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微专题3 不等式
★[高考定位] 考查利用基本不等式求最值、证明不等式等,利用基本不等式解决实际问题;一元二次不等式经常与函数、导数、数列、解析几何相结合考查参数的取值范围,以考查一元二次不等式的解法为主,并兼顾二次方程的判别式、根的存在等.
不等式的解法
1.一元二次不等式的解法
先化为一般形式ax2+bx+c>0(a≠0),再求相应一元二次方程ax2+bx+c=0(a≠0)的根,最后根据相应二次函数图象与x轴的位置关系,确定一元二次不等式的解集.
2.简单分式不等式的解法
(1)>0(<0)⇔f(x)g(x)>0(<0);
(2)≥0(≤0)⇔f(x)g(x)≥0(≤0)且g(x)≠0.
[例1] (1)已知全集U=R,集合A={x|x2-x-6≤0},B=,
那么集合A∩B=( )
A.[-2,4) B.(-1,3]
C.[-2,-1] D.[-1,3]
[解析] 分析:解不等式求出集合A,B,根据交集的定义即可求解.
由题意可知,A={x|x2-x-6≤0}={x|-2≤x≤3},
B=={x|-1<x≤4},
所以A∩B={x|-1<x≤3}.
[答案] B
(2)[多选]已知关于x的不等式ax2+bx+c>0的解集为(-∞,-2)∪(3,+∞),则下列选项中正确的是( )
A.a>0
B.不等式bx+c>0的解集是{x|x<-6}
C.a+b+c>0
D.不等式cx2-bx+a<0的解集为∪
[解析] 分析:A选项,根据不等式的解集得到a>0;BC选项,转化为-2和3是关于x的方程ax2+bx+c=0的两根,根据韦达定理得到两根之和,两根之积,求出b=-a,c=-6a,解不等式,得到bx+c>0的解集,并得到a+b+c=-6a<0;D选项,变形得到6x2-x-1>0的解集即可.
A选项,∵关于x的不等式ax2+bx+c>0的解集为(-∞,-2)∪(3,+∞),
∴a>0,A选项正确;
BC选项,已知-2和3是关于x的方程ax2+bx+c=0的两根,
由根与系数的关系得,
则b=-a,c=-6a,
不等式bx+c>0,即-ax-6a>0,解得x<-6,B正确;
且a+b+c=-6a<0,C错误;
D选项,不等式cx2-bx+a<0,即-6ax2+ax+a<0,即6x2-x-1>0,
解得x<-或x>,D正确.
[答案] ABD
不等式的求解技巧
(1)对于和函数有关的不等式,可利用函数的单调性进行转化.
(2)求解一元二次不等式的步骤:第一步,二次项系数化为正数;第二步,解相应的一元二次方程;第三步,若有两个不相等的实根,则利用“大于在两边,小于夹中间”得不等式的解集.
(3)含参数的不等式的求解,要对参数进行分类讨论.
1.若关于x的不等式x2+bx+c≤1(b,c∈R)的解集为,则b+c的值是( )
A.- B.-
C.2 D.-
解析:D [分析:根据不等式的解集得出相应方程的根,再用韦达定理可求b+c.
不等式x2+bx+c≤1(b,c∈R)的解集为,
则方程x2+bx+c-1=0的两根为x1=-,x2=2,由韦达定理得:x1+x2=-b=-+2=,x1x2=c-1=-×2=-3,
可得b=-,c=-2
故b+c=--2=-.]
2.[多选]下列选项中,正确的是( )
A.不等式x2+x-2>0的解集为{x|x<-2或x>1}
B.不等式≤1的解集为{x|-3≤x<2}
C.不等式|x-2|≥1的解集为{x|1≤x≤3}
D.设x∈R,则“|x-1|<1”是“<0”的充分不必要条件
解析:ABD [分析:解出各选项中的不等式后可判断.
A选项,x2+x-2>0⇔(x-1)(x+2)>0⇔x<-2或x>1,A正确;B选项,≤1⇔-1≤0⇔≤0⇔⇔-3≤x<2,B正确;
C选项,|x-2|≥1⇔x-2≥1或x-2≤-1,
即x≥3或x≤1,C错误;
D选项,|x-1|<1⇔0<x<2,<0⇔(x+4)(x-5))<0⇔-4<x<5,而{x|0<x<2}⊆{x|-4<x<5},D正确.]
