内容正文:
第3章 不等式
3.1 不等式的基本性质
新课导入
楼房的采光率有一种简单的计算方法:设楼房的建筑面积为,窗口的面积和为,则楼房的采光率为(其中).显而易见,如果增加窗口的面积,楼房的采光将变好,那么如何用不等式来表示这个事实呢?这就是我们这节课所讲的知识.
学习目标
1.初步学会用作差法比较两实数的大小.
2.掌握不等式的基本性质,并能运用这些性质解决有关问题.
新知学习 探究
一 比较大小的基本事实
思考.我们知道由于数轴上的点与实数一一对应,所以可以利用数轴上点的位置关系来规定实数的大小关系,具体是如何规定的呢?
提示 设,是两个不相等的实数,它们在数轴上所对应的点分别是,,
那么当点在点的左边时,;当点在点的右边时,.
[知识梳理]
1.文字叙述
(1)当为①_ _ _ _ 时,称;
(2)当为②_ _ _ _ 时,称;
(3)当为③_ _ _ _ 时,称.
【答案】正数; 零; 负数
2.符号表示
(1)④_ _ _ _ 0;
(2)⑤_ _ _ _ 0;
(3)⑥_ _ _ _ 0.
【答案】; ;
[例1]
(1) 比较和的大小;
(2) 已知且,试比较与的大小.
【答案】
(1) 【解】 因为
,
所以.
(2) 两式作差得.
当 时,,此时;
当,且 时,,此时;
当 时,,此时.
综上所述,当 时,;
当 时,.
作差法比较两个实数 , 大小的基本步骤
[跟踪训练1].
(1) 已知,,则( )
A. B. C. D.
(2) 已知,比较与的大小.
【答案】(1) A
(2) 解:由题得
.
因为,所以,,所以,所以当 时,.
【解析】
(1) 选.因为,,则,所以.故选.
二 不等式的基本性质
思考.我们都知道:克糖水中含克糖,再加克糖,全部溶解后,糖水会变得更甜.你能用一个不等式来表示这个现象吗?
提示 浓度越大,糖水越甜,即.
[知识梳理]
性质
别名
性质内容
注意
性质1
对称性
①_ _ _ _
性质2
传递性
,
性质3
可加性
②_ _ _ _ _ _
性质4
可乘性
, ③_ _ _ _ _ _ _ _ ;, ④_ _ _ _ _ _ _ _
的符号
性质5
同向可加性
, ⑤_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
同向
性质6
同向同正可乘性
, ⑥_ _ _ _ _ _ _ _
同向
【答案】; ; ; ; ;
编辑作答空间顺序
[例2]
(1) (多选)已知,,,若,且,则下列不等关系正确的是( )
A. B.
C. D.
(2) 已知,,则的取值范围是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ .
【答案】(1) AC
(2)
【解析】
(1) 对于,因为,,所以,,所以,故 正确;对于,若,则,故 错误;对于,因为,所以,故,故 正确;对于,由 选项知,又,所以,所以,故 错误.
(2) 设,其中,,
则 解得
所以,
因为,,则,,
由不等式的基本性质可得,即.
不等式性质的应用策略
(1)判断命题真假的两种方法:①直接法:对于说法正确的,要利用不等式的相关性质证明;
②特殊值法:注意取值一定要遵循三个原则:一是满足题设条件;二是取值要简单,便于验证计算;三是所取的值要有代表性.
(2)求含字母的数(或式子)的取值范围时,一要注意题设中的条件,二要正确使用不等式的性质,尤其是两个同向不等式可加不可减,可乘不可除.
[跟踪训练2].
(1) (多选)若,,,则下列命题中为真命题的是( )
A. 若,则 B. 若,则
C. 若,则 D. 若,则
(2) 已知,,则的取值范围是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ,的取值范围为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ .
【答案】(1) BC
(2) ;
【解析】
(1) 选.对于,取,,则,,故 错误;对于,若,对不等式两边同时平方则,故 正确;对于,若,则,所以,故 正确;对于,若,取,,则,故 错误.
(2) 因为,
所以,所以.
因为,,
所以,,
所以,
即.
三 证明简单的不等式
[例3] (对接教材例2)已知,求证:.
【证明】 方法一:
,
因为 ,
所以,,,,
所以,
所以.
方法二:因为,所以,
所以.
因为,所以,
所以,
上式两边同乘,
得.
又因为,所以.
利用不等式的性质证明不等式的注意事项
(1)不等式证明的实质是比较两个实数(代数式)的大小.
(2)证明不等式可以利用不等式性质证明,也可以用作差(商)比较法证明.
(3)应用不等式的性质进行推导时,应注意紧扣不等式的性质成立的条件,且不可省略条件或跳步推导,更不能随意构造性质与法则.
[跟踪训练3].若,,,求证:.
证明:方法一:
.
因为,,
所以,,,,
所以,.
因为,
所以.
又,
所以,
故.
方法二:因为,
所以.
又因为,
所以.
所以.
两边同乘,
得.
又,
所以.
课堂巩固 自测
1.(教材P54练习T1改编)设,,为实数,且,则下列不等式正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】选 选项,当 时,,错误;
选项,,因为,所以,,,则,故,,错误;
选项,两边同乘以 得,两边同乘以 得,故,正确;
选项,因为,所以,两边同除以 得,错误.
