内容正文:
第一章 预备知识
§3 不等式
3.1 不等式的性质
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第一章 预备知识
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第一章 预备知识
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目
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课前案·自主学习
01
02
CONTENTS
03
课堂案·互动探究
课后案·学业评价
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课前案·自主学习
01
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导学1 基本事实
a-b>0
a-b<0
a-b=0
差
0
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导学2 不等式的性质
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a>c
>
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课堂案·互动探究
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课后案·学业评价
03
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第一章 预备知识
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学业标准
素养目标
1.掌握不等式的性质,并能利用不等式的性质,比较数与式的大小或证明简单的不等式.(重点)
2.能用不等式(组)表示实际问题中的不等关系.(难点)
1.借助不等式的性质的应用,培养逻辑推理等核心素养.
2.通过运用不等式(组)表示实际问题中的不等关系,提升数学建模等核心素养.
两个实数a,b,其大小关系有三种可能,即a>b,a=b,a<b.
依据
如果a>b,那么_____________.
如果a<b,那么_____________.
如果a=b,那么_____________
结论
确定任意两个实数a,b的大小关系,只需确定它们的___与___的大小关系
已知3>2,若两边同乘以2,不等式成立吗?若两边同乘以c(c为常数),不等式成立吗?
[提示] 同乘以2,不等式成立;两边同乘以c,不等式不一定成立.
[提示] 不一定成立.
◎结论形成
性质
性质内容
注意
传递性
a>b,b>c⇒________
可加性
a>b⇔a+c___b+c
可逆
可乘性
a>b,c>0⇒ac>bc
c的
符号
a>b,c<0⇒ac<bc
同向相加
a>b, c>d⇒a+c>b+d
同向
相乘
a>b>0,c>d>0⇒ac>bd
a>b>0, c<d<0⇒ac<bd
开方
a>b>0⇒eq \r(n,a)>eq \r(n,b)(n∈N+,n≥2)
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)若a>b,则ac2>bc2.( )
(2)同向不等式相加与相乘的条件是一致的.( )
(3)设a,b∈R,且a>b,则a3>b3.( )
(4)若a+c>b+d,则a>b,c>d.( )
解析 (1)由不等式的性质,ac2>bc2⇒a>b;反之,c=0时,a>beq \o(⇒,\s\up0(/))ac2>bc2.
(2)相乘需要看是否eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a>b>0,,c>d>0,))而相加与正、负和零均无关系.
(3)符合不等式的可乘方性.
(4)取a=4,c=5,b=6,d=2,满足a+c>b+d,但不满足a>b,故此说法错误.
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)×
2.设b<a,d<c,则下列不等式中一定成立的是( )
A.a-c>b-d
B.ac>bd
C.a+c>b+d
D.a+d>b+c
解析 因为b<a,d<c,所以b+d<a+c.
答案 C
3.已知x<a<0,则一定成立的不等式是( )
A.x2<a2<0
B.x2>ax>a2
C.x2<ax<0
D.x2>a2>ax
解析 因为x<a<0,不等号两边同时乘a,则ax>a2;不等号两边同时乘x,则x2>ax,故x2>ax>a2.
答案 B
4.设M=a2,N=-a-1,则M,N的大小关系为__________.
答案 M>N
题型一 用不等式(组)表示不等关系 eq \a\vs4\al(自练悟通)
1.如图是公路上一个限制宽度的指示标志,要求装载宽度a不得超过3米,用不等式表示为_______.
解析 “不超过”即小于或等于,故用不等式表示为a≤3.
答案 a≤3
2.某钢铁厂要把长度为4000 mm的钢管截成500 mm和600 mm的两种钢管.按照生产的要求,600 mm的钢管数量不能超过500 mm钢管的3倍.怎样写出满足上述所有不等关系的不等式组呢?
解析 设截得500 mm的钢管x根,截得600 mm的钢管y根.
根据题意,应有如下的不等关系:
(1)截得两种钢管的总长度不超过4000 mm.
(2)截得600 mm钢管的数量不能超过500 mm钢管数量的3倍.
(3)截得两种钢管的数量都不能为负.
