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- 2021-06-11 发布
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专题十五 不等式选讲
高考文数
考点一 含绝对值不等式的解法
考点清单
考向基础
1.|
ax
+
b
|
≤
c
,|
ax
+
b
|
≥
c
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
(
c
>0),|
x
-
a
|+|
x
-
b
|
≤
c
(
c
>0)型不等式的解法
(1)
零点分区间法
零点分区间法的一般步骤:
①令每个绝对值符号内的代数式为零,并求出相应的根;
②将这些根按从小到大的顺序排列,把实数集分为若干个区间;
③在所分区间内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求解
由于|
x
-
a
|+|
x
-
b
|与|
x
-
a
|-|
x
-
b
|分别表示数轴上与
x
表示的数对应的点到
a
,
b
表示
的数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
).
考向 含绝对值不等式的解法
考向突破
例1 (2018河北邯郸一模,23)已知函数
f
(
x
)=|
x
-4|+|
x
-1|-3.
(1)求不等式
f
(
x
)
≤
2的解集;
(2)若直线
y
=
kx
-2与函数
f
(
x
)的图象有公共点,求
k
的取值范围.
解析 (1)由
f
(
x
)
≤
2,得
或
或
解得0
≤
x
≤
5,
故不等式
f
(
x
)
≤
2的解集为[0,5].
(2)
f
(
x
)=|
x
-4|+|
x
-1|-3=
作出函数
f
(
x
)的图象,如图所示,
直线
y
=
kx
-2过定点
C
(0,-2),
当此直线经过点
B
(4,0)时,
k
=
;
当此直线与直线
AD
平行时,
k
=-2.
故由图可知,
k
∈(-
∞
,-2)
∪
.
考向基础
1.绝对值三角不等式
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:若
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.
推论1:
||
a
|-|
b
||
≤
|
a
+
b
|;
推论2:
||
a
|-|
b
||
≤
|
a
-
b
|.
2.基本不等式
当
a
>0,
b
>0时,
a
+
b
≥
2
(当且仅当
a
=
b
时取“=”).
考点二 不等式的证明
考向 不等式的证明
考向突破
例2 (2018百校联盟TOP20三月联考,23)已知函数
f
(
x
)=|2
x
-3|+|2
x
-1|的最小
值为
M
.
(1)若
m
,
n
∈[-
M
,
M
],求证:2|
m
+
n
|
≤
|4+
mn
|;
(2)若
a
,
b
∈(0,+
∞
),
a
+2
b
=
M
,求
+
的最小值.
解析 (1)证明:∵
f
(
x
)=|2
x
-3|+|2
x
-1|
≥
|2
x
-3-(2
x
-1)|=2,∴
M
=2.
要证明2|
m
+
n
|
≤
|4+
mn
|,只需证明4(
m
+
n
)
2
≤
(4+
mn
)
2
,
∵4(
m
+
n
)
2
-(4+
mn
)
2
=4(
m
2
+2
mn
+
n
2
)-(16+8
mn
+
m
2
n
2
)=(
m
2
-4)(4-
n
2
),
∵
m
,
n
∈[-2,2],
∴
m
2
,
n
2
∈[0,4],
∴(
m
2
-4)(4-
n
2
)
≤
0,
∴4(
m
+
n
)
2
-(4+
mn
)
2
≤
0,
∴4(
m
+
n
)
2
≤
(4+
mn
)
2
,
可得2|
m
+
n
|
≤
|4+
mn
|.
(2)由(1)得,
a
+2
b
=2,
∵
a
,
b
∈(0,+
∞
),
∴
+
=
(
a
+2
b
)=
≥
=4,
当且仅当
a
=1,
b
=
时,等号成立.
∴
+
的最小值为4.
方法1
含绝对值不等式的解法
解法一:利用绝对值不等式的几何意义求解.
解法二:利用
“零点分段法”
求解.
解法三:通过构造函数,利用函数的图象求解.
方法技巧
例1 (2018东北三省三校第一次模拟,23)已知不等式|2
x
-5|+|2
x
+1|>
ax
-1.
(1)当
a
=1时,求不等式的解集;
(2)若不等式的解集为R,求
a
的取值范围.
(1)利用零点分段法解不等式;
(2)利用数形结合法求出直线的斜率,从而求得
a
的取值范围.
