内容正文:
特训02 不等式 选填压轴题
一、单选题
1.设正实数满足,则当取得最大值时,的最大值为()
A. B. C. D.
2.设,,则三个数( )
A.都小于4 B.至少有一个不大于4
C.都大于4 D.至少有一个不小于4
3.已知函数,则、、与1的大小关系为( )
A.没有一个小于1 B.至多有一个不小于1
C.都不小于1 D.至少有一个不小于1
4.对任意实数,不等式恒成立,则实数的最大值( )
A.2 B.4 C. D.
5.已知不等式对满足的所有正实数a,b都成立,则正数x的最小值为( )
A. B.1 C. D.2
6.已知,则的最小值为( )
A.8 B.9 C.10 D.11
7.设a,b,c,d均为大于零的实数,且abcd=1,令m=a(b+c+d)+b(c+d)+cd,则a2+b2+m的最小值为( )
A.8 B.4+2 C.5+2 D.4
8.《九章算术》中有“勾股容方”问题:“今有勾五步,股十二步.问:勾中容方几何?”魏晋时期数学家刘徽在《九章算术注》中利用出入相补原理给出了这个问题的一般解法:如图1,用对角线将长和宽分别为b和a的矩形分成两个直角三角形,每个直角三角形再分成一个内接正方形(黄)和两个小直角三角形(朱、青)将三种颜色的图形进行重组,得到如图2所示的矩形,该矩形长为,宽为内接正方形的边长d.由刘徽构造的图形可以得到许多重要的结论,如图3,设D为斜边的中点,作直角三角形的内接正方形对角线,过点A作于点F,则下列推理正确的是( )
A.由图1和图2面积相等得 B.由可得
C.由可得 D.由可得
9.设集合,,,,其中,下列说法正确的是
A.对任意,是的子集,对任意,不是的子集
B.对任意,是的子集,存在,使得是的子集
C.对任意,使得不是的子集,对任意,不是的子集
D.对任意,使得不是的子集,存在,使得不是的子集
10.已知正整数满足当()时,,且,则的最大值为( )
A.19 B.20 C.21 D.22
11.已知实数a,b,c.
A.若|a2+b+c|+|a+b2+c|≤1,则a2+b2+c2<100
B.若|a2+b+c|+|a2+b–c|≤1,则a2+b2+c2<100
C.若|a+b+c2|+|a+b–c2|≤1,则a2+b2+c2<100
D.若|a2+b+c|+|a+b2–c|≤1,则a2+b2+c2<100
12.若,则称是关于x,y的方程的整数解.关于该方程,下列判断错误的是( )
A.,方程有无限组整数解
B.,方程有且只有两组整数解
C.,方程至少有一组整数解
D.,方程至多有有限组整数解
二、多选题
13.已知正实数,满足,则下列选项不正确的是( )
A.的最大值为4
B.的最小值为
C.的最大值为3
D.的最小值为2
14.下列命题正确的是( )
A.若关于x的方程的一根比1大且另一根比1小,则a的取值范围是
B.若关于x的不等式在上恒成立,则实数k的取值范围是
C.若关于x的不等式的解集是,则关于x的不等式的解集是或
D.若,则的最小值为
15.已知函数,若非空集合,,且,则下列说法中正确的是( )
A.的取值与有关 B.为定值
C. D.
16.如图所示,四边形ABDC为梯形,其中,O为对角线的交点.有4条线段(GH、KL、EF、MN)夹在两底之间.GH表示平行于两底且于他们等距离的线段(即梯形的中位线),KL表示平行于两底且使梯形ABLK与梯形KLDC相似的线段,EF表示平行与两底且过点O的线段,MN表示平行于两底且将梯形ABDC分为面积相等的两个梯形的线段.下列说法中正确的有( )
A.若,则.
B.,使得
C.
D.,.
三、填空题
17.设,则的最大值为 .
18.研究问题:“已知关于x的不等式ax2-bx+c>0的解集为(1,2),解关于x的不等式cx2-bx+a>0”,有如下解法:由ax2-bx+c>0⇒a-b+c>0.令y=,则y∈,所以不等式cx2-bx+a>0的解集为.类比上述解法,已知关于x的不等式+<0的解集为(-2,-1)∪(2,3),则关于x的不等式+<0的解集为 .
