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第六章不等式65

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,那么|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的解集:

不等式

a>0

a=0

a<0

|x|

(-a,a)

|x|>a

(-∞,-a)∪

(a,+∞)

(-∞,0)∪

(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:

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.

【思考辨析】

判断下面结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)

(1)|x+2|的几何意义是数轴上坐标为x的点到点2的距离.( × )

(2)|x|>a的解集是{x|x>a或x<-a}.( × )

(3)|a+b|=|a|+|b|成立的条件是ab≥0.( √ )

(4)若ab<0,则|a+b|<|a-b|.( √ )

(5)对一切x∈R,不等式|x-a|+|x-b|>|a-b|成立.( × )

1.(2015·山东)不等式|x-1|-|x-5|<2的解集是(  )

A.(-∞,4)B.(-∞,1)

C.(1,4)D.(1,5)

答案 A

解析 ①当x≤1时,原不等式可化为1-x-(5-x)<2,

∴-4<2,不等式恒成立,∴x≤1.

②当1

∴x<4,∴1

③当x≥5时,原不等式可化为x-1-(x-5)<2,该不等式不成立.

综上,原不等式的解集为(-∞,4).

2.不等式|x+1|-|x-2|>k的解集为R,则实数k的取值范围为(  )

A.(3,+∞)B.(-∞,-3)

C.(-∞,-1)D.(-∞,0)

答案 B

解析 根据绝对值的几何意义,设数x,-1,2在数轴上对应的点分别为P、A、B,则原不等式等价于|PA|-|PB|>k恒成立.∵|AB|=3,即|x+1|-|x-2|≥-3.

故当k<-3时,原不等式恒成立.

3.若存在实数x使|x-a|+|x-1|≤3成立,则实数a的取值范围是(  )

A.[2,4]B.[1,2]

C.[-2,4]D.[-4,-2]

答案 C

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.

4.(2015·重庆)若函数f(x)=|x+1|+2|x-a|的最小值为5,则实数a=________.

答案 4或-6

解析 由于f(x)=|x+1|+2|x-a|,

当a>-1时,

f(x)=

作出f(x)的大致图象如图所示,由函数f(x)的图象可知f(a)=5,即a+1=5,∴a=4.

同理,当a≤-1时,-a-1=5,∴a=-6.

5.若不等式|2x-1|+|x+2|≥a2+

a+2对任意实数x恒成立,则实数a的取值范围是______.

答案 [-1,

]

解析 设y=|2x-1|+|x+2|

当x<-2时,y=-3x-1>5;

当-2≤x<

时,5≥y=-x+3>

;当x≥

时,y=3x+1≥

,故函数y=|2x-1|+|x+2|的最小值为

.因为不等式|2x-1|+|x+2|≥a2+

a+2对任意实数x恒成立,所以

≥a2+

a+2.解不等式

≥a2+

a+2,得-1≤a≤

,故a的取值范围为[-1,

].

题型一 绝对值不等式的解法

例1 (2015·课标全国Ⅰ)已知函数f(x)=|x+1|-2|x-a|,a>0.

(1)当a=1时,求不等式f(x)>1的解集;

(2)若f(x)的图象与x轴围成的三角形面积大于6,求a的取值范围.

解 

(1)当a=1时,

f(x)>1化为|x+1|-2|x-1|-1>0.

当x≤-1时,不等式化为x-4>0,无解;

当-10,解得

当x≥1时,不等式化为-x+2>0,解得1≤x<2.

所以f(x)>1的解集为

.

(2)由题设可得,f(x)=

所以函数f(x)的图象与x轴围成的三角形的三个顶点分别为A

,B(2a+1,0),C(a,a+1),

△ABC的面积为

(a+1)2.

由题设得

(a+1)2>6,故a>2.

所以a的取值范围为(2,+∞).

思维升华 解绝对值不等式的基本方法有:

(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.

 

(1)不等式|x-1|+|x+2|≥5的解集为________.

