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专题02 等式与不等式(易错必刷54题21种题型专项训练)
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· 含参数的方程的解
· 等式的性质
· 韦达定理
· 一元二次方程根的分布
· 利用不等式的性质判断真假
· 利用不等式的性质证明
· 利用不等式的性质求代数式的取值范围
· 一元二次不等式的解法
· 含参数的一元二次不等式
· 分式不等式的解法
· 含参数的分式不等式
· 高次不等式的解法
· 绝对值不等式
· 一元二次不等式中的恒成立问题
· 一元二次不等式中的存在性问题
· 利用基本不等式直接求最值
· 利用基本不等式解恒成立问题
· 利用基本不等式证明不等关系
· 基本不等式的应用
· 三角不等式的证明
· 三角不等式的应用
一、含参数的方程的解(共1小题)
1、设a、,求关于x的方程的解集.
二、等式的性质(共1小题)
2、设a、b、c、d是实数,判断下列命题的真假,并说明理由:
(1)若,则;
(2)若,则;
(3)若,则或;
(4)若,且,则.
三、韦达定理(共4小题)
3、已知方程的两个根为、,求下列各式的值:
(1);
(2);
(3);
(4).
4、已知一元二次方程的两个实根分别为、,且,求实数的值.
5、若不等式和不等式的解集相同,则 , .
6、已知,是一元二次方程的两个实数根.
(1)是否存在实数,使成立?若存在,求出的值,若不存在,请说明理由;
(2)若的值为整数,求整数的值.
四、一元二次方程根的分布(共2小题)
7、已知、、,关于不等式的解集为.
(1)若方程一根小于,另一根大于,求的取值范围;
(2)在(1)条件在证明以下三个方程:,,中至少有一个方程有实数解.
8、已知方程的一个实根小于2,另一个实根大于2,求实数的取值范围 .
五、利用不等式的性质判断真假(共3小题)
9、设a、b、c、d为实数,判断下列命题的真假,并说明理由:
(1)如果,,那么;
(2)如果,那么;
(3)如果且,那么;
(4)如果,,那么;
(5)如果,那么.
10、判断下面各命题的真假,并说明理由.
(1)如果,那么;
(2)如果且,那么;
(3)如果(为正整数),那么;
(4)如果,那么.
11、甲、乙两人沿同一公路由A地到达B地,甲走一半路程后跑步前进,乙走一半时间后也跑步前进,设甲、乙两人走的速度相同,跑的速度也相同,请比较甲、乙两人从A到B的时间、的大小关系.
六、利用不等式的性质证明(共2小题)
12、已知实数、、,求证:.
13、原有酒精溶液a(单位:g),其中含有酒精b(单位:g),其酒精浓度为.为增加酒精浓度,在原溶液中加入酒精x(单位:g),新溶液的浓度变为.根据这一事实,可提炼出如下关于不等式的命题:若,,则.试加以证明.
七、利用不等式的性质求代数式的取值范围(共5小题)
14、已知,,,则的取值范围是 .
15、已知实数,满足,,则的取值范围是 .
16、若实数x,y满足1≤xy2≤4,3≤x2y≤5,则xy5的取值范围是 .
17、若实数,且,则的取值范围是 .
18、已知,,求下列各式的取值范围.
(1);
(2);
(3);
(4).
八、一元二次不等式的解法(共1小题)
19、求解下列不等式:
(1)
(2)
九、含参数的元二次不等式的解法(共3小题)
20、解关于实数的不等式:(1);(2)(2).
21、整数使关于的不等式组解集中的整数只有,则由的值组成的集合为 .
22、若不等式有唯一解,则的值是 .
十、分式不等式的解法(共2小题)
23、不等式的解集为 .
24、解关于的不等式组:.
十一、含参数的分式不等式(共3小题)
25、解关于的不等式.
26、已知、、、为常数,若不等式的解集为,则不等式的解集为 .
27、已知关于的不等式的解集为,不等式的解集为.
(1)若,求实数的值和解集.
(2)若“”是“”的充分不必要条件,求实数的取值范围.
十二、高次不等式的解法(共1小题)
28、(1)解不等式;
(2);
(3).
十三、绝对值不等式的解法(共2题)
29、解下列不等式:
(1);
(2);
(3);
(4).
