2019版高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第一部分 基礎(chǔ)與考點(diǎn)過(guò)關(guān) 不等式選講學(xué)案 選修4-5

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1、 選修4-5 不等式選講 第1課時(shí) 絕對(duì)值不等式 含有絕對(duì)值的不等式的解法. ① 理解絕對(duì)值的幾何意義. ② 會(huì)解絕對(duì)值不等式:|ax+b|≤c,|ax+b|≥c. ③ 了解絕對(duì)值不等式:|x-c|+|x-b|≥a的解法.  1. (選修45P5例2改編)解不等式|2x-1|>3. 解:不等式|2x-1|>3可化為2x-1<-3或2x-1>3,解得x<-1或x>2.故不等式的解集為{x| x<-1或x>2}. 2. 已知|x-a|

2、的解集為{x|2|5-x|, 兩邊同時(shí)平方得 4x2+4x+1>25-10x+x2, 即3x2+14x-24>0, 解得原不等式的解集為(-∞,-6)∪(,+∞). 4. (選修45P6例4改編)若存在實(shí)數(shù)x滿足不等式|x-4|+|x-3|

3、|x+1|-|x-2|>k的解集為R,求實(shí)數(shù)k的取值范圍. 解:(解法1)根據(jù)絕對(duì)值的幾何意義,設(shè)數(shù)x,-1,2在數(shù)軸上對(duì)應(yīng)的點(diǎn)分別為P,A,B,則原不等式等價(jià)于PA-PB>k恒成立.∵ AB=3,即|x+1|-|x-2|≥-3,∴ 故當(dāng)k<-3時(shí),原不等式恒成立.即實(shí)數(shù)k的取值范圍為(-∞,-3). (解法2)令y=|x+1|-|x-2|, 則y= 作出y=的圖象(如圖),要使|x+1|-|x-2|>k恒成立,從圖象中可以看出,只要k<-3即可.即實(shí)數(shù)k的取值范圍為(-∞,-3).   1. 不等式的基本性質(zhì) ① a>b?bb,b>c?a>c; ③ a

4、>b?a+c>b+c; ④ a>b,c>d?a+c>b+d; ⑤ a>b,c>0?ac>bc;a>b,c<0?acb>0,c>d>0?ac>bd; ⑦ a>b>0?an>bn(n∈N,且n>1); ⑧ a>b>0?>(n∈N,且n>1). 2. 含有絕對(duì)值的不等式的解法 ① |f(x)|>a(a>0)?f(x)>a或f(x)<-a; ② |f(x)|0)?-a

5、記](méi)          1 含絕對(duì)值不等式的解法     1 解不等式:|x-2|+x|x+2|>2. 解:當(dāng)x≤-2時(shí),不等式化為(2-x)+x(-x-2)>2,解得-3<x≤-2; 當(dāng)-2<x<2時(shí),不等式化為(2-x)+x(x+2)>2,解得-2<x<-1或0<x<2; 當(dāng)x≥2時(shí),不等式化為(x-2)+x(x+2)>2,解得x≥2. 所以原不等式的解集為{x|-3<x<-1或x>0}. 已知函數(shù)f(x)=|x+a|+|x-2|. (1) 當(dāng)a=-3時(shí),求不等式f(x)≥3的解集; (2) 若f(x)≤|x-4|的解集包含[1,2],求a的取值范圍. 解

6、:(1) 當(dāng)a=-3時(shí),f(x)= 當(dāng)x≤2時(shí),由f(x)≥3得-2x+5≥3,解得x≤1; 當(dāng)2<x<3時(shí),f(x)≥3無(wú)解; 當(dāng)x≥3時(shí),由f(x)≥3得2x-5≥3,解得x≥4. 所以f(x)≥3的解集為{x|x≤1或x≥4}. (2) f(x)≤|x-4|?|x-4|-|x-2|≥|x+a|. 當(dāng)x∈[1,2]時(shí),|x-4|-|x-2|≥|x+a|? 4-x-(2-x)≥|x+a|? -2-a≤x≤2-a. 由條件得-2-a≤1且2-a≥2,即-3≤a≤0. 故滿足條件的a的取值范圍為[-3,0]. ,         2 含絕對(duì)值不等式的運(yùn)用) ,    