19.已知,,记,,有下面四个结论:
①若,则的最大值为;
②若,则的最小值为;
③若,则的最大值为1;
④若,则的最大值为.
则错误结论的序号是 .
20.已知实数,,满足,则的最大值为
21.已知正实数,满足,且恒成立,则的取值范围是 .
22.已知,,不等式的解集为有下列四个命题:
①; ② ;
③; ④
其中,全部正确命题的序号为 .
23.若关于x的不等式恰好有4个整数解,则实数的范围为 .
24.已知实数a,b满足,若关于x的不等式的解集中有且仅有3个整数,则实数a的取值范围是 ;
25.若关于的不等式组的整数解共有36个,则正数的取值范围是 .
26.若、、、均为正实数,则的最小值为 .
27.设、、、、、是六个互不相等的实数,则在以下六个式子中:,,,,,,能同时取到150的代数式最多有 个.
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特训02 不等式 选填压轴题
一、单选题
1.设正实数满足,则当取得最大值时,的最大值为()
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】将代入后剩下关于的二元不等式,经齐次化处理后使用基本不等式在时最大值时,将代入所求关系式,得到二次函数利用配方法即可求得其最大值.
【解析】,
,又均为正实数,
(当且仅当时取"="),
,此时.
,
,当且仅当时取得"=",满足题意.
的最大值为1.
故选:B.
【点睛】对含有多元变量的函数求最值时通常要减少变量的个数,减少变量的个数方法有:①代入消元,把其中一个变量用其它变量表示后代入消元;②对齐次式可通过构造比值消元.
2.设,,则三个数( )
A.都小于4 B.至少有一个不大于4
C.都大于4 D.至少有一个不小于4
【答案】D
【分析】由题意知利用反证法推出矛盾,即可得正确答案.
【解析】假设三个数且且,相加得:
,由基本不等式得:
;;;
相加得:,与假设矛盾;
所以假设不成立,
三个数、、至少有一个不小于4.
故选.
【点睛】本题考查反证法和基本不等式的应用,属于简单题.
3.已知函数,则、、与1的大小关系为( )
A.没有一个小于1 B.至多有一个不小于1
C.都不小于1 D.至少有一个不小于1
【答案】D
【分析】通过反例可排除;采用反证法,利用和,结合不等式的性质可证得,由此知正确.
【解析】当,时,,则,,,可知错误;
当时,,则,,,可知错误;
假设,,,
由得:,即…①,
由得:,即…②,
由①得:…③,由②③得:,,
由③得:…④,由②④得:,,
,
,与矛盾,可知至少有一个不小于,正确.
故选:.
【点睛】本题考查利用不等式的性质判断大小关系的问题;解决此类问题比较快捷的方法是采用排除法得到正确结果;解题关键是能够熟练应用绝对值不等式的解法和不等式的性质,采用反证法的方式确定正确结论.
4.对任意实数,不等式恒成立,则实数的最大值( )
A.2 B.4 C. D.
【答案】D
【分析】首先不等式变形为恒成立,再利用两次基本不等式求的最小值,即可求解的取值.
【解析】不等式恒成立,可转化为
恒成立,其中,
令,
,
,
第二次使用基本不等式,等号成立的条件是且,
得且,此时第一次使用基本不等式,说明两次基本不等式能同时取得,
所以的最小值为,
即,则,
所以实数的最大值为.
故选:D
【点睛】关键点点睛:本题的关键是再求的最值时,需变形为,再通过两次基本不等式求最值.
5.已知不等式对满足的所有正实数a,b都成立,则正数x的最小值为( )
A. B.1 C. D.2
【答案】B
【分析】先利用基本不等式证得(此公式也可背诵下来),从而由题设条件证得,结合题意得到,利用二次不等式的解法解之即可得到正数的最小值.
【解析】因为,当且仅当时,等号成立,
所以,
因为为正实数,所以由得,即,
所以,
当且仅当,且,即时,等号成立,
所以,即,
因为对满足的所有正实数a,b都成立,
所以,即,整理得,
解得或,由为正数得,
所以正数的最小值为.
故选:B.
6.已知,则的最小值为( )
A.8 B.9 C.10 D.11
【答案】B
【分析】设,,,即可表示出、、,再利用基本不等式计算可得.
