高考数学一轮复习配套讲义选修45 第1讲 不等式含有绝对值的不等式.docx

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高考数学一轮复习配套讲义选修45第1讲不等式含有绝对值的不等式

第1讲 不等式、含有绝对值的不等式

[最新考纲]

1.理解绝对值三角不等式的代数证明和几何意义,能利用绝对值三角不等式证明一些简单的绝对值不等式.

2.掌握|ax+b|≤c,|ax+b|≥c,|x-a|+|x-b|≤c型不等式的解法.

知识梳理

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)性质:

|a|-|b|≤|a±b|≤|a|+|b|;

(3)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的解法

不等式

a>0

a=0

a<0

|x|

{x|-a

|x|>a

{x|x>a,或x<-a}

{x|x∈R,且x≠0}

R

(2)|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.

(3)|x-a|+|x-b|≥c(c>0)和|x-a|+|x-b|≤c(c>0)型不等式的解法

法一:

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;

法二:

利用“零点分段法”求解,体现了分类讨论的思想;

法三:

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.

诊断自测

1.不等式1<|x+1|<3的解集为________.

解析 数轴上的点到-1的距离大于1且小于3的全体实数为所求解集.

答案 (-4,-2)∪(0,2)

2.设ab>0,下面四个不等式中,正确命题的序号是________.

①|a+b|>|a|;②|a+b|<|b|;③|a+b|<|a-b|;④|a+b|>|a|-|b|.

解析 ∵ab>0,∴a,b同号,∴|a+b|=|a|+|b|,∴①和④正确.

答案 ①④

3.不等式|x-8|-|x-4|>2的解集为________.

解析 令:

f(x)=|x-8|-|x-4|=

当x≤4时,f(x)=4>2;

当4<x≤8时,f(x)=-2x+12>2,得x<5,

∴4<x<5;

当x>8时,f(x)=-4>2不成立.

故原不等式的解集为:

{x|x<5}.

答案 {x|x<5}

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

解析 ∵|kx-2|≤2,∴-2≤kx-4≤2,∴2≤kx≤6.

∵不等式的解集为{x|1≤x≤3},∴k=2.

答案 2

5.已知关于x的不等式|x-1|+|x|≤k无解,则实数k的取值范围是________.

解析 ∵|x-1|+|x|≥|x-1-x|=1,∴当k<1时,不等式|x-1|+|x|≤k无解,故k<1.

答案 (-∞,1)

考点一 含绝对值不等式的解法

【例1】解不等式|x-1|+|x+2|≥5.

解 法一 如图,设数轴上与-2,1对应的点分别是A,B,则不等式的解就是数轴上到A、B两点的距离之和不小于5的点所对应的实数.显然,区间[-2,1]不是不等式的解集.把A向左移动一个单位到点A1,此时A1A+A1B=1+4=5.把点B向右移动一个单位到点B1,此时B1A+B1B=5,故原不等式的解集为(-∞,-3]∪[2,+∞).

法二 原不等式|x-1|+|x+2|≥5⇔

或解得x≥2或x≤-3,

∴原不等式的解集为(-∞,-3]∪[2,+∞).

法三 将原不等式转化为|x-1|+|x+2|-5≥0.

令f(x)=|x-1|+|x+2|-5,则

f(x)=作出函数的图象,如图所示.

由图象可知,当x∈(-∞,-3]∪[2,+∞)时,y≥0,

∴原不等式的解集为(-∞,-3]∪[2,+∞).

规律方法形如|x-a|+|x-b|≥c(或≤c)型的不等式主要有三种解法:

(1)分段讨论法:

利用绝对值号内式子对应方程的根,将数轴分为(-∞,a],(a,b],(b,+∞)(此处设a<b)三个部分,在每个部分上去掉绝对值号分别列出对应的不等式求解,然后取各个不等式解集的并集.

(2)几何法:

利用|x-a|+|x-b|>c(c>0)的几何意义:

数轴上到点x1=a和x2=b的距离之和大于c的全体,|x-a|+|x-b|≥|x-a-(x-b)|=|a-b|.

(3)图象法:

作出函数y1=|x-a|+|x-b|和y2=c的图象,结合图象求解.

【训练1】解不等式|x+3|-|2x-1|<+1.

解 ①当x<-3时,原不等式化为-(x+3)-(1-2x)<+1,解得x<10,∴x<-3.

②当-3≤x<时,原不等式化为(x+3)-(1-2x)<+1,解得x<-,∴-3≤x<-.

③当x≥时,原不等式化为(x+3)-(2x-1)<+1,解得x>2,∴x>2.

综上可知,原不等式的解集为.

考点二 含参数的绝对值不等式问题

【例2】已知不等式|x+1|-|x-3|>a.分别求出下列情形中a的取值范围.

(1)不等式有解;

(2)不等式的解集为R;

(3)不等式的解集为∅.

