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  • 2021-06-16 发布

2019版一轮复习理数通用版高考达标检测(六十) 不等式证明

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高考达标检测(六十) 不等式证明 1.已知 a,b 都是正实数,且 a+b=2,求证: a2 a+1 + b2 b+1 ≥1. 证明:∵a>0,b>0,a+b=2, ∴ a2 a+1 + b2 b+1 -1=a2b+1+b2a+1-a+1b+1 a+1b+1 =a2b+a2+b2a+b2-ab-a-b-1 a+1b+1 =a2+b2+aba+b-ab-a+b-1 a+1b+1 =a2+b2+2ab-ab-3 a+1b+1 =a+b2-3-ab a+1b+1 = 1-ab a+1b+1. ∵a+b=2≥2 ab,∴ab≤1. ∴ 1-ab a+1b+1 ≥0. ∴ a2 a+1 + b2 b+1 ≥1. 2.已知定义在 R 上的函数 f(x)=|x+1|+|x-2|的最小值为 a. (1)求 a 的值; (2)若 p,q,r 是正实数,且满足 p+q+r=a,求证:p2+q2+r2≥3. 解:(1)因为|x+1|+|x-2|≥|(x+1)-(x-2)|=3, 当且仅当-1≤x≤2 时,等号成立, 所以 f(x)的最小值等于 3,即 a=3. (2)证明:由(1)知 p+q+r=3, 又因为 p,q,r 是正实数, 所以(p2+q2+r2)(12+12+12)≥(p×1+q×1+r×1)2=(p+q+r)2=9, 即 p2+q2+r2≥3. 3.(2018·云南统一检测)已知 a 是常数,对任意实数 x,不等式|x+1|-|2-x|≤a≤ |x+1|+|2-x|都成立. (1)求 a 的值; (2)设 m>n>0,求证:2m+ 1 m2-2mn+n2 ≥2n+a. 解:(1)设 f(x)=|x+1|-|2-x|, 则 f(x)= -3,x≤-1, 2x-1,-1<x<2, 3,x≥2, ∴f(x)的最大值为 3. ∵对任意实数 x,|x+1|-|2-x|≤a 都成立,即 f(x)≤a, ∴a≥3. 设 h(x)=|x+1|+|2-x|, 则 h(x)= -2x+1,x≤-1, 3,-1<x<2, 2x-1,x≥2, 则 h(x)的最小值为 3. ∵对任意实数 x,|x+1|+|2-x|≥a 都成立,即 h(x)≥a, ∴a≤3. ∴a=3. (2)证明:由(1)知 a=3. ∵2m+ 1 m2-2mn+n2 -2n=(m-n)+(m-n)+ 1 m-n2 ,且 m>n>0, ∴(m-n)+(m-n)+ 1 m-n2 ≥3 3 m-nm-n 1 m-n2 =3. ∴2m+ 1 m2-2mn+n2 ≥2n+a. 4.已知 x,y,z 是正实数,且满足 x+2y+3z=1. (1)求1 x +1 y +1 z 的最小值; (2)求证:x2+y2+z2≥ 1 14. 解:(1)∵x,y,z 是正实数,且满足 x+2y+3z=1, ∴1 x +1 y +1 z = 1 x +1 y +1 z (x+2y+3z) =6+2y x +3z x +x y +3z y +x z +2y z ≥6+2 2+2 3+2 6, 当且仅当2y x =x y 且3z x =x z 且3z y =2y z 时取等号. (2)由柯西不等式可得 1=(x+2y+3z)2≤(x2+y2+z2)(12+22+32) =14(x2+y2+z2), ∴x2+y2+z2≥ 1 14 , 当且仅当 x=y 2 =z 3 ,即 x= 1 14 ,y=1 7 ,z= 3 14 时取等号. 故 x2+y2+z2≥ 1 14. 5.