3.設(shè)命題甲為:
;命題乙為:
;則甲是乙的( )
A.充分不必要條件 B.必要不充分條件 C.充要條件 D.既不充分也不必要條件.
2.函數(shù)
的定義域為 ( )
A.(1,2)∪(2,3) B.
C.(1,3) D.[1,3]
1、不等式
解集是( )
A (0,2) B (2,+∞) C
D (-∞,0)∪(2,+∞)
(二)特別提示:
1.在使用公式a
+b
≥2ab和
≥
時,要注意這兩者成立的條件
是不相同的,前者只要求a、b都是實數(shù),而后者要求a、b都是正數(shù).
2.在使用二元均值定理求最值時,必須具備三個條件:①在所求最值的代
數(shù)式中,各變數(shù)均應(yīng)是正數(shù)(如不是,則進(jìn)行變號轉(zhuǎn)換);②各變數(shù)的和或積必須為常數(shù),以確保不等式一邊為定值(如不是,則進(jìn)行拆項或分解,務(wù)必使不等式的一端的和或積為常數(shù));③各變數(shù)有相等的可能(即相等時,變量字母有實數(shù)解,且在定義域內(nèi),如無,則說明拆項、分解不當(dāng),此時,應(yīng)重新拆項、分解或改用其它方法,比如,已知x
[2,3],求函數(shù)y = x+
的最小值,從形式上看可以使用二元均值定理,但等號成立的條件不具備,因此,要考慮函數(shù)的單調(diào)性把問題解決).
3.在使用均值定理證明問題時,要注意它們反復(fù)使用后,再相加相乘時字
母應(yīng)滿足的條件及多次使用后等號成立的條件是否一致,若不一致,則不等式中的等號不能成立.
例11.有一組數(shù)據(jù):
它們的算術(shù)平均值為10,若去掉其中最大的一個,余下的數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值為9;若去掉其中最小的一個,余下數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值為11.(Ⅰ)求出第一個數(shù)
關(guān)于n的表達(dá)式及第n個數(shù)
關(guān)于n的表達(dá)式,(Ⅱ)若
都是正整數(shù),試求第n個數(shù)
的最大值,并舉出滿足題目要求且
取到最大值的一組數(shù)據(jù).
解:依條件:![]()
(Ⅰ)由(1)-(2)得:
再(1)-(3)得:x1=11-n.
(Ⅱ)∵x1是正整數(shù),∴x1=11-n≥1,
,∴xn=n+9≤19.
當(dāng)n=10時,
.
此時,取
即可,
∴當(dāng)n=10時,xn的最大值是19.
點評:注意掌握均值不等式成立的條件及其變形;注意掌握“湊”的技巧,創(chuàng)造應(yīng)用均值不等式的情境;注意掌握均值不等式等號成立的條件.
例12.(山東省聊城市2007-2008學(xué)年度第一學(xué)期高三期末統(tǒng)考)某投資商到一開發(fā)區(qū)投資72萬元建起一座蔬菜加工廠,第一年共支出12萬元,以后每年支出增加4萬元,從第一年起每年蔬菜銷售收入50萬元.設(shè)
表示前n年的純利潤總和(f(n)=前n年的總收入一前n年的總支出一投資額).(1)該廠從第幾年開始盈利?(2)若干年后,投資商為開發(fā)新項目,對該廠有兩種處理方案:①年平均純利潤達(dá)到最大時,以48萬元出售該廠;②純利潤總和達(dá)到最大時,以16萬元出售該廠,問哪種方案更合算?
解:由題意知![]()
![]()
(1)由
,
由
知,從經(jīng)三年開始盈利.
(2)方案①:年平均純利潤
,當(dāng)且僅當(dāng)n=6時等號成立.
故方案①共獲利6×16+48=144(萬元),此時n=6.
方案②:
當(dāng)n=10,![]()
故方案②共獲利128+16、144(萬元).
比較兩種方案,獲利都是144萬元,但由于第①種方案只需6年,而第②種方案需10年,故選擇第①種方案更合算.
點評:不等式的應(yīng)用問題,綜合性強(qiáng),是高考應(yīng)用命題的重點之一,不等式的應(yīng)用題大部分以函數(shù)的面目出現(xiàn),在解決范圍問題或求最值時,均值不等式為主要工具,從而解決實際問題。解題步驟:1、先理解題意,設(shè)變量,設(shè)變量時一般把要求最值的變量定為函數(shù);2、建立相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系,把實際問題抽象為函數(shù)的最值問題;3、在定義域內(nèi),求出函數(shù)的最值;4、正確寫出答案.
考點五:不等式證明問題
作差比較法的程序是:作差---變形----判斷差的正負(fù);作商比較法的程序是:作商------變形------判斷商與1的大小(商式的分子分母均要為正).
綜合法證明不等式是“由因?qū)Ч,分析法證明不等式是“執(zhí)果索因”,它們是兩種思路截然相反的方法。分析法便于尋找解題思路,而綜合法便于敘述.
例13.(山東省濰坊市2008年5月高三教學(xué)質(zhì)量檢測) 已知各項均為正數(shù)的
等比數(shù)列{an},公比q>1,且滿足a2a4=64,a3+2是a2,a4的等差中項.(1)求數(shù)列{an}的通項公式;(2)設(shè)
,試比較An與Bn的大小,并證明你的結(jié)論.
