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- 2021-06-16 发布
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第2讲 不等式选讲
含绝对值不等式的解法 共研典例 类题通法
1.|ax+b|≤c,|ax+b|≥c型不等式的解法
(1)若c>0,则|ax+b|≤c⇔-c≤ax+b≤c,|ax+b|≥c⇔ax+b≥c,或ax+b≤-c,然后根据a,b的取值求解即可;
(2)若c<0,则|ax+b|≤c的解集为∅,|ax+b|≥c的解集为R.
2.|x-a|+|x-b|≥c,|x-a|+|x-b|≤c型不等式的解法
(1)令每个绝对值符号里的一次式为0,求出相应的根;
(2)把这些根由小到大排序,它们把数轴分为若干个区间;
(3)在所分区间上,根据绝对值的定义去掉绝对值符号,讨论所得的不等式在这个区间上的解集;
(4)这些解集的并集就是原不等式的解集.
(2016·武汉模拟)设函数f(x)=|kx-1|(k∈R).
(1)若不等式f(x)≤2的解集为,求k的值;
(2)若f(1)+f(2)<5,求k的取值范围.
【解】 (1)由|kx-1|≤2,得-2≤kx-1≤2,
所以-1≤kx≤3,所以-≤x≤1.
由已知,得=1,所以k=3.
(2)由已知,得|k-1|+|2k-1|<5.
当k≤时,-(k-1)-(2k-1)<5,得k>-1,此时-1<k≤;
当<k≤1时,-(k-1)+(2k-1)<5,得k<5,此时<k≤1;
当k>1时,(k-1)+(2k-1)<5,得k<,此时1<k<.
综上,k的取值范围是.
用零点分段法解绝对值不等式的步骤
(1)求零点.
(2)划区间,去绝对值号.
(3)分别解去掉绝对值号的不等式.
(4)取每个结果的并集,注意在分段讨论时不要遗漏区间的端点值.
[题组通关]
1.(2016·高考全国卷乙)已知函数f(x)=|x+1|-|2x-3|.
(1)画出y=f(x)的图象;
(2)求不等式|f(x)|>1的解集.
[解] (1)f(x)=
y=f(x)的图象如图所示.
(2)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|1<x<3};f(x)<-1的解集为.
所以|f(x)|>1的解集为.
2.(2016·贵阳模拟)已知函数f(x)=|x+a|+|x-2|.
(1)当a=-4时,求不等式f(x)≥6的解集;
(2)若f(x)≤|x-3|的解集包含[0,1],求实数a的取值范围.
[解] (1)当a=-4时,f(x)≥6,即|x-4|+|x-2|≥6,
即或
或,
解得x≤0或x≥6.
所以原不等式的解集为(-∞,0]∪[6,+∞).
(2)由题可得f(x)≤|x-3|在[0,1]上恒成立,
即|x+a|+2-x≤3-x在[0,1]上恒成立,
即-1-x≤a≤1-x在[0,1]上恒成立,
即-1≤a≤0.
3.设函数f(x)=|x-a|+|x-2|.
(1)当a=2时,解不等式f(x)≥4+|x-2|-|x-1|;
(2)若不等式f(x)≤1+|x-2|的解集为[0,2],+=a(m>0,n>0),求证:m+2n≥4.
[解] (1)当a=2时,不等式f(x)≥4+|x-2|-|x-1|可以化简为|x-2|+|x-1|≥4.
由绝对值不等式的几何意义可得,
不等式的解集为∪.
(2)证明:化简f(x)≤1+|x-2|,得|x-a|≤1,
解得a-1≤x≤a+1,
而f(x)≤1+|x-2|的解集为[0,2],
所以解得a=1,
所以+=1(m>0,n>0),
所以m+2n=(m+2n)=2++≥4(当且仅当=,即m=2,n=1时等号成立).
不等式的证明 共研典例 类题通法
证明不等式的基本方法
(1)比较法:作差或作商比较.
(2)综合法:根据已知条件、不等式的性质、基本不等式,通过逻辑推理导出结论.
(3)分析法:执果索因的证明方法.
(4)反证法:反设结论,导出矛盾.
