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- 2021-05-13 发布
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2017年高考第二轮复习:
(理数)专题二十三 不等式选讲
1.(2015·山东,5,易)不等式|x-1|-|x-5|<2的解集是( )
A.(-∞,4) B.(-∞,1) C.(1,4) D.(1,5)
1.A 由|x-1|-|x-5|<2
⇒
或
或
⇒x<1或1≤x<4或∅⇒x<4.故选A.
2.(2012·陕西,15A,易)若存在实数x使|x-a|+|x-1|≤3成立,则实数a的取值范围是________.
2.【解析】 方法一:不等式|x-a|+|x-1|≤3表示数轴上的点x到点a和点1的距离之和小于等于3.
因为数轴上的点x到点a和点1的距离之和最小时,即点x在点a和点1之间时,此时距离之和为|a-1|,
要使不等式|x-a|+|x-1|≤3有解,则|a-1|≤3,
解得-2≤a≤4.
方法二:因为存在实数x使|x-a|+|x-1|≤3成立,
所以(|x-a|+|x-1|)min≤3.
又|x-a|+|x-1|≥|x-a-(x-1)|=|a-1|,
所以|a-1|≤3,
解得-2≤a≤4.
【答案】 [-2,4]
3.(2016·课标Ⅰ,24,10分,中)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.
3.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,
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|11的解集为.
4.(2016·课标Ⅲ,24,10分,中)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.
4.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+|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.
当a≤1时,上式等价于1-a+a≥3,无解.
当a>1时,上式等价于a-1+a≥3,解得a≥2.所以a的取值范围是[2,+∞).
5.(2015·江苏,21D,10分,易)解不等式x+|2x+3|≥2.
5.解:原不等式可化为或
解得x≤-5或x≥-.
综上,原不等式的解集是{x|x≤-5或x≥-}.
6.(2014·课标Ⅱ,24,10分,中)设函数f(x)=+|x-a|(a>0).
(1)证明:f(x)≥2;
(2)若f(3)<5,求a的取值范围.
6.解:(1)证明:由a>0,得f(x)=+≥
=+a≥2,
所以f(x)≥2.
(2)f(3)=+|3-a|.
当a>3时,f(3)=a+,
由f(3)<5得30时,-≤x≤,得a=2.
(2)记h(x)=f(x)-2f =|2x+1|-2|x+1|,
则h(x)=
所以当x≤-1时,h(x)=1;
当-11.
(1)当a=2时,求不等式f(x)≥4-|x-4|的解集;
(2)已知关于x的不等式|f(2x+a)-2f(x)|≤2的解集为{x|1≤x≤2},求a的值.
【解析】 (1)当a=2时,
f(x)+|x-4|=|x-2|+|x-4|=
当x≤2时,由f(x)≥4-|x-4|得-2x+6≥4,解得x≤1;
当21,所以|4x-2a|≤2,解得≤x≤.
又已知|h(x)|≤2的解集为{x|1≤x≤2},
所以解得a=3.
解绝对值不等式的关键是去掉绝对值,要注意分类讨论思想的运用.解题(1)时将不等式转化为f(x)+|x-4|≥4后,利用零点分段法去绝对值,运用分类讨论的思想,确定不等式的解集;解题(2)的关键是构造辅助函数h(x)=f(2x+a)-2f(x)进行求解.
(2015·课标Ⅰ,24,10分)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,
即x>4,无解;
当-10,解得0,解得1≤x<2.
综上,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,+∞).
含绝对值不等式的常用解法
(1)基本性质法:对a∈R+,|x|<a⇔-a<x<a,|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: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.
含参数的绝对值不等式问题多考查恒成立、存在性、参数范围问题.此类问题多可转化为最值问题,以解答题的形式考查.
2(2013·课标Ⅰ,24,10分)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)-1,且当x∈时,f(x)≤g(x),求a的取值范围.
【解析】 (1)当a=-2时,不等式f(x)x-f(x)恒成立时a的取值范围.
解:(1)由题意得,当a=2时,
f(x)=
∵f(x)在(2,+∞)上单调递增,
∴f(x)的值域为[2,+∞).
(2)由g(x)=|x+1|,不等式g(x)-2>x-f(x)恒成立,
有|x+1|+|x-a|>2恒成立,
即(|x+1|+|x-a|)min>2.
而|x+1|+|x-a|≥|(x+1)-(x-a)|=|1+a|,
∴|1+a|>2,解得a>1或a<-3.
不等式恒成立时求参数范围问题的解法
(1)分离参数法:运用“f(x)≤a恒成立⇔f(x)max≤a,f(x)≥a恒成立⇔f(x)min≥a”可解决恒成立中的参数取值范围问题.
