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第3讲 不等式
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第3讲 不等式
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1.一元一次不等式ax>b(a≠0)的解集
(1)当a>0时,解集
(2)当a<0时,解集
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2.(x-a)(x-b)>0或(x-a)(x-b)<0型不等式的解集
不等式 解集
a<b a=b a>b
(x-a)·
(x-b)>0 {x|x<a
或x>b} {x|x≠a} {x|x<b
或x>a}
(x-a)·
(x-b)<0 {x|a<x<b} ∅ {x|b<x<a}
口诀:大于取两边,小于取中间.
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3.辨明三个易误点
(1)对于不等式ax2+bx+c>0,求解时不要忘记讨论a=0时的情形.
(2)当Δ<0时,ax2+bx+c>0(a≠0)的解集是R还是∅,要注意区别.
(3)不同参数范围的解集不能取并集,应分类表述.
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4.分式不等式的四种形式求解思路
(1f(x)g(x)>0;
(2f(x)g(x)<0;
(30⇔f(x)g(x)≥0且g(x)≠0⇔f(x)g(x)>0或f(x)=0;
(40⇔f(x)g(x)≤0且g(x)≠0⇔f(x)g(x)<0或f(x)=0.
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5.绝对值不等式的解法
(1)|f(x)|>|g(x)|⇔|f(x)|2>|g(x)|2.
(2)|f(x)|>g(x)⇔f(x)>g(x)或f(x)<-g(x).
(3)|f(x)|<g(x)⇔-g(x)<f(x)<g(x).
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6.不等式的基本性质
(1)对称性:a>b⇔b<a.
(2)传递性:a>b,b>c⇒a>c.
(3)可加性:a>b⇒a+c>b+c.
(4)可乘性:a>b,c>0⇒ac>bc;a>b,c<0⇒ac<bc.
(5)加法法则:a>b,c>d⇒a+c>b+d.
(6)乘法法则:a>b>0,c>d>0⇒ac>bd.
(7)乘方法则:a>b>0⇒an>bn(n∈N,n≥2).
(8)开方法则:a>b>0n∈N,n≥2)
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7.不等式的倒数性质
(1)a>b,ab>0
(2)a<0<b
(3)a>b>0,0<c<d
【提醒】不等式两边同乘数c时,要特别注意“乘数c的符号”.
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8.一元二次不等式及其解集
对于一元二次方程ax2+bx+c=0(a>0)的两根为x1、x2且x1≤x2,设Δ=b2-4ac,它的解按照Δ>0,Δ=0,Δ<0可分三种情况,相应地,二次函数y=ax2+bx+c(a>0)的图象与x轴的位置关系也分为三种情况.因此我们分三种情况来讨论一元二次不等式ax2+bx+c>0(a>0)或ax2+bx+c<0(a>0)的解集.
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Δ=b2-4ac Δ>0 Δ=0 Δ<0
二次函数
y=ax2+bx+c
(a>0)的图象
ax2+bx+c=0
(a>0)的根 有两相异实根
x1,x2(x1<x2) 有两相等实根
x1=x2= 无实根
ax2+bx+c>0
(a>0)的解集 {x|x<x1
或x>x2} R
ax2+bx+c<0
(a>0)的解集 {x|x1<x<x2} ∅ ∅
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由二次函数图象与一元二次不等式的关系得到的两个常用结论
(1)不等式ax2+bx+c>0对任意实数x恒成立
(2)不等式ax2+bx+c<0对任意实数x恒成立
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9.基本不等式
如果a,b∈R,那么a2+b2≥2ab(当且仅当a=b时取“=”)
如果a>0,b>0,则a+ba=b时取“=”).
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常见结论:
(1)如果a,b∈R,那么a2+b2≥2ab(当且仅当a=b时取“=”)
推论:aba,b∈R)
(2)如果a>0,b>0,则a+ba=b时“=”).
推论:aba>0,b>0)
(3a>0,b>0)
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题型一 一元二次不等式的解法(高频考点)
一元二次不等式的解法是高考的常考内容,题型多为选择题或填空题,难度为中档题.高考对一元二次不等式解法的考查主要从以下两个角度命题:①解一元二次不等式;②已知一元二次不等式的解集求参数.