【解析】解:设,,,则,,,
且,,,
∴,,,
∴,
令
,
∴.
当且仅当,即,即时等号成立.
(如,即时等号成立).
∴的最小值为;
故选:B.
7.设a,b,c,d均为大于零的实数,且abcd=1,令m=a(b+c+d)+b(c+d)+cd,则a2+b2+m的最小值为( )
A.8 B.4+2 C.5+2 D.4
【答案】B
【分析】根据条件可得,然后利用重要不等式和基本不等式可求出的最小值.
【解析】解:,,,均大于零且,,
,
当且仅当,,,即,时取等号,
的最小值为.
故选:.
【点睛】本题考查了重要不等式和基本不等式在求最值中的应用,考查了转化思想,属中档题.
8.《九章算术》中有“勾股容方”问题:“今有勾五步,股十二步.问:勾中容方几何?”魏晋时期数学家刘徽在《九章算术注》中利用出入相补原理给出了这个问题的一般解法:如图1,用对角线将长和宽分别为b和a的矩形分成两个直角三角形,每个直角三角形再分成一个内接正方形(黄)和两个小直角三角形(朱、青)将三种颜色的图形进行重组,得到如图2所示的矩形,该矩形长为,宽为内接正方形的边长d.由刘徽构造的图形可以得到许多重要的结论,如图3,设D为斜边的中点,作直角三角形的内接正方形对角线,过点A作于点F,则下列推理正确的是( )
A.由图1和图2面积相等得 B.由可得
C.由可得 D.由可得
【答案】C
【分析】根据图1,图2面积相等,可求得d的表达式,可判断A选项正误,由题意可求得图3中的表达式,逐一分析B、C、D选项,即可得答案
【解析】对于A,由图1和图2面积相等得,所以,故A错误;
对于B,因为,所以,所以,,
因为,所以,整理得,故B错误;
对于C,因为D为斜边BC的中点,所以,
因为,所以,整理得,故C正确;
对于D,因为,所以,整理得,故D错误.
故选:C.
9.设集合,,,,其中,下列说法正确的是
A.对任意,是的子集,对任意,不是的子集
B.对任意,是的子集,存在,使得是的子集
C.对任意,使得不是的子集,对任意,不是的子集
D.对任意,使得不是的子集,存在,使得不是的子集
【答案】B
【分析】运用集合的子集的概念,令,推导出,可得对任意,是的子集;再由,,求得,,即可判断与的关系.
【解析】解对于集合,,
可得当即可得,
即有,可得对任意,是的子集;
当时,,
可得是的子集;
当时,,
可得不是的子集;
综上可得,对任意,是的子集,存在,使得是的子集.
故选:
【点睛】本题考查集合间的关系,一元二次不等式的解法,属于中档题.
10.已知正整数满足当()时,,且,则的最大值为( )
A.19 B.20 C.21 D.22
【答案】A
【解析】先由()时,得到,再将放缩为,从而,故可得的最大值.
【解析】因为当()时,,故,
诸不等式相加可得即.
故,
所以,,故.
又,故.
当等号成立.
故选:A.
【点睛】本题考查不等式的性质,解题中注意根据欲求最值的类型去估算的最大值以及的最小值,注意检验,本题属于难题.
11.已知实数a,b,c.
A.若|a2+b+c|+|a+b2+c|≤1,则a2+b2+c2<100
B.若|a2+b+c|+|a2+b–c|≤1,则a2+b2+c2<100
C.若|a+b+c2|+|a+b–c2|≤1,则a2+b2+c2<100
D.若|a2+b+c|+|a+b2–c|≤1,则a2+b2+c2<100
【答案】D
【解析】试题分析:采用排除法:A.令可排除此选项,
B.令可排除此选项,
C.令可排除此选项,故选D.
【考点】不等式的性质.
【方法点睛】对于判断不等式恒成立问题,一般采用举反例排除法.解答本题时能够对四个选项逐个利用赋值的方式进行排除,确认成立的不等式.
12.若,则称是关于x,y的方程的整数解.关于该方程,下列判断错误的是( )
A.,方程有无限组整数解
B.,方程有且只有两组整数解
C.,方程至少有一组整数解
D.,方程至多有有限组整数解
【答案】C
【分析】由,结合整数的分解形式转化为求解方程组的整数解的情况即可.