解:(1)![]()
的等差中項,
解得q=2或
(舍去),![]()
(2)由(1)得
,當(dāng)n=1時,A1=2,B1=(1+1)2=4,A1<B1;當(dāng)n=2時,A2=6,B2=(2+1)2=9,A2<B2;當(dāng)n=3時,A3=14,B3=(3+1)2=16,A3<B3;當(dāng)n=4時,A4=30,B4=(4+1)2=25,A4>B4;
由上可猜想,當(dāng)1≤n≤3時,An<Bn;當(dāng)n≥4時,An>Bn.
下面用數(shù)學(xué)歸納法給出證明:①當(dāng)n=4時,已驗證不等式成立.
②假設(shè)n=k(k≥4)時,Ak>Bk成立,即
,
![]()
即當(dāng)n=k+1時不等式也成立,由①②知,當(dāng)![]()
綜上,當(dāng)
時,An<Bn;當(dāng)![]()
點評:本題是用數(shù)學(xué)歸納法來證明不等式的,實際上運用數(shù)學(xué)歸納法,可以證明下列問題:與自然數(shù)n有關(guān)的恒等式、代數(shù)不等式、三角不等式、數(shù)列問題、幾何問題、整除性問題等等.
例13.(福建省八閩高中2008年教學(xué)協(xié)作組織聯(lián)考)設(shè)數(shù)列
的前n項和為
,已知
,且
.(I)求數(shù)列
的通項公式;(II)![]()
![]()
![]()
的大小關(guān)系,并給出證明.
解:(I)∵
,∴
,
∴
,又∵
.
(II)∵
,∴
,∴
![]()
…………… 10分
點評:本題是用放縮法證明不等式.所謂放縮法,就是針對不等式的結(jié)構(gòu)特征,運用不等式及有關(guān)的性質(zhì),對所證明的不等式的一邊進(jìn)行放大或縮小或兩邊放大縮小同時兼而進(jìn)行,似達(dá)到證明結(jié)果的方法。但無論是放大還是縮小都要遵循不等式傳遞性法則,保證放大還是縮小的連續(xù)性,不能牽強(qiáng)附會,須做到步步有據(jù).比如:證a<b,可先證a<h1,成立,而h1<b又是可證的,故命題得證.
利用放縮法證明不等式,既要掌握放縮法的基本方法和技巧,又須熟練不等式的性質(zhì)和其他證法。做到放大或縮小恰到好處,才有利于問題的解決,F(xiàn)舉例說明用放縮法證明不等式的幾種常用方法.
例14.(江蘇省鹽城中學(xué)2008年高三上學(xué)期第二次調(diào)研測試題)已知a>0,b>0,c>0,abc=1,試證明:
.
證明:由
,所以
![]()
同理:
, ![]()
相加得:左³![]()
.
點評:本題是用的基本不等式的變形來處理的.
例15.(山東省文登三中2009屆高三第三次月考試題)已知函數(shù)
的圖象經(jīng)過原點.(Ⅰ)若
、
、
成等差數(shù)列,求
的值;(Ⅱ)若
,三個正數(shù)
、
、
成等比數(shù)列,
.
證明:(Ⅰ)由
,得
,
,
![]()
,又
成等差數(shù)列,
即:![]()
即:
,解之得:
或
,
經(jīng)檢驗,
是增根,∴
.
(Ⅱ)證明:![]()
![]()
![]()
,
時等號成立.
此時![]()
即:
。
例16.(福建德化一中2008年秋季高三第二次質(zhì)量監(jiān)控考試)已知函數(shù)![]()
是定義在
上的奇函數(shù),當(dāng)
時,
(其中e是自然界對數(shù)的底,
),(1) 求
的解析式;(2) 設(shè)
,求證:當(dāng)
,
時,
;(3)是否存在負(fù)數(shù)a,使得當(dāng)
時,
的最小值是3 ?如果存在,求出實數(shù)a的值;如果不存在,請說明理由.
解:(1)設(shè)
,則
,所以
,又因為
是定義在
上的奇函數(shù),所以
故函數(shù)
的解析式為![]()
(2)證明:當(dāng)
且
時,
,設(shè)
,因為
,所以當(dāng)
時,
,此時
單調(diào)遞減;當(dāng)
時,
,此時
單調(diào)遞增,所以
,又因為
,所以當(dāng)
時,
,此時
單調(diào)遞減,所以![]()
所以當(dāng)
時,
即
.
(3)解:假設(shè)存在負(fù)數(shù)
,使得當(dāng)
時,
有最小值是3,則
.
①當(dāng)
,由于
,則
,故函數(shù)
是
上的增函數(shù).
所以
,解得
(舍去)
②當(dāng)
時,則
當(dāng)
時,
,此時函數(shù)
是減函數(shù);
當(dāng)
時,
,此時函數(shù)
是增函數(shù).
所以
,解得
滿足題意。
綜上可知,存在負(fù)數(shù)
,使得當(dāng)
時,
有最小值3.