不等式的性质
不等式的性质
(1)对称性:a>b⇔b<a;(双向性)
(2)传递性:a>b,b>c⇒a>c;(单向性)
(3)可加性:a>b⇔a+c>b+c;(双向性)
(4)加法法则:a>b,c>d⇒a+c>b+d;(单向性)
(5)可乘性:a>b,c>0⇒ac>bc;(单向性)
a>b,c<0⇒ac<bc;(单向性)
(6)乘法法则:a>b>0,c>d>0⇒ac>bd;(单向性)
(7)乘方法则:a>b>0⇒an>bn(n≥2,n∈N);(单向性)
(8)开方法则:a>b>0⇒>(n≥2,n∈N).(单向性)
[例2] (1)[多选](2024·齐齐哈尔三模)已知a,b>0,则使得“a>b”成立的一个充分条件可以是( )
A.< B.|a-2|>|b-2|
C.a2b-ab2>a-b D.ln(a2+1)>ln(b2+1)
[解析] 分析:由不等式的性质可判断AD;取特值可判断B;a2b-ab2>a-b可化为a+>b+结合y=x+的单调性可判断C.
对于A,因为ab>0,<,故a>b,故A选项正确;对于B,取a=1,b=2,此时满足1>0,但a<b,B选项错误;对于C,a2b-ab2>a-b可得:a2b+b>ab2+a,
则b(a2+1)>a(b2+1),因为a,b>0,即>,所以a+>b+,因为函数y=x+在(0,+∞)不单调,所以C选项错误;
对于D,由ln(a2+1)>ln(b2+1)可知,a2>b2,因为a,b>0,
所以a>b,故D选项正确,
[答案] AD
(2)[多选]已知实数x,y满足1<x<6,2<y<3,则( )
A.3<x+y<9 B.-1<x-y<3
C.2<xy<18 D.<<6
[解析] 分析:由不等式的性质直接求解.
因为1<x<6,2<y<3,则3<x+y<9,2<xy<18,故A、C正确;
由题-3<-y<-2,故-2<x-y<4,B错误;
1<y-1<2,则<<1,故<<6,D正确.
[答案] ACD
判断不等式是否成立的方法
(1)直接利用不等式的性质逐个验证,利用不等式的性质判断不等式是否成立时要特别注意前提条件.
(2)利用特殊值法排除错误答案.
(3)利用函数的单调性,当直接利用不等式的性质不能比较大小时,可以利用指数函数、对数函数、幂函数等函数的单调性进行判断.
1.已知a,b,c∈R且a>b,则下列不等式一定成立的是( )
A.< B.a2>b2
C.a|c|>b|c| D.>
解析:D [分析:根据不等式的基本性质判断AD;举例说明即可判断BC.
A.当a>0>b时,>,故A错误;B.当a=-1,b=-2时,满足a>b,但a2>b2不成立,故B错误;C.当c=0时,a|c|=b|c|,故C错误;D.由a>b,c2+1>0,得>,故D正确.]
2.[多选](2024·武汉模拟)已知a<b<c(a,b,c∈R),且a+2b+3c=0,则( )
A.a<0<c
B.∃a,c使得a2-25c2=0
C.a+c可能大于0
D.<-
解析:AD [分析:对于A,根据已知条件变形即可证明;对于B,根据已知得a+5c>0,得c>->0,即可证明;对于C,根据已知条件变形即可证明;对于D,将条件变形为a+c=-2(b+c),再利用<0即可证明结论.
对于A,由a<b<c及a+2b+3c=0,
得6a=a+2a+3a<a+2b+3c=0,所以a<0,
又0=a+2b+3c<c+2c+3c=6c,所以c>0,A正确;对于B,由a<b<c及a+2b+3c=0,得a+2c+3c>0,所以a+5c>0,得c>->0,
所以c2>,得a2-25c2<0,B错误;
对于C,由a<b<c及a+2b+3c=0,得3a+3c<a+2b+3c=0,所以a+c<0,C错误.