30、解下列不等式:
(1);
(2).
十四、一元二次不等式中的恒成立问题(共4小题)
31、若关于的不等式的解集为,求实数的取值范围 .
32、若关于的不等式的解集为空集,求的取值范围.
十五、一元二次不等式中的存在性问题(共5小题)
33、已知关于的不等式的解集非空,则实数的取值范围是 .
34、方程在区间上有一根,求实数的取值范围.
35、设为常数,若关于的不等式组在区间上有解,则的取值范围是 .
36、已知关于的不等式有解,则实数的取值范围是 .
37、设,若关于x的不等式有解,则a的取值范围是 .
十六、利用基本不等式直接求最值(共5小题)
38、利用基本不等式求下列式子的最值:
(1)若,求的最小值,并求此时x的值;
(2)已知x,y>0,且x+4y=1,求xy的最大值;
(3)若,求的最大值.
39、(1)已知,求的最小值及取最小值时的值;
(2)已知,,,求的最大值及最最大值时,的值.
40、若正实数满足,则的最小值是 .
41、已知正实数,满足,则的最小值为 .
42、设,,则当 时,取得最小值.
十七、利用基本不等式直解恒成立问题(共3小题)
43、两个正实数满足,若不等式恒成立,则实数的取值范围是 .
44、若,,且,则恒成立的实数的取值范围是 .
45、设,若恒成立,则k的最大值为 .
十八、利用基本不等式证明不等关系(共2小题)
46、已知x,y都是正数,且,求证
(1)
(2)
47、对任意三个正实数,,,求证:,当且仅当时等号成立.
十九、基本不等式的应用(共4小题)
48、运货卡车以的速度匀速行驶,按交通法规限制速度为(单位:),假设汽油价格是每升6元,汽车每小时耗油,司机的工资是每小时46元.令行车总费用为(元),当为何值时,这次行车的总费用最低?求出最低费用的值.
49、中国建设新的芯片工厂的速度处于世界前列,这是朝着提高半导体自给率目标迈出的重要一步.根据国际半导体产业协会(SEMI)的数据,在截至2024年的4年里,中国计划建设31家大型半导体工厂.某公司打算在2023年度建设某型芯片的生产线,建设该生产线的成本为300万元,若该型芯片生产线在2024年产出万枚芯片,还需要投入物料及人工等成本(单位:万元),已知当时,;当时,;当时,,已知生产的该型芯片都能以每枚80元的价格售出.
(1)已知2024年该型芯片生产线的利润为(单位:万元),试求出的函数解析式.
(2)请你为该型芯片的生产线的产量做一个计划,使得2024年该型芯片的生产线所获利润最大,并预测最大利润.
二十、三角不等式的证明(共2小题)
50、已知a、b、c是实数,求证:.
51、证明:对于正数h,如果,,那么.
二十一、三角不等式的应用(共3小题)
52、若恒成立,则a的取值范围为 .
53、已知,则“成立”是“成立”的 条件.
54、已知函数f(x)=|x﹣m|+|x+2m|.
(1)当m=﹣1时,求不等式f(x)≤7的解集;
(2)若不等式f(x)≤9有解,求实数m的取值范围.
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一、含参数的方程的解(共1小题)
1、设a、,求关于x的方程的解集.
【答案】答案见解析.
【解析】方程转化为,
当时,解集为;
当,时,解集为R;
当,时,解集为R;
当,时,解集为.
二、等式的性质(共1小题)
2、设a、b、c、d是实数,判断下列命题的真假,并说明理由:
(1)若,则;
(2)若,则;
(3)若,则或;
(4)若,且,则.
【答案】(1)假命题
(2)真命题
(3)真命题
(4)真命题
【解析】(1)若,则,假命题;
(2)由,且,所以,真命题;
(3)若,则或,真命题;
(4)设,则,
所以,又,所以,真命题.
三、韦达定理(共4小题)
3、已知方程的两个根为、,求下列各式的值:
(1);
(2);
(3);
(4).
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
【解析】(1)因为、是方程的两个根,
所以,,所以.
(2).
(3).
(4)
.
4、已知一元二次方程的两个实根分别为、,且,求实数的值.