點評:本題是利用函數(shù)的單調(diào)性和導(dǎo)數(shù)知識來解決的.函數(shù)和不等式是密切相關(guān)的,不等式可視為兩個函數(shù)值大小的比較,在處理不等式的有關(guān)問題時,注意運用函數(shù)思想作指導(dǎo),即研究題設(shè)所提供的信息,通過觀察分析,構(gòu)造一個適當(dāng)?shù)暮瘮?shù),然后利用函數(shù)的圖象和性質(zhì)加以研究,往往能是問題獲得新穎別致,簡捷明快的解答.
例17.(浙江省余姚中學(xué)08-09學(xué)年上學(xué)期高三第三次質(zhì)量檢測)設(shè)函數(shù)
求證:(1)
;(2)函數(shù)
在區(qū)間(0,2)內(nèi)至少有一個零點;(3)設(shè)
是函數(shù)
的兩個零點,則![]()
證明:(1)
,
.又
,
,又2c=-3a-2b 由3a>2c>2b ∴3a>-3a-2b>2b,∵a>0
.
(2)∵f(0)=c,f(2)=4a+2b+c=a-c
①當(dāng)c>0時,∵a>0,∴f(0)=c>0且![]()
∴函數(shù)f(x)在區(qū)間(0,1)內(nèi)至少有一個零點
②當(dāng)c≤0時,∵a>0 ![]()
∴函數(shù)f(x)在區(qū)間(1,2)內(nèi)至少有一個零點,
綜合①②得f(x)在(0,2)內(nèi)至少有一個零點.
(3)∵x1,x2是函數(shù)f(x)的兩個零點,則
的兩根,∴
,
![]()
,
.
點評:本題是利用不等式的性質(zhì)和二次函數(shù)的有關(guān)性質(zhì)來求解.
考點五:與不等式交匯的問題
不等式幾乎能與所有數(shù)學(xué)知識建立廣泛的聯(lián)系,通常以不等式與函數(shù)、三角、向量、數(shù)列、解析幾何、數(shù)列的綜合問題的形式出現(xiàn),尤其是以導(dǎo)數(shù)或向量為背景的導(dǎo)數(shù)(或向量)、不等式、函數(shù)的綜合題和有關(guān)不等式的證明或性質(zhì)的代數(shù)邏輯推理題,問題多屬于中檔題甚至是難題,對不等式的知識,方法與技巧要求較高,下面舉例說明:
1.以集合為背景的不等式
以集合為背景的不等式,以考查不等式的解法和集合的有關(guān)概念與運算為目的,解題時應(yīng)注意將不等式的解法與集合的有關(guān)概念和運算相結(jié)合,準(zhǔn)確解題.
例17.(廣東省深圳中學(xué)2008-2009學(xué)年度高三第一學(xué)段考試)已知集合
,全集為實數(shù)集R.(1)求
;
(2)如果
的取值范圍.
解:(1)
,![]()
.
(2)如圖
當(dāng)a>3時,A![]()
點評:本題重點考查集合的運算及數(shù)形結(jié)合的思想.
2.以線性規(guī)劃形式出現(xiàn)的不等式
例18.(山東省萊蕪市2008屆高三年級期末考試)電視臺某廣告公司特約播放兩部片集,其中片集甲每片播放時間為20分鐘,廣告時間為1分鐘,收視觀眾為60萬;片集乙每片播放時間為10分鐘,廣告時間為1分鐘,收視觀眾為20萬,廣告公司規(guī)定每周至少有6分鐘廣告,而電視臺每周只能為該公司提供不多于86分鐘的節(jié)目時間(含廣告時間),(1)問電視臺每周應(yīng)播放兩部片集各多少集,才能使收視觀眾最多,(2)在獲得最多收視觀眾的情況下,片集甲、乙每集可分為給廣告公司帶來的a和b(萬元)的效益,若廣告公司本周共獲得1萬元的效益,記
為效益調(diào)和指數(shù),求效益調(diào)和指數(shù)的最小值.(取
)
解:(1)設(shè)片集甲、乙分別播放x、y集設(shè)片集甲、乙分別播放x、y集
則有
,要使收視觀眾最多,則只要Z=60x+20y最大即可.
如圖作出可行域,
易知滿足題意的最優(yōu)解為
(2,4),![]()
故電視臺每周片集甲播出2集,片集乙播出4集,其收視人觀眾最多,……………7分
(2)由題意得:2a+4b=1
=11.64.
所以效益調(diào)和指數(shù)的最小值為11.64.
點評:以線性規(guī)劃形式出現(xiàn)的不等式,重在考查數(shù)形結(jié)合的解題能力.這種題目解題時要注意根據(jù)已知不等式組作出圖形分析求解.
3.以簡易邏輯為背景的不等式
以簡易邏輯為背景的不等式,解題時往往以不等式為工具,來確定命題,用簡易邏輯知識解決問題.
例19.(2006 年山東卷)設(shè)
,則
是
的
A.充分不必要條件 B.必要不充分條件
C.充要條件 D.既不充分也不必要條件
解: 由題設(shè)可得:
故選A.
點評:本題主要考查利用不等式和簡易邏輯知識解決問題的能力.
4.與函數(shù)知識結(jié)合的不等式
例20.(2008年泉州一中高中畢業(yè)班適應(yīng)性練習(xí))已知函數(shù)
.(1)求f (x)的單調(diào)區(qū)間;(2)若當(dāng)
時,不等式f (x)<m恒成立,求實數(shù)m的取值范圍;(3)若關(guān)于x的方程
在區(qū)間[0, 2]上恰好有兩個相異的實根,求實數(shù)a的取值范圍.