【解析】选项A,当时,由得,
解得,
,都是方程的整数解,
故,方程有无限组整数解. A项判断正确;
选项B,当时,由,
由,则,,
又,
由与,仅有这种整数分解的方法,
所以(舍),或;
解得 或,故方程有且仅有两组整数解,
即,方程有且只有两组整数解,故B项判断正确;
选项C,当时,由,,,,
仅有这种整数分解的方法,又,
所以(舍),或(舍),
或①,或②;
方程组①消得,,,无整数解;
方程组②消得,,此方程无解;
故当时,方程无整数解,所以选项C判断不正确;
选项D,若关于x,y的方程不存在整数解,
则满足至多有有限组整数解;
若关于x,y的方程存在整数解.
由,则,
,整数至多有有限组分解方法,可设所有分解形式为,
由,
得,
消得,,,
对于的每一个确定取值,此关于的二次方程最多有个整数解,
即方程组至多有组整数解;
故,方程至多有组整数解,故D项判断正确.
故选:C.
二、多选题
13.已知正实数,满足,则下列选项不正确的是( )
A.的最大值为4
B.的最小值为
C.的最大值为3
D.的最小值为2
【答案】ABC
【分析】利用基本不等式可得出关于的不等式,解出的取值范围,可判断AB选项;
由已知可得出,利用二次函数的基本性质结合的
取值范围,可得出的取值范围,可判断CD选项.
【解析】因为正实数、满足,
则,
因为,解得,当且仅当时,取最大值,则A、 B错;
因为,
所以,,
令,因为函数在上单调递减,
所以,,C 错D对.
故选:ABC
14.下列命题正确的是( )
A.若关于x的方程的一根比1大且另一根比1小,则a的取值范围是
B.若关于x的不等式在上恒成立,则实数k的取值范围是
C.若关于x的不等式的解集是,则关于x的不等式的解集是或
D.若,则的最小值为
【答案】ACD
【分析】对于A,原问题等价于,解一元二次不等式即可验证;对于B,原问题等价于在上恒成立,由此即可验证;对于C,首先得,然后解分式不等式即可验证;对于D,首先由基本不等式得,然后由即可验证,注意取等条件是否成立.
【解析】对于A,二次函数,开口向上,
若关于x的方程的一根比1大且另一根比1小,
则,解得,故A正确;
对于B,若关于x的不等式在上恒成立,
则只需,即在上恒成立即可,
则实数k的取值范围是,故B错误;
对于C,若关于x的不等式的解集是,则,
所以关于x的不等式或,故C正确;‘
对于D,若,则,解得,等号成立当且仅当,
所以,等号成立当且仅当,故D正确.
故选:ACD.
【点睛】关键点睛:A选项的关键是得,B选项的关键是得在上恒成立,C选项的关键是得,D选项的关键是利用基本不等式得,然后适当变形即可求解.
15.已知函数,若非空集合,,且,则下列说法中正确的是( )
A.的取值与有关 B.为定值
C. D.
【答案】BD
【分析】令,从而化为,不妨设的解集为,可得,由,从而得,且,化简,解得或,又是方程的两个根,利用韦达定理可得,则
,进而求得的取值范围.
【解析】令,
则可化为,
不妨设的解集为,
即,
,即,
故,
又,且,
,且,
,且,
故,
解得,
故选项A错误,选项B正确;
,
,
有解,
,即或,
是方程的两个根,
即是方程的两个根,
故,即,
解得:,
,
故选项C错误,选项D正确.
故答案选:BD.
【点睛】本题考查了二次不等式与二次函数、二次方程间关系的应用,以及集合间相等的应用,属于难题.
16.如图所示,四边形ABDC为梯形,其中,O为对角线的交点.有4条线段(GH、KL、EF、MN)夹在两底之间.GH表示平行于两底且于他们等距离的线段(即梯形的中位线),KL表示平行于两底且使梯形ABLK与梯形KLDC相似的线段,EF表示平行与两底且过点O的线段,MN表示平行于两底且将梯形ABDC分为面积相等的两个梯形的线段.下列说法中正确的有( )
A.若,则.
