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- 2021-05-13 发布
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第1讲 绝对值不等式
最新考纲 1.理解绝对值的几何意义,并了解下列不等式成立的几何意义及取等号的条件:|a+b|≤|a|+|b|(a,b∈R);|a-b|≤|a-c|+|c-b|(a,b∈R);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-c|+|x-b|≥a.
知 识 梳 理
1.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)∪(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,利用函数的图像求解,体现了函数与方程的思想.
2.含有绝对值的不等式的性质
(1)如果a,b是实数,则|a|-|b|≤|a±b|≤|a|+|b|,当且仅当ab≥0时,等号成立.
(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.
诊 断 自 测
1.判断正误(在括号内打“√”或“×”)
(1)若|x|>c的解集为R,则c≤0.( )
(2)不等式|x-1|+|x+2|<2的解集为∅.( )
(3)对|a+b|≥|a|-|b|当且仅当a>b>0时等号成立.( )
(4)对|a|-|b|≤|a-b|当且仅当|a|≥|b|时等号成立.( )
(5)对|a-b|≤|a|+|b|当且仅当ab≤0时等号成立.( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√
2.若函数f(x)=|x+1|+|2x+a|的最小值为3,则实数a的值为( )
A.5或8 B.-1或5
C.-1或-4 D.-4或8
解析 分类讨论:
当a≤2时,f(x)=
显然,x=-时,f(x)min=+1-a=3,∴a=-4,
当a>2时,f(x)=
显然x=-时,f(x)min=--1+a=3,∴a=8.
答案 D
3.(2015·山东卷)不等式|x-1|-|x-5|<2的解集为________.
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11的解集.
解 (1)f(x)=
y=f(x)的图像如图所示.
(2)由f(x)的表达式及图像,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
.
考点二 含参数的绝对值不等式问题
【例2】 (1)对任意x,y∈R,求|x-1|+|x|+|y-1|+|y+1|的最小值;
(2)对于实数x,y,若|x-1|≤1,|y-2|≤1,求|x-2y+1|的最大值.
解 (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.
规律方法 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.
【训练2】 (1)若关于x的不等式|2 014-x|+|2 015-x|≤d有解,求实数d的取值范围;
(2)不等式≥|a-2|+sin y对一切非零实数x,y均成立,求实数a的取值范围.
解 (1)∵|2 014-x|+|2 015-x|≥|2 014-x-2 015+x|=1,
∴关于x的不等式|2 014-x|+|2 015-x|≤d有解时,d≥1.
(2)∵x+∈(-∞,-2]∪[2,+∞),
∴∈[2,+∞),其最小值为2.
又∵sin y的最大值为1,
故不等式≥|a-2|+sin y恒成立时,
有|a-2|≤1,解得a∈[1,3].
考点三 含绝对值的不等式的应用
【例3】 (2016·全国Ⅲ卷)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,求实数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+|1-2x|≥|2x-a+1-2x|+a=|1-a|+a,当x=时等号成立,
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.
所以实数a的取值范围是[2,+∞).
规律方法 (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.
【训练3】 (2015·全国Ⅰ卷)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)的图像与x轴围成的三角形面积大于6,求实数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)的图像与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.
所以实数a的取值范围为(2,+∞).
[思想方法]
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.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.
[易错防范]
1.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.
2.掌握分类讨论的标准,做到不重不漏.
(建议用时:60分钟)
1.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)法一 令2x+1=0,x-4=0分别得x=-,x=4.
原不等式可化为:
或或
即或或
∴x<-7或x>.
∴原不等式的解集为.
法二 f(x)=|2x+1|-|x-4|=
画出f(x)的图像,如图所示.
求得y=2与f(x)图像的交点为(-7,2),.
由图像知f(x)>2的解集为.
(2)由(1)的法二图像知:当x=-时,
知:f(x)min=-.
2.(2017·长沙一模)设α,β,γ均为实数.