要同时满足上述的三个不等关系,可以用下面的不等式组来表示:eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(500x+600y≤4000,,3x≥y,,x≥0,,y≥0,,x∈N,,y∈N.))
用不等式(组)表示不等关系的步骤
(1)审清题意,明确表示不等关系的关键词语:至多、至少、大于等.
(2)适当的设未知数表示变量.
(3)用不等号表示关键词语,并连接变量得到不等式.
题型二 比较两个数(式)的大小
(教材例1拓展)已知a,b为正实数,试比较eq \f(a,\r(b))+eq \f(b,\r(a))与eq \r(a)+eq \r(b)的大小.
[解析] 解法一(作差法)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a,\r(b))+\f(b,\r(a))))-(eq \r(a)+eq \r(b))
=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a,\r(b))-\r(b)))+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(b,\r(a))-\r(a)))=eq \f(a-b,\r(b))+eq \f(b-a,\r(a))
=eq \f(a-b\r(a)-\r(b),\r(ab))=eq \f(\r(a)-\r(b)2\r(a)+\r(b),\r(ab)).
∵a,b为正实数,
∴eq \r(a)+eq \r(b)>0,eq \r(ab)>0,(eq \r(a)-eq \r(b))2≥0,
∴eq \f(\r(a)-\r(b)2\r(a)+\r(b),\r(ab))≥0,
当且仅当a=b时等号成立.
∴eq \f(a,\r(b))+eq \f(b,\r(a))≥eq \r(a)+eq \r(b)(当且仅当a=b时取等号).
解法二(作商法)
eq \f(\f(b,\r(a))+\f(a,\r(b)),\r(a)+\r(b))=eq \f(\r(b)3+\r(a)3,\r(ab)\r(a)+\r(b))
=eq \f(\r(a)+\r(b)a+b-\r(ab),\r(ab)\r(a)+\r(b))=eq \f(a+b-\r(ab),\r(ab))
=eq \f(\r(a)-\r(b)2+\r(ab),\r(ab))=1+eq \f(\r(a)-\r(b)2,\r(ab))≥1,
当且仅当a=b时取等号.
∵eq \f(b,\r(a))+eq \f(a,\r(b))>0,eq \r(a)+eq \r(b)>0,
∴eq \f(b,\r(a))+eq \f(a,\r(b))≥eq \r(a)+eq \r(b)(当且仅当a=b时取等号).
解法三(平方后作差)
∵eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a,\r(b))+\f(b,\r(a))))2=eq \f(a2,b)+eq \f(b2,a)+2eq \r(ab),
(eq \r(a)+eq \r(b))2=a+b+2eq \r(ab),
∴eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a,\r(b))+\f(b,\r(a))))2-(eq \r(a)+eq \r(b))2=eq \f(a+ba-b2,ab).
∵a>0,b>0,∴eq \f(a+ba-b2,ab)≥0,
又eq \f(a,\r(b))+eq \f(b,\r(a))>0,eq \r(a)+eq \r(b)>0,
故eq \f(a,\r(b))+eq \f(b,\r(a))≥eq \r(a)+eq \r(b)(当且仅当a=b时等号成立).
数(式)大小的比较问题常用“作差法”,其过程可分三步:①作差;②变形;③判断差的符号.其中关键一步是变形,手段可以有通分、因式分解、配方等,变形的目的是有利于判断符号.
[触类旁通]
1.比较x2+3与3x的大小,其中x∈R.
解析 因为(x2+3)-3x=x2-3x+3
=eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(x2-3x+\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2)))2))-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2)))2+3
=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(3,2)))2+eq \f(3,4)≥eq \f(3,4)>0.
所以x2+3>3x.
题型三 不等式性质的应用 eq \a\vs4\al(题点多探 多维探究)
角度1 应用不等式性质判断命题真假
(多选)(2025·广东广雅中学检测)下列说法正确的是( )
A.若eq \f(a,c2)>eq \f(b,c2),则a>b
B.若a2>b2,ab>0,则eq \f(1,a)<eq \f(1,b)
C.若a>b,c<d,则a-c>b-d
D.若b>a>0,m>0,则eq \f(a+m,b+m)<eq \f(a,b)
[解析] 因为eq \f(a,c2)>eq \f(b,c2),且c2>0,所以a>b,故A正确;当a=-2,b=-1时,满足a2>b2,ab>0,此时eq \f(1,a)=-eq \f(1,2)>-eq \f(1,1)=eq \f(1,b),故B错误;因为c<d,所以-c>-d,又a>b,所以a-c>b-d,故C正确;当b=2,a=1,m=1时,eq \f(a+m,b+m)=eq \f(2,3),eq \f(a,b)=eq \f(1,2),此时eq \f(a+m,b+m)>eq \f(a,b),故D错误.
