⎭⎫x -12+12=2+12=52, 当且仅当1x -12=x -12,即x =32时取“=”. ∴f (x )的最小值为52. (2)已知x >0,y >0且x +y =5,则1x +1+1y +2的最小值为________. 答案 12解析 令x +1=m ,y +2=n ,∵x >0,y >0,∴m >0,n >0,则m +n =x +1+y +2=8,∴1x +1+1y +2=1m +1n =⎝⎛⎭⎫1m +1n ×18(m +n )=18⎝⎛⎭⎫n m +m n +2≥18×(21+2)=12. 当且仅当n m =m n,即m =n =4时等号成立. ∴1x +1+1y +2的最小值为12. 题型二 基本不等式的常见变形应用例4 (1)(2022·宁波模拟)《几何原本》卷2的几何代数法(以几何方法研究代数问题)成了后世西方数学家处理问题的重要依据,通过这一原理,很多的代数的公理或定理都能够通过图形实现证明,也称之为无字证明.现有如图所示图形,点F 在半圆O 上,点C 在直径AB 上,且OF ⊥AB ,设AC =a ,BC =b ,则该图形可以完成的无字证明为( )A.a +b 2≥ab (a >0,b >0) B .a 2+b 2≥2ab (a >0,b >0)C.2ab a +b ≤ab (a >0,b >0)D.a +b 2≤a 2+b 22(a >0,b >0)答案 D解析 由图形可知,OF =12AB =12(a +b ),OC =12(a +b )-b =12(a -b ),在Rt △OCF 中,由勾股定理可得,CF =⎝⎛⎭⎫a +b 22+⎝⎛⎭⎫a -b 22=12a 2+b 2,∵CF ≥OF ,∴12a 2+b 2≥12(a +b )(a >0,b >0).(2)(2022·广州模拟)已知0<a <1,b >1,则下列不等式中成立的是() A .a +b <4aba +bB.ab <2aba +bC.2a 2+2b 2<2abD .a +b <2a 2+2b 2答案 D解析 对于选项A ,因为0<a <1,b >1,所以(a +b )2=a 2+2ab +b 2>4ab ,故选项A 错误;对于选项B ,ab >21a +1b=2aba +b,故选项B 错误;对于选项C ,2a 2+b 2>2×2ab =2ab ,故选项C 错误;对于选项D,2a 2+2b 2>a 2+2ab +b 2=(a +b )2,所以a +b <2a 2+2b 2,故选项D 正确.教师备选若a ,b ∈R ,且ab >0,则下列不等式中,恒成立的是( )A .a 2+b 2>2abB .a +b ≥2ab C.1a +1b >2abD.b a +a b≥2 答案 D解析 a 2+b 2≥2ab ,所以A 错误;ab >0,只能说明两实数同号,同为正数,或同为负数,所以当a <0,b <0时,B 错误;同时C 错误;a b 或b a都是正数,根据基本不等式求最值, a b +b a ≥2a b ×b a =2,故D 正确. 思维升华 基本不等式的常见变形(1)ab ≤⎝⎛⎭⎫a +b 22≤a 2+b 22. (2)21a +1b ≤ab ≤a +b 2≤a 2+b 22(a >0,b >0). 跟踪训练2 (1)(2022·浙南名校联盟联考)已知命题p :a >b >0,命题q :a 2+b 22>⎝⎛⎭⎫a +b 22,则p是q 成立的( )A .充分不必要条件B .必要不充分条件C .充要条件D .既不充分也不必要条件答案 A解析 ∵a >b >0,则a 2+b 2>2ab ,∴2(a 2+b 2)>a 2+b 2+2ab ,∴2(a 2+b 2)>(a +b )2, ∴a 2+b 22>⎝⎛⎭⎫a +b 22, ∴由p 可推出q ,当a <0,b <0时,命题q 成立,如a =-1,b =-3时,a 2+b 22=5>⎝⎛⎭⎫a +b 22=4,∴由q 推不出p ,∴p 是q 成立的充分不必要条件.(2)(2022·漳州质检)已知a ,b 为互不相等的正实数,则下列四个式子中最大的是( )A.2a +bB.1a +1bC.2abD.2a 2+b 2答案 B解析 ∵a ,b 为互不相等的正实数,∴1a +1b >2ab, 2a +b <22ab =1ab <2ab, 2a 2+b 2<22ab =1ab <2ab, ∴最大的是1a +1b.柯西不等式是法国著名的数学家、物理学家、天文学家柯西(Cauchy,1789-1857)发现的,故命名为柯西不等式.柯西不等式是数学中一个非常重要的不等式,除了用柯西不等式来证明一些不等式成立外,柯西不等式还常用于选择、填空求最值的问题中,借助柯西不等式的技巧可以达到事半功倍的效果.1.(柯西不等式的代数形式)设a ,b ,c ,d 均为实数,则(a 2+b 2)(c 2+d 2)≥(ac +bd )2,当且仅当ad =bc 时,等号成立.推广一般情形:设a 1,a 2,…,a n ,b 1,b 2,…,b n ∈R ,则(a 21+a 22+…+a 2n )(b 21+b 22+…+b 2n )≥(a 1b 1+a 2b 2+…+a n b n )2(当且仅当b i=0(i =1,2,…,n )或存在一个实数k ,使得a i =kb i (i =1,2,…,n )时,等号成立).2.(柯西不等式的向量形式)设α,β为平面上的两个向量,则|α||β|≥|α·β|,其中当且仅当β是零向量,或存在实数k ,使α=k β时等号成立.3.(柯西不等式的三角不等式)设x 1,y 1,x 2,y 2,x 3,y 3为任意实数,则: x 1-x 22+y 1-y 22+x 2-x 32+y 2-y 32 ≥x 1-x 32+y 1-y 32.一、利用柯西不等式求最值例1 已知x ,y 满足x +3y =4,则4x 2+y 2的最小值为________.答案 6437 解析 (x +3y )2≤(4x 2+y 2)⎝⎛⎭⎫14+9,所以4x 2+y 2≥16×437=6437, 当且仅当y =12x 时,等号成立,所以4x 2+y 2的最小值为6437. 例2 已知正实数x ,y ,z 满足x 2+y 2+z 2=1,正实数a ,b ,c 满足a 2+b 2+c 2=9,则ax +by +cz 的最大值为________.答案 3解析 (ax +by +cz )2≤(a 2+b 2+c 2)·(x 2+y 2+z 2)=9,∴ax +by +cz ≤3,当且仅当a =3x ,b =3y ,c =3z 时取“=”,∴ax +by +cz 的最大值为3.例3 函数y =5x -1+10-2x 的最大值为________. 答案 6 3 解析 y 2=(5x -1+10-2x )2=(5x -1+2·5-x )2≤(52+2)(x -1+5-x )=108,当且仅当x =12727时等号成立,∴y ≤6 3.二、利用柯西不等式证明不等式例4 已知a 1,a 2,b 1,b 2为正实数,求证:(a 1b 1+a 2b 2)·⎝⎛⎭⎫a 1b 1+a 2b 2≥(a 1+a 2)2. 证明 (a 1b 1+a 2b 2)⎝⎛⎭⎫a 1b 1+a 2b 2=[(a 1b 1)2+(a 2b 2)2]⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫a 1b 12+⎝⎛⎭⎫a 2b 22 ≥⎝⎛⎭⎫a 1b 1·a 1b 1+a 2b 2·a 2b 22 =(a 1+a 2)2.当且仅当b 1=b 2时,等号成立.例5 已知a 1,a 2,…,a n 都是实数,求证:1n(a 1+a 2+…+a n )2≤a 21+a 22+…+a 2n . 证明 根据柯西不等式,有()12+12+…+12n 个 (a 21+a 22+…+a 2n )≥(1×a 1+1×a 2+…+1×a n )2, 所以1n(a 1+a 2+…+a n )2≤a 21+a 22+…+a 2n . 课时精练1.下列函数中,最小值为2的是( )A .y =x +2xB .y =x 2+3x 2+2C .y =e x +e -xD .y =log 3x +log x 3(0<x <1)答案 C解析 当x <0时,y =x +2x<0,故A 错误; y =x 2+3x 2+2=x 2+2+1x 2+2≥2, 当且仅当x 2+2=1x 2+2, 即x 2=-1时取等号,∵x 2≠-1,故B 错误;y =e x +e -x ≥2e x ·e -x =2,当且仅当e x =e -x ,即x =0时取等号,故C 正确;当x ∈(0,1)时,y =log 3x <0,故D 错误.2.(2022·汉中模拟)若a >0,b >0且2a +b =4,则ab 的最大值为( )A .2 B.12 C .4 D.14答案 A解析 4=2a +b ≥22ab ,即2≥2ab ,平方得ab ≤2,当且仅当2a =b ,即a =1,b =2时等号成立,∴ab 的最大值为2.3.(2022·苏州模拟)若a ,b 是正常数,a ≠b ,x ,y ∈(0,+∞),则a 2x +b 2y ≥a +b 2x +y ,当且仅当a x =b y 时取等号.利用以上结论,函数f (x )=2x +91-2x ,x ∈⎝⎛⎭⎫0,12取得最小值时x 的值为( ) A.15 B.14 C.24 D.13答案 A解析 f (x )=2x +91-2x =42x +91-2x ≥2+322x +1-2x =25,当且仅当22x =31-2x ,即x =15时等号成立.4.(2022·重庆模拟)已知x >2,y >1,(x -2)(y -1)=4,则x +y 的最小值是() A .1 B .4C .7D .3+17答案 C解析 ∵x >2,y >1,(x -2)(y -1)=4,∴x +y =(x -2)+(y -1)+3≥2x -2y -1+3=7,当且仅当⎩⎪⎨⎪⎧x =4,y =3时等号成立. 5.已知函数f (x )=14x +9x -1(x <1),下列结论正确的是( )A .f (x )有最大值114B .f (x )有最大值-114C .f (x )有最小值132D .f (x )有最小值74答案 B解析 f (x )=x -14+9x -1+14=-⎝ ⎛⎭⎪⎫1-x 4+91-x +14≤-21-x 4·91-x+14=-114,当且仅当x =-5时等号成立.6.已知函数f (x )=xx 2-x +4(x >0),则( )A .f (x )有最大值3B .f (x )有最小值3C .f (x )有最小值13 D .f (x )有最大值13答案 D解析 f (x )=xx 2-x +4=1x +4x -1≤124-1=13,当且仅当x =4x ,即x =2时等号成立,∴f (x )的最大值为13.7.(2022·济宁模拟)已知a ,b 为正实数,则“aba +b ≤2”是“ab ≤16”的() A .充要条件B .必要不充分条件C .充分不必要条件D .既不充分也不必要条件答案 B解析 由a ,b 为正实数,∴a +b ≥2ab ,当且仅当a =b 时等号成立,若ab ≤16,可得aba +b ≤ab2ab =ab2≤162=2,故必要性成立;当a =2,b =10,此时aba +b ≤2,但ab =20>16,故充分性不成立,因此“ab a +b ≤2”是“ab ≤16”的必要不充分条件. 8.已知正实数a ,b 满足a >0,b >0,且a +b =1,则下列不等式恒成立的有( ) ①2a +2b ≥22;②a 2+b 2<1; ③1a +1b<4; ④a +1a >2. A .①②B .①③C .①②④D .②③④答案 C解析 ∵2a +2b ≥22a ·2b =22a +b =22,当且仅当a =b 时取等号,∴①正确; ∵a 2+b 2<a 2+b 2+2ab =(a +b )2=1,∴②正确;∵1a +1b =(a +b )⎝⎛⎭⎫1a +1b =2+b a +a b≥2+2b a ×a b =4, 当且仅当a =b 时取等号,∴③错误;∵a >0,b >0,a +b =1,∴0<a <1,∵a +1a ≥2a ·1a=2,当且仅当a =1时取等号, ∴a +1a>2,④正确. 9.若0<x <2,则x 4-x 2的最大值为________.答案 2解析 ∵0<x <2,∴x 4-x 2=x 24-x 2≤x 2+4-x 22=2, 当且仅当x 2=4-x 2,即x =2时取“=”.10.若a >0,b >0,lg a +lg b =lg(a +b ),则a +b 的最小值为________. 答案 4解析 依题意ab =a +b ,∴a +b =ab ≤⎝⎛⎭⎫a +b 22, 即a +b ≤a +b 24,∴a +b ≥4,当且仅当a =b 时取等号,∴a +b 的最小值为4.11.已知x >0,y >0且3x +4y -xy =0,则3x +y 的最小值为________. 答案 27解析 因为x >0,y >0,3x +4y =xy ,所以3y +4x=1, 所以3x +y =(3x +y )⎝⎛⎭⎫3y +4x =15+9x y +4y x ≥15+29x y ·4y x=27, 当且仅当⎩⎪⎨⎪⎧ 9x y =4y x ,3x +4y -xy =0即⎩⎪⎨⎪⎧x =6,y =9时取等号, 所以3x +y 的最小值为27.12.(2021·天津)若a >0,b >0,则1a +a b2+b 的最小值为________. 答案 2 2解析 ∵a >0,b >0,∴1a +a b 2+b ≥21a ·a b 2+b =2b +b ≥22b·b =22, 当且仅当1a =a b 2且2b=b ,即a =b =2时等号成立, ∴1a +a b2+b 的最小值为2 2.13.(2022·南京模拟)若实数x ,y 满足x 2+y 2+xy =1,则x +y 的取值范围是( )A.⎣⎡⎦⎤-233,233 B.⎝⎛⎭⎫-233,233 C.⎣⎡⎦⎤-223,223 D.⎝⎛⎭⎫-223,223 答案 A解析 ∵x 2+y 2+xy =1⇔xy =(x +y )2-1,又∵xy ≤⎝⎛⎭⎫x +y 22,∴(x +y )2-1≤⎝⎛⎭⎫x +y 22,令x +y =t , 则4t 2-4≤t 2,∴-233≤t ≤233, 即-233≤x +y ≤233,当且仅当x =y 时,取等号, ∴x +y 的取值范围是⎣⎡⎦⎤-233,233. 14.设a >0,b >0,则下列不等式中一定成立的是________.(填序号)①a +b +1ab ≥22; ②2ab a +b >ab ; ③a 2+b 2ab≥a +b ; ④(a +b )⎝⎛⎭⎫1a +1b ≥4.答案 ①③④解析 因为a >0,b >0,所以a +b +1ab ≥2ab +1ab≥22, 当且仅当a =b 且2ab =1ab ,即a =b =22时取等号,故①正确; 因为a +b ≥2ab >0, 所以2ab a +b ≤2ab 2ab=ab ,当且仅当a =b 时取等号, 故②错误;因为2ab a +b ≤2ab 2ab=ab ,当且仅当a =b 时取等号, 所以a 2+b 2a +b =a +b 2-2ab a +b =a +b -2ab a +b≥ 2ab -ab =ab ,当且仅当a =b 时取等号,所以a 2+b 2a +b ≥ab ,即a 2+b 2ab≥a +b ,故③正确; 因为(a +b )⎝⎛⎭⎫1a +1b =2+b a +a b≥ 2+2b a ·a b=4,当且仅当a =b 时取等号,故④正确.15.已知a >0,b >0,且a +b =1,则1a +1b+ab 的最小值为____________. 答案 174解析 因为a >0,b >0,且a +b =1,所以1=a +b ≥2ab ,即0<ab ≤14,当且仅当a =b 时取等号, 令t =ab ,则1a +1b +ab =1ab +ab =1t+t ,t ∈⎝⎛⎦⎤0,14, 因为函数y =1t+t 在⎝⎛⎦⎤0,14上为减函数,所以当t =14时,函数y =1t +t 取得最小值,即y min =14+4=174. 16.(2022·沙坪坝模拟)若x >0,y >0且x +y =xy ,则x x -1+2y y -1的最小值为________. 答案 3+2 2解析 因为x >0,y >0且x +y =xy ,则xy =x +y >y ,即有x >1,同理y >1,由x +y =xy 得,(x -1)(y -1)=1,于是得x x -1+2y y -1=1+1x -1+2+2y -1=3+⎝⎛⎭⎫1x -1+2y -1 ≥3+21x -1·2y -1=3+22, 当且仅当1x -1=2y -1, 即x =1+22,y =1+2时取“=”, 所以x x -1+2y y -1的最小值为3+2 2.。
高中数学_不等式复习(基础篇)教学设计学情分析教材分析课后反思
高考专题复习之六――不等式(基础篇)学情分析一、整体情况1、所教学生为文科实验班,共34人,是高三新成立的班,这些学生在高一、高二时都分布在平行班中,高一、高二时学生在班内相对较好。
2、数学数学基础相对较好,但数学学习习惯不够规范,具体表现在:书写不规范、思维不够清晰,缺乏思维的深度、数学运算能力不强、在数学问题中对数学知识和方法的提取与转化能力弱、缺少做题的灵活性个性品质需要再进一步提高二、本部分知识掌握情况对于本部分知识,学生在新授课和一轮复习时对一些基础题型已经能够较熟练地处理,再加之新授课中对基本题型如不等式性质的运用、解一元二次不等式等相关的单一的基本题型已经掌握较好,本节课的重点是通过对典型问题的解读分析,在思维上让学生再进一步提高,使学生能够站在更高的高度看待与不等式有关的问题,对知识点的辨认、提取、讨论、解决方面能够再上一个台阶。
三、教学目标知识1、进一步掌握不等式的性质2、掌握基本不等式的特征及运用条件3、掌握一元二次不等式与对应一元二次方程和一元二次函数的关系方法1、能较清晰地识别、辨认并能有针对性地处理与不等式有关的常见题型.2、能够较熟练地解一元二次不等式3、能够较熟练地运用基本不等式求最大(小)值4、初步掌握分类讨论的分类标准思想1、进一步提高分类整合、数形结合的能力2、通过观察、归纳、抽象等方式,培养学生求真求实的科学精神,体会数学的应用价值,提高学生的逻辑推理能力和学数学用数学的意识.四、教学策略与教学手段根据复习课的特点以及数学知识的特点,在课堂上主要采用以题促学、以题促思、学生在老师指导下进行互助合作的模式;在复习基本题型的同时突出复习重点、攻克思维难点,同时辅以多媒体演示,最大限度地提高教学效率。
高考专题复习之六:不等式(基础篇)效果分析对于本节课,我认为自己做到了以下几点:1、对所教学生的学习情况做了细致、全面的了解和分析;2、对所复习知识点在高考中的地位和作用做了全面的分析;3、对所选题目进行了精心的筛选,力争做到具有代表性,能反应高考考查的方向;4、对重点难点的突破做到了循序渐进;5、在课堂控制方面坚持以学生为主体充分挖掘学生的潜力;学生方面:1、对不等式部分有了更深刻的认识;2、对于不等式部分在高考中的地位和作用认识更到位;3、从思维层面上对不等式相关的综合题目有了一定的理性认识.专题复习之六――不等式(基础篇)教材分析一、考试大纲及考试说明的要求:1、不等关系了解现实世界和日常生活中的不等关系,了解不等式(组)的实际背景.2、一元二次不等式(1)会从实际情境中抽象出一元二次不等式模型.(2)通过函数图像了解一元二次不等式与相应的二次函数、一元二次方程的联系.(3)会解一元二次不等式,对给定的一元二次不等式,会设计求解的程序框图.3、基本不等式:2a b +≥ (0,0)a b ≥≥ (1)了解基本不等式的证明过程.(2)会用基本不等式解决简单的最大(小)值问题.二、教材分析1、本部分教材是高中数学必修五中的内容,由于本部分知识即具有知识性、工具性的特点,但在整个数学知识体系中本部分有着举足轻重的作用。
高考数学 不等式、推理与证明考点及知识点总结解析(文科)
⇔xx- -23xx+ +12> ≤00, ⇔x->22≤或x≤x<3-. 1, 借助于数轴,如图所示,
所以原不等式的解集为x|-2≤x<-1或2<x≤3.
课 前 ·双 基 落 实 课 堂 ·考 点 突 破
课 后 ·三 维 演 练
≤0;当 x>0 时,原不等式等价于-2x-x≤2,∴x>0.综上所述,
原不等式的解集为x|x≥-12.
答案:x|x≥-12
课 前 ·双 基 落 实 课 堂 ·考 点 突 破
课 后 ·三 维 演 练
不等关系与不等式 结 束
2.不等式2xx-+51≥-1的解集为________. 解析:将原不等式移项通分得3xx--54≥0,
m,n的大小关系为
()
A.m≥n
B.m>n
C.m≤n
D.m<n
答案:B
2.若a=ln22,b=ln33,则a____b(填“>”或“<”).
解析:易知a,b都是正数,
b a
=
2ln 3ln
3 2
=log89>1,
所以b>a.
答案:<
3.已知等比数列{an}中,a1>0,q>0,前n项和为Sn,则
S3 a3
与
Sa55的大小关系为________.