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考法一 不含参数的一元二次不等式
【例1-1】 (1)不等式2x2-x-3>0的解集为 .
(2)不等式-x2-3x+4>0的解集为 .(用区间表示)
【解析】(1)方程2x2-x-3=0的两根为x1=-1,x,则不等式2x2-x-3>0的解集
(2)由-x2-3x+4>0得x2+3x-4<0,解得-4<x<1,所以不等式-x2-3x+4>0的解集为(-4,1).
【答案】(12)(-4,1)
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考法二 含参数的一元二次不等式
【例1-2】 (1)若不等式ax2-ax+a+1>0对任意x∈R恒成立,则实数a的取值范围为( )
A.(0,+∞)
B.[0,+∞)
C.∪(0,+∞)
D.∪[0,+∞)
(2)解关于x的不等式:ax2-(a+1)x+1<0.
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【解析】(1)①当a=0时,不等式为1>0,恒成立;②当a≠0时,需满足解得a>0.综上可得,a≥0,即实数a的取值范围为[0,+∞).故选B.
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(2)若a=0,原不等式等价于-x+1<0,解得x>1.
若a<0,原不等式等价(x-1)>0,解得xx>1.
若a>0,原不等式等价(x-1)<0.
①当a=1时,,(x-1)<0无解;
②当a>1时,,(x-1)<0,;
③当0<a<1时,,(x-1)<0,得1<x
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综上所述,当a<0时,解集;
当a=0时,解集为{x|x>1};
当0<a<1时,解集;
当a=1时,解集为∅;
当a>1时,解集
【答案】(1)B (2)见解析
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【规律方法】
【注意】对于含参数的不等式要注意分类讨论
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变式训练一
1.解下列不等式(组):
(1)-3x2-2x+8≥0;
【解析】 (1)原不等式可化为3x2+2x-8≤0,即(3x-4)(x+2)≤0.解得-2≤x≤,所以原不等式的解集为.
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(2)0<x2-x-2≤4.
{x|-2≤x<-1或2<x≤3}
【解析】 (2)原不等式等价于借助于数轴,如图所示,
∴原不等式组的解集为{x|-2≤x<-1或2<x≤3}.
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2.已知关于x的不等式ax2+2x+c>0的解集为
-cx2+2x-a>0的解集为 .
(-2,3)
【解析】 依题意知,
所以解得a=-12,c=2,所以不等式-cx2+2x-a>0,
即为-2x2+2x+12>0,即x2-x-6<0,解得-2<x<3.所以不等式的解集为(-2,3).
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题型二 简单的分式不等式的解法
【例2】 解下列不等式:
(10;
(2
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【解析】 (1)原不等式可化0,
1.
故原不等式的解集
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(2)原不等式可化>0,
,
,则x<-2.
故原不等式的解集为{x|x<-2}.
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【规律方法】
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变式训练二
解下列不等式:
(10;
{x|x>3或x≤-1}
【解析】 (1)不等式≥0可以转化为(x+1)(x-3)≥0且x≠3,所以解集为{x|x>3或x≤-1}.
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(2
{x|-1<x<1}
【解析】 (2)不等式<3可以化为-3<0,即<0,故原不等式的解集为{x|-1<x<1}.
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题型三 不等式性质与应用
【例3】 (1)若a>b>0,c<d<0,则一定有( )
A
C
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(2)若a=20.6,b=logπ3,c=log( )
A.a>b>c B.b>a>c
C.c>a>b D.b>c>a
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(3)已知角α,β满0<α+β<π,则3α-β的范围是 .
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【解析】 (1)由c<d<0得0,则--0,
∴--,∴,故选B.
(2)∵a=20.6>20=1,又logπ1<logπ3<logππ,∴0<b<1,c=log2sinlog21=0,于是a>b>c.故选A.
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(3)设3α-β=m(α-β)+n(α+β),则
解得
从而3α-β=2(α-β)+(α+β),
又-π<2(α-β)<π,0<α+β<π,
∴-π<2(α-β)+(α+β)<2π.