【答案】
【解析】一元二次方程的两个实根分别为,
则,
所以,解得或,
当时,,不符合题意,舍去,
当时,,符合题意;
综上,.
5、若不等式和不等式的解集相同,则 , .
【答案】
【解析】解:不等式等价于,
解得:,
解集相同,
不等式的解集为,
由方程与不等式的关系可知:的根为:,
由韦达定理:,
解得:,,
故答案为:,.
6、已知,是一元二次方程的两个实数根.
(1)是否存在实数,使成立?若存在,求出的值,若不存在,请说明理由;
(2)若的值为整数,求整数的值.
【答案】(1)不存在,理由见解析
(2)或或
【解析】(1)因为,是一元二次方程的两个实数根,
所以且,解得,
且,,
若,则,即,解得(舍去),
即不存在实数,使成立.
(2)由题意,
又当,即时,且,,
故,
由于为整数且为整数,故只能取、、,又,
则或或,解得或或,
故整数的值为或或.
四、一元二次方程根的分布(共2小题)
7、已知、、,关于不等式的解集为.
(1)若方程一根小于,另一根大于,求的取值范围;
(2)在(1)条件在证明以下三个方程:,,中至少有一个方程有实数解.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【解析】(1)因为关于不等式的解集为,
即的解集为,
故,且1,3为的两根,
则,即,
又方程一根小于,另一根大于,
设,而,则,
即,
结合,可得的取值范围为.
(2)证明:假设,,都没有实数解,
则它们的判别式都小于0,
即,即,解得,
这与的取值范围为矛盾,
故,,中至少有一个方程有实数解.
8、已知方程的一个实根小于2,另一个实根大于2,求实数的取值范围 .
【答案】
【解析】设,
因为方程 的一个实根小于2,另一个实根大于2,
则满足,解得,即实数的取值范围为.
故答案为:.
五、利用不等式的性质判断真假(共3小题)
9、设a、b、c、d为实数,判断下列命题的真假,并说明理由:
(1)如果,,那么;
(2)如果,那么;
(3)如果且,那么;
(4)如果,,那么;
(5)如果,那么.
【答案】(1)假命题
(2)假命题
(3)真命题
(4)假命题
(5)假命题
【解析】(1)取,,满足,,但是,故原命题为假命题;
(2)当时,由得,故原命题为假命题;
(3)因为且,所以,故原命题为真命题;
(4)取,,满足,,但是,
故原命题为假命题;
(5)当时,由,可得,故原命题为假命题.
10、判断下面各命题的真假,并说明理由.
(1)如果,那么;
(2)如果且,那么;
(3)如果(为正整数),那么;
(4)如果,那么.
【答案】(1)真命题,理由见解析
(2)假命题,理由见解析
(3)真命题,理由见解析
(4)真命题,理由见解析
【解析】(1)真命题.∵,,∴,即.
(2)假命题.∵且,∴,∴,即.
(3)真命题.因为(为正整数),所以,即.
(4)真命题.因为,当时,;当时,,即.所以.
11、甲、乙两人沿同一公路由A地到达B地,甲走一半路程后跑步前进,乙走一半时间后也跑步前进,设甲、乙两人走的速度相同,跑的速度也相同,请比较甲、乙两人从A到B的时间、的大小关系.
【答案】
【解析】依题意,设总路程为,乙所花时间为,两人跑的速度和走的速度分别为,,
所以,
所以,
因为,
所以,
由得,乙花费的时间短,
所以.
六、利用不等式的性质证明(共2小题)
12、已知实数、、,求证:.
【答案】证明见解析
【解析】证明:
,当且仅当时等号成立,
即,
又
,当且仅当时等号成立,
即,
综上可得,当且仅当时等号成立.
13、原有酒精溶液a(单位:g),其中含有酒精b(单位:g),其酒精浓度为.为增加酒精浓度,在原溶液中加入酒精x(单位:g),新溶液的浓度变为.根据这一事实,可提炼出如下关于不等式的命题:若,,则.试加以证明.
【答案】证明见解析
【解析】因为,,所以,所以;
又,
因为,,所以,,
所以,即
综上,.
七、利用不等式的性质求代数式的取值范围(共5小题)
14、已知,,,则的取值范围是 .