解析:当 q=1 时,Sa33=3,Sa55=5,所以Sa33<Sa55. 当 q>0 且 q≠1 时,Sa33-Sa55=aa11q21-1-q3q-aa11q41-1-q5q =q21-q4q31--q1-q5=-qq-4 1<0,所以Sa33<Sa55.
解得1<x≤3.
答案:C
课 前 ·双 基 落 实 课 堂 ·考 点 突 破
课 后 ·三 维 演 练
人教版高考文科数学一轮复习资料选修-不等式的证明
第2讲 不等式的证明一、知识梳理 1.基本不等式定理1:设a ,b ∈R ,则a 2+b 2≥2ab ,当且仅当a =b 时,等号成立. 定理2:如果a ,b 为正数,则a +b2≥ab ,当且仅当a =b 时,等号成立.定理3:如果a ,b ,c 为正数,则a +b +c 3≥3abc ,当且仅当a =b =c 时,等号成立.定理4:(一般形式的算术—几何平均不等式)如果a 1,a 2,…,a n 为n 个正数,则a 1+a 2+…+a n n≥ na 1a 2…a n ,当且仅当a 1=a 2=…=a n 时,等号成立.2.不等式的证明方法证明不等式常用的方法有比较法、综合法、分析法、反证法、放缩法、数学归纳法等. 常用结论基本不等式及其推广1.a 2≥0(a ∈R ).2.(a -b )2≥0(a ,b ∈R ),其变形有a 2+b 2≥2ab ,⎝⎛⎭⎫a +b 22≥ab ,a 2+b 2≥12(a +b )2.3.若a ,b 为正实数,则a +b 2≥ab .特别地,b a +ab ≥2.4.a 2+b 2+c 2≥ab +bc +ca . 二、教材衍化 求证:3+7<2+ 6. 证明:3+7<2+6 ⇐(3+7)2<(2+6)2 ⇐10+221<10+46⇐21<26⇐21<24.故原不等式成立.一、思考辨析判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)比较法最终要判断式子的符号得出结论.( )(2)综合法是从原因推导到结果的思维方法,它是从已知条件出发,经过逐步推理,最后达到待证的结论.()(3)使用反证法时,“反设”不能作为推理的条件应用.( ) 答案:(1)× (2)√ (3)× 二、易错纠偏常见误区不等式放缩不当致错.已知三个互不相等的正数a ,b ,c 满足abc =1.试证明: a +b +c <1a +1b +1c.证明:因为a ,b ,c >0,且互不相等,abc =1,所以a +b +c =1bc+1ac+1ab<1b +1c 2+1a +1c 2+1a +1b 2=1a +1b +1c ,即a +b +c <1a +1b +1c.用综合法、分析法证明不等式(师生共研)(2019·高考全国卷Ⅰ)已知a ,b ,c 为正数,且满足abc =1.证明: (1)1a +1b +1c ≤a 2+b 2+c 2; (2)(a +b )3+(b +c )3+(c +a )3≥24.证明:(1)因为a 2+b 2≥2ab ,b 2+c 2≥2bc ,c 2+a 2≥2ac ,又abc =1,故有a 2+b 2+c 2≥ab +bc +ca =ab +bc +ca abc =1a +1b +1c.当且仅当a =b =c =1时,等号成立.所以1a +1b +1c≤a 2+b 2+c 2.(2)因为a ,b ,c 为正数且abc =1,故有(a +b )3+(b +c )3+(c +a )3≥33(a +b )3(b +c )3(a +c )3 =3(a +b )(b +c )(a +c ) ≥3×(2ab )×(2bc )×(2ac )=24.当且仅当a =b =c =1时,等号成立. 所以(a +b )3+(b +c )3+(c +a )3≥24.用综合法证明不等式是“由因导果”,用分析法证明不等式是“执果索因”,它们是两种思路截然相反的证明方法.综合法往往是分析法的逆过程,表述简单、条理清楚,所以在实际应用时,往往用分析法找思路,用综合法写步骤,由此可见,分析法与综合法相互转化,互相渗透,互为前提.充分利用这一辩证关系,可以增加解题思路,开阔视野.1.若a ,b ∈R ,ab >0,a 2+b 2=1.求证:a 3b +b 3a≥1. 证明:a 3b +b 3a =a 4+b 4ab =(a 2+b 2)2-2a 2b 2ab =1ab -2ab .因为a 2+b 2=1≥2ab ,当且仅当a =b 时等号成立, 所以0<ab ≤12.令h (t )=1t -2t ,0<t ≤12,则h (t )在(0,12]上递减,所以h (t )≥h (12)=1.所以当0<ab ≤12时,1ab -2ab ≥1.所以a 3b +b 3a≥1.2.(一题多解)(2020·宿州市质量检测)已知不等式|2x +1|+|2x -1|<4的解集为M . (1)求集合M ;(2)设实数a ∈M ,b ∉M ,证明:|ab |+1≤|a |+|b |.解:(1)当x <-12时,不等式化为-2x -1+1-2x <4,即x >-1,所以-1<x <-12;当-12≤x ≤12时,不等式化为2x +1-2x +1<4,即2<4, 所以-12≤x ≤12;当x >12时,不等式化为2x +1+2x -1<4,即x <1,所以12<x <1.综上可知,M ={x |-1<x <1}.(2)法一:因为a ∈M ,b ∉M ,所以|a |<1,|b |≥1. 而|ab |+1-(|a |+|b |) =|ab |+1-|a |-|b | =(|a |-1)(|b |-1)≤0, 所以|ab |+1≤|a |+|b |. 法二:要证|ab |+1≤|a |+|b |, 只需证|a ||b |+1-|a |-|b |≤0, 只需证(|a |-1)(|b |-1)≤0,因为a ∈M ,b ∉M ,所以|a |<1,|b |≥1, 所以(|a |-1)(|b |-1)≤0成立. 所以|ab |+1≤|a |+|b |成立.放缩法证明不等式(师生共研)若a ,b ∈R ,求证:|a +b |1+|a +b |≤|a |1+|a |+|b |1+|b |.【证明】 当|a +b |=0时,不等式显然成立. 当|a +b |≠0时, 由0<|a +b |≤|a |+|b |⇒1|a +b |≥1|a |+|b |, 所以|a +b |1+|a +b |=11|a +b |+1≤11+1|a |+|b |=|a |+|b |1+|a |+|b |=|a |1+|a |+|b |+|b |1+|a |+|b |≤|a |1+|a |+|b |1+|b |.在不等式的证明中,“放”和“缩”是常用的推证技巧.常见的放缩变换有: (1)变换分式的分子和分母,如1k 2<1k (k -1),1k 2>1k (k +1),1k <2k +k -1,1k >2k +k +1上面不等式中k ∈N +,k >1.(2)利用函数的单调性.(3)真分数性质“若0<a <b ,m >0,则a b <a +mb +m ”.[注意] 在用放缩法证明不等式时,“放”和“缩”均需把握一个度.设n 是正整数,求证:12≤1n +1+1n +2+…+12n<1.证明: 由2n ≥n +k >n (k =1,2,…,n ),得12n ≤1n +k <1n .当k =1时,12n ≤1n +1<1n ;当k =2时,12n ≤1n +2<1n ;…当k =n 时,12n ≤1n +n <1n,所以12=n 2n ≤1n +1+1n +2+…+12n <n n =1.所以原不等式成立.反证法证明不等式(师生共研)设0<a ,b ,c <1,求证:(1-a )b ,(1-b )c ,(1-c )a 不可能同时大于14.【证明】 设(1-a )b >14,(1-b )c >14,(1-c )a >14,三式相乘得(1-a )b ·(1-b )c ·(1-c )a >164,①又因为0<a ,b ,c <1,所以0<(1-a )a ≤⎣⎡⎦⎤(1-a )+a 22=14. 同理:(1-b )b ≤14,(1-c )c ≤14,以上三式相乘得(1-a )a ·(1-b )b ·(1-c )c ≤164,与①矛盾.所以(1-a )b ,(1-b )c ,(1-c )a 不可能同时大于14.利用反证法证明问题的一般步骤(1)否定原结论.(2)从假设出发,导出矛盾. (3)证明原命题正确.已知a +b +c >0,ab +bc +ca >0,abc >0,求证:a ,b ,c >0.证明:①设a <0,因为abc >0, 所以bc <0.又由a +b +c >0,则b +c >-a >0,所以ab +bc +ca =a (b +c )+bc <0,与题设矛盾. ②若a =0,则与abc >0矛盾, 所以必有a >0. 同理可证:b >0,c >0. 综上可证a ,b ,c >0.[基础题组练]1.设a >0,b >0,若3是3a 与3b 的等比中项,求证:1a +1b ≥4.证明:由3是3a 与3b 的等比中项得 3a ·3b =3,即a +b =1,要证原不等式成立,只需证a +b a +a +b b ≥4成立,即证b a +a b ≥2成立,因为a >0,b >0, 所以b a +ab≥2b a ·ab=2, (当且仅当b a =a b ,即a =b =12时,“=”成立),所以1a +1b≥4.2.求证:112+122+132+…+1n 2<2.证明:因为1n 2<1n (n -1)=1n -1-1n,所以112+122+132+…+1n 2<1+11×2+12×3+13×4+…+1(n -1)×n=1+⎝⎛⎭⎫1-12+⎝⎛⎭⎫12-13+…+⎝⎛⎭⎫1n -1-1n =2-1n <2. 3.(2020·蚌埠一模)已知函数f (x )=|x |+|x -3|. (1)解关于x 的不等式f (x )-5≥x ;(2)设m ,n ∈{y |y =f (x )},试比较mn +4与2(m +n )的大小.解:(1)f (x )=|x |+|x -3|=⎩⎪⎨⎪⎧3-2x ,x <0,3,0≤x ≤3,2x -3,x >3.f (x )-5≥x ,即⎩⎪⎨⎪⎧x <0,3-2x ≥x +5或⎩⎪⎨⎪⎧0≤x ≤3,3≥x +5或⎩⎪⎨⎪⎧x >3,2x -3≥x +5,解得x ≤-23或x ∈∅或x ≥8.所以不等式的解集为⎝⎛⎦⎤-∞,-23∪[8,+∞). (2)由(1)易知f (x )≥3,所以m ≥3,n ≥3.由于2(m +n )-(mn +4)=2m -mn +2n -4=(m -2)(2-n ). 且m ≥3,n ≥3,所以m -2>0,2-n <0, 即(m -2)(2-n )<0, 所以2(m +n )<mn +4.4.(2020·开封市定位考试)已知函数f (x )=|x -1|+|x -m |(m >1),若f (x )>4的解集是{x |x <0或x >4}.(1)求m 的值;(2)若正实数a ,b ,c 满足1a +12b +13c =m3,求证:a +2b +3c ≥9.解:(1)因为m >1,所以f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-2x +m +1,x <1m -1,1≤x ≤m 2x -m -1,x >m ,作出函数f (x )的图象如图所示,由f (x )>4的解集及函数f (x )的图象得⎩⎪⎨⎪⎧-2×0+m +1=42×4-m -1=4,得m =3.(2)由(1)知m =3,从而1a +12b +13c=1,a +2b +3c =(1a +12b +13c )(a +2b +3c )=3+(a 2b +2b a )+(a 3c +3c a )+(2b 3c +3c2b )≥9,当且仅当a =3,b =32,c =1时“=”成立.5.(2020·原创冲刺卷)已知定义在R 上的函数f (x )=|x +1|+|x -2|+(x -1)2的最小值为s .(1)试求s 的值;(2)若a ,b ,c ∈R +,且a +b +c =s ,求证:a 2+b 2+c 2≥3.解:(1)f (x )=|x +1|+|x -2|+(x -1)2≥|x +1|+|2-x |≥|(x +1)+(2-x )|=3,即f (x )≥3. 当且仅当x =1,且(x +1)(2-x )≥0,即x =1时,等号成立,所以f (x )的最小值为3,所以s =3.(2)证明:由(1)知a +b +c =3.故a 2+b 2+c 2=(a 2+12)+(b 2+12)+(c 2+12)-3 ≥2a +2b +2c -3=2(a +b +c )-3=3(当且仅当a =b =c =1时,等号成立). 6.设不等式-2<|x -1|-|x +2|<0的解集为M ,a ,b ∈M . (1)证明:⎪⎪⎪⎪13a +16b <14; (2)比较|1-4ab |与2|a -b |的大小.解:(1)证明:记f (x )=|x -1|-|x +2|=⎩⎪⎨⎪⎧3,x ≤-2,-2x -1,-2<x ≤1,-3,x >1,由-2<-2x -1<0解得-12<x <12,即M =⎝⎛⎭⎫-12,12,所以⎪⎪⎪⎪13a +16b ≤13|a |+16|b |<13×12+16×12=14. (2)由(1)得a 2<14,b 2<14,因为|1-4ab |2-4|a -b |2=(1-8ab +16a 2b 2)-4(a 2-2ab +b 2) =(4a 2-1)(4b 2-1)>0,故|1-4ab |2>4|a -b |2,即|1-4ab |>2|a -b |.[综合题组练]1.(2020·江西八所重点中学联考)已知不等式|ax -1|≤|x +3|的解集为{x |x ≥-1}. (1)求实数a 的值;(2)求12-at +4+t 的最大值.解:(1)|ax -1|≤|x +3|的解集为{x |x ≥-1},即(1-a 2)x 2+(2a +6)x +8≥0的解集为{x |x ≥-1}.当1-a 2≠0时,不符合题意, 舍去.当1-a 2=0,即a =±1时,x =-1为方程(2a +6)x +8=0的一解,经检验a =-1不符合题意,舍去, a =1符合题意. 综上,a =1.(2)(12-t +4+t )2=16+2(12-t )(4+t )=16+2-t 2+8t +48,当t =82=4时,(12-t +4+t )2有最大值,为32.又12-t +4+t ≥0,所以12-t +4+t 的最大值为4 2. 2.(2019·高考全国卷Ⅲ)设x ,y ,z ∈R ,且x +y +z =1. (1)求(x -1)2+(y +1)2+(z +1)2的最小值;(2)若(x -2)2+(y -1)2+(z -a )2≥13成立,证明:a ≤-3或a ≥-1.解:(1)由于[(x -1)+(y +1)+(z +1)]2=(x -1)2+(y +1)2+(z +1)2+2[(x -1)(y +1)+(y +1)(z +1)+(z +1)(x -1)] ≤3[(x -1)2+(y +1)2+(z +1)2],故由已知得(x -1)2+(y +1)2+(z +1)2≥43,当且仅当x =53,y =-13,z =-13时等号成立.所以(x -1)2+(y +1)2+(z +1)2的最小值为43.(2)证明:由于[(x -2)+(y -1)+(z -a )]2=(x -2)2+(y -1)2+(z -a )2+2[(x -2)(y -1)+(y -1)(z -a )+(z -a )(x -2)] ≤3[(x -2)2+(y -1)2+(z -a )2], 故由已知得(x -2)2+(y -1)2+(z -a )2≥(2+a )23,当且仅当x =4-a 3,y =1-a 3,z =2a -23时等号成立.因此(x -2)2+(y -1)2+(z -a )2的最小值为(2+a )23. 由题设知(2+a )23≥13,解得a ≤-3或a ≥-1.。
2023年高考数学总复习:推理与证明(附答案解析)
2023年高考数学总复习:推理与证明一.选择题(共8小题)1.(2019春•上饶期末)观察下列等式,13+23=32,13+23+33=62,13+23+33+43=102,根据上述规律,13+23+33+43+53+63=()A.192B.202C.212D.2222.(2016春•遵义期末)下面几种推理是合情推理的是()(1)由圆的性质类比出球的有关性质;(2)由直角三角形、等腰三角形、等边三角形内角和是180°,归纳出所有三角形的内角和都是180°;(3)某次考试张军成绩是100分,由此推出全班同学成绩都是100分;(4)三角形内角和是180°,四边形内角和是360°,五边形内角和是540°,由此得凸多边形内角和是(n﹣2)•180°.A.(1)(2)B.(1)(3)C.(1)(2)(4)D.(2)(4)3.(2015•呼和浩特二模)设△ABC的三边长分别为a、b、c,△ABC的面积为S,内切圆半径为r,则,类比这个结论可知:四面体S﹣ABC的四个面的面积分别为S1、S2、S3、S4,内切球半径为R,四面体S﹣ABC的体积为V,则R=()A.B.C.D.4.(2019•新课标Ⅱ)在“一带一路”知识测验后,甲、乙、丙三人对成绩进行预测.甲:我的成绩比乙高.乙:丙的成绩比我和甲的都高.丙:我的成绩比乙高.成绩公布后,三人成绩互不相同且只有一个人预测正确,那么三人按成绩由高到低的次序为()A.甲、乙、丙B.乙、甲、丙C.丙、乙、甲D.甲、丙、乙5.(2016•北京)袋中装有偶数个球,其中红球、黑球各占一半.甲、乙、丙是三个空盒.每次从袋中任意取出两个球,将其中一个球放入甲盒,如果这个球是红球,就将另一个放入乙盒,否则就放入丙盒.重复上述过程,直到袋中所有球都被放入盒中,则()A.乙盒中黑球不多于丙盒中黑球B.乙盒中红球与丙盒中黑球一样多C.乙盒中红球不多于丙盒中红球D.乙盒中黑球与丙盒中红球一样多6.(2019春•慈溪市期中)用反证法证明“已知x,y∈R,x2+y2=0,求证:x=y=0.”时,应假设()A.x≠y≠0B.x=y≠0C.x≠0且y≠0D.x≠0或y≠0 7.(2021春•辽源期末)证明不等式的最适合的方法是()A.综合法B.分析法C.间接证法D.合情推理法8.(2015•上海二模)用反证法证明命题:“已知a、b∈N+,如果ab可被5整除,那么a、b 中至少有一个能被5整除”时,假设的内容应为()A.a、b都能被5整除B.a、b都不能被5整除C.a、b不都能被5整除D.a不能被5整除二.填空题(共4小题)9.(2014•新课标Ⅰ)甲、乙、丙三位同学被问到是否去过A,B,C三个城市时,甲说:我去过的城市比乙多,但没去过B城市;乙说:我没去过C城市;丙说:我们三人去过同一城市;由此可判断乙去过的城市为.10.(2016•潍坊一模)观察式子,…,则可归纳出.11.(2021•凉州区校级模拟)学校艺术节对同一类的A,B,C,D四项参赛作品,只评一项一等奖,在评奖揭晓前,甲、乙、丙、丁四位同学对这四项参赛作品预测如下:甲说:“A作品获得一等奖”;乙说:“C作品获得一等奖”丙说:“B,D两项作品未获得一等奖”丁说:“是A或D作品获得一等奖”若这四位同学中只有两位说的话是对的,则获得一等奖的作品是.12.(2019春•常州期中)著名的哥德巴赫猜想指出:“任何大于2的偶数可以表示为两个素数的和”,用反证法研究该猜想,应假设的内容是.三.解答题(共4小题)13.(2017春•驻马店期末)设非等腰△ABC的内角A、B、C所对边的长分别为a、b、c,且A、B、C成等差数列,用分析法证明:=.14.(2019春•宁德期中)已知函数,(Ⅰ)分别求f(0)+f(1),f(﹣1)+f(2),f(﹣2)+f(3)的值;(Ⅱ)由上题归纳出一个一般性结论,并给出证明.15.(2020秋•义乌市期末)观察下列各等式:tan10°tan20°+tan20°tan60°+tan60°tan10°=1tan20°tan30°+tan30°tan40°+tan40°tan20°=1tan33°tan44°+tan44°tan13°+tan33°tan13°=1(1)尝试再写出一个相同规律的式子;(2)写出能反映以上式子一般规律的恒等式;(3)并对你写出的(2)恒等式进行证明.16.(2020秋•泉山区校级期末)在平面几何中,有勾股定理:“设△ABC的两边AB,AC互相垂直,则AB2+AC2=BC2.”