(2018·石家庄模拟)已知函数 f(x)=|x|+|x-1|. (1)若 f(x)≥|m-1|恒成立,求实数 m 的最大值 M; (2)在(1)成立的条件下,正实数 a,b 满足 a2+b2=M,证明:a+b≥2ab. 解:(1)由绝对值不等式的性质知 f(x)=|x|+|x-1|≥|x-x+1|=1, ∴f(x)min=1,∴只需|m-1|≤1, 即-1≤m-1≤1,∴0≤m≤2, ∴实数 m 的最大值 M=2. (2)证明:∵a2+b2≥2ab,且 a2+b2=2, ∴ab≤1, ∴ ab≤1,当且仅当 a=b 时取等号.① 又 ab≤a+b 2 ,∴ ab a+b ≤1 2 , ∴ ab a+b ≤ ab 2 ,当且仅当 a=b 时取等号.② 由①②得, ab a+b ≤1 2 ,∴a+b≥2ab. 6.(2018·吉林实验中学模拟)设函数 f(x)=|x-a|. (1)当 a=2 时,解不等式 f(x)≥4-|x-1|; (2)若 f(x)≤1 的解集为[0,2],1 m + 1 2n =a(m>0,n>0),求证:m+2n≥4. 解:(1)当 a=2 时,不等式为|x-2|+|x-1|≥4. ①当 x≥2 时,不等式可化为 x-2+x-1≥4,解得 x≥7 2 ; ②当 1<x<2 时,不等式可化为 2-x+x-1≥4, 不等式的解集为∅; ③当 x≤1 时,不等式可化为 2-x+1-x≥4,解得 x≤-1 2. 综上可得,不等式的解集为 -∞,-1 2 ∪ 7 2 ,+∞ . (2)证明:∵f(x)≤1,即|x-a|≤1, 解得 a-1≤x≤a+1,而 f(x)≤1 的解集是[0,2], ∴ a-1=0, a+1=2, 解得 a=1, 所以1 m + 1 2n =1(m>0,n>0), 所以 m+2n=(m+2n) 1 m + 1 2n =2+m 2n +2n m ≥2+2 m 2n·2n m =4, 当且仅当 m=2,n=1 时取等号. 7.已知 a,b,c,d 均为正数,且 ad=bc. (1)证明:若 a+d>b+c,则|a-d|>|b-c|; (2)若 t· a2+b2· c2+d2= a4+c4+ b4+d4,求实数 t 的取值范围. 解:(1)证明:由 a+d>b+c,且 a,b,c,d 均为正数, 得(a+d)2>(b+c)2,又 ad=bc, 所以(a-d)2>(b-c)2,即|a-d|>|b-c|. (2)因为(a2+b2)(c2+d2)=a2c2+a2d2+b2c2+b2d2=a2c2+2abcd+b2d2=(ac+bd)2, 所以 t· a2+b2· c2+d2=t(ac+bd). 由于 a4+c4≥ 2ac, b4+d4≥ 2bd, 又已知 t· a2+b2· c2+d2= a4+c4+ b4+d4, 则 t(ac+bd)≥ 2(ac+bd),故 t≥ 2,当且仅当 a=c,b=d 时取等号. 所以实数 t 的取值范围为[ 2,+∞). 8.已知函数 f(x)=|x-1|. (1)解不等式 f(2x)+f(x+4)≥8; (2)若|a|<1,|b|<1,a≠0,求证:fab |a| >f b a . 解:(1)f(2x)+f(x+4)=|2x-1|+|x+3| = -3x-2,x<-3, -x+4,-3≤x<1 2 , 3x+2,x≥1 2 , 当 x<-3 时,由-3x-2≥8,解得 x≤-10 3 ; 当-3≤x<1 2 时,-x+4≥8 无解; 当 x≥1 2 时,由 3x+2≥8,解得 x≥2. 所以不等式 f(2x)+f(x+4)≥8 的解集为 -∞,-10 3 ∪[2,+∞). (2)证明:fab |a| >f b a 等价于 f(ab)>|a|f b a ,即|ab-1|>|a-b|. 因为|a|<1,|b|<1, 所以|ab-1|2-|a-b|2=(a2b2-2ab+1)-(a2-2ab+b2)=(a2-1)(b2-1)>0, 所以|ab-1|>|a-b|. 故所证不等式成立.