(2)更换主元法:对于不少含参不等式恒成立问题,若直接从主元入手非常困难或不可能解决问题时,可转换思维角度,将主元与参数互换,常可得到简捷的解法.
(3)数形结合法:在研究曲线交点的恒成立问题时数形结合,揭示问题所蕴含的几何背景,发挥形象思维与抽象思维的优势,可直接解决问题.
1.(2016·山西大同质检,24,10分)已知函数f(x)=|2x-1|+|x-2a|.
(1)当a=1时,求f(x)≤3的解集;
(2)当x∈[1,2]时,f(x)≤3恒成立,求实数a的取值范围.
1.解:(1)当a=1时,由f(x)≤3,可得|2x-1|+|x-2|≤3,
∴①或②或③
解①得0≤x<,解②得≤x<2,解③得x=2.
综上可得,0≤x≤2,即不等式的解集为[0,2].
(2)∵当x∈[1,2]时,f(x)≤3恒成立,
即|x-2a|≤3-|2x-1|=4-2x,
故2x-4≤2a-x≤4-2x,
即3x-4≤2a≤4-x.
再根据3x-4在x∈[1,2]上的最大值为6-4=2,4-x的最小值为4-2=2,
∴2a=2,∴a=1,
即a的取值范围为{1}.
2.(2016·河南开封二模,24,10分)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|的解集不是空集,求实数a的取值范围.
2.解:(1)原不等式等价于
或或
解得4,∴a<-3或a>5,
∴实数a的取值范围为(-∞,-3)∪(5,+∞).
3.(2015·福建泉州模拟,21(3),7分)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.
3.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-33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,则函数g(x)的图象在函数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].
1.(2014·陕西,15A,易)设a,b,m,n∈R,且a2+b2=5,ma+nb=5,则的最小值为________.
1.【解析】 根据柯西不等式(ma+nb)2≤(a2+b2)(m2+n2),得25≤5(m2+n2),得m2+n2≥5,故的最小值为.
【答案】
2.(2016·课标Ⅱ,24,10分)已知函数f(x)=+,M为不等式f(x)<2的解集.
(1)求M;
(2)证明:当a,b∈M时,|a+b|<|1+ab|.
2.[考向1]解: (1)f(x)=
当x≤-时,由f(x)<2得-2x<2,解得x>-1;
当-0,b>0,且a+b=+.证明:
(1)a+b≥2;
(2)a2+a<2与b2+b<2不可能同时成立.
3.证明:由a+b=+=,a>0,b>0,得ab=1.
(1)由基本不等式及ab=1,
有a+b≥2=2,即a+b≥2.
(2)假设a2+a<2与b2+b<2同时成立,
则由a2+a<2及a>0得00,y>0,证明:(1+x+y2)(1+x2+y)≥9xy.
4.证明:因为x>0,y>0,
所以1+x+y2≥3>0, 1+x2+y≥3>0,
故(1+x+y2)(1+x2+y)≥3·3=9xy.
5.(2014·福建,21(3),7分,中)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.
5.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.
不等式的证明是高考的一个重要考向,证明方法灵活多样,技巧性和综合性较强.全国高考都是以解答题的形式出现.
在复习中,熟练掌握不等式的证明方法尤为重要,弄清每种方法的适用性,通过训练寻找解题规律.
1(2015·课标Ⅱ,24,10分)设a,b,c,d均为正数,且a+b=c+d,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,
由题设a+b=c+d,ab>cd得(+)2>(+)2.
因此+>+.
(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.
因此|a-b|<|c-d|.
综上,+>+是|a-b|<|c-d|的充要条件.
本例考查不等式的证明和充要条件的判定,考查推理论证能力和转化与化归的思想方法.
解题(1)利用分析法证明,要证的不等式两边都是正数,要证原不等式,只要证明左边的平方大于右边的平方即可;
解题(2)要分充分性和必要性两种情况证明,同样通过两边平方来证明.
(2013·课标Ⅱ,24,10分)设a,b,c均为正数,且a+b+c=1,
证明:(1)ab+bc+ca≤;
(2)++≥1.
证明:(1)由a2+b2≥2ab,b2+c2≥2bc,c2+a2≥2ca
得a2+b2+c2≥ab+bc+ca.
由题设得(a+b+c)2=1,
即a2+b2+c2+2ab+2bc+2ca=1.
所以3(ab+bc+ca)≤1,即ab+bc+ca≤.
(2)因为+b≥2a,+c≥2b, +a≥2c,
故+++(a+b+c)≥2(a+b+c),
即++≥a+b+c.
所以++≥1.