拓展到空间,类比平面几何中的勾股定理,研究三棱锥的侧面面积与底面面积间的关系,可以得出的正确结论是:“设三棱锥P﹣ABC中的三个侧面P AB,PBC,P AC两两相互垂直,则____.”请将上述结论补充完整,并给出证明.2023年高考数学总复习:推理与证明参考答案与试题解析一.选择题(共8小题)1.(2019春•上饶期末)观察下列等式,13+23=32,13+23+33=62,13+23+33+43=102,根据上述规律,13+23+33+43+53+63=()A.192B.202C.212D.222【考点】归纳推理.【专题】计算题;逻辑推理.【分析】解答此类的方法是从特殊的前几个式子进行分析找出规律.观察前几个式子的变化规律,发现每一个等式左边为立方和,右边为平方的形式,且左边的底数在增加,右边的底数也在增加.从中找规律性即可.【解答】解:∵所给等式左边的底数依次分别为1,2;1,2,3;1,2,3,4;右边的底数依次分别为3,6,10,(注意:这里3+3=6,6+4=10),∴由底数内在规律可知:第五个等式左边的底数为1,2,3,4,5,6,右边的底数为10+5+6=21.又左边为立方和,右边为平方的形式,故有13+23+33+43+53+63=212.故选:C.【点评】本题考查了,所谓归纳推理,就是从个别性知识推出一般性结论的推理.它与演绎推理的思维进程不同.归纳推理的思维进程是从个别到一般,而演绎推理的思维进程不是从个别到一般,是一个必然地得出的思维进程.属于基础题.2.(2016春•遵义期末)下面几种推理是合情推理的是()(1)由圆的性质类比出球的有关性质;(2)由直角三角形、等腰三角形、等边三角形内角和是180°,归纳出所有三角形的内角和都是180°;(3)某次考试张军成绩是100分,由此推出全班同学成绩都是100分;(4)三角形内角和是180°,四边形内角和是360°,五边形内角和是540°,由此得凸多边形内角和是(n﹣2)•180°.A.(1)(2)B.(1)(3)C.(1)(2)(4)D.(2)(4)【考点】合情推理的含义与作用.【专题】阅读型;逻辑推理.【分析】本题考查的是合情推理、演绎推理的定义,判断一个推理过程是否是类比推理关键是看他是否符合类比推理的定义,即是否是由特殊到与它类似的另一个特殊的推理过程,类比推理的是看是否符合类比推理的定义.【解答】解:(1)为类比推理,在推理过程由圆的性质类比出球的有关性质.(2)为归纳推理,关键是看他直角三角形、等腰三角形、等边三角形内角和是180°推出所有三角形的内角和都是180°,符合归纳推理的定义,即是由特殊到一般的推理过程.(3)不是合情推理,是由个别到全体的推理过程.(4)为归纳推理故选:C.【点评】判断一个推理过程是否是归纳推理关键是看他是否符合归纳推理的定义,即是否是由特殊到一般的推理过程.判断一个推理过程是否是类比推理关键是看他是否符合类比推理的定义,即是否是由特殊到与它类似的另一个特殊的推理过程.判断一个推理过程是否是演绎推理关键是看他是否符合演绎推理的定义,能否从推理过程中找出“三段论”的三个组成部分.3.(2015•呼和浩特二模)设△ABC的三边长分别为a、b、c,△ABC的面积为S,内切圆半径为r,则,类比这个结论可知:四面体S﹣ABC的四个面的面积分别为S1、S2、S3、S4,内切球半径为R,四面体S﹣ABC的体积为V,则R=()A.B.C.D.【考点】类比推理.【专题】探究型.【分析】根据平面与空间之间的类比推理,由点类比点或直线,由直线类比直线或平面,由内切圆类比内切球,由平面图形面积类比立体图形的体积,结合求三角形的面积的方法类比求四面体的体积即可.【解答】解:设四面体的内切球的球心为O,则球心O到四个面的距离都是R,所以四面体的体积等于以O为顶点,分别以四个面为底面的4个三棱锥体积的和.则四面体的体积为∴R=故选:C.【点评】类比推理是指依据两类数学对象的相似性,将已知的一类数学对象的性质类比迁移到另一类数学对象上去.一般步骤:①找出两类事物之间的相似性或者一致性.②用一类事物的性质去推测另一类事物的性质,得出一个明确的命题(或猜想).4.(2019•新课标Ⅱ)在“一带一路”知识测验后,甲、乙、丙三人对成绩进行预测.甲:我的成绩比乙高.乙:丙的成绩比我和甲的都高.丙:我的成绩比乙高.成绩公布后,三人成绩互不相同且只有一个人预测正确,那么三人按成绩由高到低的次序为()A.甲、乙、丙B.乙、甲、丙C.丙、乙、甲D.甲、丙、乙【考点】进行简单的合情推理.【专题】综合题;分析法;推理和证明;逻辑推理.【分析】本题可从三人预测中互相关联的乙、丙两人的预测入手,因为只有一个人预测正确,而乙对则丙必对,丙对乙很有可能对,假设丙对乙错则会引起矛盾故只有一种情况就是甲预测正确乙、丙错误,从而得出结果.【解答】解:由题意,可把三人的预测简写如下:甲:甲>乙.乙:丙>乙且丙>甲.丙:丙>乙.∵只有一个人预测正确,∴分析三人的预测,可知:乙、丙的预测不正确.如果乙预测正确,则丙预测正确,不符合题意.如果丙预测正确,假设甲、乙预测不正确,则有丙>乙,乙>甲,∵乙预测不正确,而丙>乙正确,∴只有丙>甲不正确,∴甲>丙,这与丙>乙,乙>甲矛盾.不符合题意.∴只有甲预测正确,乙、丙预测不正确,甲>乙,乙>丙.故选:A.【点评】本题主要考查合情推理,因为只有一个人预测正确,所以本题关键是要找到互相关联的两个预测入手就可找出矛盾.从而得出正确结果.本题属基础题.5.(2016•北京)袋中装有偶数个球,其中红球、黑球各占一半.甲、乙、丙是三个空盒.每次从袋中任意取出两个球,将其中一个球放入甲盒,如果这个球是红球,就将另一个放入乙盒,否则就放入丙盒.重复上述过程,直到袋中所有球都被放入盒中,则()A.乙盒中黑球不多于丙盒中黑球B.乙盒中红球与丙盒中黑球一样多C.乙盒中红球不多于丙盒中红球D.乙盒中黑球与丙盒中红球一样多【考点】演绎推理.【专题】推理和证明.【分析】分析理解题意:乙中放红球,则甲中也肯定是放红球;往丙中放球的前提是放入甲中的不是红球,据此可以从乙中的红球个数为切入点进行分析.【解答】解:取两个球共有4种情况:①红+红,则乙盒中红球数加1个;②黑+黑,则丙盒中黑球数加1个;③红+黑(红球放入甲盒中),则乙盒中黑球数加1个;④黑+红(黑球放入甲盒中),则丙盒中红球数加1个.设一共有球2a个,则a个红球,a个黑球,甲中球的总个数为a,其中红球x个,黑球y 个,x+y=a.则乙中有x个球,其中k个红球,j个黑球,k+j=x;丙中有y个球,其中1个红球,i个黑球,i+l=y;黑球总数a=y+i+j,又x+y=a,故x=i+j由于x=k+j,所以可得i=k,即乙中的红球等于丙中的黑球.故选:B.法二:若袋中有两个球,则红球、黑球各一个,若红球放在甲盒,则黑球放在乙盒,丙盒中没有球,此时乙盒中黑球多于丙盒中黑球,乙盒中黑球比丙盒中红球多,故可排除A,D;若袋中有四个球,则红球、黑球各两个,若取出两个红球,则红球一个放在甲盒,余下一个放在乙盒,再取出余下的两个黑球,一个放在甲盒,则余下一个放在丙盒,所以甲盒中一红一黑,乙盒中一个红球,丙盒中一个黑球,此时乙盒中红球比丙盒中红球多,排除C.故选:B.【点评】该题考查了推理与证明,重点是找到切入点逐步进行分析,对学生的逻辑思维能力有一定要求,中档题6.(2019春•慈溪市期中)用反证法证明“已知x,y∈R,x2+y2=0,求证:x=y=0.”时,应假设()A.x≠y≠0B.x=y≠0C.x≠0且y≠0D.x≠0或y≠0【考点】分析法和综合法;反证法.【专题】计算题;转化思想;综合法;简易逻辑.【分析】熟记反证法的步骤,直接填空即可.反面有多种情况,需一一否定.【解答】解:用反证法证明“已知x,y∈R,x2+y2=0,求证:x=y=0.”时,应先假设x≠0或y≠0.故选:D.【点评】此题主要考查了反证法的第一步,解此题关键要懂得反证法的意义及步骤.反证法的步骤是:(1)假设结论不成立;(2)从假设出发推出矛盾;(3)假设不成立,则结论成立.在假设结论不成立时要注意考虑结论的反面所有可能的情况,如果只有一种,那么否定一种就可以了,如果有多种情况,则必须一一否定.7.(2021春•辽源期末)证明不等式的最适合的方法是()A.综合法B.分析法C.间接证法D.合情推理法【考点】分析法和综合法.【专题】不等式的解法及应用;逻辑推理.【分析】要证原不等式成立,只要证<,即证9+2<9+2,故只要证<,即证14<18,此种证明方法是分析法.【解答】解:要证明不等式,只要证<,即证9+2<9+2,故只要证<,即证14<18.以上证明不等式所用的最适合的方法是分析法.故选:B.【点评】本题考查的是分析法和综合法,解答此题的关键是熟知比较大小的方法.从求证的不等式出发,“由果索因”,逆向逐步找这个不等式成立需要具备的充分条件,分析法──通过对事物原因或结果的周密分析,从而证明论点的正确性、合理性的论证方法.也称为因果分析,属于中档题.8.(2015•上海二模)用反证法证明命题:“已知a、b∈N+,如果ab可被5整除,那么a、b 中至少有一个能被5整除”时,假设的内容应为()A.a、b都能被5整除B.a、b都不能被5整除C.a、b不都能被5整除D.a不能被5整除【考点】反证法.【专题】推理和证明.【分析】反设是一种对立性假设,即想证明一个命题成立时,可以证明其否定不成立,由此得出此命题是成立的.【解答】解:由于反证法是命题的否定的一个运用,故用反证法证明命题时,可以设其否定成立进行推证.命题“a,b∈N,如果ab可被5整除,那么a,b至少有1个能被5整除.”的否定是“a,b都不能被5整除”.故选:B.【点评】反证法是命题的否定的一个重要运用,用反证法证明问题大大拓展了解决证明问题的技巧.二.填空题(共4小题)9.(2014•新课标Ⅰ)甲、乙、丙三位同学被问到是否去过A,B,C三个城市时,甲说:我去过的城市比乙多,但没去过B城市;乙说:我没去过C城市;丙说:我们三人去过同一城市;由此可判断乙去过的城市为A.【考点】进行简单的合情推理.【专题】推理和证明.【分析】可先由乙推出,可能去过A城市或B城市,再由甲推出只能是A,B中的一个,再由丙即可推出结论.【解答】解:由乙说:我没去过C城市,则乙可能去过A城市或B城市,但甲说:我去过的城市比乙多,但没去过B城市,则乙只能是去过A,B中的任一个,再由丙说:我们三人去过同一城市,则由此可判断乙去过的城市为A.故答案为:A.【点评】本题主要考查简单的合情推理,要抓住关键,逐步推断,是一道基础题.10.(2016•潍坊一模)观察式子,…,则可归纳出(n≥1).【考点】归纳推理.【专题】阅读型.【分析】根据已知中,分析左边式子中的数与右边式子中的数之间的关系,由此可写出结果.【解答】解:根据题意,每个不等式的右边的分母是n+1.不等号右边的分子是2n+1,∴1+…+<(n≥1).故答案为:(n≥1).【点评】本题考查归纳推理.归纳推理的一般步骤是:(1)通过观察个别情况发现某些相同性质;(2)从已知的相同性质中推出一个明确表达的一般性命题(猜想).11.(2021•凉州区校级模拟)学校艺术节对同一类的A,B,C,D四项参赛作品,只评一项一等奖,在评奖揭晓前,甲、乙、丙、丁四位同学对这四项参赛作品预测如下:甲说:“A作品获得一等奖”;乙说:“C作品获得一等奖”丙说:“B,D两项作品未获得一等奖”丁说:“是A或D作品获得一等奖”若这四位同学中只有两位说的话是对的,则获得一等奖的作品是C.【考点】进行简单的合情推理.【专题】对应思想;转化法;推理和证明.【分析】根据题意,依次假设参赛的作品为A、B、C、D,判断甲、乙、丙、丁的说法的正确性,即可判断.【解答】解:根据题意,A,B,C,D作品进行评奖,只评一项一等奖,假设参赛的作品A为一等奖,则甲、丙,丁的说法都正确,乙错误,不符合题意;假设参赛的作品B为一等奖,则甲、乙、丙、丁的说法都错误,不符合题意;假设参赛的作品C为一等奖,则乙,丙的说法正确,甲、丁的说法错误,符合题意;假设参赛的作品D为一等奖,则甲、乙,丙的说法都错误,丁的说法正确,不符合题意;故获得参赛的作品C为一等奖;故答案为:C.【点评】本题考查了合情推理的问题,注意“这四位同学中有两位说的话是对的”的这一条件.验证法的应用.12.(2019春•常州期中)著名的哥德巴赫猜想指出:“任何大于2的偶数可以表示为两个素数的和”,用反证法研究该猜想,应假设的内容是存在一个大于2的偶数不可以表示为两个素数的和.【考点】反证法.【专题】对应思想;反证法;推理和证明.【分析】根据反证法的定义对结论进行假设即可.【解答】解:由反证法的定义得假设的内容为存在一个大于2的偶数不可以表示为两个素数的和,故答案为:存在一个大于2的偶数不可以表示为两个素数的和【点评】本题主要考查反证法的应用,结合反证法的定义和步骤是解决本题的关键.比较基础.三.解答题(共4小题)13.(2017春•驻马店期末)设非等腰△ABC的内角A、B、C所对边的长分别为a、b、c,且A、B、C成等差数列,用分析法证明:=.【考点】分析法和综合法.【专题】综合题;转化思想;分析法;推理和证明.【分析】用分析法证明,结合余弦定理可得结论.【解答】证明:要证明:=,只要证明=,只要证明(a+c﹣2b)(a﹣b+c)=3(a﹣b)(c﹣b),只要证明(a+c﹣b)2﹣b(a+c﹣b)=3(ac+b2﹣bc﹣ab),只要证明b2=a2+c2﹣ac,只要证明,只要证明B=60°,只要证明A、B、C成等差数列,故结论成立.【点评】本题主要考查了等差关系、余弦定理的应用和解三角形问题.考查了学生综合分析问题和基本的运算能力.14.(2019春•宁德期中)已知函数,(Ⅰ)分别求f(0)+f(1),f(﹣1)+f(2),f(﹣2)+f(3)的值;(Ⅱ)由上题归纳出一个一般性结论,并给出证明.【考点】归纳推理.【专题】计算题;对应思想;转化法;推理和证明.【分析】(Ⅰ)利用条件,求f(0)+f(1),f(﹣1)+f(2),f(﹣2)+f(3),(Ⅱ)归纳猜想一般性结论,利用指数的性质给出证明.【解答】解:(Ⅰ);同理;.(Ⅱ)由此猜想:当x1+x2=1时,.证明:设x1+x2=1,则,故猜想成立.【点评】本题考查归纳推理,考查学生分析解决问题的能力,正确归纳猜想是关键.15.(2020秋•义乌市期末)观察下列各等式:tan10°tan20°+tan20°tan60°+tan60°tan10°=1tan20°tan30°+tan30°tan40°+tan40°tan20°=1tan33°tan44°+tan44°tan13°+tan33°tan13°=1(1)尝试再写出一个相同规律的式子;(2)写出能反映以上式子一般规律的恒等式;(3)并对你写出的(2)恒等式进行证明.【考点】归纳推理.【专题】证明题;综合题;综合法;三角函数的求值;逻辑推理;数学运算.【分析】(1)根据所给的三个等式,可猜想并证明tan30°tan45°+tan45°tan15°+tan30°tan15°=1;(2)若,则tanαtanβ+tanβtanγ+tanβtanγ=1.(3)利用诱导公式及两角和的正切公式,即可证明(2)的猜想是正确的.【解答】解:(1)∵tan30°tan45°+tan45°tan15°+tan30°tan15°=+1×tan(45°﹣30°)+×tan(45°﹣30°)=++×=+()+()=1,故tan30°tan45°+tan45°tan15°+tan30°tan15°=1.(2)若,则tanαtanβ+tanβtanγ+tanβtanγ=1.(3)∵tan(﹣γ)===,又,∴tan(α+β)×tanγ==1,整理得tanαtanβ+tanβtanγ+tanβtanγ=1.【点评】本题考查归纳推理及三角函数的诱导公式、和角公式,涉及的公式较多,熟练掌握双基是解答本题的关键,本题考查了推理论证能力及运算能力.16.(2020秋•泉山区校级期末)在平面几何中,有勾股定理:“设△ABC的两边AB,AC互相垂直,则AB2+AC2=BC2.”拓展到空间,类比平面几何中的勾股定理,研究三棱锥的侧面面积与底面面积间的关系,可以得出的正确结论是:“设三棱锥P﹣ABC中的三个侧面P AB,PBC,P AC两两相互垂直,则____.”请将上述结论补充完整,并给出证明.【考点】类比推理.【专题】转化思想;数形结合法;综合法;简易逻辑;逻辑推理.【分析】斜边的平方等于两个直角边的平方和,可类比到空间就是斜面面积的平方等于三个直角面的面积的平方和,边对应着面.【解答】解:线的关系类比到面的关系,猜测:S△BCD2=S△ABC2+S△ACD2+S△ADB2.证明如下:如图作AE⊥CD连BE,则BE⊥CD.S△BCD2=CD2•BE2=CD2(AB2+AE2)=(AC2+AD2)(AB2+AE2)=(AC2AB2+AD2AB2+AC2AE2+AD2AE2)=(AC2AB2+AD2AB2+CD2AE2)=S△ABC2+S△ACD2+S△ADB2,故答案为:S△BCD2=S△ABC2+S△ACD2+S△ADB2.【点评】本题主要考查学生的知识量和知识的迁移类比等基本能力,体现了数形结合的数学思想.。
高考数学一轮复习 第七章 不等式、推理与证明7
高考数学一轮复习 第七章 不等式、推理与证明7.1 等式性质与不等式性质 考试要求 1.掌握等式性质.2.会比较两个数的大小.3.理解不等式的性质,并能简单应用. 知识梳理1.两个实数比较大小的方法作差法⎩⎪⎨⎪⎧ a -b >0⇔a >b ,a -b =0⇔a =b ,a -b <0⇔a <b . (a ,b ∈R )2.等式的性质性质1 对称性:如果a =b ,那么b =a ;性质2 传递性:如果a =b ,b =c ,那么a =c ;性质3 可加(减)性:如果a =b ,那么a ±c =b ±c ;性质4 可乘性:如果a =b ,那么ac =bc ;性质5 可除性:如果a =b ,c ≠0,那么a c =b c. 3.不等式的性质性质1 对称性:a >b ⇔b <a ;性质2 传递性:a >b ,b >c ⇒a >c ;性质3 可加性:a >b ⇔a +c >b +c ;性质4 可乘性:a >b ,c >0⇒ac >bc ;a >b ,c <0⇒ac <bc ;性质5 同向可加性:a >b ,c >d ⇒a +c >b +d ;性质6 同向同正可乘性:a >b >0,c >d >0⇒ac >bd ;性质7 同正可乘方性:a >b >0⇒a n >b n (n ∈N ,n ≥2).常用结论1.若ab >0,且a >b ⇔1a <1b . 2.若a >b >0,m >0⇒b a <b +ma +m ; 若b >a >0,m >0⇒b a >b +ma +m .思考辨析判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)两个实数a ,b 之间,有且只有a >b ,a =b ,a <b 三种关系中的一种.(√ )(2)若ba >1,则b >a .( × )(3)若x >y ,则x 2>y 2.( × )(4)若1a >1b ,则b <a .( × )教材改编题1.设b >a >0,c ∈R ,则下列不等式不正确的是( )A .12a <12b B.1a >1bC.a +2b +2>ab D .ac 3<bc 3答案 D解析 因为y =12x 在(0,+∞)上单调递增,所以12a <12b ,A 正确;因为y =1x 在(0,+∞)上单调递减,所以1a >1b ,B 正确;因为a +2b +2-a b =2b -ab +2b >0,所以a +2b +2>ab ,C 正确;当c =0时,ac 3=bc 3,所以D 不正确.2.已知M =x 2-3x ,N =-3x 2+x -3,则M ,N 的大小关系是________.答案 M >N解析 M -N =(x 2-3x )-(-3x 2+x -3)=4x 2-4x +3=(2x -1)2+2>0,∴M >N .3.已知-1<a <2,-3<b <5,则a +2b 的取值范围是______.答案 (-7,12)解析 ∵-3<b <5,∴-6<2b <10,又-1<a <2,∴-7<a +2b <12.题型一 比较两个数(式)的大小例1 (1)若a <0,b <0,则p =b 2a +a 2b与q =a +b 的大小关系为( ) A .p <q B .p ≤q C .p >q D .p ≥q答案 B解析 p -q =b 2a +a 2b-a -b =b 2-a 2a +a 2-b 2b=(b 2-a 2)·⎝⎛⎭⎫1a -1b =b 2-a 2b -a ab =b -a 2b +aab ,因为a <0,b <0,所以a +b <0,ab >0.