解:(1)函數(shù)的定義域為(-1, +∞),∵
,由
,得x>0;由
,得
.
∴ f (x)的遞增區(qū)間是
,遞減區(qū)間是(-1, 0).
(2)∵ 由
,得x=0,x=-2(舍去)
由(Ⅰ)知f (x)在
上遞減,在
上遞增.
又
,
, 且
.
∴ 當(dāng)
時,f (x)的最大值為
.
故當(dāng)
時,不等式f (x)<m恒成立.
(3)方程
,
.
記
,
∵
,
由
,得x>1或x<-1(舍去). 由
, 得
.
∴ g(x)在[0,1]上遞減, 在[1,2]上遞增.
為使方程
在區(qū)間[0, 2]上恰好有兩個相異的實根,
只須g(x)=0在[0,1]和
上各有一個實數(shù)根,于是有![]()
∵
,
∴ 實數(shù)a的取值范圍是
.
點評:與函數(shù)知識結(jié)合的不等式,解題時往往以不等式為工具,結(jié)合函數(shù)知識,通過推理來解決問題.
5.與平面向量知識結(jié)合的不等式
與平面向量知識結(jié)合的不等式,解題時往往以不等式為工具, 結(jié)合平面向量知識和坐標(biāo)運算,通過和坐標(biāo)運算和推理來解決問題.
例21.在△ABC中,O為中線AM上的一個動點,若AM=2,則
的最小值是
.
解法一:如圖,![]()
=
即
的最小值為:-2.
解法二:選取如圖等腰直角三角形ABC,由斜邊上的中線AM=2,
則A(0,0) ,B(2
,0), C(0,2
,
M(
,
設(shè)O(x,y), (且x=y, x
),則
=(![]()
=
=![]()
.
設(shè)f(x)=4x2-4
,
,結(jié)合二次函數(shù)圖像知:當(dāng)x=
時, f(x)min=4![]()
點評:本題考查了向量與解析幾何知識交匯問題,可利用向量的性質(zhì)結(jié)合均值不等式知識綜合求解;或者選取特殊三角形,把向量式轉(zhuǎn)化為二次函數(shù)關(guān)系式,利用二次函數(shù)求出其最小值.
6.與函數(shù)的導(dǎo)數(shù)知識結(jié)合的不等式
與函數(shù)的導(dǎo)數(shù)知識結(jié)合的不等式,解題時往往以不等式和函數(shù)的導(dǎo)數(shù)為工具, 結(jié)合函數(shù)知識,通過推理來解決問題.
例22.(山東省淄博市2008年5月高三模擬試題)已知函數(shù)
在
是增函數(shù),
在(0,1)為減函數(shù).(I)求
、
的表達(dá)式;
(II)求證:當(dāng)
時,方程
有唯一解;(III)當(dāng)
時,若
在
∈
內(nèi)恒成立,求
的取值范圍.
解:(I)
,依題意
在
上恒成立
即
在
上恒成立,∵
(
,∴
①
又![]()
依題意
在
時恒成立, 即
,
恒成立
∵
(
),∴
②,由①、②得
∴
(II)由(1)可知,方程
,![]()
設(shè)
,
令
,并由
得
解得 ![]()
令
由
列表分析:
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
+ |
|
|
遞減 |
|
遞增 |
知
在
處有一個最小值0,當(dāng)
時,
>0
∴
在(0,+¥)上只有一個解
即當(dāng)x>0時,方程
有唯一解.
(III)設(shè)
則
∴
在
上為減函數(shù),∴
又
所以
為所求范圍.
點評:本小題考查函數(shù)的導(dǎo)數(shù),函數(shù),函數(shù)極值的判定,給定區(qū)間上二次函數(shù)的最值等基礎(chǔ)知識的綜合運用,考查就數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想分析問題,解決問題的能力.
7.與數(shù)列知識結(jié)合的不等式
與數(shù)列知識結(jié)合的不等式,解題時往往以不等式和數(shù)列知識結(jié)合為工具, 結(jié)合函數(shù)知識,通過計算和推理來解決問題.
例23.(安徽省皖南八校2008屆高三第三次聯(lián)考)數(shù)列
的首項
=1,前
項和為
滿足
(常數(shù)
,
).(1)求證:數(shù)列
是等比數(shù)列.(2)設(shè)數(shù)列
的公比為
,作數(shù)列
,使
,
(
2,3,4,…),求數(shù)列
的通項公式;(3)設(shè)
,若存在
,且
;
使
(
…
)
,試求
的最小值.
解:(1)
①,當(dāng)
時,
②
①-②得,
即
由①,
,∴
,又
符合上式,
∴
是以1為首項,
為公比的等比數(shù)列.
(2)由(1)知![]()
,∴
(
),∴
.又
,即
,
,∴數(shù)列
是為1首項,
為公比的等比數(shù)列.∴
,∴
.
(3)由(2)知
,則
.
∴
…
=![]()
=
∴
,∴
.
∵
,∴
,
.
又∵
,∴
的最小值為7.
點評:本小題主要是考查等差數(shù)列、數(shù)列求和、不等式等基礎(chǔ)知識和基本的運算技能,考查分析問題能力和推理能力.