(2)设不等式|x-2|

∈A,

∉A,则a=________.

答案 

(1){x|x≤-3或x≥2} 

(2)1

解析 

(1)方法一 要去掉绝对值符号,需要对x与-2和1进行大小比较,-2和1可以把数轴分成三部分.当x<-2时,不等式等价于-(x-1)-(x+2)≥5,解得x≤-3;当-2≤x<1时,不等式等价于-(x-1)+(x+2)≥5,即3≥5,无解;当x≥1时,不等式等价于x-1+x+2≥5,解得x≥2.综上,不等式的解集为{x|x≤-3或x≥2}.

方法二 |x-1|+|x+2|表示数轴上的点x到点1和点-2的距离的和,如图所示,数轴上到点1和点-2的距离的和为5的点有-3和2,故满足不等式|x-1|+|x+2|≥5的x的取值为x≤-3或x≥2,所以不等式的解集为{x|x≤-3或x≥2}.

(2)∵

∈A,且

∉A,

∴|

-2|

-2|≥a,解得

又∵a∈N*,∴a=1.

题型二 利用绝对值不等式求最值

例2 

(1)对任意x,y∈R,|x-1|+|x|+|y-1|+|y+1|的最小值为(  )

A.1B.2C.3D.4

(2)对于实数x,y,若|x-1|≤1,|y-2|≤1,则|x-2y+1|的最大值为________.

答案 

(1)C 

(2)5

解析 

(1)∵x,y∈R,

∴|x-1|+|x|≥|(x-1)-x|=1,

|y-1|+|y+1|≥|(y-1)-(y+1)|=2,

∴|x-1|+|x|+|y-1|+|y+1|≥1+2=3.

∴|x-1|+|x|+|y-1|+|y+1|的最小值为3.

(2)|x-2y+1|=|(x-1)-2(y-1)|≤|x-1|+|2(y-2)+2|≤1+2|y-2|+2≤5,即|x-2y+1|的最大值为5.

思维升华 求含绝对值的函数最值时,常用的方法有三种:

(1)利用绝对值的几何意义;

(2)利用绝对值三角不等式,即|a|+|b|≥|a±b|≥|a|-|b|;(3)利用零点分区间法.

 

(1)关于x的不等式|2014-x|+|2015-x|≤d有解时,d的取值范围是________.

(2)不等式|x+

|≥|a-2|+siny对一切非零实数x,y均成立,则实数a的取值范围为________.

答案 

(1)[1,+∞) 

(2)[1,3]

解析 

(1)∵|2014-x|+|2015-x|≥|2014-x-2015+x|=1,

∴关于x的不等式|2014-x|+|2015-x|≤d有解时,d≥1.

(2)∵x+

∈(-∞,-2]∪[2,+∞),

∴|x+

|∈[2,+∞),其最小值为2.

又∵siny的最大值为1,

故不等式|x+

|≥|a-2|+siny恒成立时,

有|a-2|≤1,解得a∈[1,3].

题型三 绝对值不等式的综合应用

例3 设函数f(x)=|x-3|-|x+1|,x∈R.

(1)解不等式f(x)<-1;

(2)设函数g(x)=|x+a|-4,且g(x)≤f(x)在x∈[-2,2]上恒成立,求实数a的取值范围.

解 

(1)∵函数f(x)=|x-3|-|x+1|

故由不等式f(x)<-1可得x>3或

解得x>

.

(2)函数g(x)≤f(x)在x∈[-2,2]上恒成立,

即|x+a|-4≤|x-3|-|x+1|在x∈[-2,2]上恒成立,

在同一个坐标系中画出函数f(x)和g(x)的图象,如图所示.

故当x∈[-2,2]时,若0≤-a≤4时,则函数g(x)在函数f(x)的图象的下方,g(x)≤f(x)在x∈[-2,2]上恒成立,

求得-4≤a≤0,故所求的实数a的取值范围为[-4,0].