若a =b ,则p -q =0,故p =q ;若a ≠b ,则p -q <0,故p <q .综上,p ≤q .(2)若a =ln 33,b =ln 44,c =ln 55,则( ) A .a <b <cB .c <b <aC .c <a <bD .b <a <c 答案 B解析 令函数f (x )=ln x x ,则f ′(x )=1-ln x x 2, 易知当x >e 时,f ′(x )<0,函数f (x )单调递减,因为e<3<4<5,所以f (3)>f (4)>f (5),即c <b <a .教师备选已知M =e 2 021+1e 2 022+1,N =e 2 022+1e 2 023+1,则M ,N 的大小关系为________. 答案 M >N解析 方法一 M -N =e 2 021+1e 2 022+1-e 2 022+1e 2 023+1=e 2 021+1e 2 023+1-e 2 022+12e 2 022+1e 2 023+1=e 2 021+e 2 023-2e 2 022e 2 022+1e 2 023+1=e 2 021e -12e 2 022+1e 2 023+1>0. ∴M >N .方法二 令f (x )=e x +1e x +1+1=1e e x +1+1+1-1e e x +1+1=1e +1-1e e x +1+1, 显然f (x )是R 上的减函数,∴f (2 021)>f (2 022),即M >N .思维升华 比较大小的常用方法(1)作差法:①作差;②变形;③定号;④得出结论.(2)作商法:①作商;②变形;③判断商与1的大小关系;④得出结论.(3)构造函数,利用函数的单调性比较大小.跟踪训练1 (1)已知0<a <1b ,且M =11+a +11+b,N =a 1+a +b 1+b ,则M ,N 的大小关系是( ) A .M >N B .M <NC .M =ND .不能确定答案 A解析 ∵0<a <1b ,∴1+a >0,1+b >0,1-ab >0. ∴M -N =1-a 1+a +1-b 1+b =21-ab1+a 1+b >0,∴M >N .(2)e π·πe 与e e ·ππ的大小关系为________.答案 e π·πe <e e ·ππ解析 e π·πe e e ·ππ=e π-eππ-e =⎝⎛⎭⎫eππ-e ,又0<eπ<1,0<π-e<1,∴⎝⎛⎭⎫eππ-e <1,即e π·πee e ·ππ<1,即e π·πe <e e ·ππ.题型二 不等式的性质例2 (1)(2022·滨州模拟)下列命题为真命题的是() A .若a >b ,则ac 2>bc 2B .若a <b <0,则a 2<ab <b 2C .若c >a >b >0,则a c -a <bc -bD .若a >b >c >0,则a b >a +c b +c 答案 D 解析 对于A 选项,当c =0时,显然不成立,故A 选项为假命题; 对于B 选项,当a =-3,b =-2时,满足a <b <0,但不满足a 2<ab <b 2,故B 选项为假命题;对于C 选项,当c =3,a =2,b =1时,a c -a =23-2>b c -b =12,故C 选项为假命题; 对于D 选项,由于a >b >c >0,所以a b -a +c b +c=a b +c -b a +c b b +c =ac -bc b b +c=a -b c b b +c>0,即a b >a +c b +c ,故D 选项为真命题. (2)若1a <1b<0,则下列不等式正确的是________.(填序号) ①1a +b <1ab ; ②|a |+b >0; ③a -1a >b -1b; ④ln a 2>ln b 2.答案 ①③解析 由1a <1b <0,可知b <a <0. ①中,因为a +b <0,ab >0,所以1a +b <0,1ab >0.故有1a +b <1ab,即①正确; ②中,因为b <a <0,所以-b >-a >0.故-b >|a |,即|a |+b <0,故②错误;③中,因为b <a <0,又1a <1b<0, 则-1a >-1b >0,所以a -1a >b -1b,故③正确; ④中,因为b <a <0,根据y =x 2在(-∞,0)上单调递减,可得b 2>a 2>0,而y =ln x 在定义域 (0,+∞)上单调递增,所以ln b 2>ln a 2,故④错误.教师备选若a ,b ,c ∈R ,a >b ,则下列不等式恒成立的是( )A.1a <1b B .a 2>b 2C .a |c |>b |c | D.a c 2+1>bc 2+1答案 D解析 对于A ,若a >0>b ,则1a >1b ,故A 错误;对于B ,取a =1,b =-2,则a 2<b 2,故B 错误;对于C ,若c =0,a |c |=b |c |,故C 错误;对于D ,因为c 2+1≥1,所以1c 2+1>0,又a >b ,所以a c 2+1>bc 2+1,故D 正确.思维升华 判断不等式的常用方法(1)利用不等式的性质逐个验证.(2)利用特殊值法排除错误选项.(3)作差法.(4)构造函数,利用函数的单调性.跟踪训练2 (1)(2022·珠海模拟)已知a ,b ∈R ,满足ab <0,a +b >0,a >b ,则() A.1a <1b B.b a +a b >0C .a 2>b 2D .a <|b |答案 C解析 因为ab <0,a >b ,则a >0,b <0,1a >0,1b <0,A 不正确;b a <0,a b <0,则b a +a b <0,B 不正确;又a+b>0,即a>-b>0,则a2>(-b)2,a2>b2,C正确;由a>-b>0得a>|b|,D不正确.(2)设a>b>1>c>0,下列四个结论正确的是________.(填序号)①1ac>1bc;②ba c>ab c;③(1-c)a<(1-c)b;④log b(a+c)>log a(b+c).答案③④解析由题意知,a>b>1>c>0,所以对于①,ac>bc>0,故1ac<1bc,所以①错误;对于②,取a=3,b=2,c=1 2,则ba c=23,ab c=32,所以ba c<ab c,故②错误;对于③,因为0<1-c<1,且a>b,所以(1-c)a<(1-c)b,故③正确;对于④,a+c>b+c>1,所以log b(a+c)>log b(b+c)>log a(b+c),故④正确.题型三不等式性质的综合应用例3(1)已知-1<x<4,2<y<3,则x-y的取值范围是________,3x+2y的取值范围是________.答案(-4,2)(1,18)解析∵-1<x<4,2<y<3,∴-3<-y <-2,∴-4<x -y <2.由-1<x <4,2<y <3,得-3<3x <12,4<2y <6,∴1<3x +2y <18.(2)已知3<a <8,4<b <9,则a b的取值范围是________. 答案 ⎝⎛⎭⎫13,2解析 ∵4<b <9,∴19<1b <14, 又3<a <8,∴19×3<a b <14×8, 即13<a b<2. 延伸探究 若将本例(1)中条件改为-1<x +y <4,2<x -y <3,求3x +2y 的取值范围. 解 设3x +2y =m (x +y )+n (x -y ),则⎩⎪⎨⎪⎧ m +n =3,m -n =2,∴⎩⎨⎧ m =52,n =12.即3x +2y =52(x +y )+12(x -y ), 又∵-1<x +y <4,2<x -y <3,∴-52<52(x +y )<10,1<12(x -y )<32, ∴-32<52(x +y )+12(x -y )<232, 即-32<3x +2y <232,∴3x +2y 的取值范围为⎝⎛⎭⎫-32,232. 教师备选已知0<β<α<π2,则α-β的取值范围是________. 答案 ⎝⎛⎭⎫0,π2 解析 ∵0<β<π2,∴-π2<-β<0, 又0<α<π2,∴-π2<α-β<π2, 又β<α,∴α-β>0,即0<α-β<π2. 思维升华 求代数式的取值范围,一般是利用整体思想,通过“一次性”不等关系的运算求得整体范围.跟踪训练3 (1)已知a >b >c ,2a +b +c =0,则c a的取值范围是( ) A .-3<c a<-1 B .-1<c a <-13 C .-2<c a<-1 D .-1<c a <-12 答案 A解析 因为a >b >c ,2a +b +c =0,所以a >0,c <0,b =-2a -c ,因为a >b >c ,所以-2a -c <a ,即3a >-c ,解得c a>-3, 将b =-2a -c 代入b >c 中,得-2a -c >c ,即a <-c ,得c a <-1,所以-3<c a <-1. (2)已知1<a <b <3,则a -b 的取值范围是________,a b的取值范围是________. 答案 (-2,0) ⎝⎛⎭⎫13,1解析 ∵1<b <3,∴-3<-b <-1,又1<a <3,∴-2<a -b <2,又a <b ,∴a -b <0,∴-2<a -b <0,又13<1b <1a ,∴a3<ab <1,又a3>13,∴13<ab <1.综上所述,a -b 的取值范围为(-2,0);a b 的取值范围为⎝⎛⎭⎫13,1.课时精练1.已知a >0,b >0,M =a +b ,N =a +b ,则M 与N 的大小关系为() A .M >NB .M <NC .M ≤ND .M ,N 大小关系不确定答案 B解析 M 2-N 2=(a +b )-(a +b +2ab )=-2ab <0,∴M <N .2.已知非零实数a ,b 满足a <b ,则下列命题成立的是( )A .a 2<b 2B .ab 2<a 2bC.1ab 2<1a 2b D.b a <a b答案 C解析 若a <b <0,则a 2>b 2,故A 不成立;若⎩⎪⎨⎪⎧ ab >0,a <b ,则a 2b <ab 2,故B 不成立;若a =1,b =2,则b a =2,a b =12,b a >a b ,故D 不成立,由不等式的性质知,C 正确.3.已知-3<a <-2,3<b <4,则a 2b 的取值范围为( )A .(1,3) B.⎝⎛⎭⎫43,94C.⎝⎛⎭⎫23,34D.⎝⎛⎭⎫12,1答案 A解析 因为-3<a <-2,所以a 2∈(4,9),而3<b <4,故a 2b 的取值范围为(1,3).4.若a >1,m =log a (a 2+1),n =log a (a +1),p =log a (2a ),则m ,n ,p 的大小关系是() A .n >m >p B .m >p >nC .m >n >pD .p >m >n答案 B解析 由a >1知,a 2+1-2a =(a -1)2>0,即a 2+1>2a ,而2a -(a +1)=a -1>0,即2a >a +1,∴a 2+1>2a >a +1,而y =log a x 在定义域上单调递增,∴m >p >n .5.已知a ,b ∈R ,则“|a |>|b |”是“a b >1”成立的( )A .充分不必要条件B .必要不充分条件C .充要条件D .既不充分也不必要条件答案 B解析 不妨令a =1,b =0,故|a |>|b |不能推出a b >1,若a b >1,故a ,b 同号,若a ,b 都大于0,则a >b >0,从而|a |>|b |;若a ,b 都小于0,则a <b <0,从而|a |>|b |,故a b >1能推出|a |>|b |,从而“|a |>|b |”是“a b >1”成立的必要不充分条件.6.(2022·济宁模拟)已知x >y >z ,x +y +z =0,则下列不等式恒成立的是() A .xy >yz B .xy >xzC .xz >yzD .x |y |>|y |z答案 B解析 因为x >y >z ,x +y +z =0,所以x >0,z <0,y 的符号无法确定,对于A ,因为x >0>z ,若y <0,则xy <0<yz ,故A 错误;对于B ,因为y >z ,x >0,所以xy >xz ,故B 正确;对于C ,因为x >y ,z <0,所以xz <yz ,故C 错误;对于D ,因为x >z ,当|y |=0时,x |y |=|y |z ,故D 错误.7.设a ,b ,c ,d 为实数,且a >b >0>c >d ,则下列不等式正确的是( )A .c 2>cdB .a -c <b -dC .ac <bdD.c a -d b >0 答案 D解析 因为a >b >0>c >d ,所以a >b >0,0>c >d ,对于A ,因为0>c >d ,由不等式的性质可得c 2<cd ,故选项A 错误;对于B ,取a =2,b =1,c =-1,d =-2,则a -c =3,b -d =3,所以a -c =b -d ,故选项B 错误;对于C ,取a =2,b =1,c =-1,d =-2,则ac =-2,bd =-2,所以ac =bd ,故选项C 错误;对于D ,因为a >b >0,d <c <0,则ad <bc ,所以c a >d b, 故c a -d b>0,故选项D 正确. 8.若0<a <1,b >c >1,则( )A.⎝⎛⎭⎫b c a <1B.c -a b -a >c b C .c a -1<b a -1D .log c a <log b a答案 D解析 对于A ,∵b >c >1,∴b c>1. ∵0<a <1,则⎝⎛⎭⎫b c a >⎝⎛⎭⎫b c 0=1,故选项A 错误;对于B ,若c -a b -a >c b, 则bc -ab >bc -ac ,即a (c -b )>0,这与0<a <1,b >c >1矛盾,故选项B 错误;对于C ,∵0<a <1,∴a -1<0.∵b >c >1,∴c a -1>b a -1,故选项C 错误;对于D ,∵0<a <1,b >c >1,∴log c a <log b a ,故选项D 正确.9.已知M =x 2+y 2+z 2,N =2x +2y +2z -π,则M ________N .(填“>”“<”或“=”) 答案 >解析 M -N =x 2+y 2+z 2-2x -2y -2z +π=(x -1)2+(y -1)2+(z -1)2+π-3≥π-3>0,故M >N .10.(2022·宜丰模拟)若1a <1b <0,已知下列不等式:①a +b <ab ;②|a |>|b |;③a <b ;④b a +a b>2.其中正确的不等式的序号为________.答案 ①④解析 因为1a <1b<0, 所以b <a <0,故③错误;所以a +b <0<ab ,故①正确;所以|a |<|b |,故②错误;所以b a >0,a b >0且均不为1,b a +a b ≥2b a ·a b =2,当且仅当b a =a b =1时,等号成立,所以b a +a b>2,故④正确. 11.若0<a <b ,且a +b =1,则将a ,b ,12,2ab ,a 2+b 2从小到大排列为________________. 答案 a <2ab <12<a 2+b 2<b 解析 方法一 令a =13,b =23, 则2ab =49,a 2+b 2=19+49=59, 故a <2ab <12<a 2+b 2<b . 方法二 ∵0<a <b 且a +b =1,∴a <12<b <1,∴2b >1且2a <1, ∴a <2b ·a =2a (1-a )=-2a 2+2a=-2⎝⎛⎭⎫a -122+12<12, 即a <2ab <12. 又a 2+b 2=(a +b )2-2ab =1-2ab >1-12=12, 即a 2+b 2>12.∵12<b <1, ∴(a 2+b 2)-b =[(1-b )2+b 2]-b =2b 2-3b +1=(2b -1)(b -1)<0,即a 2+b 2<b ,综上可知a <2ab <12<a 2+b 2<b . 12.若α,β满足-π2<α<β<π2,则2α-β的取值范围是________. 答案 ⎝⎛⎭⎫-3π2,π2 解析 ∵-π2<α<π2,∴-π<2α<π.∵-π2<β<π2,∴-π2<-β<π2, ∴-3π2<2α-β<3π2. 又α-β<0,α<π2,∴2α-β<π2. 故-3π2<2α-β<π2.13.(2022·长沙模拟)设实数a ,b ,c 满足b +c =6-4a +3a 2,c -b =4-4a +a 2,则下列不等式恒成立的是( )A .c <bB .b ≤1C .b ≤aD .a <c 答案 D解析 ∵⎩⎪⎨⎪⎧ b +c =6-4a +3a 2,c -b =4-4a +a 2, 两式相减得2b =2a 2+2,即b =a 2+1,∴b ≥1.又b -a =a 2+1-a =⎝⎛⎭⎫a -122+34>0, ∴b >a .而c -b =4-4a +a 2=(a -2)2≥0,∴c ≥b ,从而c ≥b >a .14.实数a ,b ,c ,d 满足下列三个条件:①d >c ;②a +b =c +d ;③a +d <b +c .那么a ,b ,c ,d 的大小关系是________.答案 b >d >c >a解析 由题意知d >c ①,②+③得2a +b +d <2c +b +d ,化简得a <c ④,由②式a +b =c +d及a <c 可得到,要使②成立,必须b >d ⑤成立,综合①④⑤式得到b >d >c >a .15.已知函数f (x )=ax 2+bx +c 满足f (1)=0,且a >b >c ,则c a的取值范围是________. 答案 ⎝⎛⎭⎫-2,-12 解析 因为f (1)=0,所以a +b +c =0,所以b =-(a +c ).又a >b >c ,所以a >-(a +c )>c ,且a >0,c <0,所以1>-a +c a >c a ,即1>-1-c a >c a. 所以⎩⎨⎧ 2c a <-1,c a >-2,解得-2<c a <-12. 即c a的取值范围为⎝⎛⎭⎫-2,-12. 16.某学习小组由学生和教师组成,人员构成同时满足以下三个条件:(1)男学生人数多于女学生人数;(2)女学生人数多于教师人数;(3)教师人数的两倍多于男学生人数.①若教师人数为4,则女学生人数的最大值为________.②该小组人数的最小值为________.答案 ①6 ②12解析 设男学生人数为x ,女学生人数为y ,教师人数为z ,由已知得⎩⎪⎨⎪⎧ x >y ,y >z ,2z >x ,且x ,y ,z均为正整数.①当z =4时,8>x >y >4,∴x 的最大值为7,y 的最大值为6,故女学生人数的最大值为6.②x >y >z >x 2,当x =3时,条件不成立,当x =4时,条件不成立,当x =5时,5>y >z >52,此时z =3,y =4.∴该小组人数的最小值为12.。
高考备考指南文科数学第13章第4讲不等式的证明
件.
栏目索引
第十三章 选考部分
高考备考指南
文科数学
【跟踪训练】
3.(2018 年银川模拟)已知 x,y,z 是正实数,且 x+2y+3z=1.
(1)求1x+1y+1z的最小值;
(2)求证:x2+y2+z2≥114.
栏目索引
第十三章 选考部分
高考备考指南
文科数学
【
解
析
】
(1)
由
柯
西
不
等
式
,
得
1 x
栏目索引
第十三章 选考部分
高考备考指南
文科数学
【解析】(1)证明:因为( 3x+1+ 3y+2+ 3z+3)2≤(12+12+12)(3x+1+3y+
2+3z+3)=27,所以 3x+1+ 3y+2+ 3z+3≤3 3.
当且仅当 x=23,y=13,z=0 时取等号.
(2)因为 6=x+2y+3z≤ x2+y2+z2· 1+4+9,所以 x2+y2+z2≥178,当且仅当 x
栏目索引
又 a,b 均为正数,所以 a(a-1)x2+b(b-1)y2+2abxy=-ab(x2+y2-2xy)=-ab(x -y)2≤0,当且仅当 x=y 时等号成立.所以(ax+by)2≤ax2+by2.
第十三章 选考部分
高考备考指南
文科数学
(2)a+1a2+b+1b2=4+a2+b2+a12+b12=4+a2+b2+a+a2b2+a+b2b2=4+a2 +b2+1+2ab+ba22+ab22+2ba+1=4+(a2+b2)+2+2ba+ab+ba22+ab22≥4+a+2 b2+2+ 4+2=225,当且仅当 a=b 时等号成立.