8.與立幾知識結(jié)合的不等式
例25.在
中,
,
分別為
邊上的點,且
。沿
將
折起(記為
),使二面角
為直二面角.⑴當(dāng)
點在何處時,
的長度最小,并求出最小值;⑵當(dāng)
的長度最小時,求直線
與平面
所成的角
的大小;⑶當(dāng)
的長度最小時,求三棱錐
的內(nèi)切球的半徑
.
解法一:⑴連接
,設(shè)
,則
。因為
,所以
,故
,從而
,故
。又因為
,所以
,當(dāng)且僅當(dāng)
取等號。此時
為
邊的中點,
為
邊的中點。故當(dāng)
為
邊的中點時,
的長度最小,其值為
;
⑵連接
,因為此時
分別為
的中點,故
,所以
均為直角三角形,從而
,所以
即為直線
與平面
所成的角。因為
,所以
即為所求;
⑶因
,又
,所以
.又
,故三棱錐試題詳情
(一)知識梳理
1.把
稱為a、b的算術(shù)平均數(shù),稱
為a、b的幾何平均數(shù)。因而,二元均值定理可以敘述為:兩個正數(shù)的算術(shù)平均數(shù)不小于它們的幾何平均數(shù)。如果把
看作是正數(shù)a、b的等差中項,
看作是正數(shù)a、b的等比中項,那么二元均值定理還可以敘述為:兩個正數(shù)的等差中項不小于它們的等比中項
2.一般的數(shù)學(xué)中的定理、公式揭示了若干量之間的本質(zhì)關(guān)系,但不能定格于某一種特殊形式,因此不等式a
+b
≥2ab的形式可以是a
≥2ab-b
,也可以是ab≤
,還可以是a+
≥2b (a>0),
≥2b-a等。解題時不僅要利用原來的形式,而且要掌握它的幾種變形形式及公式的逆用等,以便靈活運用.
3.盡管二元均值定理的應(yīng)用范圍極廣,推論和相關(guān)結(jié)論也很多,但其本身終究是由不等式的意義、性質(zhì)推導(dǎo)出來的.凡是用它可以獲證的不等式,均可以直接根據(jù)不等式的意義、性質(zhì)證得.因此,在算術(shù)平均數(shù)與幾何平均數(shù)定理的應(yīng)用中,不可忽視不等式的意義、性質(zhì)等概念在處理有關(guān)不等式論證方面的根本作用.
4.二元均值不等式不但可以處理兩個正數(shù)的和與積結(jié)構(gòu)的不等式,結(jié)合不等式的性質(zhì)還可以處理兩個正數(shù)的平方和、倒數(shù)和與其它變形式的結(jié)構(gòu),由公式a
+b
≥2ab和
≥
可以得到以下幾個重要結(jié)論:
①
a
+b
≥-2ab (當(dāng)且僅當(dāng)a = -b時取“=”號);
②
a
+b
≥2|ab| (當(dāng)且僅當(dāng)| a | = | b |時取“=”號);
③
a
+b
≥-2|ab| (當(dāng)且僅當(dāng)a = b= 0時取“=”號);
④
≤
≤
≤
(a、b都是正數(shù),當(dāng)且僅當(dāng)a = b時等號成立).
5.二元均值不等式還能處理幾個正數(shù)的平方和與和結(jié)構(gòu),倒數(shù)和與和結(jié)構(gòu),根式和與和結(jié)構(gòu)及兩兩之積與和結(jié)構(gòu)等不等式問題,但在處理這些結(jié)構(gòu)型的不等式時,要注意與其它依據(jù)相結(jié)合來處理。常見結(jié)構(gòu)的不等式的處理方法歸納如下:
⑴ab+bc+ca與a+b+c型
利用(a+b+c)
=
a
+b
+c
+2ab+2bc+2ca與a
+b
+c
≥ab+bc+
ca相結(jié)合;
⑵a
+b
+c
與a+b+c型
利用a
+b
+c
≥ab+bc+ca乘以2再加上a
+b
+c
即可;
⑶
+
+
與a+b+c型
只要在⑵中每個字母開方代換即可.
6.利用均值定理可以求函數(shù)或代數(shù)式的最值問題:
⑴當(dāng)a,b都為正數(shù),且ab為定值時,有a+b≥
(定值),當(dāng)且僅當(dāng)a = b時取“=”號,此時a+b有最小值;
⑵當(dāng)a,b都為正數(shù),且a+b為定值時,有ab≤
(定值),當(dāng)且僅當(dāng)
a = b時取“=”號,此時ab有最大值.
以上兩類問題可簡稱為“積大和小”問題.
7.創(chuàng)設(shè)應(yīng)用算術(shù)平均數(shù)與幾何平均數(shù)定理使用的條件,合理拆分項或配湊
因式是經(jīng)常用的解題技巧,而拆與湊的過程中,一要考慮定理使用的條件(兩數(shù)都為正);二要考慮必須使和或積為定值;三要考慮等號成立的條件(當(dāng)且僅當(dāng)a = b時取“=”號),它具有一定的靈活性和變形技巧,高考中常被設(shè)計為一個難點.