证明不等式常用的方法
(1)证明不等式的常用方法有比较法、综合法、分析法.如果已知条件与待证结论的联系不明显,可考虑用分析法.
(2)如果待证命题是否定性命题或唯一性命题或以“至少”“至多”等方式给出,则考虑用反证法.
(3)如果待证不等式与自然数有关,则考虑用数学归纳法等.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.
利用基本不等式和柯西不等式求最值问题是近几年高考常考内容,在全国高考中一般是以解答题形式考查,难度属中低档.
复习中掌握基本不等式、柯西不等式及其变形技巧是解答此类问题的关键.
2(1)(2013·湖南,10)已知a,b,c∈R,a+2b+3c=6,则a2+4b2+9c2
的最小值为________.
(2)(2014·课标Ⅰ,24,10分)若a>0,b>0,且+=.
①求a3+b3的最小值;
②是否存在a,b,使得2a+3b=6?并说明理由.
【解析】 (1)由柯西不等式(a2+4b2+9c2)(12+12+12)≥(a+2b+3c)2得3(a2+4b2+9c2)≥36,所以a2+4b2+9c2≥12,当且仅当a=2b=3c=2时,a2+4b2+9c2取得最小值12.
(2)①由=+≥,得ab≥2,且当a=b=时等号成立.
故a3+b3≥2≥4,且当a=b=时等号成立.
所以a3+b3的最小值为4.
②不存在a,b,使得2a+3b=6.理由如下:
由(1)知,2a+3b≥2≥4.
由于4>6,从而不存在a,b,使得2a+3b=6.
解题(1)时注意观察已知与所求式的特点,由柯西不等式求解;
解题(2)①时结合已知等式运用基本不等式得到ab≥2,再次运用基本不等式求出最小值;解题(2)②时运用基本不等式求出2a+3b的最小值为4,而4>6,从而说明不存在a,b,使得2a+3b=6.
(2015·陕西,24,10分)已知关于x的不等式|x+a|<b的解集为{x|2<x<4}.
(1)求实数a,b的值;
(2)求+的最大值.
解:(1)由|x+a|<b,得-b-a<x<b-a,则
解得a=-3,b=1.
(2)+=+≤
=2=4,
当且仅当=,即t=1时等号成立,
故(+)max=4.
利用基本不等式、柯西不等式求最值的方法
(1)在运用基本不等式求函数的最大(小)值时,常需要对函数式作“添、裂、配、凑”变形,使其完全满足基本不等式要求的“正、定、等”三个条件.
(2)在应用柯西不等式求最大值时,要注意等号成立的条件,柯西不等式在排列上规律明显,具有简洁、对称的美感,运用柯西不等式求解时,按照“一看、二构造、三判断、四运用”可快速求解此类问题.
1.(2016·贵州六校联考,24,10分)已知a>0,b>0,a+b=1,求证:
(1)++≥8;
(2)≥9.
1.证明:(1)∵a+b=1,a>0,b>0,
∴++=++
=2=2
=2+4
≥4+4=8(当且仅当a=b=时,等号成立),
∴++≥8.
(2)∵
=+++1,
由(1)知++≥8.
∴≥9.
2.(2016·湖北武汉四校联考,24,10分)已知关于x的不等式m-|x-2|≥1,其解集为[0,4].
(1)求m的值;
(2)若a,b均为正实数,且满足a+b=m,求a2+b2的最小值.
2.解:(1)不等式m-|x-2|≥1可化为|x-2|≤m-1,
∴1-m≤x-2≤m-1,
即3-m≤x≤m+1.
∵其解集为[0,4],∴
∴m=3.
(2)由(1)知a+b=3,
∵(a2+b2)(12+12)≥(a×1+b×1)2=(a+b)2=9,
∴a2+b2≥,∴a2+b2的最小值为.
3.(2016·陕西宝鸡质检,24,10分)已知a,b均为正数,且a+b=1,证明:
(1)(ax+by)2≤ax2+by2;
(2)+≥.
3.证明:(1)(ax+by)2-(ax2+by2)=a(a-1)x2+b(b-1)y2+2abxy,
因为a+b=1,
所以a-1=-b,b-1=-a.
又a,b均为正数,
所以a(a-1)x2+b(b-1)y2+2abxy
=-ab(x2+y2-2xy)
=-ab(x-y)2≤0,当且仅当x=y时等号成立.
所以(ax+by)2≤ax2+by2.
(2)+=4+a2+b2+=4+a2+b2++=4+a2+b2+1+++++1=4+(a2+b2)+2+2+≥4++2+4+2=
.
当且仅当a=b时等号成立.
4.(2016·广东佛山一模,24,10分)已知二次函数f(x)=x2+ax+b(a,b∈R)的定义域为[-1,1],且|f(x)|的最大值为M.