B.,使得
C.
D.,.
【答案】ACD
【分析】根据题中所给的梯形模型,结合平行线分线段成比例定理,相似,面积相等等方式,建立得到几个平均数,再利用基本不等式和作差法比较大小即可.
【解析】因为是梯形的中位线,
所以,
因为梯形与梯形相似,
所以,
所以,
若,则,故A正确;
因为,
所以,
所以,①
因为,
所以,
所以,②
由①②得,
所以,
设梯形,,的面积分别为,高分别为,
则,即,
解得,
所以,
所以,
解得,故C正确;
因为,由基本不等式得,,,
则,所以,
所以,
即,,故B错误,D正确.
故选:ACD.
【点睛】关键点点睛:根据平行线分线段成比例定理,相似,面积求出是解决本题的关键.
三、填空题
17.设,则的最大值为 .
【答案】2
【分析】设,利用基本不等式得到,再将右式配凑成的倍数,从而得解.
【解析】设,则,,
当且仅当,时,等号成立,
故.
令,解得,,
所以,当,时,等号成立.
故答案为:2.
【点睛】关键点点睛:本题解决的关键是利用基本不等式,配凑出一个定值出来,从而得解.
18.研究问题:“已知关于x的不等式ax2-bx+c>0的解集为(1,2),解关于x的不等式cx2-bx+a>0”,有如下解法:由ax2-bx+c>0⇒a-b+c>0.令y=,则y∈,所以不等式cx2-bx+a>0的解集为.类比上述解法,已知关于x的不等式+<0的解集为(-2,-1)∪(2,3),则关于x的不等式+<0的解集为 .
【答案】
【分析】根据题意,将替换x可得所求的方程,并且可知∈(-2,-1)∪(2,3),从而求出的解集.
【解析】关于x的不等式+<0的解集为(-2,-1)∪(2,3),
用-替换x,不等式可以化为+=+<0,
因为-∈(-2,-1)∪(2,3),所以<x<1或-<x<-,
即不等式+<0的解集为∪
故答案为: ∪
【点睛】本题考查整体代换的思想,理解题意,将方程问题和不等式问题进行转化是解题的关键,本题属于中档题.
19.已知,,记,,有下面四个结论:
①若,则的最大值为;
②若,则的最小值为;
③若,则的最大值为1;
④若,则的最大值为.
则错误结论的序号是 .
【答案】①②
【分析】把变形成,利用常数t值并借助“1”的妙用求解,再按t的不同取值计算即可判断;用常数t表示出xy的取值范围,然后将n变形成用xy表示,再借助函数、均值不等式求解计算并判断作答.
【解析】依题意,,则
,当且仅当时取“=”,
对于①,时,有,①不正确;
对于③,时,有,③正确;
令,当且仅当时取“=”,即,,
则
对于②,时,,
,而,
由对勾函数知对是递增的,对是递减的,
则时,,无最小值,即②不正确;
对于④,时,,
,而,
,当且仅当,,即时取“=”,
则有时,,即④正确,
所以错误结论的序号是①②.
故答案为:①②
20.已知实数,,满足,则的最大值为
【答案】
【分析】设,则利用基本不等式计算可得.
【解析】设,因为,
所以
,
令,解得或(舍去),
因此,即,当且时取等号,
故的最大值为.
故答案为:
21.已知正实数,满足,且恒成立,则的取值范围是 .
【答案】
【分析】先求得的最大值,由此列不等式来求得的取值范围.
【解析】依题意,,,
解得,则
,
当且仅当,时等号成立.
所以,
解得或,即的取值范围是.
故答案为:
【点睛】利用基本不等式求最值,要注意一正、二定、三相等,正是说利用时,必须是正数,定是指定值,相等指的是等号成立的条件,三者缺一不可.另外,如果是负数,求的最值,可转化为,再结合基本不等式来进行求解.
22.已知,,不等式的解集为有下列四个命题:
①; ② ;
③; ④
其中,全部正确命题的序号为 .
【答案】①②
【解析】首先根据不等式与方程的关系可知,方程的两个实数根是或,不等式变形为,①代入,判断是否满足不等式;②令,代入,判断选项;③利用根与系数的关系判断;④代特殊值判断选项.