8.二元均值定理具有將“和式”轉(zhuǎn)化為“積式”和將“積式”轉(zhuǎn)化為“和
式”的放縮功能,若所證不等式可變形成一邊為和,另一邊為積的形式,則可以考慮使用這一定理把問題轉(zhuǎn)化.其中“一正二定三相等”在解題中具有雙重功能,即對條件的制約作用,又有解題的導(dǎo)向作用.
考點一:不等式的性質(zhì)
不等式的性質(zhì)是解不等式與證明不等式的理論根據(jù),必須透徹理解,且要注意性質(zhì)使用的條件;比較兩個實數(shù)的大小,一般用作差法,有時也可用作商法,其實質(zhì)上是不等式性質(zhì)的應(yīng)用,當(dāng)然它也是不等式證明的一種方法.
例1.設(shè)實數(shù)
滿足下列三個條件:
;
;
。請將
按從小到大的順序排列,并證明你的結(jié)論。
解:
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
又因為
,所以
.
點評:正確找到一個合理的解題程序,可大大提高解題速度.
例2.設(shè)
,求
的取值范圍.
解:因為
,
,所以,
![]()
,
,則![]()
又因為,
,所以
, 故
.
點評:嚴(yán)格依據(jù)不等式的基本性質(zhì)和運算法則是正確解答此類題目的保證.
例3.(寧夏銀川一中2008屆高三年級第三次模擬考試)設(shè)a∈R且a≠-
,比較
與
-a的大。
解:
-(
)=
,
當(dāng)
且
時,∵
,∴![]()
![]()
.
當(dāng)
時, ∵
,∴
=
.
當(dāng)
時,∵
,∴![]()
![]()
.
點評:比較大小的常用方法是:作差比較與作商比較.在數(shù)的比較大小過程中,要遵循這樣的規(guī)律,異中求同即先將這些數(shù)的部分因式化成相同的部分,再去比較它們剩余部分,就會很輕易啦.一般在數(shù)的比較大小中有如下幾種方法:(1)作差比較法和作商比較法,前者和零比較,后者和1比較大。(2)找中間量,往往是1,在這些數(shù)中,有的比1大,有的比1;(3)計算所有數(shù)的值;(4)選用數(shù)形結(jié)合的方法,畫出相應(yīng)的圖形;(5)利用函數(shù)的單調(diào)性等等.
考點二:含參數(shù)的不等式問題
含有參數(shù)的不等式問題是高考?碱}型,求解過程中要利用不等式的性質(zhì)將不等式進(jìn)行變形轉(zhuǎn)化,化為一元二次不等式等問題去解決,注意參數(shù)在轉(zhuǎn)化過程中對問題的影響.
例4.(福建德化一中2008年秋季高三第二次質(zhì)量監(jiān)控考試)已知
對一切實數(shù)
都有
,且當(dāng)
>
時,
<
(1)證明
為奇函數(shù)且是
上的減函數(shù);(2)若關(guān)于
的不等式
對一切
恒成立,求m的取值范圍.
(1)證明:依題意取
,∴
.
又取
可得
,∴
由x的任意性可知
為奇函數(shù),又設(shè)
∴
,∵
,∴![]()
∴
在R上減函數(shù).
(2)解:∵函數(shù)
是奇函數(shù),∴由
得![]()
∴
即
,又∵
是
上的減函數(shù),∴
恒成立,
當(dāng)
時,
,故此時
的最小值為
,∴
.
點評:在確定恒成立不等式中參數(shù)的取值范圍時,需要在函數(shù)思想的指引下,靈活地進(jìn)行代數(shù)變形、綜合地運用多科知識,方可取得較好的效益,因此此類問題的求解當(dāng)屬學(xué)習(xí)過程中的難點.對于不等式恒成立問題,除了運用分類討論的方法外,還可采用分離參數(shù)的方法,即對于一些含參數(shù)的不等式恒成立問題,如果能夠?qū)⒉坏仁竭M(jìn)行同解變形,將不等式中的變量和參數(shù)進(jìn)行剝離,即使變量和參數(shù)分別位于不等式的左、右兩邊,然后通過求函數(shù)的值域的方法將問題化歸為解關(guān)于參數(shù)的不等式的問題.
例5.(山東省泰安市2008年高三11月教學(xué)質(zhì)量檢測)設(shè)命題p:函數(shù)
的定義域為R;命題q:不等式
對一切正實數(shù)均成立,(1)如果p是真命題,求實數(shù)a的取值范圍;(2)如果命題“p或q”為真命題,且“p且q”為假命題,求實數(shù)a的取值范圍.
解:(1)若命題p為真,即
恒成立
① 當(dāng)a=0時,
不合題意 ,② 當(dāng)
時,可得
即
,![]()
(2)令
,由
得
,
的值域為
,若命題q為真,則
.由命題“p或q”為真且“p且q”為假,得
命題p、q一真一假,① 當(dāng)p真q假時,a不存在;② 當(dāng)p假q真時,
.
.