思维升华 

(1)解决与绝对值有关的综合问题的关键是去掉绝对值,化为分段函数来解决.

(2)数形结合是解决与绝对值有关的综合问题的常用方法.

 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].

24.绝对值不等式的解法

典例 不等式|x+1|+|x-1|≥3的解集为____________________________________________

____________________________.

思维点拨 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.

解析 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.

∴-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.

所以原不等式的解集是

.

方法二 当x≤-1时,原不等式可化为

-(x+1)-(x-1)≥3,解得:

x≤-

.

当-1

x+1-(x-1)≥3,即2≥3.不成立,无解.

当x≥1时,原不等式可以化为

x+1+x-1≥3.所以x≥

.

综上,可知原不等式的解集为

.

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=

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,

即|x+1|+|x-1|-3≥0.

所以原不等式的解集为

.

答案 

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.

1.绝对值不等式的三种常用解法:

零点分段法,数形结合法,构造函数法.

2.可以利用绝对值三角不等式定理|a|-|b|≤|a±b|≤|a|+|b|求函数最值,要注意其中等号成立的条件.

3.不等式恒成立问题、存在性问题都可以转化为最值问题解决.

A组 专项基础训练

(时间:

30分钟)

1.不等式|2x-1|<3的解集是(  )

A.(1,2)B.(-1,2)

C.(-2,-1)D.(-∞,-2)∪(2,+∞)

答案 B

解析 |2x-1|<3⇔-3<2x-1<3⇔-1

2.不等式|2x-1|-|x-2|<0的解集是(  )

A.{x|-1

C.{x|x>1}D.{x|x<-1或x>1}

答案 A

解析 方法一 原不等式即为|2x-1|<|x-2|,

∴4x2-4x+1

∴3x2<3,∴-1

方法二 原不等式等价于不等式组

或②

或③

不等式组①无解,由②得

.

综上得-1

3.函数y=|x-1|+|x+3|的最小值为(  )

A.1B.2C.3D.4

答案 D

解析 y=|x-1|+|x+3|=|1-x|+|x+3|≥|1-x+x+3|=4,

当且仅当(1-x)(x+3)≥0,即-3≤x≤1时取“=”.

∴当-3≤x≤1时,函数y=|x-1|+|x+3|取得最小值为4.

4.在实数范围内,不等式||x-2|-1|≤1(x∈R)的解集是(  )

A.(0,4)B.[0,2]

C.[0,4]D.(-2,2)

答案 C

解析 由||x-2|-1|≤1,得-1≤|x-2|-1≤1,

即0≤|x-2|≤2,∴-2≤x-2≤2,∴0≤x≤4.

5.若不等式|x+1|+|x-2|

答案 (-∞,3]

解析 由绝对值的几何意义知|x+1|+|x-2|的最小值为3,而|x+1|+|x-2|

6.不等式log3(|x-4|+|x+5|)>a对于一切x∈R恒成立,则实数a的取值范围是________.

答案 (-∞,2)

解析 由绝对值的几何意义知:

|x-4|+|x+5|≥9,则log3(|x-4|+|x+5|)≥2,所以要使不等式log3(|x-4|+|x+5|)>a对于一切x∈R恒成立,则需a<2.

7.已知f(x)=|x-3|,g(x)=-|x-7|+m,若函数f(x)的图象恒在函数g(x)图象的上方,则m的取值范围是________.

答案 (-∞,4)

解析 由题意,可得不等式|x-3|+|x-7|-m>0恒成立,即(|x-3|+|x-7|)min>m,由于x轴上的点到点(3,0)和点(7,0)的距离之和的最小值为4,所以要使不等式恒成立,则m<4.

8.若不等式|3x-b|<4的解集中的整数有且仅有1,2,3,则b的取值范围为________.

答案 (5,7)

解析 由|3x-b|<4得-4<3x-b<4,

<x<

∵不等式|3x-b|<4的解集中的整数有且仅有1,2,3,则

∴5<b<7.