(1)证明:|1+b|≤M;
(2)证明:M≥.
4.证明:(1)∵M≥|f(-1)|=|1-a+b|, M≥|f(1)|=|1+a+b|,
∴2M≥|1-a+b|+|1+a+b|≥|(1-a+b)+(1+a+b)|=2|1+b|,
∴M≥|1+b|.
(2)依题意,M≥|f(-1)|,M≥|f(0)|,M≥|f(1)|.
又|f(-1)|=|1-a+b|,|f(1)|=|1+a+b|,|f(0)|=|b|.
∴4M≥|f(-1)|+2|f(0)|+|f(1)|
=|1-a+b|+2|b|+|1+a+b|
≥|(1-a+b)-2b+(1+a+b)|=2.
∴M≥.
5.(2016·福建厦门质检,21(3),7分)已知a,b,c为非零实数,且a2+b2+c2+1-m=0,+++1-2m=0.
(1)求证:++≥;
(2)求实数m的取值范围.
5.解:(1)证明:由柯西不等式得
(a2+b2+c2)≥,
即(a2+b2+c2)≥36.
∴++≥.
(2)由已知得a2+b2+c2=m-1,++=2m-1,
∴(m-1)(2m-1)≥36,
即2m2-3m-35≥0,
解得m≤-或m≥5.
又a2+b2+c2=m-1>0,
++=2m-1>0,
∴m≥5.
即实数m的取值范围是[5,+∞).
6.(2015·黑龙江大庆二模,24,10分)已知函数f(x)=m-|x-1|-|x-2|,m∈R,且f(x+1)≥0的解集为[0,1].
(1)求m的值;
(2)若a,b,c,x,y,z∈R,且x2+y2+z2=a2+b2+c2=m,求证:ax+by+cz≤1.
6.解:(1)由f(x+1)≥0得|x|+|x-1|≤m.
∵|x|+|x-1|≥1恒成立,
∴若m<1,不等式|x|+|x-1|≤m的解集为∅,不合题意.
若m≥1,①当x<0时,得x≥,则≤x<0;
②当0≤x≤1时,得x+1-x≤m,即m≥1恒成立;
③当x>1时,得x≤,则10)型不等式的解法
(1)若c>0,则|ax+b|≤c等价于-c≤ax+b≤c,|ax+b|≥c等价于ax+b≥c或ax+b≤-c,然后根据a,b的值解出即可.
(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(或≤c)(c>0),|x-a|-|x-b|≥c(或≤c)(c>0)型不等式的解法
可通过零点分区间法或利用绝对值的几何意义进行求解.
(1)零点分区间法的一般步骤
①令每个绝对值符号的代数式为零,并求出相应的根;
②将这些根按从小到大排列,把实数集分为若干个区间;
③由所分区间去掉绝对值符号得若干个不等式,解这些不等式,求出解集;
④取各个不等式解集的并集就是原不等式的解集.
(2)利用绝对值的几何意义
由于|x-a|+|x-b|与|x-a|-|x-b|分别表示数轴上与x对应的点到a,b对应的点的距离之和与距离之差,因此对形如|x-a|+|x-b|≤c(c>0)或|x-a|-|x-b|≥c(c>0)的不等式,利用绝对值的几何意义求解更直观.
3.|f(x)|>g(x),|f(x)|<g(x)(g(x)>0)型不等式的解法
(1)|f(x)|>g(x)⇔f(x)>g(x)或f(x)<-g(x).
(2)|f(x)|<g(x)⇔-g(x)<f(x)<g(x).
解含绝对值号的不等式要注意分类讨论思想的应用.
二、几种特殊不等式
1.绝对值的三角不等式
定理1:若a,b为实数,则|a+b|≤|a|+|b|,当且仅当ab≥0时,等号成立.
定理2:设a,b,c为实数,则|a-c|≤|a-b|+|b-c|,当且仅当(a-b)(b-c)≥0时,等号成立.
2.三个正数的算术-几何平均不等式:如果a,b,c∈R+,那么≥,当且仅当a=b=c时等号成立.
3.基本不等式(基本不等式的推广):对于n个正数a1,a2,…,an,它们的算术平均值不小于它们的几何平均值,即≥,当且仅当a1=a2=…=an时等号成立.
4.一般形式的柯西不等式
设a1,a2,a3,…,an,b1,b2,b3,…,bn是实数,则(a+a+…+a)(b+b+…+b)≥(a1b1+a2b2+…+anbn)2,当且仅当bi=0(i=1,2,…,n)或存在一个数k,使得ai=kbi(i=1,2,…,n)时,等号成立.