栏目索引
利用导数证明数列不等式(含解析)
利用导数证明数列不等式(含解析)利用导数证明数列不等式是高考中常见的题型,可以考查学生灵活运用知识的能力。
这种题型一方面以函数为背景,让学生探究函数的性质;另一方面,体现数列是特殊的函数,进而利用恒成立的不等式将没有规律的数列放缩为有具体特征的数列。
可以说,这种题型涉及到函数、导数、数列和不等式,是一题多考的巧妙结合,也是近年来高考的热门题型。
常见的题型有两种类型:一种是利用放缩通项公式解决数列求和中的不等问题,另一种是利用递推公式处理通项公式中的不等问题。
恒成立不等式的来源主要有两种:一是函数的最值,最值可以提供XXX成立的不等式;二是恒成立问题的求解,参数范围内的值均可提供恒成立不等式。
常见的恒成立不等式有lnxx+1.关于前n项和的放缩问题,求数列前n项公式往往要通过数列的通项公式来解决。
高中阶段求和的方法有倒序相加、错位相减、等比数列求和公式和裂项相消。
在处理数列求和不等式时,放缩为等比数列和能够裂项相消的数列的情况比较多见,应优先考虑。
对于数列求和不等式,要从通项公式入手,结合不等号方向考虑放缩成可求和的通项公式。
在放缩时要注意前几问的铺垫与提示,尤其是关于恒成立问题与最值问题所带来的恒成立不等式,往往提供了放缩数列的方向。
放缩通项公式有可能会进行多次,要注意放缩的方向,朝着可求和的通项公式进行靠拢(等比数列,裂项相消等)。
数列不等式也可考虑利用数学归纳法进行证明。
经典例题是已知函数f(x)=kx-xlnx,求函数f(x)的单调区间、当<x≤1时,f(x)≤k恒成立的k的取值范围,以及证明ln1ln2+23+lnnn(n-1)≤n+14.1.已知函数$f(x)=\ln(ax+1)(x\geq0,a>0)$,$g(x)=x-\frac{x^3}{3}$。
1)讨论函数$y=f(x)-g(x)$的单调性;2)若不等式$f(x)\geq g(x)+1$在$x\in[0,+\infty)$时恒成立,求实数$a$的取值范围;3)当$a=1$时,证明:frac{1}{1\cdot3\cdot5\cdots(3572n+1)}+\frac{1}{2\cdot4\cd ot6\cdots(3572n+2)}+\cdots+\frac{1}{(2n-1)(2n+1)}<f^{(n)}(n)(n\in N^*),$$其中$f^{(n)}(n)$表示$f(x)$的$n$阶导数在$x=n$处的值。
专题05 构造函数证明不等式(学生版) -2025年高考数学压轴大题必杀技系列导数
专题5 构造函数证明不等式函数与导数一直是高考中的热点与难点, 利用导数证明不等式在近几年高考中出现的频率比较高.求解此类问题关键是要找出与待证不等式紧密联系的函数,然后以导数为工具来研究该函数的单调性、极值、最值(值域),从而达到证明不等式的目的.(一) 把证明()f x k >转化为证明()min f x k>此类问题一般简单的题目可以直接求出()f x 的最小值,复杂一点的题目是()f x 有最小值,但无法具体确定,这种情况下一般是先把()f x 的最小值转化为关于极值点的一个函数,再根据极值点所在范围,确定最小值所在范围【例1】(2024届黑龙江省哈尔滨市三中学校高三下学期第五次模拟)已知函数()()21ln f x a x x x =+--(a ÎR ).(1)讨论()f x 的单调性;(2)当102a <£时,求证:()1212f x a a³-+.【解析】(1)由题意可知,函数2()(1)ln f x a x x x =+--的定义域为(0,)+¥,导数1(1)(21)()2(1)1x ax f x a x x x+-¢=+--=,当0a £时,,()0x Î+¥,()0f x ¢<;当0a >时,1(0,)2x a Î,()0f x ¢<;1(,),()02x f x a¢Î+¥>;综上,当0a £时,函数()f x 在区间(0,)+¥上单调递减;当0a >时,函数()f x 在区间1(0,2a 上单调递减,在区间1(,)2a+¥上单调递增.(2)由(1)可知,当102a <£时,函数()f x 在区间1(0,)2a 上单调递减,在区间1(,)2a+¥上单调递增.所以函数211111()()(1)ln()1ln(2)22224f x f a a a a a a a a³=+--=+-+,要证1()212f x a a ³-+,需证111ln(2)2142a a a a a+-+³-+,即需证11ln(2)0,(0,]42a a a a +-³Î恒成立.令1()ln(2)4g a a a a =+-,则()2222111()1044a g a a aa -=--+=-£¢,所以函数()g a 在区间1(0,2单调递减,故111()()00222g a g ³=+-=,所以11ln(2)0,(0,]42a a a a +-³Î恒成立,所以当102a <£时,1()212f x a a³-+.【例2】(2024届重庆市南开中学高三上学期第一次质量检测)已知函数()()sin ln 1f x x x =-+.(1)求证:当π1,2x æöÎ-ç÷èø时,()0f x ³;(2)求证:()()111111ln 1sin sin sin sinln ln 2224622n n n n *+<++++<+ÎN L .【解析】(1)证明:因为()()sin ln 1f x x x =-+,则()0sin 0ln10f =-=,()1cos 1f x x x =-+¢,当(]1,0x Î-时,cos 1x £,111x ³+,()0f x ¢£,函数()f x 单调递减,则()()00f x f ³=成立;当π0,2x æöÎç÷èø时,令()1cos 1p x x x =-+,则()()21sin 1p x x x ¢=-+,因为函数()211y x =+、sin y x =-在π0,2æöç÷èø上均为减函数,所以,函数()p x ¢在π0,2æöç÷èø上为减函数,因为()010p ¢=>,2π1102π12p æö¢=-<ç÷èøæö+ç÷èø,所以存在π0,2x æöÎç÷èø,使得()00p x ¢=,且当00x x <<时,()0p x ¢>,此时函数()f x ¢单调递增,当0π2x x <<时,()0p x ¢<,此时函数()f x ¢单调递减,而()00f ¢=,所以()00f x ¢>,又因为π02f æö¢<ç÷èø,所以存在10π,2x x æöÎç÷èø,使得()10f x ¢=,当10x x <<时,()0f x ¢>,此时函数()f x 单调递增,当1π2x x <<时,()0f x ¢<,此时函数()f x 单调递减,因为π1e 2+<,所以,ππ1ln 11ln e 022f æöæö=-+>-=ç÷ç÷èøèø,所以,对任意的π0,2x æöÎç÷èø时,()0f x >成立,综上,()0f x ³对任意的π1,2x æöÎ-ç÷èø恒成立.(2)证明:由(1),对任意的n *ÎN ,11022n <£,则111sin ln 10222f n n n æöæö=-+>ç÷ç÷èøèø,即1121sinln 1ln 222n n n n +æö>+=ç÷èø,对任意的n *ÎN ,()()()()22122221221022*******n n n n n n n n n n n +-+++-==>+++,所以,2122221n n n n ++>+,则2122ln ln 221n n n n ++>+,所以111135721sin sin sin sinln ln ln ln 24622462n n n +++++>+++L ,从而可得111146822sin sin sin sinln ln ln ln 246235721n n n +++++>++++L ,上述两个不等式相加可得11112sin sin sin sin 2462n æö++++ç÷èøL ()3456782122ln ln ln ln ln ln ln ln ln 1234567221n n n n n ++>++++++++=++L ,所以,()11111sin sin sin sinln 124622n n ++++>+L ,又由(1),因为1102n -<-<,则111121sin ln 1sin ln022222n f n n n n n -æöæöæö-=---=-->ç÷ç÷ç÷èøèøèø,可得1212sinln ln 2221n nn n n -<-=-,当2n ³且n *ÎN 时,()()()()()()22222122110212221222122n n n n n n n n n n n -----==-<------,所以,2212122n n n n -<--,即221ln ln 2122n n n n -<--,所以,当2n ³时,1111462sin sin sin sinln 2ln ln ln 24623521nn n ++++<++++-L L ,从而有11113521sin sin sin sinln 2ln ln ln 24622422n n n -++++<++++-L L ,上述两个不等式相加得:11112sin sin sin sin 2462n æö++++ç÷èøL 3456782122ln 2ln ln ln ln ln ln ln ln 2ln 2ln 2345672221n nn n n -<+++++++++=+--L ,所以,11111sin sin sin sinln 2ln 24622n n ++++<+L ,当1n =时,1111sin ln ln 2sin 02222f æöæö-=--=->ç÷ç÷èøèø,即1sin ln 22<,所以,对任意的n *ÎN ,11111sin sin sin sinln ln 224622n n ++++<+L ,因此,()()111111ln 1sin sin sin sinln ln 2224622n n n n *+<++++<+ÎN L . (二) 把证明()()f x g x > 转化为证明()()0f xg x ->此类问题是证明不等式中最基本的一类问题,把两个函数通过作差转化为一个函数,再利用导数研究该函数的性质,通过函数性质证明该不等式.【例3】(2024届西省榆林市第十中学高三下学期一模)已知函数()()e 11xf x a x =+--,其中a ÎR .(1)讨论函数()f x 的单调性;(2)当2a =时,证明:()ln cos f x x x x >-.【解析】(1)()()e 11x f x a x =+--Q ,()e 1x f x a \=¢+-,当1a ³时,()e 10xf x a =+->¢,函数()f x 在R 上单调递增;当1a <时,由()e 10xf x a =+->¢,得()ln 1x a >-,函数()f x 在区间()()ln 1,a ¥-+上单调递增,由()e 10xf x a =+-<¢,得()ln 1x a <-,函数()f x 在区间()(),ln 1a -¥-上单调递减.综上,当1a ³时,()f x 在R 上单调递增,无减区间.当1a <时,()f x 在()()ln 1,a ¥-+上单调递增,在()(),ln 1a -¥-上单调递减.(2)Q 当2a =时,()e 1xf x x =+-,\要证()ln cos f x x x x >-,即证()e cos 1ln 0,0,x x x x x x ++-->Î+¥,①当01x <£时,e cos 10x x x ++->Q ,ln 0x x £,e cos 1ln 0x x x x x \++-->;②当1x >时,令()e cos 1ln xg x x x x x =++--,则()e sin ln x g x x x =--¢,设()()h x g x ¢=,则()1e cos xh x x x=¢--,1x >Q ,e e 2x \>>,110x-<-<,1cos 1x -£-£,()0h x ¢\>,()h x \在()1,+¥上单调递增,()()1e sin100h x h \>=-->,即()0g x ¢>,()g x \在()1,+¥上单调递增,()()1e cos10g x g \>=+>,即e cos 1ln 0x x x x x ++-->.综上,当2a =时,()ln cos f x x x x >-. (三) 把证明()()f x g x > 转化为证明()()min maxf xg x >有时候把证明()()f x g x > 转化为证明()()0f x g x ->后,可能会出现()()f x g x -的导函数很复杂,很难根据导函数研究()()f x g x -的最值,而()f x 的最小值及()g x 的最大值都比较容易求,可考虑利用证明()()min max f x g x >的方法证明原不等式,但要注意这种方法有局限性,因为()()f x g x >未必有()()min max f x g x >.【例4】(2024届广东省部分学校高三上学期第二次联考)已知函数()()e 0xf x ax a =¹.(1)讨论()f x 的单调性;(2)当24e a ³时,证明:()()1ln 01f x x x x -+>+.【解析】(1)由题意可得()()1e xf x a x +¢=.则0a >时,由()0f x ¢>,得1x >-,由()0f x ¢<,得1x <-,则()f x 在(),1-¥-上单调递减,在()1,-+¥上单调递增;当a<0时,由()0f x ¢<,得1x >-,由()0f x ¢>,得1x <-,则()f x 在(),1-¥-上单调递增,在()1,-+¥上单调递减.(2)因为0x >,所以e 01x x x >+.因为24e a ³,所以()()2e 4e 1ln 1ln 11xx ax x x x x x x x --+³-+++.要证()()1ln 01f x x x x -+>+,即证()24e 1ln 01x x x x x --+>+,即证()224e ln 1x x x x ->+.设()()224e 1x g x x -=+,则()()()234e 11x x g x x --¢=+.当()0,1x Î时,()0g x ¢<,当()1,x Î+¥时,()0g x ¢>,则()g x 在()0,1上单调递减,在()1,+¥上单调递增.故()()min 11eg x g ==.设()ln x h x x =,则()21ln xh x x-¢=.当()0,e x Î时,()0h x ¢>,当()e,x Î+¥时,()0h x ¢<,则()h x 在()0,e 上单调递增,在()e,+¥上单调递减.故()()max 1e eh x h ==.因为()()min max g x h x =,且两个最值的取等条件不同,所以()224e ln 1x x x x ->+,即当24e a ³时,()()1ln 01f x x x x -+>+.(四) 把证明()()f xg x >转化为证明()()()(),f xh x h x g x >>若直接证明()()f x g x >比较困难,有时可利用导数中的常见不等式如ln 1,e +1x x x x £-³构造一个中间函数()h x ,或利用不等式的性质通过放缩构造一个中间函数()h x ,再通过证明()()()(),f x h x h x g x >>来证明原不等式.【例5】已知函数()sin 2cos xf x x=+在区间()0,a 上单调.(1)求a 的最大值;(2)证明:当0x >时,()31e xf x +<.【解析】 (1)由已知得,22cos (2cos )sin sin 2cos 1()(2cos )(2cos )x x x x x f x x x +++¢==++,要使函数()f x 在区间(0,)a 上单调,可知在区间(0,)a 上单调递增,令()0f x ¢>,得2cos 10x +>,即1cos 2x >-,解得22(2,2)33x k k p pp p Î-++,(k Z Î),当0k =时满足题意,此时,在区间2(0,3p 上是单调递增的,故a 的最在值为23p.(2)当0x >时,要证明()31e xf x +<,即证明e 1()3x f x -<,而1xe x ->,故需要证明e 1()33x xf x -<<.先证:e 133x x -<,(0x >)记()e 1x F x x =--,()e 1x F x ¢=-Q ,,()0x Î+¥时,()0F x ¢>,所以()F x 在(0,)+¥上递增,\()e 1xF x x =--(0)0F >=,故1xe x ->,即e133xx -<.再证:()3x f x <,(0x >)令1()()3G x f x x =-,则sin 1(),2cos 3x G x x x =-+则()()()()222cos 12cos 1132cos 32cos x x G x x x ¢--+=-=++,故对于0x ">,都有()0¢<G x ,因而()G x 在(0,)¥+上递减,对于0x ">,都有()(0)0G x G <=,因此对于0x ">,都有()3xf x <.所以e 1()33x x f x -<<成立,即e 1()3x f x -<成立,故原不等式成立.(五) 改变不等式结构,重新构造函数证明不等式此类问题要先对待证不等式进行重组整合,适当变形,找到其等价的不等式,观察其结构,根据结构构造函数.常见的变形方法有:①去分母,把分数不等式转化为整式不等式;②两边取对数,把指数型不等式转化为对数型不等式;③不等式为()()()()f x h x g x h x >类型,且()()0h x >或<0的解集比较容易确定,可考虑两边同时除以()h x ;④不等式中含有,有时为了一次求导后不再含有对数符号,可考虑不等式两边同时除以x ;⑤通过换元把复杂的不等式转化为简单不等式.【例6】(2024届河南省创新发展联盟5月月考)已知函数1e 1()ln x af x x x x-=--.(1)讨论()f x 的单调性;(2)当52a ³时,证明:()11()ln e 1ln x f x x x x x -++->-.【解析】(1)函数1e 1()ln x af x x x x -=--的定义域为(0,)+¥,求导得11222e (1)11(1)(e 1)()x x a x x a f x x x x x -----=-+=¢,若0a £,则1e 10x a --<,且当()0,1x Î时,()0f x ¢>,当()1,x ¥Î+时,()0f x ¢<,即函数()f x 在(0,1)上递增,在(1,)+¥上递减;若0a >,令1e 10x a --=,解得1ln x a =-,若1ln 0a -£,即e a ³,则1e 10x a --³恒成立,当()0,1x Î时,()0f x ¢<,当()1,x ¥Î+时,()0f x ¢>,即函数()f x 在(0,1)上递减,在(1,)+¥上递增;若01ln 1a <-<,即1e a <<,则当()()0,1ln 1,x a ¥Î-È+时,()0f x ¢>,当()1ln ,1x a Î-时,()0f x ¢<,即函数()f x 在(0,1ln ),(1,)a -+¥上递增,在(1ln ,1)a -上递减;ln x x若1ln 1a -=,即1a =,则()0f x ¢³在()0,¥+上恒成立,函数()f x 在(0,)+¥上递增;若1ln 1a ->,即01a <<,则当()()0,11ln ,x a ¥ÎÈ-+时,()0f x ¢>,当(1,1ln )x a Î-时,()0f x ¢<,即函数()f x 在(0,1),(1ln ,)a -+¥上递增,在(1,1ln )a -上递减,所以当0a £时,()f x 的递增区间为()0,1,递减区间为()1,¥+;当01a <<时,()f x 的递增区间为()0,1和()1ln ,a ¥-+,递减区间为()1,1ln a -;当1a =时,()f x 的递增区间为()0,¥+,无递减区间;当1e a <<时,()f x 的递增区间为()0,1ln a -和()1,¥+,递减区间为()1ln ,1a -;当e a ³时,()f x 的递增区间为()1,¥+,递减区间为()0,1.(2)要证()()11ln e 1ln x f x x x x x -++->-,需证()11e e ln 10x x a x x x --+-->,而15e ,02x a x -³>,即有()()1111e 5e e ln 1e ln 12x x x x a x x x x x x----+--³+--,则只需证明()115e e ln 102x x x x x --+-->,即证15e ln 12x x x x -æö+->ç÷èø,即证()215ln 12e x x x x -+->,令()()5ln 12h x x x =+-,则()ln h x x ¢=,当()0,1x Î时,()0h x ¢<,当()1,x ¥Î+时,()0h x ¢>,即函数()h x 在(0,1)上单调递减,在(1,)+¥上单调递增,则()min 3()12h x h ==,令()21(0)e x x x x j -=>,则()()12ex x x x j --¢=,当()0,2x Î时,()0x j ¢>,当()2,x ¥Î+时,()0x j ¢<,函数()j x 在(0,2)上单调递增,在(2,)+¥上单调递减,则()max min 43()2()e 2x h x j j ==<=,从而()215ln 12e x x x x -+->,即()11()ln e 1ln x f x x x x x -++->-成立.(六) 通过减元法构造函数证明不等式对于多变量不等式 ,一般处理策略为消元或是把一个看作变量其他看作常量;当都不能处理的时候,通过变形,再换元产生一个新变量,从而构造新变量的函数.【例7】(2024届江西省南昌市高三三模)定义:若变量,0x y >,且满足:1mmx y a b æöæö+=ç÷ç÷èøèø,其中,0,Z a b m >Î,称y 是关于的“m 型函数”.(1)当2,1a b ==时,求y 关于x 的“2型函数”在点æççè处的切线方程;(2)若y 是关于x 的“1-型函数”,(i )求x y +的最小值:(ii )求证:()1111n n n nn n n n nx ya b+++æö+³+ç÷èø,()N n *Î.【解析】(1)解:当2,1a b ==时,可得12214x y æö=-ç÷èø,则122111242x y x -æöæö=-×-ç÷¢ç÷èøèø,所以1x y =¢=,所求切线方程为1)y x =-,即40x +-=.(2)解:由y 是关于x 的“1-型函数”,可得111x y a b --æöæö+=ç÷ç÷èøèø,即1a b x y +=,(i)因为2()()a b ay bx x y x y a b a b x y x y æö+=++=+++³++=ç÷èø,当且仅当2ay x x y ì=ïíï+î即x a y b ì=ïí=ïî时取得最小值.