【解析】不等式变形为 ,
①代入,得,即满足不等式,所以,①成立;
②因为不等式的解集为,所以,代入,则,
所以,②成立;
③由条件可知分别是方程的两个实数根,,,则,故③不成立;
④当时,此时不等式的解集是,即,
此时,故④不成立.
故答案为:①②
【点睛】关键点点睛:本题考查一元二次方程和一元二次不等式的关系,本题的关键是理解题意,理解不等式解集的端点值是方程的实数根,,以及,,这几个关键式子判断选项②③.
23.若关于x的不等式恰好有4个整数解,则实数的范围为 .
【答案】
【分析】由题意不等式恰好有4个整数解,且,从而首先得出,进一步化简得不等式的解集为,由此即可列出不等式组求解.
【解析】因为,
所以由题意当且仅当不等式恰好有4个整数解,且,
所以首先,解得,
又方程的根为,即或,
所以不等式的解集为,
因为,所以,
所以不等式的4个整数解只能是2,3,4,5,
所以,
又因为,
所以解得,即实数的范围为.
故答案为:.
【点睛】关键点点睛:关键是首先得出,由此即可顺利得解.
24.已知实数a,b满足,若关于x的不等式的解集中有且仅有3个整数,则实数a的取值范围是 ;
【答案】
【分析】先对不等式左边进行因式分解,再结合对进行分类讨论,分,和三种情况,求出符合要求的实数a的取值范围.
【解析】可变形为,
因为,所以,
其中,
当时,开口朝下,不合题意;
当时,,解得:,所以不满足整数解有且仅有3个,舍去;
当时,开口朝上,
因为,所以不等式解集为,
此时要想不等式解集中有且仅有3个整数,则这3个整数解为0,-1,-2,
则必有,所以,结合,
所以,所以,
综上:
故答案为:.
25.若关于的不等式组的整数解共有36个,则正数的取值范围是 .
【答案】
【分析】解一元二次不等式得或,然后计算时,不等式组整数解的个数,确定满足题意,再根据的变化(比22大或者小),确定不等式组的整数解的变化情况,从而得出参数范围.
【解析】由,得,因为为正数,所或.
当时,,
,
此时不等式组的整数解的个数为32;
当时,,
,
此时不等式组的整数解的个数为36;
当时,,
,
此时不等式组的整数解的个数为40.
越大,则越小,越大,
从而不等式组的整数解的个数不会增加;
越小,则越大,越小,
从而不等式组的整数解的个数不会减少.
要使得不等式组的整数解的个数为36,则需满足,解得.
故答案为:.
【点睛】方法点睛:首先解出一元二次不等式,然后求两个集合的交集,在交集中确定整数解的个数,解题时可估计出一些特殊值,如满足题意,和不满足题意,然后让变化,比22小,或比22大,确定两个集合的交集中整数的个数的变化情况,从而得出参数满足的条件.
26.若、、、均为正实数,则的最小值为 .
【答案】
【分析】
从最后两项开始,逐次使用基本不等式,可求得所求代数式的最小值.
【解析】原式
,
当且仅当时,
即当时,等号成立,
故的最小值为,
故答案为:.
【点睛】易错点睛:利用基本不等式求最值时,要注意其必须满足的三个条件:
(1)“一正二定三相等”“一正”就是各项必须为正数;
(2)“二定”就是要求和的最小值,必须把构成和的二项之积转化成定值;要求积的最大值,则必须把构成积的因式的和转化成定值;
(3)“三相等”是利用基本不等式求最值时,必须验证等号成立的条件,若不能取等号则这个定值就不是所求的最值,这也是最容易发生错误的地方.
27.设、、、、、是六个互不相等的实数,则在以下六个式子中:,,,,,,能同时取到150的代数式最多有 个.
【答案】2
【分析】由作差法比较大小后判断
【解析】不妨设,,
记为①式,为②式,以此类推,
由,故①>②,
,故②>③,
,故①>④,
同理得,①>⑤,②>⑥,③>⑤,④>③,④>⑥,⑥>⑤,
综上可知①>②>③>⑤,①>④>③>⑤,且②>⑥>⑤,④>⑥>⑤,
最多有②④或③⑥两项可同时取150,
令,
得其一组解为,
故答案为:2
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