【答案】
【解析】因为,所以,因为7,所以,
故,即的取值范围是.
故答案为:.
15、已知实数,满足,,则的取值范围是 .
【答案】
【解析】因为,
由,所以,
由,所以,
所以,
即的取值范围是.
故答案为:
16、若实数x,y满足1≤xy2≤4,3≤x2y≤5,则xy5的取值范围是 .
【答案】[,]
【解析】
因为(xy2)3∈[1,64],∈[,],所以xy5=(xy2)3·∈[,].
17、若实数,且,则的取值范围是 .
【答案】
【解析】因为,故,
由得,解得,
故.
故答案为:
18、已知,,求下列各式的取值范围.
(1);
(2);
(3);
(4).
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
【解析】(1)∵,∴.又∵,∴.
(2)∵,∴.又∵,∴.
(3)∵,,∴.
(4)∵,∴.由,可得.
八、一元二次不等式的解法(共1小题)
19、求解下列不等式:
(1)
(2)
【答案】(1)
(2)
【解析】(1)因为,所以,解得;
(2)因为,所以,即,
此时有,解得.
九、含参数的元二次不等式的解法(共3小题)
20、解关于实数的不等式:(1);(2)(2).
【答案】答案见解析
【解析】(1)对方程 ,
当时,即时,不等式的解集为
当时,即或时,
的根为,
不等式的解集为;
综上可得,时,不等式的解集为,
或时,不等式的解集为.
(2)若,原不等式等价于,解得.
若,原不等式等价于,
解得或.
若,原不等式等价于,
①当时,,无解;
②当时,,解得,
③当时,,解得,
综上所述,当时,解集为或;
当时,解集为;
当时,解集为;
当时,解集为;
当时,解集为.
21、整数使关于的不等式组解集中的整数只有,则由的值组成的集合为 .
【答案】
【解析】由,
得或,
由,
得,
当时,,无解,不合题意;
当时,,则原不等式组的解集中不包含,不合题意;
当时,,
因为原不等式组的解集中只有一个整数,
如图,结合数轴可知,,,
所以.
故答案为:.
22、若不等式有唯一解,则的值是 .
【答案】2或
【解析】由于为开口向上的二次函数,
不等式的解可看作是在之间的图象对应的横坐标,
故不等式有唯一解,则有唯一解.
即,解得或.
故答案为:2或
十、分式不等式的解法(共2小题)
23、不等式的解集为 .
【答案】
【解析】由题意,
在中,,即,
∴,解得:或,
故答案为.
24、解关于的不等式组:.
【答案】
【解析】由,等价于且,解得;
由,即,解得;
所以原不等式组的解集为.
十一、含参数的分式不等式(共3小题)
25、解关于的不等式.
【答案】答案见解析
【解析】等价于
当时,或,;
当时,或,;
当时,,.
综上所述:或,无解;
当或时,解集为;
当时,解集为.
26、已知、、、为常数,若不等式的解集为,则不等式的解集为 .
【答案】
【解析】若,原不等式化为,显然不成立,
∴,由得,
即.
∵不等式的解集为,
∴或,解得或,
故原不等式的解集为.
27、已知关于的不等式的解集为,不等式的解集为.
(1)若,求实数的值和解集.
(2)若“”是“”的充分不必要条件,求实数的取值范围.
【答案】(1),解集为.
(2)
【解析】(1)由,则,要使,
∴,可得.
由,则,可得,
∴解集为.
(2)由(1):,
当,即时,则或;
当,即时,则;
当,即时,则或;
当时,则 ;
当,即时,则;
∴要使“”是“”的充分不必要条件,即,又为,
综上,满足要求.
十二、高次不等式的解法(共1小题)
28、(1)解不等式;
(2);
(3).
【答案】(1);(2) ;(3)
【解析】(1),即,
令,有或或,
则该不等式的解集为;
(2)
,即,
令,有或或,
又恒成立,
故该不等式的解集为;
(3)
,即,
由,故,
对:
令,有或或,
又恒成立,故有,
故该不等式的解集为.
十三、绝对值不等式的解法(共2题)
29、解下列不等式:
(1);
(2);
(3);
(4).
