高考文科数学复习选修不等式选讲解析版.doc

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选修4-5 不等式选讲

[考纲要求]

 

(1)理解绝对值的几何意义,并能利用含绝对值不等式的几何意义证明以下不等式:

  

  ①|ax+b|≤|a|+|b|.  

  ②|a-b|≤|a-c|+|c-b|.  

  ③会利用绝对值的几何意义求解以下类型的不等式:

|ax+b|≤c;|ax+b|≥c;|x-a|+|x-b|≥c.  

 

(2)了解下列柯西不等式的几种不同形式,理解它们的几何意义,并会证明。

  

  ①柯西不等式的向量形式:

0

  ②

0

  ③

0

(此不等式通常称为平面三角不等式。

)  

 (3)会用参数配方法讨论柯西不等式的一般情形:

0

 (4)会用向量递归方法讨论排序不等式。

  

 (5)了解数学归纳法的原理及其使用范围,会用数学归纳法证明一些简单问题。

  

 (6)会用数学归纳法证明贝努利不等式

0

(x>-1,x≠0,n为大于1的正整数),了解当n为大于1的实数时贝努利不等式也成立。

  

 (7)会用上述不等式证明一些简单问题,能够利用平均值不等式,柯西不等式求一些特定函数的极值。

  

 (8)了解证明不等式的基本方法:

比较法,综合法,分析法,反证法,放缩法。

[知识点梳理]

1.两个实数大小关系的基本事实

a>b⇔________;a=b⇔________;a

2.不等式的基本性质

(1)对称性:

如果a>b,那么________;如果________,那么a>b.即a>b⇔________.

(2)传递性:

如果a>b,b>c,那么________.

(3)可加性:

如果a>b,那么____________.

(4)可乘性:

如果a>b,c>0,那么________;如果a>b,c<0,那么________.

(5)乘方:

如果a>b>0,那么an________bn(n∈N,n>1).

(6)开方:

如果a>b>0,那么________(n∈N,n>1).

3.绝对值三角不等式

(1)性质1:

|a+b|≤________.

(2)性质2:

|a|-|b|≤________.

性质3:

________≤|a-b|≤________.

4.绝对值不等式的解法

(1)含绝对值的不等式|x|a的解集

不等式

a>0

a=0

a<0

|x|

|x|>a

(2)|ax+b|≤c(c>0)和|ax+b|≥c(c>0)型不等式的解法

①|ax+b|≤c⇔______________;

②|ax+b|≥c⇔______________.

(3)|x-a|+|x-b|≥c和|x-a|+|x-b|≤c型不等式的解法

①利用绝对值不等式的几何意义求解,体现了数形结合的思想;

②利用“零点分段法”求解,体现了分类讨论的思想;

③通过构造函数,利用函数的图象求解,体现了函数与方程的思想.

5.基本不等式

(1)定理:

如果a,b∈R,那么a2+b2≥2ab,当且仅当a=b时,等号成立.

(2)定理(基本不等式):

如果a,b>0,那么________,当且仅当________时,等号成立.也可以表述为:

两个________的算术平均________________它们的几何平均.

(3)利用基本不等式求最值

对两个正实数x,y,

①如果它们的和S是定值,则当且仅当________时,它们的积P取得最________值;

②如果它们的积P是定值,则当且仅当________时,它们的和S取得最________值.

6.三个正数的算术—几何平均不等式

(1)定理 如果a,b,c均为正数,那么________,当且仅当________时,等号成立.

即三个正数的算术平均____________它们的几何平均.

(2)基本不等式的推广

对于n个正数a1,a2,…,an,它们的算术平均__________它们的几何平均,即________,

当且仅当________________时,等号成立.

7.柯西不等式

(1)设a,b,c,d均为实数,则(a2+b2)(c2+d2)≥(ac+bd)2,当且仅当ad=bc时等号成立.

(2)设a1,a2,a3,…,an,b1,b2,b3,…,bn是实数,则(a+a+…+a)(b+b+…+b)≥(a1b1+a2b2+…+anbn)2,当且仅当bi=0(i=1,2,…,n)或存在一个数k,使得ai=kbi(i=1,2,…,n)时,等号成立.

(3)柯西不等式的向量形式:

设α,β是两个向量,则|α·β|≤|α||β|,当且仅当β是零向量,或存在实数k,使α=kβ时,等号成立.

8.证明不等式的方法

(1)比较法

①求差比较法

知道a>b⇔a-b>0,ab,只要证明________即可,这种方法称为求差比较法.

②求商比较法

由a>b>0⇔>1且a>0,b>0,因此当a>0,b>0时要证明a>b,只要证明________即可,这种方法称为求商比较法.

(2)分析法

从待证不等式出发,逐步寻求使它成立的____________,直到将待证不等式归结为一个已成立的不等式(已知条件、定理等).这种证法称为分析法,即“执果索因”的证明方法.

(3)综合法

从已知条件出发,利用不等式的有关性质或定理,经过推理论证,推导出所要证明的不等式成立,即“由因寻果”的方法,这种证明不等式的方法称为综合法.

(4)反证法的证明步骤

第一步:

作出与所证不等式________的假设;

第二步:

从条件和假设出发,应用正确的推理方法,推出矛盾的结论,否定假设,从而证明原不等式成立.

(5)放缩法

所谓放缩法,即要把所证不等式的一边适当地________________,以利于化简,并使它与不等式的另一边的不等关系更为明显,从而得到欲证不等式成立.

(6)数学归纳法

设{Pn}是一个与自然数相关的命题集合,如果:

(1)证明起始命题P1(或P0)成立;

(2)在假设Pk成立的前提下,推出Pk+1也成立,那么可以断定{Pn}对一切自然数成立.