(5)放缩法:通过把不等式中的部分值放大或缩小的证明方法.
(2016·贵州模拟)已知函数f(x)=2|x+1|+|x-2|.
(1)求f(x)的最小值m;
(2)若a,b,c均为正实数,且满足a+b+c=m,求证:++≥3.
【解】 (1)当x<-1时,f(x)=-2(x+1)-(x-2)=-3x∈(3,+∞);
当-1≤x<2时,f(x)=2(x+1)-(x-2)=x+4∈[3,6);
当x≥2时,f(x)=2(x+1)+(x-2)=3x∈[6,+∞).
综上,f(x)的最小值m=3.
(2)证明:a,b,c均为正实数,且满足a+b+c=3,
因为+++(a+b+c)
=++
≥2=2(a+b+c).
(当且仅当a=b=c=1时,取“=”)
所以++≥a+b+c,即++≥3.
证明方法的选择
不等式证明的常用方法有比较法、分析法、综合法、反证法等.如果已知条件与待证结论直接联系不明显,可考虑用分析法;如果待证命题是否定性命题、唯一性命题或以“至少”“至多”等方式给出的,则考虑用反证法.在必要的情况下,可能还需要使用换元法、构造法等技巧简化对问题的表述和证明.
[题组通关]
1.(2016·桂林模拟)已知f(x)=|x+1|+|x-1|,不等式f(x)<4的解集为M.
(1)求M;
(2)当a,b∈M时,证明:2|a+b|<|4+ab|.
[解] (1)①当x≥1时,解得1≤x<2;
②当-1≤x<1时,解得-1≤x<1;
③当x<-1时,解得-2<x<-1.
综上,不等式的解集M=(-2,2).
(2)证明:要证明原不等式成立,则需证明4(a2+2ab+b2)<a2b2+8ab+16,
只需证明a2b2-4a2-4b2+16>0,
即需证明(a2-4)(b2-4)>0.
因为a,b∈(-2,2),所以a2<4,b2<4,
所以a2-4<0,b2-4<0,
所以(a2-4)(b2-4)>0,所以原不等式成立.
2.(2016·山西高三质量检测)设a,b,c,d均为正数,且a-c=d-b,证明:
(1)若ab>cd,则+ >+;
(2)+ >+是|a-b|<|c-d|的充要条件.
[证明] (1)因为(+)2=a+b+2,(+)2=c+d+2,
由a+b=c+d,ab>cd,得(+)2>(+)2,
所以+ >+.
(2)①若|a-b|<|c-d|,则(a-b)2<(c-d)2,
即(a+b)2-4ab<(c+d)2-4cd.
因为a+b=c+d,所以ab>cd.
由(1)得+>+.
②若+ >+,则(+)2>(+)2,
即a+b+2 >c+d+2.
因为a+b=c+d,所以ab>cd.
于是(a-b)2=(a+b)2-4ab<(c+d)2-4cd=(c-d)2.
所以|a-b|<|c-d|.
综上,+>+是|a-b|<|c-d|的充要条件.
3.设x≥1,y≥1,求证x+y+≤++xy.
[证明] 由于x≥1,y≥1,
要证x+y+≤++xy,
只需证xy(x+y)+1≤y+x+(xy)2.
因为[y+x+(xy)2]-[xy(x+y)+1]
=[(xy)2-1]-[xy(x+y)-(x+y)]
=(xy+1)(xy-1)-(x+y)(xy-1)
=(xy-1)(xy-x-y+1)
=(xy-1)(x-1)(y-1),
因为x≥1,y≥1,
所以(xy-1)(x-1)(y-1)≥0,
从而所要证明的不等式成立.
含绝对值不等式的恒成立问题 共研典例 类题通法
1.f(x)>a恒成立⇔f(x)min>a;f(x)<a恒成立⇔f(x)max<a;f(x)>a有解⇔f(x)max>a;f(x)<a有解⇔f(x)min<a;f(x)>a无解⇔f(x)max≤a;f(x)<a无解⇔f(x)min≥a.
2.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.
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.
(2016·高考全国卷丙)已知函数f(x)=|2x-a|+a.