(ii )由111x y a b --æöæö+=ç÷ç÷èøèø,即1a b x y +=,则()()x a y b ab --=,且x a >,y b >,可设x a at -=,by b t-=,其中(0,)t Î+¥,于是11[(1)]1(1)1nnnnnn n n x y a t b a t b t t éùæöæö+=+++=+++ç÷ç÷êúèøèøëû,记1()(1)1nnnnh t a t b t æö=+++ç÷èø,可得()()()11112111111n n n nn nn n n na t b h t na t nb t t t t a ---++éù+æöæöæö=+++-=-êúç÷ç÷ç÷èøèøèøêëû¢ú,由()0h t ¢=,得1n n b t a +æö=ç÷èø,记10n n b t a +æö=ç÷èø,当00t t <<时()0h t ¢<,当0t t >时,()0h t ¢>,则()()11min0001()1111nnn nnn n n n n n n b a h t h t a t b a b t a b ++éùéùæöæöæöêúêú==+++=+++ç÷ç÷ç÷êúêúèøèøèøëûëû111111111111n n n nn n n n n n n nn n n n n n n n n n a b a b a b a a b b b a ++++++++++æöæöæöæö=+×++×=+++ç÷ç÷ç÷ç÷èøèøèøèø111n n n nn n a b+++æö=+ç÷èø,所以()1111n n n nn n n n nx ya b+++æö+³+ç÷èø.(七) 与极值点或零点有关的多变量不等式的证明此类问题通常是给出函数的零点或极值点12,x x 或123,,x x x ,与证明与12,x x 或123,,x x x 有关的不等式,求解时要有意识的利用方程思想代入消元(若i x 是()f x 的零点,则()0i f x =,若i x 是()f x 的极值点,则()0i f x ¢=,),减少变量个数.【例8】(2024届湖南娄底市高三下学期高考考前仿真联考)已知函数()2e 2ln x af x a x x x =--.(1)当1a =时,讨论函数()f x 的单调性;(2)若22e a >,(i )证明:函数()f x 有三个不同的极值点;(ii )记函数()f x 三个极值点分别为123,,x x x ,且123x x x <<,证明:()()()23131e a f x f x a x x æö-<--ç÷èø.【解析】(1)函数()f x 的定义域为(0,)+¥,当1a =时,()2e 2ln xf x x x x=--,则()422323e e 21e 2(2)(e 2(2))x xx x x x x x x f x x x x x x x x -----¢=+-=+=,令e (0)x y x x =->,则e 10(0)x y x ¢=->>,所以e x y x =-在(0,)+¥上递增,所以0e e 01x y x =->-=,所以当2x >时,()0f x ¢>,当02x <<时,()0f x ¢<,所以()f x 在(0,2)上递减,在(2,)+¥上递增;(2)(i )因为,()0x Î+¥,且()233(2e 2(2)(e ))x xa a x f x x x x a x x x -¢=+--=-,(2)0f ¢=,由e 0xax -=,得e xa x=(,()0x Î+¥),令()(0)x e g x x x =>,则2(e 1)()(0)x x g x x x-¢=>,当01x <<时,()0g x ¢<,当1x >时,()0g x ¢>,所以()g x 在(0,1)上递减,在(1,)+¥上递增,所以min ()(1)e g x g ==,当2e (2)e 2a g >=>时,e xa x=在(0,1)和(2,)+¥上各有一个实数根,分别记为13,x x ,则1301,2x x <<>,设22x =,当10x x <<或23x x x <<时,()0f x ¢<,当12x x x <<或3x x >时,()0f x ¢>,所以()f x 在()10,x 和()23,x x 上递减,在()12,x x 和3(,)x +¥上递增,所以函数()f x 在(0,)+¥上有三个不同的极值点,(ii )由(i )1301,2x x <<>,所以13,x x 是方程e x ax =的两个不相等的实数根,即11e x ax =,33e xax =,所以11111211111e 221()ln ln ln x a a af x a x a x a x x x x x x æö=--=--=-+ç÷èø,同理3331()ln f x a x x æö=-+ç÷èø,所以()()313131313111ln ln a x a x f x f x x x x x x x æöæö-+++ç÷ç÷-èøèø=--31313111ln ln a x x x x x x æö-+--ç÷èø=-13331131ln x x x a x x x x x æö--+ç÷èø=-,由11e x ax =,33e x ax =,得3331113311e e ln ln ln ln e e e x x x x x x x a x x x a-====-,所以()()1331331313113131313131ln 11x x x x x a a x x f x f x x x x x x a x x x x x x x x æöæö---+-+-ç÷ç÷-æöèøèø===-ç÷---èø,因为2e ,2a æöÎ+¥ç÷èø,所以要证()()()23131e a f x f x a x x æö-<--ç÷èø,只要证()()23131e f x f x a a x x -<--,即证23111e a a a x x æö-<-ç÷èø,即证31111e a x x -<-,即证311e a x x <,只需证13e ax x <,即31e e xx <×,即311ex x -<,由(i )可得1301,2x x <<>,所以3110e e 1x --<<<,根据(i )中结论可知函数e ()=xg x x在(0,1)上递减,所以要证311ex x -<,即证311()(e )x g x g -<,因为3113e e x x a x x ==,所以13()()g x g x =,所以只要证313()(e )x g x g -<,即1333e 13e e e xx x x --<,得13e 3e e x x -<,即3131e ln x x --<,得313e 01ln xx ---<,令1()1ln e(2)xh x x x -=-->,则111e 1()e (2)x x x h x x x x---¢=-+=>,令1()e 1(2)x u x x x -=->,则1()(1)e 0(2)x u x x x -¢=-<>,所以()u x 在(2,)+¥上递减,所以2()(2)10eu x u <=-<,所以()0h x ¢<,所以()h x 在(2,)+¥上递减,所以1()(2)1ln 20e h x h <=--<,所以得证.(八) 与数列前n 项和有关的不等式的证明此类问题一般先由已知条件及导数得出一个不等式,再把该不等式中的自变量依次用1,2,3,L ,n 代换,然后用叠加法证明.【例9】(2024届重庆市九龙坡区高三下学期5月质量抽测)已知函数()213ln 22f x x x ax =+-+,()0a >.(1)当[)1,x ¥Î+时,函数()0f x ³恒成立,求实数a 的最大值;(2)当2a =时,若()()120f x f x +=,且12x x ¹,求证:122x x +>;(3)求证:对任意*N n Î,都有()2112ln 1ni i n n i =-æö++>ç÷èøå.【解析】(1)当1x ³时,()213ln 022f x x x ax =+-+³恒成立,即ln 1322x a x x x £++恒成立,只需min ln 1322x a x xx æö£++ç÷èø即可,令()ln 1322x g x x x x =++,1x ³,则()22221ln 132ln 1222x x x g x x x x ---=-¢+=,令()22ln 1h x x x =--,1x ³,则()22222x h x x x x=¢-=-,当1x ³时,()0h x ¢³恒成立,()h x 在[)1,x ¥Î+单调递增,所以()()10h x h ³=,所以()0g x ¢³在[)1,x ¥Î+恒成立,()g x 在[)1,x ¥Î+单调递增,所以()()min 12g x g ==,所以2a £,即实数a 的最大值为2.(2)当2a =时,()213ln 222f x x x x =+-+,0x >,所以()()21120x f x x x x-=+=¢-³,()f x 在()0,x ¥Î+上单调递增,又()10f =,()()120f x f x +=且12x x ¹,不妨设1201x x <<<,要证122x x +>,即证明212x x >-,因为()f x 在()0,x ¥Î+上单调递增,即证()()212f x f x >-,因为()()120f x f x +=,即证()()1120f x f x +-<,设()()()()()()2213132ln 2ln 22222222F x f x f x x x x x x x =+-=+-++-+---+()()()2ln 221ln 221x x x x x x x x éùéù=-+-+=---+ëûëû,01x <<,令()2t x x =-,则01t <<,则()ln 1t t t j =-+,()111tt t t j -=-=¢,由01t <<可得()0t j ¢>,()t j 在()0,1单调递增,所以()()10t j j <=,即()()()20F x f x f x =+-<,所以()()1120f x f x +-<成立,所以122x x +>.(3)由(2)可知当2a =时,()f x 在()1,¥+单调递增,且()()10f x f >=,由213ln 2022x x x +-+>得22ln 430x x x +-+>,即()22ln 21x x +->,令1n x n +=,则2112ln 21n n n n ++æö+->ç÷èø,即2112ln 1n n n n +-æö+>ç÷èø,所以22112ln 111-æö+>ç÷èø,23122ln 122-æö+>ç÷èø,24132ln 133-æö+>ç÷èø,…,2112ln 1n n n n +-æö+>ç÷èø,相加得()2112ln 1ni i n n i =-æö++>ç÷èøå.(九)通过同构函数把复杂不等式化为简单不等式此类问题通常是构造一个函数()f x ,把所证不等式转化为()()()()f g x f h x >,再根据()f x 的单调性转化为证明一个较简单的不等式.【例10】(2024届广东省广州市高中毕业班冲刺训练二)已知函数()e axf x x =(0a >).(1)求()f x 在区间[]1,1-上的最大值与最小值;(2)当1a ³时,求证:()ln 1f x x x ³++.【解析】(1)解:()()e 1axf x ax =+¢(0x >)(0a >),令()0f x ¢=,则1x a =-,当01a <£时,11a-£-,所以()0f x ¢³在区间[]1,1-上恒成立,()f x 在区间[]1,1-上单调递增,所以()()min 1e a f x f -=-=-,()()max 1e af x f ==.当1a >时,111a -<-<,则当11,x a éöÎ--÷êëø时,()0f x ¢<,()f x 在区间11,a éö--÷êëø上单调递减;当1,1x a æùÎ-çúèû时,()0f x ¢>,()f x 在区间1,1a æù-çúèû上单调递增,所以()min 11e f x f a a æö=-=-ç÷èø,而()1e 0a f --=-<,()1e 0a f =>.所以()()max 1e af x f ==综上所述,当01a <£时,()min e a f x -=-,()max e af x =;当1a >时,所以()min 1ef x a =-,()max e af x =.(2)因为0x >,1a ³,所以e e ax x x x ³,欲证e ln 1ax x x x ³++,只需证明e ln 1x x x x ³++,只需证明ln ln e e e e ln 1x x x x x x x x x +==³++,因此构造函数()e 1x h x x =--(x ÎR ),()e 1xh x ¢=-,当(),0x Î-¥时,()0h x ¢<,()h x 在(),0¥-上单调递减;当()0,x Î+¥时,()0h x ¢>,()h x 在()0,¥+上单调递增:所以()()00h x h ³=,所以e 1x x ³+,所以e ln 1x x x x ³++,因此()ln 1f x x x ³++.【例1】(2024届内蒙古呼和浩特市高三第二次质量监测)对于函数()f x ,若实数0x 满足()00f x x =,则0x 称为()f x 的不动点.已知函数()()e 2e 0x xf x x a x -=-+³.(1)当1a =-时,求证()0f x ³;(2)当0a =时,求函数()f x 的不动点的个数;(3)设*N n Î,()ln 1n +>+L .【解析】(1)当1a =-时,有()()e 2e 0x xf x x x -=--³,所以()1e 2e x x f x =+-¢()0x ³,所以()1e 220e x x f x =+-³=¢当且仅当1e e xx=,e 1x=,即0x =时,等号成立,所以当[)0,x Î+¥时,()0f x ¢³,()f x 单调递增,所以()()()min 00f x f x f ³==,所以()0f x ³得证.(2)当0a =时,()()e 20xf x x x =-³,根据题意可知:方程e 2x x x -=()0x ³解的个数即为函数()f x 的不动点的个数,化e 2x x x -=()0x ³为e 30x x -=()0x ³,令()e 3xg x x =-()0x ³,所以函数()g x 的零点个数,即为函数()f x 的不动点的个数,()e 3x g x ¢=-()0x ³,令()0g x ¢=,即e 3x =,解得ln 3x =,x[)0,ln 3ln 3()ln 3,¥+()g x ¢-+()g x 单调递减33ln 3-单调递增因为()010g =>,()ln 333ln 30g =-<,所以()g x 在[)0,ln 3上有唯一一个零点,又()555e 15215170g =->-=>,所以()g x 在()ln 3,¥+上有唯一一个零点,综上所述,函数()f x 有两个不动点.(3)由(1)知,()e 2e 0,0,x xx x ¥--->Î+,令ln ,1x s s =>,则12ln 0s s s --->,即12ln ,1s s s s->>,设*N s n =Î,则满足1s >,>1ln 1n æö>+ç÷èø,()1ln ln 1ln n n n n +æö>=+-ç÷èø,()ln 2ln1ln 3ln 2ln(1)ln ln 1n n n >-+-+++-=+L L ,即()ln 1n >+L .【例2】(2024届四川省自贡市高三第三次诊断性考试)已知函数1()1ln (0)f x a x a x=++>(1)求函数()f x 的单调区间;(2)函数()f x 有唯一零点1x ,函数2()sin e ag x x x =--在R 上的零点为2x .证明:12x x <.【解析】(1)函数1()1ln (0)f x a x a x=++>的定义域为()0,¥+,且2211()a ax f x x x x -¢=-+=,所以当10x a<<时()0f x ¢<,当1x a >时()0f x ¢>,所以()f x 的单调递减区间为10,a æöç÷èø,单调递增区间为1,a æö+¥ç÷èø;(2)法一:由(1)可知若函数()f x 有唯一零点1x ,则11x a=,即1ln 10f a a a a æö=-++=ç÷èø,令()ln 1x x x x j =-++,则()ln x x j ¢=-,当1x >时,()()0,x x j j ¢<单调递减,当01x <<时,()()0,x x j j ¢>单调递增,因为44e 2.753.144127>=>,55e 3243256<=<,所以()433ln 344ln 27ln e ln 270j =-+=-=->,()544ln 455ln 256ln e ln 2560j =-+=-=-<,当01x <<时()()1ln 10x x x j =-+>,当x ®+¥时()x j ®-¥,所以()x j 在()3,4上存在唯一零点,所以33a <<,即11143a <<,令()2e sin h x x x x -=+-,则()22e cos 10h x x x -=-+-<¢,所以()h x 在()0,¥+上单调递减,故22113113111sin sin sin 03e333333h h a æöæö>=+->+-=>ç÷ç÷èøèø,所以211e sin a a a->-,又()2222sin e 0g x x x a -=--=,所以2221111sin e sin sin x x a x x a a--=>-=-,令()sin F x x x =-,则()1cos 0F x x =-³¢,所以()F x 在()0,¥+上单调递增,又()()21>F x F x ,所以21x x >.法二:因为0a >,由(1)可知若函数()f x 有唯一零点1x ,则11x a=,即()()1111111111ln 1ln 10ln 10f x a x x x x x x x =++=++=Þ++=,设211()ln 1,0,0e e h x x x h h æöæö=++><ç÷ç÷èøèø,而()h x 在()0,¥+上单调递增,所以1211,e e x æöÎç÷èø,()1cos 0g x x ¢=-≥,所以()g x 在R 上单调递增,又12(0)0,0e ag x =-<\>,令22211()sin ,()1cos 0e e x x x x x x x j j ¢=--=-+>,所以()j x 在()0,¥+上单调递增,所以()111sin 0e e x j j æö\<=-<ç÷èø,而()222212211sin sin 0e e a g x x x x x x =--=--=,()()11122211221111sin sin e e g x x x g x x x x x x x \=--<=--\<.【例3】(2024届四川省成都市实验外国语学校教育集团高三下学期联考)已知函数()e xf x =,()lng x x =.(1)若函数()()111x h x ag x x +=---,a ÎR ,讨论函数()h x 的单调性;(2)证明:()()()()1212224x f x f x g x -->-.(参考数据:45e 2.23»,12e 1.65»)【解析】(1)由题意()()1ln 1,11x h x a x x x +=-->-,所以()()22,11ax a h x x x -+¢=>-,当0a =时,()0h x ¢>,所以()h x 在()1,+¥上为增函数;当0a ¹时,令()0h x ¢=得21x a=-,所以若0a >时,211a-<,所以()0h x ¢>,所以()h x 在()1,+¥上为增函数,若0<a 时,211a->,且211x a <<-时,()0h x ¢>,21x a >-时,()0h x ¢<,所以()h x 在21,1a æö-ç÷èø上为增函数,在21,a æö-+¥ç÷èø上为减函数,综上:当0a ³时,()h x 在()1,+¥上为增函数,当0<a 时,()h x 在21,1a æö-ç÷èø上为增函数,在21,a æö-+¥ç÷èø上为减函数;(2)()()()()1212224x f x f x g x -->-等价于()2121e e 2ln 204x x x x ---+>,设()()2121e e 2ln 24x x F x x x =---+,则()()()222e 2e 12e e 2e e x xx x xxx x x x F x x x x x-+--¢=--==,因为0x >,所以e 10x x +>,设()e 2x x x j =-,则()()10e xx x j ¢=+>,则()x j 在()0,¥+上单调递增,而()4544e 20,1e 2055j j æö=-<=->ç÷èø,所以存在04,15x æöÎç÷èø,使()00x j =,即00e 2xx =,所以00ln ln 2x x +=,即00ln ln 2x x =-,当00x x <<时,()0F x ¢<,则()F x 在()00,x 上单调递减,当0x x >时,()0F x ¢>,则()F x 在()0,x +¥上单调递增,所以()()00200min 121e e 2ln 24x x F x x x =---+()000220001421212ln 22222ln 224x x x x x x =---++=-+-+,设()21422ln 22,15m t t t t æö=-+-+<<ç÷èø,则()3220m t t ¢=+>,则()m t 在4,15æöç÷èø上单调递增,42581632ln 222ln 20516580m æö=-+-+=->ç÷èø,则()min 0F x >,则不等式()2121e e 2ln 204x x x x ---+>恒成立,即不等式()()()()1212224x f x f x g x -->-成立.【例4】(2024届天津市滨海新区高考模拟检测)已知函数()ln a xf x x+=,其中a 为实数.(1)当1a =时,①求函数()f x 的图象在e x =(e 为自然对数的底数)处的切线方程;②若对任意的x D Î,均有()()m x n x £,则称()m x 为()n x 在区间D 上的下界函数,()n x 为()m x 在区间D 上的上界函数.若()1kg x x =+,且()g x 为()f x 在[)1,+¥上的下界函数,求实数k 的取值范围.。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