【答案】(1)B (2)A (3)(-π,2π)
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【规律方法】利用不等式的性质判断正误及求代数式的范围的方法
(1)利用不等式的范围判断正误时,常用两种方法:一是直接使用不等式的性质逐个验证;二是利用特殊值法排除错误答案.
(2)比较大小常用的方法
①作差(商)法:作差(商)⇒变形⇒判断;
②构造函数法:利用函数的单调性比较大小;
③中间量法:利用中间量法比较两式大小,一般选取0或1作为中间量.
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(3)由a<f(x,y)<b,c<g(x,y)<d求F(x,y)的取值范围,要利用待定系数法解决,即设F(x,y)=mf(x,y)+ng(x,y),用恒等变形求得m,n,再利用不等式的性质求得F(x,y)的取值范围.
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变式训练三
1.若a<b<0,则下列不等式一定成立的是( )
a2<ab
an>bn
C
【解析】 (特殊值法)取a=-2,b=-1,逐个检验,可知A,B,D项均不正确;C项,⇔|b|(|a|+1)<|a|(|b|+1)⇔|a||b|+|b|<|a||b|+|a|⇔|b|<|a|,∵a<b<0,∴|b|<|a|成立.
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2.已知a,b∈R,下列命题正确的是( )
A.若a>b,则|a|>|b|
B.若a>b,
C.若|a|>b,则a2>b2
D.若a>|b|,则a2>b2
D
【解析】 当a=1,b=-2时,A不正确;当a=1,b=-2时,B不正确;当a=1,b=-2时,C不正确;对于D,a>|b|≥0,则a2>b2,故选D.
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3.根据条件:a,b,c满足c<b<a,且a+b+c=0,有如下推理:
① ac(a-c)>0 ② c(b-a)<0③ cb2≤ab2 ④ ab>ac其中正确的是( )
A.①② B.③④ C.①③ D.②④
B
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【解析】 由c<b<a⇒3c<a+b+c<3a,因为a+b+c=0,所以,对于b的值可正可负也可为0,所以①错误,因为ac<0,而a-c>0,所以ac(a-c)<0;②错误,因为c<0,b-a<0,从而c(b-a)>0;③正确,因为b2≥0,当b2=0时,cb2=ab2=0,当b2>0时,由c<a⇒cb2<ab2;④正确,因为a>0,b>c⇒ab>ac;综上可知,选B.
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4.设2( )
A
C.(0,π) D.
D
【解析】 由α∈得0<2α<π,由β∈得-≤-≤0,∴-<2α-<π,故选D.
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题型四 基本不等式及应用
利用基本不等式求最值是高考考查的重点,很少单独命题,常与函数的最值、导数、解析几何等综合考查,命题的角度有:①通过配凑法利用基本不等式求最值;②通过常数代换法利用基本不等式求最值;③通过消元法利用基本不等式求最值.
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【例4-1】 (1)设x>0,y>0,x+2y=4,
(2)已知xf(x)=4x-
(3)(2022·新课标Ⅱ卷)(多选)若x,y满足x2+y2-xy=1,则( )
A.x+y≤1 B.x+y≥-2
C.x2+y2≤2 D.x2+y2≥1
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【解析】 (1)x>0,y>0且x+2y=4,∴4(当且仅当x=2,y=1时取等号),∴2xy≤4,,
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(2)∵x,∴5-4x>0,则f(x)=4x--2+3=1.
当且仅当5-4x,即x=1时,等号成立.故f(x)=4x-1.
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(3)∵ab(a,b∈R),由x2+y2-xy=1可变形为,=3xy,解得-2≤x+y≤2,当且仅当x=y=-1时,x+y=-2,当且仅当x=y=1时,x+y=2,∴A错误,B正确;由x2+y2-xy=1可变形=xy,解得x2+y2≤2,当且仅当x=y=±1时取等号,∴C正确;
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∵x2+y2-xy=1变形可=1,设x,,∴x=cos ,y,因此x2+y2=cos2cos θ=22,∴x2+y2≥1不成立,∴D错误.故选BC.
【答案】 (12)1 (3)BC
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【例4⁃2】 已知正实数a,b,点M(1,4)在直线=1上,则a+b的最小值为( )
A.4 B.6 C.9 D.12
【解析】 由题意得=1,且a>0,b>0,故a+b=(a+b)·=5+≥5+2=9,当且仅当,即a=3,b=6时,等号成立.故选C.