點評:對于含參數(shù)問題,常常用分類討論的方法.在解答有關(guān)不等式問題時,有時會遇到多種情況,需要對各種情況加以分類,并逐類求解,然后綜合得解,這就是分類討論法.分類討論是一種邏輯方法,是一種重要的數(shù)學(xué)思想,同時也是一種重要的解題策略,它體現(xiàn)了化整為零、各個擊破的解題策略.有關(guān)分類討論思想的數(shù)學(xué)問題具有明顯的邏輯性、綜合性、探索性,能訓(xùn)練人的思維條理性和概括性,所以在高考試題中占有重要的位置.解答分類討論問題的基本方法和步驟是:首先要確定討論對象以及所討論對象的全體的范圍;其次確定分類標(biāo)準(zhǔn),正確進(jìn)行合理分類,即標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、不漏不重、分類互斥(沒有重復(fù));再對所分類逐步進(jìn)行討論,分級進(jìn)行,獲取階段性結(jié)果;最后進(jìn)行歸納小結(jié),綜合得出結(jié)論.
例6.(廣東省深圳中學(xué)2008-2009學(xué)年度高三第一學(xué)段考試)已知函數(shù)
,(1)試判斷函數(shù)的單調(diào)性并加以證明;(2)當(dāng)
恒成立時,求實數(shù)a的取值范圍.
解:(1)函數(shù)
的定義域為R,函數(shù)
在R上是增函數(shù),
設(shè)
是R內(nèi)任意兩個值,并且
則![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
,![]()
即
,
是R上的增函數(shù).
(2)
,
,![]()
,
,![]()
即
,當(dāng)![]()
點評:一般地對不等式恒成立有下列幾種情形:①f(x)≥g(k) <==> [f(x)]min≥g(k)②f(x)> g(k) <==> g(k) < [f(x)] min③f(x)≤g(k) <==> [f(x)] max≤g(k),④f(x)≤g(k) <==> [f(x)] max < g(k).
例7.(福建省八閩高中2008年教學(xué)協(xié)作組織聯(lián)考)設(shè)
,且
(e為自然對數(shù)的底數(shù))(1)求p與q的關(guān)系;(2)若
在其定義域內(nèi)為單調(diào)遞增函數(shù),求p的取值范圍;(3)設(shè)
且
,若在
上至少存在一點
,使得
成立,求實數(shù)p的取值范圍.
解:(1) 由題意得 f (e) = pe--2ln e = qe--2
Þ (p-q) (e + ) = 0. 而 e + ≠0 , ∴ p = q,
(2) 由 (1)
知 f (x) = px--2ln x,f1(x) = p + -= ,要使 f (x) 在其定義域 (0,+¥) 內(nèi)為單調(diào)增函數(shù),只需 f1(x) 在 (0,+¥) 內(nèi)滿足:f1(x)≥0恒成立.即
對(0,+¥) 恒成立,因此![]()
(3) ∵ g(x) = 在 [1,e] 上是減函數(shù),∴x = e時,g(x)min = 2,x = 1 時,g(x)max = 2e即 g(x)Î [2,2e].
①0 < p < 1 時,由x Î [1,e] Þ x-≥0,∴f (x) = p (x-)-2ln x<x--2ln x,當(dāng) p = 1 時,f (x)= x--2ln x在 [1,e] 遞增.
∴f(x)<x--2ln x≤e--2ln e = e--2 < 2,不合題意.
② p≥1時,由(2)知f (x)在 [1,e] 連續(xù)遞增,f (1)= 0 < 2,又g(x) 在 [1,e]上是減函數(shù).∴本命題Û f(x)max > g(x)min = 2,x Î [1,e],
Þ f(x)max = f(e) = p(e-)-2ln e > 2 Þ p > ,
綜上,p 的取值范圍是 (,+¥).
考點三:解不等式問題
例8.解不等式
.
解:(第一步)將不等式左邊分解為幾個一次因式(每個因式
的系數(shù)為正),得
.
(第二步)如圖1,在實數(shù)軸上標(biāo)出每個因式為0的實根的對應(yīng)點.
圖1
(第三步)這四個實數(shù)根將實數(shù)軸分為五個區(qū)間.在從右到左的第一個區(qū)間
內(nèi),每個因式均為正,故其積為正;在從右到左的第二個區(qū)間
內(nèi),只有一個因式為負(fù),其余因式均為正,故其積為負(fù);在從右到左的第三個區(qū)間(1,2)內(nèi),有兩個因式同時為負(fù),其余因式為正,故其積為正;在從右到左的第四個區(qū)間(-1,1)內(nèi),有三個因式均為負(fù),其余因式為正,故其積為負(fù);在從右到左的第五個區(qū)間
內(nèi),四個因式同時為負(fù),故其積為正.因此,可將其解集直觀地標(biāo)在數(shù)軸上,即用弧線從右到左(第一個區(qū)間內(nèi)弧線恒在數(shù)軸上方),將這五個區(qū)間連結(jié)起來,弧線經(jīng)過數(shù)軸上方的區(qū)間就是這些因式的積大于0的解集;弧線經(jīng)過數(shù)軸下方的區(qū)間就是這些因式的積小于0的解集.故原不等式的解集為
.
點評:解實系數(shù)一元高次不等式,可先把最高次項的系數(shù)化為正數(shù),并使右邊為0,再通過因式分解,將左邊變形,最后用數(shù)軸標(biāo)根法求解集.對于分式不等式也可采類似的方法.
例9.(廣東省深圳中學(xué)2008-2009學(xué)年度高三第一學(xué)段考試) 解不等式
.
解:
,
,即
,得
,
所以原不等式的解集為
.
點評:本題是指數(shù)型的不等式,盡可能化同底.
