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- 2021-06-15 发布
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选修4-5 不等式选讲
1.理解绝对值不等式的几何意义,并能利用绝对值不等式的几何意义证明以下不等式:(1)|a+b|≤|a|+|b|;(2)|a-b|≤|a-c|+|c-b|.
2.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.
知识点一 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______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______________时,等号成立.
答案
1.ab≥0 2.(a-b)(b-c)≥0
1.判断正误
(1)对|a+b|≥|a|-|b|当且仅当a>b>0时等号成立.( )
(2)对|a|-|b|≤|a-b|当且仅当|a|≥|b|时等号成立.( )
(3)对|a-b|≤|a|+|b|当且仅当ab≤0时等号成立.( )
答案:(1)× (2)× (3)√
2.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]
知识点二 含绝对值的不等式的解法
1.含绝对值的不等式|x|a的解法
不等式
a>0
a=0
a<0
|x|a
________________
________________
R
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(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.
答案
1.{x|-aa,或x<-a}
{x|x∈R,且x≠0}
2.(1)-c≤ax+b≤c (2)ax+b≥c或ax+b≤-c
3.若不等式|kx-4|≤2的解集为{x|1≤x≤3},则实数k=________.
解析:由|kx-4|≤2⇔2≤kx≤6.∵不等式的解集为{x|1≤x≤3},∴k=2.
答案:2
4.不等式|x-1|-|x-5|<2的解集是( )
A.(-∞,4) B.(-∞,1)
C.(1,4) D.(1,5)
解析:|x-1|-|x-5|表示数轴上对应的点x到1和5的距离之差.而数轴上满足|x-1|-|x-5|=2的点的数是4,结合数轴可知,满足|x-1|-|x-5|<2的解集是(-∞,4).
答案:A
热点一 绝对值三角不等式的应用
【例1】 已知x,y∈R,且|x+y|≤,|x-y|≤,求证:|x+5y|≤1.
【证明】 ∵|x+5y|=|3(x+y)-2(x-y)|.∴由绝对值不等式的性质,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.
【总结反思】
绝对值不等式证明的常见方法
(1)利用绝对值的定义去掉绝对值符号,转化为普通不等式再证明.
(2)利用三角不等式||a|-|b||≤|a±b|≤|a|+|b|进行证明.
(3)转化为函数问题,数形结合进行证明.
(2016·江苏卷)设a>0,|x-1|<,|y-2|<,求证:|2x+y-4|0)”型不等式的解法
【例2】 (1)|5-4x|>9的解集是________.
(2)在实数范围内,不等式||x-2|-1|≤1的解集为________.
【解析】 (1)因为|5-4x|>9,所以5-4x>9或5-4x<-9,所以4x<-4或4x>14,所以x<-1或x>,所以原不等式的解集为.
(2)由于||x-2|-1|≤1,即-1≤|x-2|-1≤1,即|x-2|≤2,所以-2≤x-2≤2,所以0≤x≤4.
【答案】 (1) (2)0≤x≤4
考向2 “|x-a|+|x-b|≥c和|x-a|+|x+b|≤c(c>0)”型不等式的解法
【例3】 (2016·新课标全国卷Ⅰ)已知函数f(x)=|x+1|-|2x-3|.
(Ⅰ)画出y=f(x)的图象;
(Ⅱ)求不等式|f(x)|>1的解集.
【解】 (Ⅰ)f(x)=
y=f(x)的图象如图所示.
(Ⅱ)由f(x)的表达式及图象知,
当f(x)=1时,可得x=1或x=3;
当f(x)=-1时,可得x=或x=5.
故f(x)>1的解集为{x|15}.
所以|f(x)|>1的解集为{x|x<或15}.
【总结反思】
含绝对值不等式的常用解法
(1)基本性质法:对a∈(0,+∞),|x|a⇔x<-a或x>a.
(2)平方法:两边平方去掉绝对值符号.
(3)零点分区间法(或叫定义法):含有两个或两个以上绝对值符号的不等式,可用零点分区间法脱去绝对值符号,将其转化为与之等价的不含绝对值符号的不等式(组)求解.
(4)几何法:利用绝对值的几何意义,画出数轴,将绝对值转化为数轴上两点的距离求解.
(5)数形结合法:在直角坐标系中作出不等式两边所对应的两个函数的图象,利用函数图象求解.
(1)若不等式|x-a|+3x≤0(其中a>0)的解集为{x|x≤1},则实数a的值是________.
(2)解不等式|2x+1|-|x-4|>0.
解析:(1)不等式|x-a|+3x≤0等价于或即或因为a>0,所以不等式组的解集为.由题设可得-=-1,故a=2.
(2)解:令f(x)=|2x+1|-|x-4|,当x≥4时,f(x)=2x+1-(x-4)=x+5>0得x>-5,所以x≥4时,不等式成立.当-≤x<4时,f(x)=2x+1+x-4=3x-3>0,得x>1,所以,10,得x<-5,所以,x<-5时,不等式成立.综上,原不等式的解集为{x|x>1或x<-5}.
答案:(1)2
热点三 绝对值不等式的恒成立问题
【例4】 (2016·新课标全国卷Ⅲ)已知函数f(x)=|2x-a|+a.
(Ⅰ)当a=2时,求不等式f(x)≤6的解集;
(Ⅱ)设函数g(x)=|2x-1|.当x∈R时,f(x)+g(x)≥3,求a的取值范围.
【解】 (Ⅰ)当a=2时,f(x)=|2x-2|
+2.解不等式|2x-2|+2≤6得-1≤x≤3.因此f(x)≤6的解集为{x|-1≤x≤3}.
(Ⅱ)当x∈R时,f(x)+g(x)=|2x-a|+a+|1-2x|≥|2x-a+1-2x|+a=|1-a|+a.所以当x∈R时,f(x)+g(x)≥3等价于|1-a|+a≥3.①
当a≤1时,①等价于1-a+a≥3,无解.
当a>1时,①等价于a-1+a≥3,解得a≥2.
所以a的取值范围是[2,+∞).
【总结反思】
不等式恒成立问题的常见类型及其解法
(1)分离参数法
运用“f(x)≤a⇔f(x)max≤a,f(x)≥a⇔f(x)min≥a”可解决恒成立中的参数范围问题.
(2)数形结合法
在研究曲线交点的恒成立问题时,若能数形结合,揭示问题所蕴含的几何背景,发挥形象思维与抽象思维各自的优势,可直观解决问题.
提醒:不等式的解集为R是指不等式恒成立问题,而不等式的解集为∅的对立面也是不等式恒成立问题,如f(x)>m的解集为∅,则f(x)≤m恒成立.
(2017·郑州模拟)已知函数f(x)=|2x+1|+|2x-3|.
(1)求不等式f(x)≤6的解集.
(2)若关于x的不等式f(x)<|a-1|的解集非空,求实数a的取值范围.
解:(1)原不等式等价于
或
或
解之得4,解此不等式得a<-3或a>5.
1.对于绝对值三角不等式,易忽视等号成立的条件.对|a+b|≥|a|-|b|,当且仅当|a|≥|b|且ab≤0时,等号成立,对|a|-|b|≤|a-b|≤|a|+|b|,当且仅当|a|≥|b|且ab≥0时左边等号成立,当且仅当ab≤0时右边等号成立.
2.形如|x-a|+|x-b|≥c(c>0)的不等式解法在讨论时应注意分类讨论点处的处理及c的符号判断,若c<0,则不等式解集为R.