【答案】(1)
(2)
(3)或
(4)
【解析】(1)因为,所以,所以,
所以的解集为:.
(2)由于,所以,所以,
所以的解集为:.
(3)由于,所以或,
解得:或,所以的解集为:或
(4)由于,
所以或或,
所以或或,
所以综上:的解集为;.
30、解下列不等式:
(1);
(2).
【答案】(1)或且
(2)
【解析】(1)(1)因为,
所以,即,则,
所以,解得或且,
故原不等式的解集为或且.
(2)因为,
所以,即,
所以,即,解得或,
故原不等式的解集为.
十四、一元二次不等式中的恒成立问题(共4小题)
31、若关于的不等式的解集为,求实数的取值范围 .
【答案】
【解析】当时,不等式为,解集为;
当时,关于的不等式的解集为,则,解得,
综上,实数的取值范围是.
故答案为:
32、若关于的不等式的解集为空集,求的取值范围.
【答案】
【解析】因关于的不等式的解集为空集,
即的解集为.
当时,原不等式为,即,不符合题意,舍去.
当时,原不等式为一元二次不等式,只需且,
即解得.
综上,的取值范围为.
十五、一元二次不等式中的存在性问题(共5小题)
33、已知关于的不等式的解集非空,则实数的取值范围是 .
【答案】
【解析】当时,,解得,解集不是非空,
则当不等式的解集为空时,,
则解集非空时实数的取值范围是,
故答案为:.
34、方程在区间上有一根,求实数的取值范围.
【答案】
【解析】令,
当时,,即,
其根为不符合条件,故,
因为,所以有一个根为,
所以可转化为,
所以方程另一根为,
因为方程在区间上有一根,
所以,解得,
所以实数的取值范围为.
35、设为常数,若关于的不等式组在区间上有解,则的取值范围是 .
【答案】
【解析】由题知,不等式组在区间上有解,
所以,解得,
故答案为:.
36、已知关于的不等式有解,则实数的取值范围是 .
【答案】
【解析】因为不等式有解,当时,显然不等式有解;当时,不等式
有解等价于方程有两相异实根,所以,解得:,综上,实数的取值范围是.
故答案为:.
37、设,若关于x的不等式有解,则a的取值范围是 .
【答案】
【解析】由,
∴要使不等式有解,仅需即可,
∴,解得或.
故答案为:.
十六、利用基本不等式直接求最值(共5小题)
38、利用基本不等式求下列式子的最值:
(1)若,求的最小值,并求此时x的值;
(2)已知x,y>0,且x+4y=1,求xy的最大值;
(3)若,求的最大值.
【答案】(1)4,;(2);(3).
【解析】(1),当且仅当时取等,
故最小值为4,此时;
(2),当且仅当时取等,
故最大值为.
(3),当且仅当时取等,
故所求最大值为.
39、(1)已知,求的最小值及取最小值时的值;
(2)已知,,,求的最大值及最最大值时,的值.
【答案】(1)最小值为8,取最小值时的值为;(2)的最大值为,此时,的值为.
【解析】(1)因为,所以,
所以,
当且仅当,即时等号成立,
所以的最小值为8,取最小值时的值为.
(2)因为,,,所以,
所以,当且仅当,即时取得等号,
所以的最大值为,此时,的值为.
40、若正实数满足,则的最小值是 .
【答案】9
【解析】解析一:,
则,等号成立时.
所以的最小值是9.
解析二:,
则,
等号成立时所以的最小值是9.
故答案为:9.
41、已知正实数,满足,则的最小值为 .
【答案】
【解析】由得
又,为正实数,所以,得
则
当且仅当,即时取等号.
故答案为:
42、设,,则当 时,取得最小值.
【答案】
【解析】由已知有:
,
当且仅当,时,等号成立.
即.
故答案为:.
十七、利用基本不等式直解恒成立问题(共3小题)
43、两个正实数满足,若不等式恒成立,则实数的取值范围是 .
【答案】
【解析】由不等式恒成立,只需,
又,则,
当且仅当时等号成立,故,
所以,故实数的取值范围是.
故答案为:
44、若,,且,则恒成立的实数的取值范围是 .
【答案】
【解析】要使恒成立,只需恒成立,只需.