解 法一 因为|x+1|-|x-3|表示数轴上的点P(x)与两定点A(-1),B(3)距离的差,

即|x+1|-|x-3|=PA-PB.

由绝对值的几何意义知,

PA-PB的最大值为AB=4,

最小值为-AB=-4,

即-4≤|x+1|-|x-3|≤4.

(1)若不等式有解,a只要比|x+1|-|x-3|的最大值小即可,故a<4.

(2)若不等式的解集为R,即不等式恒成立,

只要a比|x+1|-|x-3|的最小值还小,即a<-4.

(3)若不等式的解集为∅,a只要不小于|x+1|-|x-3|的最大值即可,即a≥4.

法二 由|x+1|-|x-3|≤|x+1-(x-3)|=4.

|x-3|-|x+1|≤|(x-3)-(x+1)|=4.

可得-4≤|x+1|-|x-3|≤4.

(1)若不等式有解,则a<4;

(2)若不等式的解集为R,则a<-4;

(3)若不等式解集为∅,则a≥4.

规律方法本题中

(1)是含参数的不等式存在性问题,只要求存在满足条件的x即可;不等式的解集为R是指不等式的恒成立问题,而不等式的解集∅的对立面(如f(x)>m的解集是空集,则f(x)≤m恒成立)也是不等式的恒成立问题,此两类问题都可转化为最值问题,即f(x)<a恒成立⇔a>f(x)max,f(x)>a恒成立⇔a<f(x)min.

【训练2】设函数f(x)=|x-a|+3x,其中a>0.

(1)当a=1时,求不等式f(x)≥3x+2的解集;

(2)若不等式f(x)≤0的解集为{x|x≤-1},求a的值.

解 

(1)当a=1时,f(x)≥3x+2可化为|x-1|≥2.

由此可得x≥3或x≤-1.

故不等式f(x)≥3x+2的解集为{x|x≥3,或x≤-1}.

(2)由f(x)≤0得|x-a|+3x≤0.

此不等式化为不等式组或

即或

因为a>0,所以不等式组的解集为.

由题设可得-=-1,故a=2.

考点三 含绝对值的不等式的应用

【例3】(·新课标全国Ⅰ卷)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.

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=

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<x<2}.

(2)当x∈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∈都成立,

应有-≥a-2,则a≤,

从而实数a的取值范围是.

规律方法含有多个绝对值的不等式,可以分别令各绝对值里的式子为零,并求出相应的根.把这些根从小到大排序,以这些根为分界点,将实数分成若干小区间.按每个小区间来去掉绝对值符号,解不等式,最后取每个小区间上相应解的并集.

【训练3】(·新课标全国卷)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的取值范围是[-3,0].

绝对值三角不等式的应用

【典例】(·福建卷)设不等式|x-2|<a(a∈N*)的解集为A,且∈A,∉A.

(1)求a的值;

(2)求函数f(x)=|x+a|+|x-2|的最小值.

[审题视点] 

(1)利用条件∈A,∉A,建立不等式,求a的值;

(2)利用绝对值三角不等式进行放缩求解.

解 

(1)∵∈A,∉A.

∴<a,且≥a,因此<a≤,

又a∈N*,从而a=1.

(2)由

(1)知,f(x)=|x+1|+|x-2|,

又|x+1|+|x-2|≥|(x+1)-(x-2)|=3,

当且仅当(x+1)(x-2)≤0,即-1≤x≤2时等号成立.

故f(x)的最小值为3.

[反思感悟] 本题难以想到利用绝对值三角不等式进行放缩是失分的主要原因;对于需求最值的情况,可利用绝对值三角不等式性质定理:

||a|-|b||≤|a±b|≤|a|+|b|,通过适当的添、拆项来放缩求解.

【自主体验】

1.若不等式|x+1|+|x-3|≥a+对任意的实数x恒成立,则实数a的取值范围是________.

解析 当a<0时,显然成立;

当a>0时,∵|x+1|+|x-3|的最小值为4,

∴a+≤4.∴a=2.

综上可知a的取值范围是(-∞,0)∪{2}.

答案 (-∞,0)∪{2}

2.(·陕西卷)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 ∵|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]

一、填空题

1.不等式|2x-1|<3的解集为________.

解析 |2x-1|<3⇔-3<2x-1<3⇔-1<x<2.

答案 (-1,2)

2.不等式|2x-1|-|x-2|<0的解集为________.

解析 法一 原不等式即为|2x-1|<|x-2|,

∴4x2-4x+1<x2-4x+4,∴3x2<3,∴-1<x<1.

∴原不等式解集为{x|-1

法二 原不等式等价于不等式组

①或②或

不等式组①无解,由②得<x<1,由③得-1<x≤.

综上得-1<x<1,所以原不等式的解集为{x|-1<x<1}.

答案 {x|-1<x<1}

3.(·广东卷)不等式|x+2|-|x|≤1的解集为________.

解析 ①当x≤-2时,原不等式可化为-x-2+x≤1,

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