9.设函数f(x)=|2x+1|-|x-4|.

(1)解不等式f(x)>2;

(2)求函数y=f(x)的最小值.

解 

(1)方法一 令2x+1=0,x-4=0分别得x=-

,x=4.原不等式可化为:

∴原不等式的解集为

.

方法二 f(x)=|2x+1|-|x-4|

画出f(x)的图象,如图所示.

求得y=2与f(x)图象的交点为(-7,2),

.

由图象知f(x)>2的解集为

.

(2)由

(1)的方法二知:

f(x)min=-

.

10.已知函数f(x)=|x+3|-|x-2|.

(1)求不等式f(x)≥3的解集;

(2)若f(x)≥|a-4|有解,求a的取值范围.

解 

(1)f(x)=|x+3|-|x-2|≥3,

当x≥2时,有x+3-(x-2)≥3,解得x≥2;

当x≤-3时,-x-3+(x-2)≥3,解得x∈∅;

当-3

综上,f(x)≥3的解集为{x|x≥1}.

(2)由绝对值不等式的性质可得,

||x+3|-|x-2||≤|(x+3)-(x-2)|=5,

则有-5≤|x+3|-|x-2|≤5.

若f(x)≥|a-4|有解,则|a-4|≤5,

解得-1≤a≤9.

所以a的取值范围是[-1,9].

B组 专项能力提升

(时间:

20分钟)

11.若不存在实数x使|x-3|+|x-1|≤a成立,则实数a的取值集合是(  )

A.(1,3)B.(-∞,2)

C.(0,2)D.(1,+∞)

答案 B

解析 |x-3|+|x-1|的几何意义为数轴上表示x的点到表示3和1的点的距离之和,所以函数y=|x-3|+|x-1|的最小值为2,实数a的取值集合是{a|a<2}.

12.若不等式|kx-4|≤2的解集为{x|1≤x≤3},则实数k等于(  )

A.1B.2C.3D.4

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.

13.设函数f(x)=|2x-1|+x+3,对f(-2)=________;若f(x)≤5,则x的取值范围是__________.

答案 6 [-1,1]

解析 f(-2)=|2×(-2)-1|-2+3=6;

f(x)≤5⇒|2x-1|+x+3≤5⇒|2x-1|≤2-x⇒x-2≤2x-1≤2-x,

⇒-1≤x≤1.

14.已知关于x的不等式|2x-m|≤1(m∈Z)的整数解有且仅有一个值为2,则关于x的不等式|x-1|+|x-3|≥m的解集为______________.

答案 (-∞,0]∪[4,+∞)

解析 由不等式|2x-m|≤1,可得

≤x≤

∵不等式的整数解为2,

≤2≤

,解得3≤m≤5.

再由不等式仅有一个整数解2,∴m=4(m∈Z).

本题即解不等式|x-1|+|x-3|≥4,

当x<1时,不等式等价于1-x+3-x≥4,

解得x≤0,不等式解集为{x|x≤0}.

当1≤x≤3时,不等式等价于x-1+3-x≥4,

解得x∈∅,不等式解集为∅.

当x>3时,不等式等价于x-1+x-3≥4,

解得x≥4,不等式解集为{x|x≥4}.

综上,原不等式解集为(-∞,0]∪[4,+∞).

15.设f(x)=|x-1|+|x+1|.

(1)求f(x)≤x+2的解集;

(2)若不等式f(x)≥

对任意实数a≠0恒成立,求x的取值范围.

解 

(1)由f(x)≤x+2,得

解得0≤x≤2,

∴f(x)≤x+2的解集为{x|0≤x≤2}.

(2)∵

=3,

(当且仅当

≤0时,上式取等号)

∴由不等式f(x)≥

对任意实数a≠0恒成立,可得|x-1|+|x+1|≥3,

解此不等式,得x≤-

或x≥

.

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