(1)证明:|cos(α+β)|≤|cos α|+|sin β|,|sin(α+β)|≤|cos α|+|cos β|;
(2)若α+β+γ=0,证明:|cos α|+|cos β|+|cos γ|≥1.
证明 (1)|cos(α+β)|=|cos αcos β-sin αsin β|≤
|cos αcos β|+|sin αsin β|≤|cos α|+|sin β|;
|sin(α+β)|=|sin αcos β+cos αsin β|≤|sin αcos β|+
|cos αsin β|≤|cos α|+|cos β|.
(2)由(1)知,|cos[α+(β+γ)]|≤|cos α|+|sin(β+γ)|≤|cos α|+|cos β|+|cos γ|,
而α+β+γ=0,故|cos α|+|cos β|+|cos γ|≥1.
3.(2016·镇江模拟)已知a和b是任意非零实数.
(1)求的最小值;
(2)若不等式|2a+b|+|2a-b|≥|a|(|2+x|+|2-x|)恒成立,求实数x的取值范围.
解 (1)∵≥==4,∴的最小值为4.
(2)若不等式|2a+b|+|2a-b|≥|a|(|2+x|+|2-x|)恒成立,即|2+x|+|2-x|≤恒成立,
故|2+x|+|2-x|≤min.
由(1)可知,的最小值为4.
∴x的取值范围即为不等式|2+x|+|2-x|≤4的解集.
解不等式得-2≤x≤2.
故实数x的取值范围为[-2,2].
4.(2017·广州二测)已知函数f(x)=log2(|x+1|+|x-2|-a).
(1)当a=7时,求函数f(x)的定义域;
(2)若关于x的不等式f(x)≥3的解集是R,求实数a的最大值.
解 (1)由题设知|x+1|+|x-2|>7,
①当x>2时,得x+1+x-2>7,解得x>4.
②当-1≤x≤2时,得x+1+2-x>7,无解.
③当x<-1时,得-x-1-x+2>7,解得x<-3.
∴函数f(x)的定义域为(-∞,-3)∪(4,+∞).
(2)不等式f(x)≥3,即|x+1|+|x-2|≥a+8,
∵当x∈R时,
恒有|x+1|+|x-2|≥|(x+1)-(x-2)|=3,
又不等式|x+1|+|x-2|≥a+8的解集是R,
∴a+8≤3,即a≤-5,
∴a的最大值为-5.
5.设函数f(x)=2|x-1|+x-1,g(x)=16x2-8x+1.记f(x)≤1的解集为M,g(x)≤4的解集为N.
(1)求M;
(2)当x∈(M∩N)时,证明:x2f(x)+x[f(x)]2≤.
(1)解 f(x)=
当x≥1时,由f(x)=3x-3≤1,
得x≤,故1≤x≤;
当x<1时,由f(x)=1-x≤1得x≥0,故0≤x<1.
所以f(x)≤1的解集为M={x|0≤x≤}.
(2)证明 由g(x)=16x2-8x+1≤4得162≤4,解得-≤x≤.因此N=,
故M∩N=.
当x∈(M∩N)时,f(x)=1-x,于是
x2f(x)+x·[f(x)]2=xf(x)[x+f(x)]=x·f(x)=x(1-x)=-2≤.
6.(2017·郑州模拟)已知函数f(x)=|2x-a|+|2x+3|,g(x)=|x-1|+2.
(1)解不等式:|g(x)|<5;
(2)若对任意的x1∈R,都有x2∈R,使得f(x1)=g(x2)成立,求实数a的取值范围.
解 (1)由||x-1|+2|<5,得-5<|x-1|+2<5,
所以-7<|x-1|<3,
解不等式得-2<x<4,
所以原不等式的解集是{x|-2<x<4}.