【答案】C
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【例4-3】 已知x>0,y>0,x+3y+xy=9,则x+3y的最小值为
【解析一】由已知得x+3y=9-xy,
又∵x>0,y>0,∴x+3y,∴3xy,即3[(x+3y)-9]
当且仅当x=3y时,即x=3,y=1时取等号,
(x+3y)2+12(x+3y)-108≥0.令x+3y=t,则t>0且t2+12t-108≥0,得t≥6即x+3y≥6.
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【解析二】由x+3y+xy=9,得x,
∴x+3yy
=3(1+y)
=12-6=6.当且仅当3(1+y)y=1时,“=”成立,因此x+3y的最小值为6.
【答案】 6
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【规律方法】
(1)利用基本不等式求最值的两种思路:利用基本不等式解决条件最值的关键是构造和为定值或积为定值,主要有两种思路:
①对条件使用基本不等式,建立所求目标函数的不等式求解.常用的方法有:拆项法、变系数法、凑因子法、换元法、整体代换法等;
②条件变形,进行“1”的代换求目标函数最值.
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(2)条件最值的求法:条件最值的求解通常有三种方法:一是消元法,即根据条件建立两个量之间的函数关系,然后代入代数式转化为函数的最值求解;二是将条件灵活变形,利用常数代换的方法构造和或积为常数的式子,然后利用基本不等式求解最值;三是对条件使用基本不等式,建立所求目标函数的不等式求解.
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【注意】①应用基本不等式解题一定要注意应用的前提:“一正”“二定”“三相等”.所谓“一正”是指正数,“二定”是指应用基本不等式求最值时,和或积为定值,“三相等”是指满足等号成立的条件;②尽量避免多次使用基本不等式,若必须多次使用,一定要保证等号成立的条件一致.
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变式训练四
1.已知正实数m,n满m+n的最小值是( )
A.4 B.2 C.9 D.
D
【解析】 由题意知m+n=(m+n)=
,∴m+n的最小值为,故选D.
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2.(多选)已知x,y∈R,x+y=2,则下列不等式中一定成立的是( )
A.x>y
B2
C.x2+y2>2x+2y-2
D
BC
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【解析】∵>0,∴0<x<y,A错;∵0<x<y,x+y=2,
∴+1>2+1=2,∴≥2成立,即B正确;∵x2-2x+1=≥0,得x2≥2x-1,当且仅当x=1时取等号,同理,y2≥2y-1,当且仅当y=1时取等号,又∵0<x<y,即x,y不同时等于1,∴x2+y2>2x+2y-2,C正确;当x=,y=时,+y2=1+,D错.故选BC.
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3.(多选)已知a>0,b>0,且a+b=1,则下列说法中正确的有( )
A.aba2+b2
C.2a+2ba+ln b>0
ABC
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【解析】由题意ab≤,当且仅当a=b=时等号成立,A正确;a2+b2≥,当且仅当a=b=时等号成立,B正确;2a+2b≥2=2=2,当且仅当a=b=时等号成立,C正确;
a=1-,b=时,a+lnb=1--1=-<0,D错误.故选ABC.
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4.若正数x,y满足3x+y=5xy,则4x+3y取最小值时y的值为
( )
A.1 B.3
C.4 D.5
A
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【解析】 ∵正数x,y满足3x+y=5xy,∴=1,∴4x+3y=(4x+3y)+2=5,当且仅当即x=且y=1时取等号,∴4x+3y取最小值时y的值为1.
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1.不等式-2x2+x<-3的解集为( )
A
B
C
D
D
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【解析】 -2x2+x<-3,即为2x2-x-3>0,Δ=25>0,方程2x2-x-3=0的两实根为x1=-1,x2=,所以2x2-x-3>0的解集为,故选D.
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2.不等( )
A.{x|x<4}
B.{x|3<x<4}
C
D
C
【解析】 不等式<0等价于(x-)(x-4)>0,所以不等式的解集是.
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3.关于x的不等+mx+n>0的解集为{x|-1<x<2},
则m+n的值为( )
A
D
【解析】 -x2+mx+n>0,即为x2-2mx-2n<0.