7、 2) 已知x,y∈R,且|x+y|≤,|x-y|≤,求證:|x+5y|≤1. 證明:因?yàn)閨x+5y|=|3(x+y)-2(x-y)|. 由絕對(duì)值不等式的性質(zhì),得 |x+5y|=|3(x+y)-2(x-y)|≤|3(x+y)|+|2(x-y)|=3|x+y|+2|x-y|≤3×+2×=1. 即|x+5y|≤1. 變式訓(xùn)練 設(shè)函數(shù)f(x)=+|x-a|(a>0). (1) 求證:f(x)≥2; (2) 若f(3)<5,求實(shí)數(shù)a的取值范圍. (1) 證明:由a>0,有f(x)=+|x-a|≥=+a≥2,所以f(x)≥2. (2) 解:f(3) =+|3-a|. 當(dāng)a>3時(shí),

8、f(3) =a+, 由f(3) <5,得3<a<; 當(dāng)0<a≤3時(shí),f(3) =6-a+, 由f(3)<5,得<a≤3. 綜上,a的取值范圍是(,). ,         3 含絕對(duì)值不等式的綜合運(yùn)用) ,     3) 已知函數(shù)f(x)=|2x+1|+|2x-3|. (1) 求不等式f(x)≤6的解集; (2) 若關(guān)于x的不等式f(x)<|a-1|的解集非空,求實(shí)數(shù)a的取值范圍. 解:(1) 原不等式等價(jià)于 或或 解得≤x≤2或-<x<或-1≤x≤-,即不等式的解集為{x|-1≤x≤2}. (2) ∵ f(x)=|2x+1|+|2x-3|≥|(2x+1)-(2x-

9、3)|=4,∴ |a-1|>4,解此不等式得a<-3或a>5. 故實(shí)數(shù)a的取值范圍是(-∞,-3)∪(5,+∞). 變式訓(xùn)練 已知a>0,b>0,且a2+b2=,若a+b≤m恒成立. (1) 求m的最小值; (2) 若2|x-1|+|x|≥a+b對(duì)任意的a,b恒成立,求實(shí)數(shù)x的取值范圍. 解:(1) ∵ (a2+b2)(12+12)≥(a+b)2, ∴ a+b≤3,當(dāng)且僅當(dāng)=,即時(shí)取等號(hào). ∵ a+b≤m恒成立,∴ m≥3. 故m的最小值為3. (2) 要使2|x-1|+|x|≥a+b恒成立, 則2|x-1|+|x|≥3, ∴ 或或 ∴ x≤-或x≥. ∴ x

10、的取值范圍是∪.  1. (2017·蘇北四市期末)已知a,b,c為正實(shí)數(shù),+++27abc的最小值為m,解關(guān)于x的不等式|x+1|-2x<m. 解:因?yàn)閍,b,c>0,所以+++27abc≥3+27abc=+27abc≥2=18,當(dāng)且僅當(dāng)a=b=c=時(shí),取等號(hào), 所以m=18. 所以不等式|x+1|-2x-, 所以原不等式的解集為. 2. (2016·江蘇卷)設(shè)a>0,|x-1|<,|y-2|<,求證:|2x+y-4|<a. 證明:∵ |x-1|<,|y-2|<,∴ |2x+y-4|=|2(x

11、-1)+(y-2)|≤2|x-1|+|y-2|<2×+=a. 3. (2017·蘇北四市期中) 設(shè)c>0,|x-1|<,|y-1|<,求證:|2x+y-3|<c. 證明:因?yàn)閨x-1|<,所以|2x-2|<, 故|2x+y-3|=|2x-2+y-1|≤|2x-2|+|y-1|<+=c, 故|2x+y-3|<c. 4. 已知一次函數(shù)f(x)=ax-2. (1) 當(dāng)a=3時(shí),解不等式|f(x)|<4; (2) 解關(guān)于x的不等式|f(x)|<4; (3) 若不等式|f(x)|≤3對(duì)任意x∈[0,1]恒成立,求實(shí)數(shù)a的取值范圍. 解:(1) 當(dāng)a=3時(shí),則f(x)=3x-2, ∴