(2)因为对任意的x1∈R,都有x2∈R,
使得f(x1)=g(x2)成立,
所以{y|y=f(x)}⊆{y|y=g(x)},
又f(x)=|2x-a|+|2x+3|≥|2x-a-(2x+3)|=|a+3|,g(x)=|x-1|+2≥2,
所以|a+3|≥2,
解得a≥-1或a≤-5,
所以实数a的取值范围是{a|a≥-1或a≤-5}.
第2讲 不等式的证明
最新考纲 通过一些简单问题了解证明不等式的基本方法:比较法、综合法、分析法.
知 识 梳 理
1.不等式的证明方法
证明不等式常用的方法有比较法、综合法、分析法、反证法、放缩法等.
(1)比较法
①求差比较法
知道a>b⇔a-b>0,ab,只要证明a-b>0即可,这种方法称为求差比较法.
②求商比较法
由a>b>0⇔>1且a>0,b>0,因此当a>0,b>0时要证明a>b,只要证明>1即可,这种方法称为求商比较法.
(2)分析法
从待证不等式出发,逐步寻求使它成立的充分条件,直到将待证不等式归结为一个已成立的不等式(已知条件、定理等).这种证法称为分析法,即“执果索因”的证明方法.
(3)综合法
从已知条件出发,利用不等式的有关性质或定理,经过推理论证,推导出所要证明的不等式成立,即“由因寻果”的方法,这种证明不等式的方法称为综合法.
(4)反证法的证明步骤
第一步:作出与所证不等式相反的假设;
第二步:从条件和假设出发,应用正确的推理方法,推出矛盾的结论,否定假设,从而证明原不等式成立.
2.几个常用基本不等式
(1)柯西不等式:
①柯西不等式的代数形式:设a,b,c,d都是实数,则(a2+b2)(c2+d2)≥(ac+bd)2(当且仅当ad=bc时,等号成立).
②柯西不等式的向量形式:设α,β是两个向量,则|α||β|≥|α·β|,当且仅当β是零向量,或存在实数k,使α=kβ时,等号成立.
③柯西不等式的三角不等式:设x1,y1,x2,y2,x3,y3∈R,
则+≥.
④柯西不等式的一般形式: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.
(2)算术—几何平均不等式
若a1,a2,…,an为正数,则≥,当且仅当a1=a2=…=an
时,等号成立.
诊 断 自 测
1.判断正误(在括号内打“√”或“×”)
(1)用反证法证明命题“a,b,c全为0”时假设为“a,b,c全不为0”.( )
(2)若实数x,y适合不等式xy>1,x+y>-2,则x>0,y>0.( )
答案 (1)× (2)√
2.(2017·泰安模拟)若a>b>1,x=a+,y=b+,则x与y的大小关系是( )
A.x>y B.x<y C.x≥y D.x≤y
解析 x-y=a+-=a-b+=.由a>b>1得ab>1,a-b>0,
所以>0,即x-y>0,所以x>y.
答案 A
3.(2017·聊城模拟)下列四个不等式:①logx10+lg x≥2(x>1);②|a-b|<|a|+|b|;③≥2(ab≠0);④|x-1|+|x-2|≥1,其中恒成立的个数是( )
A.1 B.2
C.3 D.4
解析 logx10+lg x=+lg x≥2(x>1),①正确.
ab≤0时,|a-b|=|a|+|b|,②不正确;
因为ab≠0,与同号,
所以=+≥2,③正确;
由|x-1|+|x-2|的几何意义知,
|x-1|+|x-2|≥1恒成立,④也正确,
综上①③④正确.
答案 C
4.设a,b,m,n∈R,且a2+b2=5,ma+nb=5,则的最小值为________.
解析 由柯西不等式得(ma+nb)2≤(m2+n2)(a2+b2),即m2+n2≥5,∴≥,∴所求最小值为.
答案
5.(2016·全国Ⅱ卷)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|.
(1)解 f(x)=
当x≤-时,由f(x)<2得-2x<2,解得x>-1;
当-