[考点题型剖析]

题型一 含绝对值的不等式的解法

【典型例题】

例1-1解不等式|x+1|+|x-1|≥3.

思维启迪 本题不等式为|x-a|+|x-b|≥c型不等式,解此类不等式有三种方法:

几何法、分区间(分类)讨论法和图象法.

规范解答

解 方法一 如图所示,设数轴上与-1,1对应的点分别为A,B,那么A,B两点的距离和为2,因此区间[-1,1]上的数都不是不等式的解.设在A点左侧有一点A1,到A,B两点的距离和为3,A1对应数轴上的x.

[4分]

∴-1-x+1-x=3,得x=-.

同理设B点右侧有一点B1到A,B两点距离之和为3,B1对应数轴上的x,∴x-1+x-(-1)=3.∴x=.

从数轴上可看到,点A1,B1之间的点到A,B的距离之和都大于3;点A1的左边或点B1的右边的任何点到A,B的距离之和都大于3.[8分]

所以原不等式的解集是∪.[10分]

方法二 当x≤-1时,原不等式可化为

-(x+1)-(x-1)≥3,解得:

x≤-.[3分]

当-1

x+1-(x-1)≥3,即2≥3.不成立,无解.[6分]

当x≥1时,原不等式可以化为

x+1+x-1≥3.所以x≥.[9分]

综上,可知原不等式的解集为.[10分]

方法三 将原不等式转化为|x+1|+|x-1|-3≥0.

构造函数y=|x+1|+|x-1|-3,

即y=[3分]

作出函数的图象,如图所示:

函数的零点是-,.

从图象可知,当x≤-或x≥时,y≥0,[8分]

即|x+1|+|x-1|-3≥0.

所以原不等式的解集为∪.[10分]

温馨提醒 这三种方法是解|x+a|+|x+b|≥c型不等式常用的方法,方法一中关键是找到特殊点,方法二中的分类讨论要遵循“不重不漏”的原则,方法三则要准确画出函数图象,并准确找出零点.

例1-2(2012·课标全国)已知函数f(x)=|x+a|+|x-2|.

(1)当a=-3时,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的取值范围.

解 

(1)当a=-3时,f(x)=

当x≤2时,由f(x)≥3得-2x+5≥3,解得x≤1;

当2

当x≥3时,由f(x)≥3得2x-5≥3,解得x≥4.

所以f(x)≥3的解集为{x|x≤1或x≥4}.

(2)f(x)≤|x-4|⇔|x-4|-|x-2|≥|x+a|.

当x∈[1,2]时,|x-4|-|x-2|≥|x+a|

⇔4-x-(2-x)≥|x+a|⇔-2-a≤x≤2-a.

由条件得-2-a≤1且2-a≥2,即-3≤a≤0.

故满足条件的a的取值范围为[-3,0].

思维升华 解绝对值不等式的基本方法:

(1)利用绝对值的定义,通过分类讨论转化为解不含绝对值符号的普通不等式;

(2)当不等式两端均为正号时,可通过两边平方的方法,转化为解不含绝对值符号的普通不等式;

(3)利用绝对值的几何意义,数形结合求解.

例1-3 (2013·课标全国Ⅰ)已知函数f(x)=|2x-1|+|2x+a|,g(x)=x+3.

(1)当a=-2时,求不等式f(x)

(2)设a>-1,且当x∈时,f(x)≤g(x),求a的取值范围.

审题破题 

(1)可以通过分段讨论去绝对值;

(2)在x∈时去绝对值,利用函数最值求a的范围.

解 

(1)当a=-2时,不等式f(x)

设函数y=|2x-1|+|2x-2|-x-3,

则y=

其图象如图所示,由图象可知,当且仅当x∈(0,2)时,y<0,所以原不等式的解集是

{x|0

(2)∵a>-1,则-<,

∴f(x)=|2x-1|+|2x+a|

当x∈时,f(x)=a+1,

即a+1≤x+3在x∈上恒成立.

∴a+1≤-+3,即a≤,

∴a的取值范围为.

【变式训练】

1.(2013·重庆)若关于实数x的不等式|x-5|+|x+3|

答案 (-∞,8]

解析 ∵|x-5|+|x+3|=|5-x|+|x+3|

≥|5-x+x+3|=8,

∴(|x-5|+|x+3|)min=8,

要使|x-5|+|x+3|

2.(2013·江西)在实数范围内,不等式||x-2|-1|≤1的解集为________.

答案 [0,4]

解析 由||x-2|-1|≤1得-1≤|x-2|-1≤1,

解得0≤x≤4.

∴不等式的解集为[0,4].

3.(2012·山东)若不等式|kx-4|≤2的解集为{x|1≤x≤3},则实数k=________.

答案 2

解析 ∵|kx-4|≤2,∴-2≤kx-4≤2,∴2≤kx≤6.

∵不等式的解集为{x|1≤x≤3},∴k=2.

4[2014·江西卷]x,y∈R,若|x|+|y|+|x-1|+|y-1|≤2,则x+y的取值范围为________.

答案 [0,2] 

5.不等式≥1的实数解为__________.

答案 .

解析 ∵≥1,∴|x+1|≥|x+2|.

∴x2+2x+1≥x2+4x+4,∴2x+3≤0.

∴x≤-且x≠-2.

6.已知函数f(x)=|x+1|+|x-2|-m.

(1)当m=5时,求f(x)>0的解集;

(2)若关于x的不等式f(x)≥2的解集是R,求m的取值范围.

解 

(1)由题设知|x+1|+|x-2|>5,

不等式的解集是以下三个不等式组解集的并集:

或或

解得函数f(x)的定

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