(1)当a=2时,求不等式f(x)≤6的解集;
(2)设函数g(x)=|2x-1|.当x∈R时,f(x)+g(x)≥3,求a的取值范围.
【解】 (1)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}.
(2)当x∈R时,
f(x)+g(x)=|2x-a|+a+|2x-1|
≥|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,+∞).
解决含参数的绝对值不等式问题常用的两种方法
(1)将参数分类讨论,将其转化为分段函数解决;
(2)借助于绝对值的几何意义,先求出f(x)的最值或值域,然后再根据题目要求,求解参数的取值范围.
[题组通关]
1.(2016·长春模拟)设函数f(x)=|x+2|+|x-a|(a∈R).
(1)若不等式f(x)+a≥0恒成立,求实数a的取值范围;
(2)若不等式f(x)≥x恒成立,求实数a的取值范围.
[解] (1)当a≥0时,f(x)+a≥0恒成立,当a<0时,要保证f(x)≥-a恒成立,即f(x)的最小值|a+2|≥-a,解得-1≤a<0,故a≥-1.
(2)由题意可知,函数y=f(x)的图象恒在直线y=x的上方,画出两个函数图象可知,当a≤-2时,符合题意,当a>-2时,只需满足点(a,a+2)不在点的下方即可,所以
a+2≥a,即-2<a≤4.
综上,实数a的取值范围是(-∞,4].
2.(2016·兰州市诊断考试)设函数f(x)=|2x-1|-|x+2|.
(1)解不等式f(x)>0;
(2)若∃x0∈R,使得f(x0)+2m2<4m,求实数m的取值范围.
[解] (1)不等式f(x)>0,即|2x-1|>|x+2|,
即4x2-4x+1>x2+4x+4,
3x2-8x-3>0,解得x<-或x>3,
所以不等式f(x)>0的解集为{x|x<-或x>3}.
(2)f(x)=|2x-1|-|x+2|=
故f(x)的最小值为f()=-.
因为∃x0∈R,使得f(x0)+2m2<4m,
所以4m-2m2>-,
解得-0;
(2)已知关于x的不等式a-3|x-3|0等价于|2x+1|>|x-3|,
两边平方得4x2+4x+1>x2-6x+9,即3x2+10x-8>0,
解得x<-4或x>,所以原不等式的解集是
.
(2)不等式a-3|x-3|f(a)-f(-b).
[解] (1)①当x≤-1时,原不等式可化为-x-1<-2x-2,解得x<-1;
②当-11.
综上,M={x|x<-1或x>1}.
(2)证明:因为f(a)-f(-b)=|a+1|-|-b+1|≤|a+1-(-b+1)|=|a+b|,
所以,要证f(ab)>f(a)-f(-b),
只需证|ab+1|>|a+b|,
即证(ab+1)2>(a+b)2,
即证a2b2+2ab+1>a2+2ab+b2,
即证a2b2-a2-b2+1>0,即证(a2-1)(b2-1)>0.
因为a,b∈M,所以a2>1,b2>1,所以(a2-1)(b2-1)>0成立,所以原不等式成立.
6.(2016·河南六市联考)设函数f(x)=|x-a|,a<0.
(1)证明:f(x)+f≥2;
(2)若不等式f(x)+f(2x)<的解集非空,求a的取值范围.
[解] (1)证明:由函数f(x)=|x-a|,a<0,
则f(x)+f=|x-a|+
=|x-a|+
≥
=
=|x|+
≥2
=2(当且仅当|x|=1时取等号).
(2)f(x)+f(2x)=|x-a|+|2x-a|,a<0.
当x≤a时,f(x)+f(2x)=a-x+a-2x=2a-3x,
则f(x)+f(2x)≥-a;
当a<x<时,f(x)+f(2x)=x-a+a-2x=-x,
则-<f(x)+f(2x)<-a;
当x≥时,f(x)+f(2x)=x-a+2x-a=3x-2a,则f(x)+f(2x)≥-,则f(x)+f(2x)的值域为,
不等式f(x)+f(2x)<的解集非空,即为>-,
解得a>-1,由于a<0,
所以a的取值范围是(-1,0).