12、|f(x)|<4?|3x-2|<4?-4<3x-2<4?-2<3x<6?-0時(shí),不等式的解集為{x|-<x<}; 當(dāng)a<0時(shí),不等式的解集為{x|<x<-}. (3) |f(x)|≤3?|ax-2|≤3?-3≤ax-2≤3?-1≤ax≤5? ∵ x∈[0,1],∴ 當(dāng)x=0時(shí),不等式組恒成立; 當(dāng)x≠0時(shí),不等式組轉(zhuǎn)化為 ∵ ≥5,≤-1,∴ -1≤a≤5. ∴ a的取值范圍為[-1,5].  1. ( 2017·蘇州期初)已知a≥2,x∈R.求證:

13、|x-1+a|+|x-a|≥3. 證明:因?yàn)閨m|+|n|≥|m-n|, 所以|x-1+a|+|x-a|≥|x-1+a-(x-a)|=|2a-1|. 又a≥2,故|2a-1|≥3. 所以|x-1+a|+|x-a|≥3. 2. 設(shè)不等式|x-2|+|3-x|

14、y|<,|2x-y|<,求證:|y|<. 證明:因?yàn)?|y|=|3y|=|2(x+y)-(2x-y)|≤2|x+y|+|2x-y|, 由題設(shè)知|x+y|<,|2x-y|<, 從而3|y|<+=,所以|y|<. 4. 對(duì)于任意的實(shí)數(shù)a(a≠0)和b,不等式|a+b|+|a-b|≥|a|(|x-1|+|x-2|)恒成立,求實(shí)數(shù)x的取值范圍. 解:不等式|a+b|+|a-b|≥|a|(|x-1|+|x-2|)恒成立,即|x-1|+|x-2|≤對(duì)于任意的實(shí)數(shù)a(a≠0)和b恒成立,只要左邊恒小于或等于右邊的最小值即可. 因?yàn)閨a+b|+|a-b|≥|a+b+a-b|=2|a|,即≥2,

15、也就是的最小值為2, 于是|x-1|+|x-2|≤2, 由絕對(duì)值的意義得≤x≤.  1. |ax+b|≤c(c>0)和|ax+b|≥c(c>0)型不等式的解法 (1) |ax+b|≤c?-c≤ax+b≤c. (2) |ax+b|≥c?ax+b≥c或ax+b≤-c. 2. |x-a|+|x-b|≥c(c>0)和|x-a|+|x-b|≤c(c>0)型不等式的解法 方法1:利用絕對(duì)值不等式的幾何意義求解,體現(xiàn)了數(shù)形結(jié)合的思想; 方法2:利用“零點(diǎn)分段法”求解,體現(xiàn)了分類討論的思想; 方法3:通過(guò)構(gòu)造函數(shù),利用函數(shù)的圖象求解,體現(xiàn)了函數(shù)與方程的思想. 第2課時(shí) 不等式

16、證明的基本方法(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(理)210~214頁(yè))   重點(diǎn)考查證明不等式的基本方法,考查運(yùn)算能力和分析解決問(wèn)題的能力. ① 了解證明不等式的基本方法:比較法,綜合法,分析法,反證法,換元法,數(shù)學(xué)歸納法,放縮法.② 能用比較法,綜合法,分析法證明簡(jiǎn)單的不等式.  1. (選修45P12例2改編)若a,b∈{x|00. 故ab+1>a+b. 2. 若a,b,c∈R*,且滿足a+b+c=2,求abc