2.已知,,为不全相等的实数,,,那么与的大小关系是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】选.,因为,,为不全相等的实数,所以.
3.写出满足且的一组数对:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ .
【答案】(答案不唯一,,即可)
【解析】根据 且,可得,.
4.已知实数,满足,则的取值范围是_ _ _ _ _ _ _ _ .
【答案】
【解析】因为,,所以.由不等式的性质可得,又,即,所以.
1.已学习:不等式的基本性质.
2.须贯通:利用不等式的性质比较实数的大小,证明简单的不等式.
3.应注意:注意不等式性质的单向性或双向性.
课后达标 检测
A 基础达标
1.已知,都是实数,那么“”是“”的( )
A. 充分不必要条件 B. 必要不充分条件
C. 充要条件 D. 既不充分也不必要条件
【答案】B
【解析】选.当 时,,无意义,
当 时,由不等式性质可得.所以“”是“”的必要不充分条件.
2.若,,则下列不等式中正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】选.因为,,,,
所以,,,,
所以,,故,错误;
令,,,,
则,故 错误;
因为,所以,因为,所以,所以,即,故 正确.
3.已知,则的值是( )
A. 正数 B. 负数 C. 非正数 D. 非负数
【答案】A
【解析】选,
因为,所以,,,所以.故选.
4.[(2025·无锡月考)]已知不等式的解集是,则不等式的解集是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】选.因为 的解集为,
所以,且,
所以,
所以,所以.
5.一般认为,公寓的窗户面积必须小于地板面积,但窗户面积与地板面积的比应该不小于,而且这个比值越大,采光效果越好.若同时增加相同的窗户面积和地板面积,公寓的采光效果( )
A. 变坏了 B. 变好了 C. 不变 D. 无法判断
【答案】B
【解析】选.设 和 分别表示公寓原来的窗户面积和地板面积,表示窗户和地板所增加的面积,由题意得,,
则,
因为,,
所以,
又因为,则,
所以,即,
所以同时增加相同的窗户面积和地板面积,公寓的采光效果变好了.
6.(多选)若,且,则( )
A. B. C. D.
【答案】AC
【解析】选.因为,且,所以,且,正确,错误;因为,所以,不等式两边同时乘以 得,错误;因为,所以,不等式两边同时乘以 得,故,正确.故选.
7.能够说明“设,是任意非零实数,若,则”是假命题的一组整数,的值依次为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ .
【答案】,(答案不唯一)
【解析】要使“设,是任意非零实数,若,则”是假命题,只需满足 即可,可取,.
8.设,,,,则,,的大小顺序是_ _ _ _ _ _ _ _ .(用“ ”连接)
【答案】
【解析】因为,所以,,,
所以
,所以,即.同理可得,故.
9.已知,,则的取值范围是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ .
【答案】
【解析】因为,所以,又,所以.
10.(13分)甲、乙两人同去一家粮店分别买了两次粮食,两次粮食的价格分别是元/千克和元/千克,两人的购粮方式不同:甲每次买1 000千克,乙每次买1 000元.
(1) 求两人购粮的均价分别是多少?(6分)
(2) 谁的购粮方式更合算?说明理由.(7分)
【答案】(1) 解:两次购粮的价格分别是 元/千克和 元/千克,甲两次购粮的平均单价为(元/千克),乙两次购粮的平均单价为(元/千克).
(2) 甲、乙两人购买粮食的平均单价的差是,由于,是正数,又,则,即,故乙购粮平均单价比甲低,因此乙购粮方式更合算.
B 能力提升
11.设,是两个实数,则下列选项中能推出“,中至少有一个大于1”的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】选.方法一:对于,若,,则,但,,故 不能推出.对于,若,则,故 不能推出.
对于,若,,则,故 不能推出.
对于,若,则,中至少有一个大于1.
方法二(反证法)假设 且,则 与 矛盾,因此假设不成立,故,中至少有一个大于1.
12.(多选)若正实数,满足,则下列结论中正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】BCD
【解析】选.对于,由于,为正实数,且,两边同时乘以 得,故 选项错误;
对于,由于,为正实数,且,所以,故 选项正确;
对于,由于,为正实数,且,,
所以,则,所以 成立,故 选项正确;
对于,由于,为正实数,且,所以,取倒数得,故 选项正确.故选.
13.已知,,为正数,若,则,,三个数中最大的一个是_ _ _ _ ,最小的一个是_ _ _ _ .
【答案】;
【解析】因为,,为正数,
且,
所以,
即,
所以.
由,得.
由,得,
所以.
14.(13分)已知,.
(1) 分别求,的取值范围;(6分)
(2) 求的取值范围.(7分)
【答案】
(1) 解:设,,则,,,,
由,则,,则,.
故 的取值范围是,的取值范围是.
(2) ,由,,则,,
所以.
故 的取值范围是.
C 素养拓展
15.(15分)对于四个正数,,,,若满足,则称有序数对是的“下位序列”.
(1) 对于2,3,7,11,有序数对是的“下位序列”吗?请简单说明理由;(7分)
(2) 设,,,均为正数,且是的“下位序列”,试判断,,之间的大小关系.(8分)
【答案】
(1) 解:有序数对 是 的“下位序列”.
因为,
所以 是 的“下位序列”.
(2) 因为 是 的“下位序列”,所以,因为,,,均为正数,
所以,
所以,又,
所以,
综上所述,.
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