对于D,由a+2b+3c=0,得a+c=-2(b+c),所以==+=-+.
因为a+c<0,c>0,所以<0,所以<-,D正确.]
基本不等式
利用基本不等式求最大值、最小值的基本法则
(1)如果x>0,y>0,xy=p(定值),当x=y时,x+y有最小值2.(简记:积定,和有最小值)
(2)如果x>0,y>0,x+y=s(定值),当x=y时,xy有最大值s2.(简记:和定,积有最大值)
[例3] (1)[多选](2024·重庆模拟)下列结论中,错误的结论有( )
A.y=x(4-3x)取得最大值时x的值为1
B.若x<-1,则x+的最大值为-2
C.函数f(x)=的最小值为2
D.若a>0,b>0,且a+b=2,那么+的最小值为
[解析] 分析:根据二次函数的最值以及基本不等式判断各选项.
对于A,y=x(4-3x)的对称轴为x=,所以y=x(4-3x)取得最大值时x的值为,故A错误;
对于B,令y=x+=x+1+-1
若x<-1,x+1<0,-(x+1)>0,-(x+1)-≥2,当x=-2时,取等号,
所以(x+1)+≤-2,则y=x+1+-1≤-3.则y=x+的最大值为-3,故B错误;
对于C,函数f(x)==+
令t=≥2,当t+=2时,t=1,不满足题意,故C错误;
对于D,若a>0,b>0,且a+b=2,
+=(a+b)
=≥,当=时,
即a=2-2,b=4-2时,取等号.
所以+的最小值为,故D正确.
[答案] ABC
(2)(2024·临汾适应性考试三)若0<x<1,则+的最小值是( )
A.1 B.4
C.2+2 D.3+2
[解析] 分析:根据基本不等式及“1”的妙用计算即可.
因为0<x<1,所以1-x>0,
则+=·[x+(1-x)]=3++≥3+2,
当且仅当=,即x=-1时,等号成立,取得最小值3+2.
[答案] D
在利用基本不等式求最值时,要特别注意“拆、拼、凑”等技巧,在其满足基本不等式中“正”(各项都是正数)“定”(和或积为定值)“等”(等号能取得)的条件下才能应用,否则会出现错误.
1.(2024·新余二模)已知x,y为正实数,且x+y=2,则的最小值为( )
A.12 B.3+2
C. D.
解析:C [分析:借助“1”的活用将分式齐次化后结合基本不等式计算即可得.
由x+y=2,则==
==++≥2+=,
当且仅当=,即x=,y=时,等号成立.]
2.(2024·潍坊三模)已知a,b,c均为正实数,函数f(x)=x2+(a+2b)x+ln x.
(1)若f(x)的图象过点(1,2),则+的最小值为________;
(2)若f(x)的图象过点(c,ab+ln c),且(3a+b)t≥c恒成立,则实数t的最小值为________.
解析:分析:(1)由f(x)的图象过点(1,2)得a+2b=1,根据基本不等式“1”的巧用计算即可;(2)由f(x)的图象过点(c,ab+ln c)得c2+ac=b(a-2c),进而得出b=,利用换元法及基本不等式即可求得的最大值,即可得出t的最小值.
(1)由f(x)的图象过点(1,2)得,f(1)=1+a+2b=2,即a+2b=1,
所以(a+2b)=5++≥5+2=9,当且仅当=,即a=b=时等号成立.
(2)由(3a+b)t≥c恒成立得,t≥,
因为f(x)的图象过点(c,ab+ln c),则f(c)=c2+(a+2b)c+ln c=ab+ln c,即c2+ac=b(a-2c),
当a=2c时,c=0不合题意舍,
所以a≠2c,即≠2,则b=,则由b>0得a>2c,
所以===,
设-2=m>0,
所以==,
=≤=,
当且仅当3m=,即m=1,则a=3c,b=4c时,等号成立.
答案:(1)9 (2)
点睛:第二空由f(x)的图象过点(c,ab+ln c)得出b=,代入消元得出关于a,c的齐次式,换元后根据基本不等式计算可得.
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