17、的最大值. 解:因?yàn)閍,b,c∈R*,所以2=a+b+c≥3,故abc≤.當(dāng)且僅當(dāng)a=b=c=時(shí)等號(hào)成立, 所以abc的最大值為. 3. 若實(shí)數(shù)a,b,c滿足a2+b2+c2=4,求3a+4b+5c的最大值. 解:由柯西不等式得(3a+4b+5c)2≤(a2+b2+c2)(9+16+25)=200,所以-10≤3a+4b+5c≤10, 所以3a+4b+5c的最大值為10. 4. 已知x>0,y>0,a∈R,b∈R.求證:≤.  證明:∵ x>0,y>0,∴ x+y>0, ∴ 要證≤, 即證(ax+by)2≤(x+y)(a2x+b2y), 即證xy(a2-2ab+b2)≥0,

18、即證(a-b)2≥0. 而(a-b)2≥0顯然成立, ∴ ≤. 5. 已知a,b>0,a+b=2,x,y>0,求證:(ax+by)(bx+ay)≥4xy. 證明:已知(ax+by)(bx+ay)=ab(x2+y2)+(a2+b2)·xy,且a,b,x,y>0,所以由均值不等式得ab(x2+y2)+(a2+b2)xy≥(a2+2ab+b2)xy=(a+b)2xy=4xy,當(dāng)且僅當(dāng)x=y(tǒng)時(shí)取等號(hào).  1. 不等式證明的常用方法 (1) 比較法:比較法是證明不等式的一種最基本的方法,也是一種常用方法,基本不等式就是用比較法證得的.比較法有差值、比值兩種形式,但比值法必須考慮正負(fù).

19、比較法證明不等式的步驟:作差(商)、變形、判斷符號(hào).其中的變形主要方法是分解因式、配方,判斷過(guò)程必須詳細(xì)敘述. (2) 綜合法:綜合法就是從題設(shè)條件和已經(jīng)證明過(guò)的基本不等式出發(fā),不斷用必要條件替換前面的不等式,直到推出要證明的結(jié)論,即為“由因?qū)Ч保谑褂镁C合法證明不等式時(shí),常常用到基本不等式. (3) 分析法:分析法就是從所要證明的不等式出發(fā),不斷地用充分條件替換前面的不等式,直至推出顯然成立的不等式,即為“執(zhí)果索因”. 2. 不等式證明的其他方法和技巧 (1) 反證法 從否定結(jié)論出發(fā),經(jīng)過(guò)邏輯推理,導(dǎo)出矛盾,證實(shí)結(jié)論的否定是錯(cuò)誤的,從而肯定結(jié)論是正確的證明方法. (2) 放縮法

20、 欲證A≥B,可通過(guò)適當(dāng)放大或縮小,借助一個(gè)或多個(gè)中間量,使得A≥C1≥C2≥…≥Cn≥B,利用傳遞性達(dá)到證明的目的. (3) 數(shù)學(xué)歸納法 3. 柯西不等式的二維形式 (1) 柯西不等式的代數(shù)形式:設(shè)a1,a2,b1,b2均為實(shí)數(shù),則(a+a)(b+b)≥(a1b1+a2b2)2(當(dāng)且僅當(dāng)a1b2=a2b1時(shí),等號(hào)成立). (2) 柯西不等式的向量形式:設(shè)α,β為平面上的兩個(gè)向量,則|α||β|≥|α·β|. (3) 三角形不等式:設(shè)x1,y1,x2,y2,x3,y3∈R,那么+≥. 4. 柯西不等式的一般形式 設(shè)n為大于1的自然數(shù),ai,bi(i=1,2,…,n)為實(shí)數(shù),則a

21、b≥,其中等號(hào)當(dāng)且僅當(dāng)==…=時(shí)成立(當(dāng)ai=0時(shí),約定bi=0,i=1,2,…,n). 5. 算術(shù)幾何平均不等式 ≥(a1,a2,…,an∈R*), 等號(hào)當(dāng)且僅當(dāng)a1=a2=…=an時(shí)成立.  ,         1 用比較法證明不等式) ,     1)?。?017·南京、鹽城模擬)設(shè)a≠b,求證:a4+6a2b2+b4>4ab(a2+b2). 證明:a4+6a2b2+b4-4ab(a2+b2)=(a2+b2)2-4ab(a2+b2)+4a2b2=(a2+b2-2ab)2=(a-b)4. 因?yàn)閍≠b,所以(a-b)4>0, 所以a4+6a2b2+b4>4ab(a2