例10.已知
且
試解關(guān)于
的不等式![]()
解: 令
(
)
, 則原不等式
. ![]()
即
,
故當(dāng)
時,原不等式的解集是
當(dāng)
時,原不等式的解是
.
點評:本題是利用換元法求解.換元法是指解數(shù)學(xué)題時,把某個式子看成一個整體,用一個變量去代替它,從而使問題得到簡化.換元的實質(zhì)是轉(zhuǎn)化,關(guān)鍵是構(gòu)造元和設(shè)元.換元法是一種重要的解題方法,它可以化高次為低次、化無理式為有理式、化超越式為代數(shù)式,它不僅在中學(xué)數(shù)學(xué)中有廣泛應(yīng)用,而且在高等數(shù)學(xué)中也有廣泛應(yīng)用.復(fù)習(xí)中必須給予充分的重視,有意識、有目的地加強(qiáng)這方面的訓(xùn)練和運用.
考點四:均值不等式問題
3.在復(fù)習(xí)不等式時,一要注意強(qiáng)化含參數(shù)不等式的解法與證明的訓(xùn)練,尤其是理科考生更應(yīng)注意到這一點;二要加強(qiáng)以函數(shù)為載體的不等式練習(xí),如果以函數(shù)為背景考題出現(xiàn)在試卷上,一定與高等數(shù)學(xué)知識及思想方法相銜接,立意新穎,抽象程度高;三要靈活處理以導(dǎo)數(shù)為載體的導(dǎo)數(shù)、不等式、函數(shù)大型綜合問題,這類代數(shù)推理考題在復(fù)習(xí)時一定要倍加關(guān)注.
2.高考中,對不等式的考查不是單一的,所以此類考題往往綜合性強(qiáng),難度也較大,應(yīng)用極其廣泛,諸如求最值、比較大小、函數(shù)性質(zhì)(定義域、值域、單調(diào)性、有界性、最值)的研究、方程解的討論、曲線類型和兩曲線位置關(guān)系的判定等等.因此,復(fù)習(xí)時應(yīng)強(qiáng)化理解不等式的應(yīng)用,注意多知識點的相互滲透.
1.在復(fù)習(xí)不等式的解法時,要加強(qiáng)等價轉(zhuǎn)化思想的訓(xùn)練,以便快速、準(zhǔn)確求解.在解或證明含有參數(shù)不等式的過程中,一般要對參數(shù)進(jìn)行分類討論,因此,還要加強(qiáng)分類討論思想的訓(xùn)練,做到分類合理、不重不漏.由于不等式、函數(shù)、方程三者密不可分,相互聯(lián)系、互相轉(zhuǎn)化,所以,強(qiáng)化函數(shù)與方程思想在不等式中的應(yīng)用訓(xùn)練十分必要.
(四)高考對不等式的考查側(cè)重以下幾個方面:
1.不等式性質(zhì)的考查常與冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)和對數(shù)函數(shù)的性質(zhì)的考查結(jié)合起來,一般多以選擇題的形式出現(xiàn),有時與充要條件的知識聯(lián)系在一起.解答此類題目要求考生要有較好、較全面的基礎(chǔ)知識,一般難度不大.
2.高考試卷中,單純不等式的考題,一般是中檔難度題,內(nèi)容多涉及不等式的性質(zhì)和解法,以及重要不等式的應(yīng)用.解不等式的考題常以填空題和解答題的形式出現(xiàn).在解答題中,含字母參數(shù)的不等式問題較多,需要對字母參數(shù)進(jìn)行分類討論,這類考題多出現(xiàn)在文科試卷上.
3.證明不等式近年來逐漸淡化,但若考試卷中出現(xiàn)不等式證明,則往往不是單獨的純不等式證明,而是與函數(shù)、三角、解析幾何、數(shù)列、導(dǎo)數(shù)等知識綜合考查,這時有可能是壓軸題或倒數(shù)第二題.此類考題區(qū)分度高,綜合性強(qiáng),與同學(xué)們平時聯(lián)系的差距較大,考生要有較強(qiáng)的邏輯思維能力和較高的數(shù)學(xué)素質(zhì)才能取得較好的成績.這類考題往往是理科試卷中經(jīng)常出現(xiàn)的題型.
4.應(yīng)用問題是近年數(shù)學(xué)高考命題的熱點,近些年高考試題帶動了一大批“以實際問題為背景,以函數(shù)模型,以重要不等式為解題工具”的應(yīng)用題問世.解此類考題在合理地建立不等關(guān)系后,判別式、重要不等式是常用的解題工具.
5.含有絕對值的不等式經(jīng)常出現(xiàn)在高考試卷中,有關(guān)內(nèi)容在教材中安排較少,考生解此類問題大多感覺困難,這與平時練習(xí)量不足有關(guān),對此應(yīng)有所加強(qiáng).
6.解不等式的基本思想是轉(zhuǎn)化,解題思路是利用不等式的性質(zhì)及結(jié)合有關(guān)函數(shù)的性質(zhì)把問題轉(zhuǎn)化為一元一次不等式、一元二次不等式、含有基本初等函數(shù)的最基本不等式,然后求解.在這里著重強(qiáng)調(diào)的是,解不等式是在不等式有意義的前提下求出滿足不等式的未知數(shù)取值的集合,在解無理不等式、對數(shù)不等式時,要注意其定義域.
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