第六章不等式、推理与证明第一节不等关系与不等式1.实数大小顺序与运算性质之间的关系 a -b >0⇔a >b ;a -b =0⇔a =b ;a -b <0⇔a <b . 2.不等式的基本性质性质 性质内容 注意 对称性 a >b ⇔b <a ⇔ 传递性 a >b ,b >c ⇒a >c ⇒ 可加性a >b ⇒a +c >b +c⇒可乘性⎭⎬⎫a >bc >0⇒ac >bc c 的符号⎭⎬⎫a >bc <0⇒ac <bc 同向可加性⎭⎬⎫a >bc >d ⇒a +c >b +d ⇒同向同正可乘性⎭⎬⎫a >b >0c >d >0⇒ac >bd ⇒可乘方性 a >b >0⇒a n >b n (n ∈N ,n ≥2) 同正可开方性a >b >0⇒n a >nb (n ∈N ,n ≥2)1.在应用传递性时,注意等号是否传递下去,如a ≤b ,b <c ⇒a <c .2.在乘法法则中,要特别注意“乘数c 的符号”,例如当c ≠0时,有a >b ⇒ac 2>bc 2;若无c ≠0这个条件,a >b ⇒ac 2>bc 2就是错误结论(当c =0时,取“=”).[试一试]1.(2013·北京高考)设a ,b ,c ∈R ,且a >b ,则( ) A .ac >bc B.1a <1bC .a 2>b 2 D. a 3>b 3解析:选D 由性质知选D. 2.12-1________3+1(填“>”或“<”). 解析:12-1=2+1<3+1. 答案:<1.不等式的倒数性质 (1)a >b ,ab >0⇒1a <1b ;(2)a <0<b ⇒1a <1b ;(3)a >b >0,0<c <d ⇒a c >bd ;(4)0<a <x <b 或a <x <b <0⇒1b <1x <1a .2.不等式的分数性质 (1)真分数的性质:b a <b +m a +m ;b a >b -m a -m (b -m >0); (2)假分数的性质:a b >a +m b +m ;a b <a -m b -m (b -m >0). [练一练]若0<a <b ,c >0,则b +c a +c 与a +cb +c 的大小关系为________.答案:b +c a +c >a +c b +c考点一比较两个数(式)的大小1.已知a 121212( ) A .M <N B .M >N C .M =ND .不确定解析:选B M -N =a 1a 2-(a 1+a 2-1) =a 1a 2-a 1-a 2+1=a 1(a 2-1)-(a 2-1)=(a 1-1)(a 2-1), 又∵a 1∈(0,1),a 2∈(0,1), ∴a 1-1<0,a 2-1<0.∴(a 1-1)(a 2-1)>0,即M -N >0. ∴M >N .2.若实数a ≠1,比较a +2与31-a 的大小.解:a +2-31-a =-a 2-a -11-a =a 2+a +1a -1∴当a >1时,a +2>31-a ;当a <1时,a +2<31-a .[类题通法]比较大小的常用方法(1)作差法:一般步骤是:①作差;②变形;③定号;④结论.其中关键是变形,常采用配方、因式分解、有理化等方法把差式变成积式或者完全平方式.当两个式子都为正数时,有时也可以先平方再作差.(2)作商法:一般步骤是:①作商;②变形;③判断商与1的大小;④结论. (3)特值法:若是选择题、填空题可以用特值法比较大小;若是解答题,可先用特值探究思路,再用作差或作商法判断.注意:用作商法时要注意商式中分母的正负,否则极易得出相反的结论.考点二不等式的性质[典例] A .充分不必要条件 B .既不充分也不必要条件 C .充分必要条件D .必要不充分条件(2)若a >0>b >-a ,c <d <0,则下列结论:①ad >bc ;②a d +bc <0;③a -c >b -d ;④a ·(d -c )>b (d -c )中成立的个数是( )A .1B .2C .3D .4[解析] (1)由“a +c >b +d ”不能得知“a >b 且c >d ”,反过来,由“a >b 且c >d ”可得知“a +c >b +d ”,因此“a +c >b +d ”是“a >b 且c >d ”的必要不充分条件,选D.(2)法一:∵a >0>b ,c <d <0,∴ad <0,bc >0, ∴ad <bc ,故①错误.∵a >0>b >-a ,∴a >-b >0, ∵c <d <0,∴-c >-d >0, ∴a (-c )>(-b )(-d ),∴ac +bd <0,∴a d +b c =ac +bd cd <0,故②正确. ∵c <d ,∴-c >-d ,∵a >b ,∴a +(-c )>b +(-d ), a -c >b -d ,故③正确.∵a >b ,d -c >0,∴a (d -c )>b (d -c ), 故④正确,故选C. 法二:取特殊值. [答案] (1)D (2)C [类题通法]判断多个不等式是否成立,需要逐一给出推理判断或反例说明.常用的推理判断需要利用不等式的性质,常见的反例构成方式可从以下几个方面思考:(1)不等式两边都乘以一个代数式时,考察所乘的代数式是正数、负数或0;(2)不等式左边是正数,右边是负数,当两边同时平方后不等号方向不一定保持不变; (3)不等式左边是正数,右边是负数,当两边同时取倒数后不等号方向不变等. [针对训练]若a >b >0,则下列不等式不成立的是( ) A.1a <1b B .|a |>|b |C .a +b <2abD.⎝⎛⎭⎫12a <⎝⎛⎭⎫12b解析:选C ∵a >b >0,∴1a <1b,且|a |>|b |,a +b >2ab ,又2a >2b ,∴⎝⎛⎭⎫12a <⎝⎛⎭⎫12b ,选C. 考点三不等式性质的应用[典例] 已知函数f (x )=ax [解] f (-1)=a -b ,f (1)=a +b . f (-2)=4a -2b .设m (a +b )+n (a -b )=4a -2b .则⎩⎪⎨⎪⎧ m +n =4,m -n =-2,解得⎩⎪⎨⎪⎧m =1,n =3.∴f (-2)=(a +b )+3(a -b )=f (1)+3f (-1). ∵1≤f (-1)≤2,2≤f (1)≤4, ∴5≤f (-2)≤10.即f (-2)的取值范围为[5,10].若本例中条件变为:已知函数f (x )=ax 2+bx ,且1<f (-1)≤2,2≤ f (1)<4,求f (-2)的取值范围.解:由本例知f (-2)=f (1)+3f (-1). 又∵1<f (-1)≤2,2≤f (1)<4, ∴5<3f (-1)+f (1)<10, 故5<f (-2)<10.故f (-2)的取值范围为(5,10). [类题通法]利用不等式性质可以求某些代数式的取值范围,但应注意两点:一是必须严格运用不等式的性质;二是在多次运用不等式的性质时有可能扩大了变量的取值范围.解决的途径是先建立所求范围的整体与已知范围的整体的等量关系,最后通过“一次性”不等关系的运算求解范围.[针对训练]若α,β满足⎩⎪⎨⎪⎧-1≤α+β ≤1,1≤α+2β ≤3,试求α+3β的取值范围.解:设α+3β=x (α+β)+y (α+2β)=(x +y )α+(x +2y )β.则⎩⎪⎨⎪⎧ x +y =1,x +2y =3,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =-1,y =2.∵-1≤-(α+β)≤1,2≤2(α+2β)≤6, 两式相加,得1≤α+3β≤7. ∴α+3β的取值范围为[1,7].[课堂练通考点]1.“1≤x ≤4”是“1≤x 2≤16”的( ) A .充分不必要条件 B .必要不充分条件 C .充要条件D .既不充分也不必要条件解析:选A 由1≤x ≤4可得1≤x 2≤16,但由1≤x 2≤16可得1≤x ≤4或-4≤x ≤-1,所以“1≤x ≤4”是“1≤x 2≤16”的充分不必要条件.2.(2013·昆明质检)若a <b <0,则下列不等式一定成立的是( ) A.1a -b >1b B .a 2<ab C.|b ||a |<|b |+1|a |+1D .a n >b n解析:选C 取a =-2,b =-1,逐个检验选项可知,仅C 选项成立.3.在所给的四个条件:①b >0>a ;②0>a >b ;③a >0>b ;④a >b >0中,能推出1a <1b 成立的有( )A .1个B .2个C .3个D .4个解析:选C 1a <1b 成立,即b -a ab <0成立,逐个验证可得,①②④满足题意.4.设a ,b 是非零实数,若a <b ,则下列不等式成立的是( ) A .a 2<b 2B .ab 2<a 2bC.1ab 2<1a 2bD.b a <a b解析:选C 当a <0时,a 2<b 2不一定成立,故A 错. 因为ab 2-a 2b =ab (b -a ),b -a >0,ab 符号不确定, 所以ab 2与a 2b 的大小不能确定,故B 错. 因为1ab 2-1a 2b =a -b a 2b 2<0,所以1ab 2<1a 2b ,故C 正确.D 项中b a 与ab 的大小不能确定.5.已知a ,b ,c ∈R ,有以下命题:①若a >b ,则ac 2>bc 2;②若ac 2>bc 2,则a >b ; ③若a >b ,则a ·2c >b ·2c .其中正确的是__________(请把正确命题的序号都填上). 解析:①若c =0则命题不成立.②正确.③中由2c >0知成立. 答案:②③6.已知a +b >0,则a b 2+b a 2与1a +1b的大小关系是________.解析:a b 2+b a 2-⎝⎛⎭⎫1a +1b =a -b b 2+b -a a 2=(a -b )·⎝⎛⎭⎫1b 2-1a 2=(a +b )(a -b )2a 2b 2. ∵a +b >0,(a -b )2≥0, ∴(a +b )(a -b )2a 2b 2≥0.∴a b 2+b a 2≥1a +1b . 答案:a b 2+b a 2≥1a +1b[课下提升考能]第Ⅰ组:全员必做题1.若m <0,n >0且m +n <0,则下列不等式中成立的是( ) A .-n <m <n <-m B .-n <m <-m <n C .m <-n <-m <nD .m <-n <n <-m解析:选D 法一:(取特殊值法)令m =-3,n =2分别代入各选项检验即可. 法二:m +n <0⇒m <-n ⇒n <-m ,又由于m <0<n ,故m <-n <n <-m 成立.2.(2014·黄冈质检)已知x >y >z ,x +y +z =0,则下列不等式中成立的是( ) A .xy >yz B .xz >yz C .xy >xzD .x |y |>z |y |解析:选C 因为x >y >z ,x +y +z =0,所以3x >x +y +z =0,3z <x +y +z =0,所以x >0,z <0.所以由⎩⎪⎨⎪⎧x >0,y >z ,可得xy >xz .3.(2013·西安模拟)设α∈⎝⎛⎭⎫0,π2,β∈⎣⎡⎦⎤0,π2,那么2α-β3的取值范围是( ) A.⎝⎛⎭⎫0,5π6 B.⎝⎛⎭⎫-π6,5π6 C .(0,π)D.⎝⎛⎭⎫-π6,π 解析:选D 由题设得0<2α<π,0≤β3≤π6,∴-π6≤-β3≤0,∴-π6<2α-β3<π.4.若1a <1b <0,则下列结论不正确的是( )A .a 2<b 2B .ab <b 2C .a +b <0D .|a |+|b |>|a +b |解析:选D ∵1a <1b<0,∴0>a >b .∴a 2<b 2,ab <b 2,a +b <0,|a |+|b |=|a +b |.5.(2014·上海十三校联考)已知1a <1b <0,给出下面四个不等式:①|a |>|b |;②a <b ;③a +b <ab ;④a 3>b 3.其中不正确的不等式的个数是( )A .0B .1C .2D .3 解析:选C 由1a <1b <0可得b <a <0,从而|a |<|b |,①不正确;a >b ,②不正确;a +b <0,ab >0,则a +b <ab 成立,③正确;a 3>b 3,④正确.故不正确的不等式的个数为2.6.(2014·扬州期末)若a 1<a 2,b 1<b 2,则a 1b 1+a 2b 2与a 1b 2+a 2b 1的大小关系是________. 解析:作差可得(a 1b 1+a 2b 2)-(a 1b 2+a 2b 1)=(a 1-a 2)·(b 1-b 2),∵a 1<a 2,b 1<b 2, ∴(a 1-a 2)(b 1-b 2)>0, 即a 1b 1+a 2b 2>a 1b 2+a 2b 1. 答案:a 1b 1+a 2b 2>a 1b 2+a 2b 17.若1<α<3,-4<β <2,则α-|β|的取值范围是________. 解析:∵-4<β <2,∴0≤|β|<4.∴-4<-|β|≤0. ∴-3<α-|β|<3. 答案:(-3,3)8.已知存在实数a 满足ab 2>a >ab ,则实数b 的取值范围是________. 解析:∵ab 2>a >ab ,∴a ≠0, 当a >0,b 2>1>b ,即⎩⎪⎨⎪⎧b 2>1,b <1,解得b <-1; 当a <0时,b 2<1<b ,即⎩⎨⎧b 2<1,b >1无解. 综上可得b <-1. 答案:(-∞,-1)9.若a >b >0,c <d <0,e <0.求证:e (a -c )2>e(b -d )2.证明:∵c <d <0,∴-c >-d >0. 又∵a >b >0,∴a -c >b -d >0. ∴(a -c )2>(b -d )2>0. ∴0<1(a -c )2<1(b -d )2.又∵e <0,∴e (a -c )2>e(b -d )2.10.某企业去年年底给全部的800名员工共发放2 000万元年终奖,该企业计划从今年起,10年内每年发放的年终奖都比上一年增加60万元,企业员工每年净增a 人.(1)若a =10,在计划时间内,该企业的人均年终奖是否会超过3万元? (2)为使人均年终奖年年有增长,该企业每年员工的净增量不能超过多少人? 解:(1)设从今年起的第x 年(今年为第1年)该企业人均发放年终奖为y 万元. 则y =2 000+60x 800+ax (a ∈N *,1≤x ≤10).假设会超过3万元,则2 000+60x800+10x >3,解得x >403>10.所以,10年内该企业的人均年终奖不会超过3万元. (2)设1≤x 1<x 2≤10,则f (x 2)-f (x 1)=2 000+60x 2800+ax 2-2 000+60x 1800+ax 1=(60×800-2 000a )(x 2-x 1)(800+ax 2)(800+ax 1)>0,所以60×800-2 000a >0,得a <24.所以,为使人均年终奖年年有增长,该企业每年员工的净增量不能超过23人. 第Ⅱ组:重点选做题1.(2014·济南调研)设a >1,且m =log a (a 2+1),n =log a (a -1),p =log a (2a ),则m ,n ,p 的大小关系为( )A .n >m >pB .m >p >nC .m >n >pD .p >m >n解析:选B 因为a >1,所以a 2+1-2a =(a -1)2>0,即a 2+1>2a ,又2a >a -1,所以由对数函数的单调性可知log a (a 2+1)>log a (2a )>log a (a -1),即m >p >n .2.(2014·北京西城区期末)已知a >b >0,给出下列四个不等式:①a 2>b 2;②2a >2b -1;③a -b >a -b ;④a 3+b 3>2a 2b . 其中一定成立的不等式为( ) A .①②③ B .①②④ C .①③④D .②③④解析:选A 由a >b >0可得a 2>b 2,①正确;由a >b >0可得a >b -1,而函数f (x )=2x 在R 上是增函数,∴2a >2b -1,②正确;∵a >b >0,∴a >b ,∴(a -b )2-(a -b )2=2ab -2b =2b (a -b )>0,∴a -b >a -b ,③正确;若a =3,b =2,则a 3+b 3=35,2a 2b =36,a 3+b3<2a2b,④错误.第二节一元二次不等式及其解法一元二次不等式与相应的二次函数及一元二次方程的关系判别式Δ=b 2-4acΔ>0Δ=0Δ<0 二次函数y=ax2+bx+c(a>0)的图像一元二次方程ax2+bx+c=0(a>0)的根有两相异实根x1,x2(x1<x2)有两相等实根x1=x2=-b2a没有实数根ax2+bx+c>0(a>0)的解集{x|x<x1或x>x2}{x|x≠-b2a}R ax2+bx+c<0(a>0)的解集{x|x1<x<x2} ∅∅1.二次项系数中含有参数时,则应先考虑二次项是否为零,然后再讨论二次项系数不为零时的情形,以便确定解集的形式.2.当Δ<0时,易混ax2+bx+c>0(a>0)的解集为R还是∅.[试一试]1.(2013·浙江高考)设集合S={x|x>-2},T={x|x2+3x-4≤0},则(∁R S)∪T=() A.(-2,1]B.(-∞,-4]C.(-∞,1] D.[1,+∞)解析:选C T={x|-4≤x≤1},根据补集定义,∁R S={x|x≤-2},所以(∁R S)∪T={x|x≤1},选C.2.不等式ax2+bx+2>0的解集是⎝⎛⎭⎫-12,13,则a+b的值是()A.10 B.-10C.14 D.-14解析:选D 由题意知-12、13是ax 2+bx +2=0的两根.则a =-12,b =-2.a +b =-14.故选D.3.不等式x 2+ax +4<0的解集不是空集,则实数a 的取值范围是________. 解析:∵不等式x 2+ax +4<0的解集不是空集, ∴Δ=a 2-4×4>0,即a 2>16. ∴a >4或a <-4.答案:(-∞,-4)∪(4,+∞)1.由二次函数图像与一元二次不等式的关系得到的两个常用结论 (1)不等式ax 2+bx +c >0对任意实数x 恒成立⇔⎩⎪⎨⎪⎧ a =b =0,c >0,或⎩⎪⎨⎪⎧ a >0,Δ<0.(2)不等式ax 2+bx +c <0对任意实数x 恒成立⇔⎩⎪⎨⎪⎧ a =b =0,c <0,或⎩⎪⎨⎪⎧a <0,Δ<0.2.分类讨论思想解含参数的一元二次不等式,可先考虑因式分解,再对根的大小进行分类讨论;若不能因式分解,则可对判别式进行分类讨论,分类要不重不漏.[练一练]若不等式mx 2+2mx +1>0的解集为R ,则m 的取值范围是________. 解析:①当m =0时,1>0显然成立. ②当m ≠0时,由条件知⎩⎪⎨⎪⎧m >0,Δ=4m 2-4m <0.得0<m <1, 由①②知0≤m <1. 答案:[0,1)考点一一元二次不等式的解法[典例](1)0<x 2-x -2≤4; (2)x 2-4ax -5a 2>0(a ≠0). [解] (1)原不等式等价于⎩⎪⎨⎪⎧ x 2-x -2>0,x 2-x -2≤4⇔⎩⎪⎨⎪⎧x 2-x -2>0,x 2-x -6≤0⇔⎩⎪⎨⎪⎧ (x -2)(x +1)>0,(x -3)(x +2)≤0⇔⎩⎪⎨⎪⎧x >2或x <-1,-2≤x ≤3.借助于数轴,如图所示,原不等式的解集为{}x |-2≤x <-1或2<x ≤3. (2)由x 2-4ax -5a 2>0知(x -5a )(x +a )>0. 由于a ≠0故分a >0与a <0讨论. 当a <0时,x <5a 或x >-a ; 当a >0时,x <-a 或x >5a .综上,a <0时,解集为{}x |x <5a 或x >-a ;a >0时,解集为{}x |x >5a 或x <-a . [类题通法]1.解一元二次不等式的一般步骤:(1)对不等式变形,使一端为0且二次项系数大于0,即ax 2+bx +c >0(a >0),ax 2+bx +c <0(a >0);(2)计算相应的判别式;(3)当Δ≥0时,求出相应的一元二次方程的根; (4)根据对应二次函数的图像,写出不等式的解集.2.解含参数的一元二次不等式,要把握好分类讨论的层次,一般按下面次序进行讨论:首先根据二次项系数的符号进行分类,其次根据根是否存在,即Δ的符号进行分类,最后在根存在时,根据根的大小进行分类.[针对训练] 解下列不等式: (1)-3x 2-2x +8≥0; (2)ax 2-(a +1)x +1<0(a >0).解:(1)原不等式可化为3x 2+2x -8≤0, 即(3x -4)(x +2)≤0. 解得-2 ≤x ≤43,所以原不等式的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪-2≤x ≤43. (2)原不等式变为(ax -1)(x -1)<0, 因为a >0,所以a ⎝⎛⎭⎫x -1a (x -1)<0. 所以当a >1时,解为1a <x <1;当a =1时,解集为∅; 当0<a <1时,解为1<x <1a.综上,当0<a <1时,不等式的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪1<x <1a ; 当a =1时,不等式的解集为∅;当a >1时,不等式的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪1a<x <1. 考点二一元二次不等式恒成立问题一元二次不等式与其对应的函数与方程之间存在着密切的联系.在解决具体的数学问题时,要注意三者之间的相互联系,并在一定条件下相互转换.对于一元二次不等式恒成立问题,常根据二次函数图像与x 轴的交点情况确定判别式的符号,进而求出参数的取值范围.归纳起来常见的命题角度有:(1)形如f (x )≥0(x ∈R )确定参数的范围; (2)形如f (x )≥0(x ∈[a ,b ])确定参数范围; (3)形如f (x )≥0(参数m ∈[a ,b ])确定x 的范围.角度一 形如f (x )≥0(x ∈R )确定参数的范围.1.(2013·重庆高考)设0≤α≤π,不等式8x 2-(8sin α)x +cos 2α≥0对x ∈R 恒成立,则α的取值范围为________.解析:根据题意可得(8sin α)2-4×8cos 2α≤0,即2sin 2α-cos 2α≤0,2sin 2α-(1-2sin 2α)≤0,即-12≤sin α≤12.因为0≤α≤π,故α∈⎣⎡⎦⎤0,π6∪⎣⎡⎦⎤5π6,π. 答案:⎣⎡⎦⎤0,π6∪⎣⎡⎦⎤5π6,π 角度二 形如f (x )≥0(x ∈[a ,b ])确定参数范围2.对任意x ∈[-1,1],函数f (x )=x 2+(a -4)x +4-2a 的值恒大于零,求a 的取值范围. 解:函数f (x )=x 2+(a -4)x +4-2a 的对称轴为x =-a -42=4-a2.①当4-a2<-1,即a >6时,f (x )的值恒大于零等价于f (-1)=1+(a -4)×(-1)+4-2a >0, 解得a <3,故有a ∈∅;②当-1≤4-a2≤1,即2≤a ≤6时,只要f ⎝⎛⎭⎪⎫4-a 2=⎝ ⎛⎭⎪⎫4-a 22+(a -4)×4-a 2+4-2a >0, 即a 2<0,故有a ∈∅; ③当4-a 2>1,即a <2时,只要f (1)=1+(a -4)+4-2a >0, 即a <1,故有a <1.综上可知,当a <1时,对任意x ∈[-1,1],函数f (x )=x 2+(a -4)x +4-2a 的值恒大于零. 角度三 形如f (x )≥0(参数m ∈[a ,b ])确定x 的范围3.对任意a ∈[-1,1],函数f (x )=x 2+(a -4)x +4-2a 的值恒大于零,求x 的取值范围. 解:由f (x )=x 2+(a -4)x +4-2a =(x -2)a +x 2-4x +4, 令g (a )=(x -2)a +x 2-4x +4.由题意知在[-1,1]上,g (a )的值恒大于零,∴⎩⎪⎨⎪⎧g (-1)=(x -2)×(-1)+x 2-4x +4>0,g (1)=(x -2)+x 2-4x +4>0,解得x <1或x >3.故当x <1或x >3时,对任意的a ∈[-1,1],函数f (x )的值恒大于零. [类题通法]恒成立问题及二次不等式恒成立的条件(1)解决恒成立问题一定要清楚选谁为主元,谁是参数.一般地,知道谁的范围,就选谁当主元,求谁的范围,谁就是参数.(2)对于二次不等式恒成立问题,恒大于0就是相应的二次函数的图像在给定的区间上全部在x 轴上方;恒小于0就是相应的二次函数的图像在给定的区间上全部在x 轴下方.考点三一元二次不等式的应用[典例] 2014年将该商品的价格降至5.5元/件到7.5元/件之间,经调查,顾客的期望价格是4元/件.经测算,该商品价格下降后新增的年销量与实际价格和顾客期望价格的差成反比,比例系数为k .该商品的成本价为3元/件.(1)写出该商品价格下降后,经销商的年收益y 与实际价格x 的函数关系式;(2)设k =2a ,当实际价格最低定为多少时,仍然可以保证经销商2014年的收益比2013年至少增长20%?[解] (1)设该商品价格下降后为x 元/件,则由题意可知年销量增加到⎝ ⎛⎭⎪⎫k x -4+a 件,故经销商的年收益y =⎝ ⎛⎭⎪⎫k x -4+a (x -3),5.5≤x ≤7.5.