22、+b2). 已知m,n是正數(shù),求證:+≥m2+n2. 證明:∵ +-m2-n2=+==, 又m,n均為正實(shí)數(shù),∴ ≥0, ∴ +≥m2+n2,當(dāng)且僅當(dāng)m=n時(shí),等號(hào)成立. ,         2 用分析法、綜合法證明不等式) ,     2)?。?017·南通、泰州模擬)設(shè)x,y,z均為正實(shí)數(shù),且xyz=1,求證:++≥xy+yz+zx. 證明:因?yàn)閤,y,z均為正實(shí)數(shù),且xyz=1, 所以+xy≥=2yz,+yz≥=2xz,+xz≥=2xy. 所以++≥xy+yz+zx. 變式訓(xùn)練 已知a,b,c均為正數(shù).求證:a2+b2+c2+≥6. 證明:因?yàn)閍,b,c

23、均為正數(shù),由基本不等式得a2+b2≥2ab,b2+c2≥2bc,c2+a2≥2ca. 所以a2+b2+c2≥ab+bc+ca. 同理++≥++, 故a2+b2+c2+≥ab+bc+ca+++≥6. 所以原不等式成立. ,         3 均值不等式的應(yīng)用) ,     3)?。?017·南通、揚(yáng)州、泰州模擬)已知a,b,c,d是正實(shí)數(shù),且abcd=1.求證:a5+b5+c5+d5≥a+b+c+d. 證明:因?yàn)閍,b,c,d是正實(shí)數(shù),且abcd=1, 所以a5+b+c+d≥4=4a ①. 同理b5+c+d+a≥4b?、冢琧5+d+a+b≥4c?、郏琩5+a+b+c≥4d

24、 ④, 將①②③④式相加并整理,即得a5+b5+c5+d5≥a+b+c+d. 變式訓(xùn)練 已知x,y,z均為正數(shù),求證:++≥++. 證明:因?yàn)閤,y,z均為正數(shù), 所以+≥≥. 同理可得+≥,+≥. 當(dāng)且僅當(dāng)x=y(tǒng)=z時(shí),以上三式等號(hào)都成立. 將上述三個(gè)不等式左、右兩邊分別相加,并除以2, 得++≥++. 已知正數(shù)a,b,c滿足abc=1,求(a+2)(b+2)(c+2)的最小值. 解:∵ (a+2)(b+2)(c+2)=(a+1+1)(b+1+1)(c+1+1)≥3··3··3·=27·=27, 當(dāng)且僅當(dāng)a=b=c=1時(shí)等號(hào)成立, ∴ (a+2)(b+2)(c

25、+2)的最小值為27. ,         4 柯西不等式的應(yīng)用) ,     4)?。?017·蘇錫常鎮(zhèn)一模)已知a,b,c為正數(shù),且a+b+c=3,求++的最大值. 解:由柯西不等式可得 (++)2≤(12+12+12)·[()2+()2+()2]=3×12, ∴ ++≤6,當(dāng)且僅當(dāng)==時(shí)取等號(hào). ∴ ++的最大值是6. 變式訓(xùn)練 求函數(shù)f(x)=5+的最大值. 解:函數(shù)定義域?yàn)閇0,4],且f(x)≥0. 由柯西不等式得[52+()2][()2+()2]≥(5·+·)2, 即27×4≥(5·+·)2, 所以5+≤6. 當(dāng)且僅當(dāng)·=5,即x=時(shí),取等號(hào).