[答案] AC
1.解决这类问题时,通常有两种方法:一是直接利用不等式的性质,进行推理,看根据条件能否推出相应的不等式;二是采用取特殊值的方法,判断所给的不等式是否成立,尤其是在选择题中经常采用这种办法.
2.注意正确的倒数法则,应该是a>b,ab>0⇒eq \f(1,a)<eq \f(1,b),不能误认为是a>b⇒eq \f(1,a)<eq \f(1,b),在应用时不能出错.
角度2 应用不等式性质证明不等式
(教材例2、例3提升)(1)已知a>b,e>f,c>0.求证:f-ac<e-bc;
(2)若bc-ad≥0,bd>0.求证:eq \f(a+b,b)≤eq \f(c+d,d).
[证明] (1)∵a>b,c>0,∴ac>bc,
∴-ac<-bc.∵f<e,∴f-ac<e-bc.
(2)∵bc-ad≥0,∴ad≤bc,∵bd>0,
∴eq \f(a,b)≤eq \f(c,d),∴eq \f(a,b)+1≤eq \f(c,d)+1,∴eq \f(a+b,b)≤eq \f(c+d,d).
[素养聚焦] 通过不等式性质的应用,把逻辑推理等核心素养体现在解题过程中.
1.简单不等式的证明可直接由已知条件,利用不等式的性质,通过对不等式变形得证.
2.对于不等式两边都比较复杂的式子,直接利用不等式的性质不易证得,可考虑将不等式两边作差,然后进行变形,根据条件确定每一个因式的符号,利用符号法则判断最终的符号,完成证明.
[触类旁通]
2.(1)(2024·上海卷)已知a,b,c∈R,b>c,则下列不等式一定成立的是( )
A.a+b2>a+c2
B.a2+b>a2+c
C.ab2>ac2
D.a2b>a2c
(2)若a,b∈(1,+∞),证明:eq \r(a+b)<eq \r(1+ab).
解析 (1)当b>c≥0时,b2 >c2,当c<b≤0时,b2<c2,所以a+b2>a+c2不一定成立,故A错误;
因为b>c,a2≥0,所以a2+b>a2+c成立,故B正确;当a>0,c<b≤0时,ab2<ac2,当a<0,b>c≥0时,ab2<ac2,当a=0时,ab2=ac2,这三种情况下ab2>ac2都不成立,故C错误;当a=0时,a2b> a2c不成立,故D错误.综上,选B.
(2)证明 要证 eq \r(a+b)<eq \r(1+ab),只需证(eq \r(a+b))2<(eq \r(1+ab))2,只需证a+b-1-ab<0,即证(a-1)·(1-b)<0.因为a>1,b>1,所以a-1>0,1-b<0,即(a-1)(1-b)<0成立,所以原不等式成立.
答案 (1)B (2)略
[纠错心得] 同向(异向)不等式的两边可以相加(减),但这种转化不是等价变形,如果在解题过程中多次使用这种转化,就有可能扩大其取值范围,所以我们选用不等式的性质求代数式的取值范围时务必小心谨慎.
[缜密思维提能区] 易错辨析
[典例] 已知-4<a<6,2<b<4,则a-2b的取值范围是_______.
[解析] 因为2<b<4,所以-4<-b<-2,则-8<-2b<-4.又因为-4<a<6,所以-12<a-2b<2.
[答案] (-12,2)
知识落实
技法强化
1.作差法比较大小.
2.不等式的性质及应用.
3.不等式的证明方法.
1. 注意不等式性质的单向性和双向性,即每条性质是否具有可逆性.
2.避免证明题中不等式性质使用不恰当,反证法中假设不准确.
$$