解题导引
解析 (1)令
f
(
x
)=|2
x
-5|+|2
x
+1|,
则
f
(
x
)=|2
x
-5|+|2
x
+1|=
因为
a
=1,所以当
x
≤
-
时,由-4
x
+4>
x
-1,解得
x
<1,所以
x
≤
-
;
当-
<
x
≤
时,由6>
x
-1,解得
x
<7,所以-
<
x
≤
;
当
x
>
时,由4
x
-4>
x
-1,解得
x
>1,所以
x
>
.
综上,所求不等式的解集为R.
(2)由(1)作函数
f
(
x
)的图象,点
A
,令
y
=
ax
-1,则
y
=
ax
-1的图象过定点
P
(0,
-
1),如图所示,由不等式|2
x
-5|+|2
x
+1|>
ax
-1的解集为R,可得-4
≤
a
<
,
即-4
≤
a
<
.
所以,实数
a
的取值范围为
.
方法2
与绝对值不等式有关的最值问题的求解方法
求含绝对值的函数的最值时,常用的方法:(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;(4)数
形结合法;(5)利用基本不等式及柯西不等式.
例2 已知函数
f
(
x
)=|
x
-1|-2|
x
+1|的最大值为
k
.
(1)求
k
的值;
(2)若
a
,
b
,
c
∈R,
+
b
2
=
k
,求
b
(
a
+
c
)的最大值.
解析 (1)由题意知
f
(
x
)=
其图象如图,由图可知
f
(
x
)的最大值
k
=2.
(2)由(1)知
+
b
2
=2,即(
a
2
+
b
2
)+(
b
2
+
c
2
)=4,因为
a
2
+
b
2
≥
2
ab
(当且仅当
a
=
b
时
取等号),
b
2
+
c
2
≥
2
bc
(当且仅当
b
=
c
时取等号),所以(
a
2
+
b
2
)+(
b
2
+
c
2
)=4
≥
2(
ab
+
bc
),即
ab
+
bc
≤
2,故
b
(
a
+
c
)的最大值为2.
方法3
不等式的证明与应用的解题方法
证明不等式的常用方法:(1)比较法;(2)综合法;(3)分析法;(4)反证法和放缩
法.
例3 (2019湖南五市十校教研教改共同体联考,23)已知函数
f
(
x
)=|
x
+1|.
(1)求不等式
f
(
x
)<|2
x
+1|-1的解集
A
;
(2)证明:对任意的
a
、
b
∈
A
,都有
f
(
ab
)>
f
(
a
)-
f
(-
b
)成立.
(1)由零点分段法解不等式.
(2)
f
(
a
)-
f
(-
b
)=|
a
+1|-|-
b
+1|
≤
|
a
+1-(-
b
+1)|=|
a
+
b
|→即证|
ab
+1|
2
>|
a
+
b
|
2
→
用作差法证明
解题导引
解析 (1)∵
f
(
x
)<|2
x
+1|-1,∴|
x
+1|-|2
x
+1|+1<0.
当
x
<-1时,不等式可化为-
x
-1+(2
x
+1)+1<0,解得
x
<-1,
∴
x
<-1;
当-1
≤
x
≤
-
时,不等式可化为
x
+1+(2
x
+1)+1<0,
解得
x
<-1,∴
x
∈
⌀
;
当
x
>-
时,不等式可化为
x
+1-(2
x
+1)+1<0,解得
x
>1,
∴
x
>1.
综上所述,
A
={
x
|
x
<-1或
x
>1}.
(2)证明:∵
f
(
a
)-
f
(-
b
)=|
a
+1|-|-
b
+1|
≤
|
a
+1-(-
b
+1)|=|
a
+
b
|,
要证
f
(
ab
)>
f
(
a
)-
f
(-
b
)成立,只需证|
ab
+1|>|
a
+
b
|,
即证|
ab
+1|
2
>|
a
+
b
|
2
,即证
a
2
b
2
-
a
2
-
b
2
+1>0,
即证(
a
2
-1)(
b
2
-1)>0.
由(1)知,
A
={
x
|
x
<-1或
x
>1},∵
a
、
b
∈
A
,∴
a
2
>1,
b
2
>1,
∴(
a
2
-1)(
b
2
-1)>0成立.
故对于任意的
a
、
b
∈
A
,都有
f
(
ab
)>
f
(
a
)-
f
(-
b
)成立.