因为,,且,所以,
所以,
当且仅当时,即时等号成立,
所以,即,
所以m的范围为.
故答案为:
45、设,若恒成立,则k的最大值为 .
【答案】
【解析】因为,
所以
当且仅当,即时等号成立.
所以.
故答案为:.
十八、利用基本不等式证明不等关系(共2小题)
46、已知x,y都是正数,且,求证
(1)
(2)
【答案】(1)证明见解析
(2)证明见解析
【解析】(1)证明:因为x,y都是正数,所以,
所以,当且仅当,即时,等号成立,
由于,所以
(2)因为x,y都是正数,且,所以,
又,所以,
即.
47、对任意三个正实数,,,求证:,当且仅当时等号成立.
【答案】证明见解析
【解析】因为,,,
所以由基本不等式,得,,,当且仅当,,时成立,
把上述三个式子的两边分别相加,
得,即.
当且仅当时等号成立
十九、基本不等式的应用(共4小题)
48、运货卡车以的速度匀速行驶,按交通法规限制速度为(单位:),假设汽油价格是每升6元,汽车每小时耗油,司机的工资是每小时46元.令行车总费用为(元),当为何值时,这次行车的总费用最低?求出最低费用的值.
【答案】当时,这次行车的总费用最低,最低费用为600元
【解析】行车所用时间,根据汽油的价格是每升6元,汽车每小时耗油,司机的工资是每小时46元,
可得行车总费用为 .
,当且仅当,即时,等号成立.
所以当时,这次行车的总费用最低,最低费用为600元.
49、中国建设新的芯片工厂的速度处于世界前列,这是朝着提高半导体自给率目标迈出的重要一步.根据国际半导体产业协会(SEMI)的数据,在截至2024年的4年里,中国计划建设31家大型半导体工厂.某公司打算在2023年度建设某型芯片的生产线,建设该生产线的成本为300万元,若该型芯片生产线在2024年产出万枚芯片,还需要投入物料及人工等成本(单位:万元),已知当时,;当时,;当时,,已知生产的该型芯片都能以每枚80元的价格售出.
(1)已知2024年该型芯片生产线的利润为(单位:万元),试求出的函数解析式.
(2)请你为该型芯片的生产线的产量做一个计划,使得2024年该型芯片的生产线所获利润最大,并预测最大利润.
【答案】(1);
(2)当2024年该型芯片产量为40万枚时利润最大,最大利润为220万元.
【解析】(1)(1)由题意可得,,
所以,
即.
(2)当时, ;
当时,,对称轴,;
当时,由基本不等式知,
当且仅当,即时等号成立,故,
综上,当2024年该型芯片产量为40万枚时利润最大,最大利润为220万元.
二十、三角不等式的证明(共2小题)
50、已知a、b、c是实数,求证:.
【答案】证明见解析
【解析】证明:因为
,
所以,当且仅当同号或为0时等号成立,
故,当且仅当同号或为0时等号成立,
所以.
51、证明:对于正数h,如果,,那么.
【答案】证明见解析
【解析】因为,,,
所以.
二十一、三角不等式的应用(共3小题)
52、若恒成立,则a的取值范围为 .
【答案】
【解析】因为恒成立,
所以,
因为,当且仅当时等号成立,
所以.
所以.
故答案为:.
53、已知,则“成立”是“成立”的 条件.
【答案】充要
【解析】充分性:若,则,
,
必要性:若,又,
,
由绝对值的性质:若,则,
,
所以“成立”是“成立”的充要条件.
故答案为:充要
54、已知函数f(x)=|x﹣m|+|x+2m|.
(1)当m=﹣1时,求不等式f(x)≤7的解集;
(2)若不等式f(x)≤9有解,求实数m的取值范围.
【答案】(1)[﹣3,4];(2)[﹣3,3].
【解析】(1)m=﹣1时,f(x)=|x+1|+|x﹣2|=,
∴ x≥2时,2x﹣1≤7,解得:2≤x≤4,
x<﹣1时,1﹣2x≤7,解得:﹣3≤x<﹣1,
﹣1≤x<2时,3<7成立,解得:﹣1≤x<2,
故不等式的解集是[﹣3,4];
(2)因为,
所以,依题意可得,解得,
即实数的取值范围是.
$$