由题意知,x2-2mx-2n<0的解集为{x|-1<x<2}.
所以所以m=,n=1.所以m+n=,故选D.
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4.若集合A={x|-1≤2x+1≤3},BA∩B=
( )
A.{x|-1≤x<0} B.{x|0<x≤1}
C.{x|0≤x≤2} D.{x|0≤x≤1}
B
【解析】 因为A={x|-1≤x≤1},B={x|0<x≤2},所以A∩B={x|0<x≤1}.
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5.若不等式f(x)=ax2-x-c>0的解集为(-2,1),则函数
y=f(x)的图象为( )
B
【解析】 因为不等式的解集为(-2,1),所以a<0,排除C、D;又与坐标轴交点的横坐标为-2,1,故选B.
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6.已知关于x的不等式ax+b>0的解集是(1,+∞),则关于x的不等( )
A.{x|x<-1或x>2} B.{x|-1<x<2}
C.{x|1<x<2} D.{x|x>2}
A
【解析】 依题意,a>0且-=1.>0⇔(ax-b)·(x-2)>0⇔(x-)(x-2)>0,
即(x+1)(x-2)>0⇒x>2或x<-1.
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7.已知不等式x2-2x-3<0的解集为A,不等式x2+x-6<0的解集为B,不等式x2+ax+b<0的解集为A∩B,则a+b=( )
A.-3 B.1 C.-1 D.3
A
【解析】 由题意得,A={x|-1<x<3},B={x|-3<x<2},所以A∩B={x|-1<x<2},由根与系数的关系可知,a=-1,b=-2,则a+b=-3,故选A.
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8.若不等式-x2+2x+m>0的解集是∅,则实数m的取值范
围为( )
A.m≤-1 B.m≥-1
C.m≤1 D.m≥1
A
【解析】 -x2+2x+m>0,即为x2-2x-m<0.
由题意得Δ=(-2)2-4×1×(-m)≤0,即4+4m≤0,所以m≤-1.故选A.
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9.若a,b,c∈R,a>b,则下列不等式成立的是( )
a2>b2
a|c|>b|c|
C
【解析】 取a=1,b=-1,排除选项A,取a=0,b=-1,排除选项B,取c=0,排除选项D,显然>0,对不等式a>b的两边同时乘,不等式亦然成立.
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10.如果a<b<0,那么下列不等式成立的是( )
A.a2<ab B.-ab<-b2
B
【解析】 对于选择题,可举例说明命题是错误的,如当a=-2,b=-1,满足a<b<0,但此时A,C,D选项均不正确.由排除法只能选B.事实上由⇒ab>b2⇒-ab<-b2,B正确.
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11.已知a>0,b>0,a+b=2,则y( )
A
C
【解析】 由a>0,b>0,a+b=2知(a+b)·,当且仅当,即b=2a=时等号成立,故选C.
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12.关于x的不等式x2+ax-2<0在区间[1,4]上有解,则实
数a的取值范围为( )
A.(-∞,1) B.(-∞,1]
C.(1,+∞) D.[1,+∞)
A
【解析】 要满足题意需a<-x在区间[1,4]有解,设f(x)=-x,求a<f(x)的最大值.因为f(x)在区间[1,4]为减函数,所以f(x)的最大值为1,所以a<1.
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13.“0<a<1”是“ax2+2ax+1>0的解集是实数集R”的( )
A.充分而不必要条件
B.必要而不充分条件
C.充要条件
D.既不充分也不必要条件
A
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【解析】 当a=0时,1>0,显然成立;当a≠0时,故ax2+2ax+1>0的解集是实数集R等价于0≤a≤1.因此,“0<a<1”是“ax2+2ax+1>0的解集是实数集R”的充分而不必要条件.
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14.若不等式ax2+bx+2>0的解集为{x|-1<x<2},则不等
式2x2+bx+a>0的解集为( )
A
B
C.{x|-2<x<1}
D.{x|x<-2或x>1}
A
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【解析】 由题意知
即解得则不等式2x2+bx+a>0,即为2x2+x-1>0,解得x>或x<-1,故选A.
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