26、 所以函數(shù)f(x)=5+的最大值為6. (2017·南京期末)求函數(shù)y=3sin x+2的最大值. 解:y=3sin x+2=3sin x+4. 由柯西不等式得y2=(3sin x+4)2≤(32+42)·(sin2x+cos2x)=25, 所以ymax=5,此時(shí)sin x=. 所以函數(shù)y=3sin x+2的最大值為5. 1. (2017·蘇州期中)已知a,b,c,d都是正實(shí)數(shù),且a+b+c+d=1,求證:+++≥. 證明:∵ [(1+a)+(1+b)+(1+c)+(1+d)]·≥(·+·+·+·)2=(a+b+c+d)2=1, 又(1+a)+(1+b)+(1+c)+(

27、1+d)=5, ∴ +++≥. 2. (2017·南京、鹽城期末)若實(shí)數(shù)x,y,z滿足x+2y+z=1,求x2+y2+z2的最小值. 解:由柯西不等式,得(x+2y+z)2≤(12+22+12)·(x2+y2+z2), 即x+2y+z≤·. 因?yàn)閤+2y+z=1,所以x2+y2+z2≥, 當(dāng)且僅當(dāng)==,即x=z=,y=時(shí)取等號(hào). 綜上,(x2+y2+z2)min=. 3. (2017·鎮(zhèn)江期末)已知a>0,b>0,求證:(a2+b2+ab)·(ab2+a2b+1)≥9a2b2. 證明:因?yàn)閍>0,b>0,由均值不等式知a2+b2+ab≥3=3ab,ab2+a2b+1≥3=3a

28、b,所以兩式相乘可得(a2+b2+ab)·(ab2+a2b+1)≥9a2b2. 4. (2017·常州期末)已知x>0,y>0,且2x+y=6,求4x2+y2的最小值. 解:(解法1)根據(jù)柯西不等式得[(2x)2+y2](12+12)≥(2x+y)2,化簡(jiǎn)得4x2+y2≥18, 當(dāng)且僅當(dāng)2x=y(tǒng)=3,即x=,y=3時(shí)取等號(hào). 因此,當(dāng)x=,y=3時(shí),4x2+y2取得最小值18. (解法2)由2x+y=6得y=6-2x;由x>0,y>0,得0<x<3. 因此4x2+y2=4x2+(6-2x)2=8x2-24x+36=8+18. 當(dāng)x=,y=3時(shí),4x2+y2取得最小值18. 5.

29、 已知a,b,c>0,且++=1,求證:++≤. 證明:因?yàn)椋?,所以++=2. 由柯西不等式,得(++)(++)≥(++)2, 所以++≤. 1. 已知x1,x2,x3為正實(shí)數(shù),若x1+x2+x3=1,求證:++≥1. 證明:因?yàn)閤1,x2,x3為正實(shí)數(shù), 所以+x1++x2++x3≥2+2+2=2(x1+x2+x3)=2, 當(dāng)且僅當(dāng)x1=x2=x3時(shí)取等號(hào).所以++≥1. 2. 設(shè)a,b,c均為正數(shù), abc=1.求證:++≥++. 證明:由a,b,c均為正數(shù),根據(jù)均值不等式,得+≥,+≥,+≥. 將此三式相加,得2≥++,即++≥++. 由abc=1,則有=1. 所以++≥++=++. 3. (2017·蘇北三市模擬)已知a,b,c為正實(shí)數(shù),且a3+b3+c3=a2b2c2.求證:a+b+c≥3. 證明:因?yàn)閍3+b3+c3=a2b2c2≥3,所以abc≥3, 所以a+b+c≥3≥3,當(dāng)且僅當(dāng)a=b=c=時(shí),取等號(hào). 4. 已知a,b,c∈R,a2+2b2+3c2=6,求a+b+c的最大值. 解:由柯西不等式,得[a2+(b)2+(c)2]·≥(a+b+c)2. 因?yàn)閍2+2b2+3c2=6,所以(a+b+c)2≤11, 所以-≤a+b+c≤. 所以a+b+c的最大值為,當(dāng)且僅當(dāng)a=2b=3c=時(shí)取得. 10 10

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