(2)当k =2a 时,依题意有⎝ ⎛⎭⎪⎫2a x -4+a (x -3)≥(8-3)a ×(1+20%), 化简得x 2-11x +30x -4≥0,解得x ≥6或4<x ≤5.又5.5≤x ≤7.5,故6≤x ≤7.5,即当实际价格最低定为6元/件时,仍然可以保证经销商2014年的收益比2013年至少增长20%.[类题通法]构建不等式模型解决实际问题不等式的应用问题常常以函数为背景,多是解决实际生活、生产中的最优化问题等,解题时,要仔细审题,认清题目的条件以及要解决的问题,理清题目中各量之间的关系,建立恰当的不等式模型进行求解.[针对训练]某商品每件成本价为80元,售价为100元,每天售出100件.若售价降低x 成(1成=10%),售出商品数量就增加85x 成.要求售价不能低于成本价.(1)设该商店一天的营业额为y ,试求y 与x 之间的函数关系式y =f (x ),并写出定义域; (2)若再要求该商品一天营业额至少为10 260元,求x 的取值范围. 解:(1)由题意得y =100⎝⎛⎭⎫1-x 10·100⎝⎛⎭⎫1+850x . 因为售价不能低于成本价, 所以100⎝⎛⎭⎫1-x10-80≥0. 所以y =f (x )=20(10-x )(50+8x ),定义域为[0,2]. (2)由题意得20(10-x )(50+8x )≥10 260, 化简得8x 2-30x +13≤0. 解得12≤x ≤134.所以x 的取值范围是⎣⎡⎦⎤12,2.[课堂练通考点]1.(2013·广东高考)不等式|x 2-2|<2的解集是( ) A .(-1,1) B .(-2,2) C .(-1,0)∪(0,1)D .(-2,0)∪(0,2)解析:选D 由|x 2-2|<2得-2<x 2-2<2,即0<x 2<4,所以-2<x <0或0<x <2. 2.设a >0,不等式-c <ax +b <c 的解集是{x |-2<x <1},则a ∶b ∶c =( ) A .1∶2∶3 B .2∶1∶3 C .3∶1∶2D .3∶2∶1解析:选B ∵-c <ax +b <c ,又a >0, ∴-b +c a <x <c -b a .∵不等式的解集为{x |-2<x <1}, ∴⎩⎪⎨⎪⎧ -b +c a =-2,c -b a =1,∴⎩⎨⎧b =a 2,c =32a ,∴a ∶b ∶c =a ∶a 2∶3a2=2∶1∶3.3.(2013·重庆高考)关于x 的不等式x 2-2ax -8a 2<0(a >0)的解集为(x 1,x 2),且x 2-x 1=15,则a =( )A.52B.72C.154D.152解析:选A 由条件知x 1,x 2为方程x 2-2ax -8a 2=0的两根,则x 1+x 2=2a ,x 1x 2=-8a 2,故(x 2-x 1)2=(x 1+x 2)2-4x 1x 2=(2a )2-4×(-8a 2)=36a 2=152,得a =52.4.(2014·皖南八校联考)不等式x 2-2x +5≥a 2-3a 对任意实数x 恒成立,则实数a 的取值范围为( )A .[-1,4]B .(-∞,-2]∪[5,+∞)C .(-∞,-1]∪[4,+∞)D .[-2,5]解析:选A x 2-2x +5=(x -1)2+4的最小值为4,所以x 2-2x +5≥a 2-3a 对任意实数x 恒成立,只需a 2-3a ≤4,解得-1≤a ≤4.5.(2013·温州调研)若函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2+1,x >0,-x ,x ≤0,则不等式f (x )<4的解集是________.解析:不等式f (x )<4等价于⎩⎪⎨⎪⎧ x >0,x 2+1<4,或⎩⎪⎨⎪⎧x ≤0,-x <4,即0<x <3或-4<x ≤0.因此,不等式f (x )<4的解集是(-4,3). 答案:(-4,3)6.(2012·天津高考)已知集合A ={x ∈R ||x +2|<3},集合B ={x ∈R |(x -m )(x -2)<0},且A ∩B =(-1,n ),则m =__________,n =________.解析:因为|x +2|<3,即-5<x <1,所以A =(-5,1),又A ∩B ≠∅,所以m <1,B =(m,2),由A ∩B =(-1,n )得m =-1,n =1.答案:-1 1[课下提升考能]第Ⅰ组:全员必做题1.(2014·潍坊质检)不等式4x -2≤x -2的解集是( )A .(-∞,0]∪(2,4]B .[0,2)∪[4,+∞)C .[2,4)D .(-∞,2]∪(4,+∞)解析:选B ①当x -2>0,即x >2时,不等式可化为(x -2)2≥4,所以x ≥4;②当x -2<0,即x <2时,不等式可化为(x -2)2≤4,所以0≤x <2.2.(2013·安徽高考)已知一元二次不等式f (x )<0的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |x <-1或x >12,则f (10x )>0的解集为( )A .{x |x <-1或x >lg 2}B .{x |-1<x <lg 2}C .{x |x >-lg 2}D .{x |x <-lg 2}解析:选D 因为一元二次不等式f (x )<0的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |x <-1或x >12,所以可设f (x )=a (x+1)·⎝⎛⎭⎫x -12(a <0),由f (10x )>0可得(10x +1)·⎝⎛⎭⎫10x -12<0,即10x <12,x <-lg 2. 3.(2014·湖北八校联考)“0<a <1”是“ax 2+2ax +1>0的解集是实数集R ”的( ) A .充分而不必要条件 B .必要而不充分条件 C .充要条件D .既不充分也不必要条件解析:选A 当a =0时,1>0,显然成立;当a ≠0时,⎩⎪⎨⎪⎧a >0,Δ=4a 2-4a <0.故ax 2+2ax+1>0的解集是实数集R 等价于0≤a <1.因此,“0<a <1”是“ax 2+2ax +1>0的解集是实数集R ”的充分而不必要条件.4.关于x 的不等式x 2-(a +1)x +a <0的解集中,恰有3个整数,则a 的取值范围是( ) A .(4,5) B .(-3,-2)∪(4,5) C .(4,5]D .[-3,-2)∪(4,5]解析:选D 原不等式可能为(x -1)(x -a )<0,当a >1时得1<x <a ,此时解集中的整数为2,3,4,则4<a ≤5,当a <1时得a <x <1,则-3≤a <-2,故a ∈[-3,-2)∪(4,5]5.(2013·洛阳诊断)若不等式x 2+ax -2>0在区间[1,5]上有解,则a 的取值范围是( ) A.⎝⎛⎭⎫-235,+∞ B.⎣⎡⎦⎤-235,1 C .(1,+∞)D.⎝⎛⎦⎤-∞,-235 解析:选B 由Δ=a 2+8>0,知方程恒有两个不等实根,又知两根之积为负, 所以方程必有一正根、一负根.于是不等式在区间[1,5]上有解的充要条件是f (5)≥0,f (1)≤0,解得a ≥-235,且a ≤1,故a 的取值范围为⎣⎡⎦⎤-235,1. 6.不等式|x (x -2)|>x (x -2)的解集是________.解析:不等式|x (x -2)|>x (x -2)的解集即x (x -2)<0的解集,解得0<x <2. 答案:{x |0<x <2}7.在R 上定义运算:x *y =x (1-y ).若不等式(x -y )*(x +y )<1对一切实数x 恒成立,则实数y 的取值范围是________.解析:由题意,知(x -y )*(x +y )=(x -y )·[1-(x +y )]<1对一切实数x 恒成立,所以-x 2+x +y 2-y -1<0对于x ∈R 恒成立.故Δ=12-4×(-1)×(y 2-y -1)<0,所以4y 2-4y -3<0,解得-12<y <32.答案:⎝⎛⎭⎫-12,32 8.不等式x 2-2x +3 ≤a 2-2a -1在R 上的解集是∅,则实数a 的取值范围是________. 解析:原不等式即x 2-2x -a 2+2a +4≤0,在R 上解集为∅, ∴Δ=4-4(-a 2+2a +4)<0, 即a 2-2a -3<0,解得-1<a <3. 答案:(-1,3)9.设函数f (x )=mx 2-mx -1.(1)若对于一切实数x ,f (x )<0恒成立,求m 的取值范围; (2)若对于x ∈[1,3],f (x )<-m +5恒成立,求m 的取值范围. 解:(1)要使mx 2-mx -1<0恒成立, 若m =0,显然-1<0;若m ≠0,则⎩⎪⎨⎪⎧m <0,Δ=m 2+4m <0⇒-4<m <0.所以-4<m ≤0.(2)要使f (x )<-m +5在[1,3]上恒成立,即 m ⎝⎛⎭⎫x -122+34m -6<0在x ∈[1,3]上恒成立. 有以下两种方法:法一:令g (x )=m ⎝⎛⎭⎫x -122+34m -6,x ∈[1,3]. 当m >0时,g (x )在[1,3]上是增函数, 所以g (x )max =g (3)⇒7m -6<0, 所以m <67,则0<m <67;当m =0时,-6<0恒成立; 当m <0时,g (x )在[1,3]上是减函数,所以g (x )max =g (1)⇒m -6<0,所以m <6,所以m <0.综上所述:m 的取值范围是⎩⎨⎧⎭⎬⎫m ⎪⎪m <67. 法二:因为x 2-x +1=⎝⎛⎭⎫x -122+34>0, 又因为m (x 2-x +1)-6<0,所以m <6x 2-x +1.因为函数y =6x 2-x +1=6⎝⎛⎭⎫x -122+34在[1,3]上的最小值为67,所以只需m <67即可.所以,m 的取值范围是⎩⎨⎧⎭⎬⎫m ⎪⎪m <67. 10.设二次函数f (x )=ax 2+bx +c ,函数F (x )=f (x )-x 的两个零点为m ,n (m <n ). (1)若m =-1,n =2,求不等式F (x )>0的解集; (2)若a >0,且0<x <m <n <1a ,比较f (x )与m 的大小.解:(1)由题意知,F (x )=f (x )-x =a (x -m )(x -n ), 当m =-1,n =2时,不等式F (x )>0,即a (x +1)(x -2)>0.那么当a >0时,不等式F (x )>0的解集为{x |x <-1,或x >2}; 当a <0时,不等式F (x )>0 的解集为{x |-1<x <2}. (2)f (x )-m =a (x -m )(x -n )+x -m =(x -m )(ax -an +1), ∵a >0,且0<x <m <n <1a ,∴x -m <0,1-an +ax >0.∴f (x )-m <0,即f (x )<m . 第Ⅱ组:重点选做题1.若函数f (x )=(a 2+4a -5)x 2-4(a -1)x +3的图像恒在x 轴上方,则a 的取值范围是( )A .[1,19]B .(1,19)C .[1,19)D .(1,19]解析:选C 函数图像恒在x 轴上方,即不等式 (a 2+4a -5)x 2-4(a -1)x +3>0对于一切x ∈R 恒成立.(1)当a 2+4a -5=0时,有a =-5或a =1.若a =-5,不等式化为24x +3>0,不满足题意;若a =1,不等式化为3>0,满足题意.(2)当a 2+4a -5≠0时,应有⎩⎪⎨⎪⎧a 2+4a -5>0,16(a -1)2-12(a 2+4a -5)<0.解得1<a <19.综上可知,a 的取值范围是1≤a <19.2.(2013·江苏高考)已知f (x )是定义在R 上的奇函数,当x >0时,f (x )=x 2-4x ,则不等式f (x )>x 的解集用区间表示为________.解析:由于f (x )为R 上的奇函数,所以当x =0时,f (0)=0;当x <0时,-x >0,所以f (-x )=x 2+4x =-f (x ),即f (x )=-x 2-4x ,所以f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2-4x ,x >0,0,x =0,-x 2-4x ,x <0.由f(x)>x,可得⎩⎨⎧x2-4x>x,x>0或⎩⎪⎨⎪⎧-x2-4x>x,x<0,解得x>5或-5<x<0,所以原不等式的解集为(-5,0)∪(5,+∞).答案:(-5,0)∪(5,+∞)第三节二元一次不等式(组)及简单的线性规划问题1.二元一次不等式(组)表示的平面区域不等式表示区域Ax+By+C>0 直线Ax+By+C=0某一侧的所有点组成的平面区域不包括边界直线Ax+By+C≥0包括边界直线不等式组各个不等式所表示平面区域的公共部分名称意义约束条件由变量x,y组成的不等式(组)线性约束条件由x,y的一次不等式(或方程)组成的不等式(组)目标函数关于x,y的函数解析式,如z=2x+3y等线性目标函数关于x,y的一次解析式可行解满足线性约束条件的解(x,y)可行域所有可行解组成的集合最优解使目标函数取得最大值或最小值的可行解线性规划问题在线性约束条件下求线性目标函数的最大值或最小值问题1.画出平面区域.避免失误的重要方法就是首先使二元一次不等式化为ax+by+c>0(a>0).2.线性规划问题中的最优解不一定是唯一的,即可行域内使目标函数取得最值的点不一定只有一个,也可能有无数多个,也可能没有.[试一试]1.(2013·全国卷Ⅱ)设x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x -y +1≥0,x +y -1≥0,x ≤3,则z =2x -3y 的最小值是( ) A .-7 B .-6 C .-5D .-3解析:选B 作出不等式组表示的可行域,如图(阴影部分).易知直线z =2x -3y 过点C 时,z 取得最小值.由⎩⎪⎨⎪⎧ x =3,x -y +1=0,得⎩⎪⎨⎪⎧x =3,y =4,∴z min =2×3-3×4=-6,故选B.2.如图所示的平面区域(阴影部分)满足不等式________.答案:x +y -1>01.确定二元一次不等式表示平面区域的方法二元一次不等式所表示的平面区域的确定,一般是取不在直线上的点(x 0,y 0)作为测试点来进行判定,满足不等式的则平面区域在测试点所在的直线的一侧,反之在直线的另一侧.2.求二元一次函数z =ax +by (ab ≠0)的最值的方法将函数z =ax +by 转化为直线的斜截式:y =-a b x +z b ,通过求直线的截距zb 的最值间接求出z 的最值.(1)当b >0时,截距z b 取最大值时,z 也取最大值;截距zb 取最小值时,z 也取最小值;(2)当b <0时,截距z b 取最大值时,z 取最小值;截距zb 取最小值时,z 取最大值.[练一练](2013·陕西高考)若点(x ,y )位于曲线y =|x |与y =2所围成的封闭区域, 则2x -y 的最小值是( )A .-6B .-2C .0D .2解析:选A 作出函数y =|x |=⎩⎨⎧x (x ≥0)-x (x <0)和y =2围成的等腰直角三角形的可行域(如图阴影部分所示),则可得过交点A (-2,2)时,2x -y 取得最小值-6.考点一二元一次不等式(组)表示平面区域1.不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x ≥0,x +3y ≥4,3x +y ≤4所表示的平面区域的面积等于( )A.32 B.23C.43D.34解析:选C 平面区域如图所示.解⎩⎪⎨⎪⎧x +3y =4,3x +y =4得A (1,1), 易得B (0,4),C ⎝⎛⎭⎫0,43, |BC |=4-43=83.∴S △ABC =12×83×1=43.2.若满足条件⎩⎪⎨⎪⎧x -y ≥0,x +y -2≤0,y ≥a 的整点(x ,y )恰有9个,其中整点是指横、纵坐标都是整数的点,则整数a 的值为( )A .-3B .-2C .-1D .0解析:选C 不等式组所表示的平面区域如图中阴影部分,当a =0时,只有4个整点(1,1),(0,0),(1,0),(2,0);当a =-1时,正好增加(-1,-1),(0,-1),(1,-1),(2,-1),(3,-1)5个整点,故选C.3.如图阴影部分表示的区域可用二元一次不等式组表示为________.解析:两直线方程分别为x -2y +2=0与x +y -1=0. 由(0,0)点在直线x -2y +2=0右下方可知x -2y +2≥0, 又(0,0)点在直线x +y -1=0左下方可知x +y -1≥0,即⎩⎪⎨⎪⎧x +y -1≥0,x -2y +2≥0为所表示的可行域. 答案:⎩⎪⎨⎪⎧x +y -1≥0,x -2y +2≥0[类题通法]二元一次不等式(组)表示平面区域的判断方法:直线定界,测试点定域.注意不等式中不等号有无等号,无等号时直线画成虚线,有等号时直线画成实线.测试点可以选一个,也可以选多个,若直线不过原点,测试点常选取原点.考点二求目标函数的最值线性规则问题是高考的重点,而线性规划问题具有代数和几何的双重形式,多与函数、平面向量、数列、三角、概率、解析几何等问题交叉渗透,自然地融合在一起,使数学问题的解答变得更加新颖别致.归纳起来常见的命题角度有:(1)求线性目标函数的最值; (2)求非线性目标的最值; (3)求线性规划中的参数.角度一 求线性目标函数的最值1.(1)(2013·湖南高考)若变量x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧y ≤2x ,x +y ≤1,y ≥-1,则x +2y 的最大值是( )A .-52B .0 C.53D.52(2)如果函数x 、y 满足条件⎩⎪⎨⎪⎧x -y +1≥0,y +1≥0,x +y +1≤0,那么z =2x -y 的最大值为( )A .2B .1C .-2D .-3解析:(1)选C 不等式组表示的平面区域为图中阴影部分.平行移动y =-12x +12z ,可知该直线经过y =2x 与x +y =1的交点A ⎝⎛⎭⎫13,23时,z 有最大值为13+43=53.(2)选B 如图作出可行域,当z 经过直线y +1=0与x +y +1=0的交点(0,-1)时,z max=1.角度二 求非线性目标的最值2.(1)(2013·山东高考)在平面直角坐标系xOy 中,M 为不等式组⎩⎪⎨⎪⎧2x +3y -6≤0,x +y -2≥0,y ≥0所表示的区域上一动点,则|OM |的最小值是________.解析:作出不等式组表示的可行域如图中阴影部分所示,因此|OM |的最小值为点O 到直线x +y -2=0的距离,所以|OM |min =|-2|2= 2.答案: 2(2)(2014·深圳调研)已知变量x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x -y +2≤0,x ≥1,2x +y -8≤0,则yx的取值范围是________.解析:如图,画出可行域,易得A (2,4),B (1,6), ∴它们与原点连线的斜率分别为k 1=2,k 2=6, 又y x =y -0x -0,∴k 1≤y x ≤k 2,即2≤yx≤6.答案:[2,6]角度三 求线性规划中的参数3.(1)(2013·浙江高考)设z =kx +y ,其中实数x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧x ≥2,x -2y +4≥0,2x -y -4≤0.若z 的最大值为12,则实数k =________.解析:已知不等式组可表示成如图的可行域,当0≤-k <12时,直线y =-kx +z 经过点M (4,4)时z 最大,所以4k +4=12,解得k =2(舍去);当-k ≥12时,直线y =-kx +z 经过点N (2,3)时z 最大,所以2k+3=12,解得k =92(舍去);当-k <0时,直线y =-kx +z 经过点M (4,4)时z 最大,所以4k +4=12,解得k =2,符合条件,综上可知,k =2.答案:2(2)(2014·江西七校联考)已知实数x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧x -y +1≥0,x +2y -8≤0,x ≤3.若点⎝⎛⎭⎫3,52是使ax -y 取得最小值的唯一的可行解,则实数a 的取值范围为________.解析:记z =ax -y ,注意到当x =0时,y =-z ,即直线z =ax -y 在y 轴上的截距是-z .在坐标平面内画出题中的不等式组表示的平面区域,结合图形可知,满足题意的实数a 的取值范围为a <-12.答案:⎝⎛⎭⎫-∞,-12 [类题通法]1.求目标函数的最值的一般步骤为:一画二移三求.其关键是准确作出可行域,理解目标函数的意义.2.常见的目标函数有: (1)截距型:形如z =ax +by .求这类目标函数的最值常将函数z =ax +by 转化为直线的斜截式:y =-a b x +zb ,通过求直线的截距zb的最值间接求出z 的最值.(2)距离型:形如z =(x -a )2+(y -b )2. (3)斜率型:形如z =y -bx -a .注意:转化的等价性及几何意义.考点三线性规划的实际应用[典例] (2013·湖北高考)某旅行社租用A ,B 两种型号的客车安排900名客人旅行,A ,B 两种车辆的载客量分别为36人和60人,租金分别为1 600元/辆和2 400元/辆,旅行社要求租车总数不超过21辆,且B 型车不多于A 型车7辆,则租金最少为( )A .31 200元B .36 000元C .36 800元D .38 400元[解析] 设租用A 型车x 辆,B 型车y 辆,目标函数为z =1 600x +2 400y ,则约束条件为⎩⎪⎨⎪⎧36x +60y ≥900,y -x ≤7,y +x ≤21,x ,y ∈N ,作出可行域,如图中阴影部分所示,可知目标函数过点(5,12)时,有最小值z min =36800(元).[答案] C [类题通法]求解线性规划应用题的注意点(1)明确问题中的所有约束条件,并根据题意判断约束条件中是否能够取到等号. (2)注意结合实际问题的实际意义,判断所设未知数x ,y 的取值范围,特别注意分析x ,y 是否是整数、非负数等.(3)正确地写出目标函数,一般地,目标函数是等式的形式. [针对训练]某公司生产甲、乙两种桶装产品.已知生产甲产品1桶需耗A 原料1千克、B 原料2千克;生产乙产品1桶需耗A 原料2千克,B 原料1千克.每桶甲产品的利润是300元,每桶乙产品的利润是400元.公司在生产这两种产品的计划中,要求每天消耗A 、B 原料都不超过12千克.通过合理安排生产计划,从每天生产的甲、乙两种产品中,公司共可获得的最大利润是( )A .1 800元B .2 400元C .2 800元D .3 100元解析:选C 设每天分别生产甲产品x 桶,乙产品y 桶,相应的利润为z 元,则⎩⎪⎨⎪⎧x +2y ≤12,2x +y ≤12,x ≥0,y ≥0,z =300x +400y ,在坐标平面内画出该不等式组表示的平面区域及直线300x +400y =0,平移该直线,当平移到经过该平面区域内的点A (4,4)时,相应直线在y 轴上的截距达到最大,此时z =300x +400y 取得最大值,最大值是z =300×4+400×4=2 800,即该公司可获得的最大利润是2 800元.[课堂练通考点]1.(2014·长春模拟)不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x -3y +6≥0,x -y +2<0表示的平面区域是( )。