内容正文:
数学·必修·第一册(苏教)
章末总结 (三)不等式
阶段过关检测卷(三)
考点一 不等式的性质及应用
不等式性质是本章的重要考点,主要有以下命题角度:(1)根据不等式性质判断命题真假;(2)利用不等式性质解不等式;(3)利用不等式性质证明不等式;(4)利用不等式性质求代数式范围.题型多为选择或填空题,有时也命制解答题,难度中低等.解题时要注意各个性质适用的条件.
例1.已知三个不等式:ab>0,bc-ad>0, eq \f(c,a) - eq \f(d,b) >0(其中a,b,c,d均为实数),用其中两个不等式作为条件,余下的一个不等式作为结论组成一个命题,请写出可组成正确命题的两个命题.
解:若ab>0,bc-ad>0成立,不等式bc-ad>0两边同除以ab可得 eq \f(c,a) - eq \f(d,b) >0,
即命题1:ab>0,bc-ad>0⇒ eq \f(c,a) - eq \f(d,b) >0.
若ab>0, eq \f(c,a) - eq \f(d,b) >0成立,不等式 eq \f(c,a) - eq \f(d,b) >0两边同乘ab,可得bc-ad>0,
即命题2:ab>0, eq \f(c,a) - eq \f(d,b) >0⇒bc-ad>0.
若 eq \f(c,a) - eq \f(d,b) >0,bc-ad>0成立,则 eq \f(c,a) - eq \f(d,b) = eq \f(bc-ad,ab) >0.
又bc-ad>0,则ab>0,
即命题3: eq \f(c,a) - eq \f(d,b) >0,bc-ad>0⇒ab>0.
(以上三个命题中任意选择两个命题都可以)
【练一练】
1.已知a>b>0,c<d<0,e<0,则下述一定正确的是( )
A.ae>be
B.c2<d2
C. eq \f(e,a-c) + eq \f(e,d-b) >0
D.(d-c)e> eq \f(a,b)
答案: C
解析:因为a>b>0,c<d<0,e<0,所以ae<be,c2>d2,故AB错误;
-c>-d>0,所以a-c>b-d>0,所以 eq \f(1,a-c) < eq \f(1,b-d) ,所以 eq \f(e,a-c) > eq \f(e,b-d) ,
即 eq \f(e,a-c) + eq \f(e,d-b) >0,故C正确;
对于D,若a=2,b=1,c=-1,d=- eq \f(1,2) ,e=-1时,则(d-c)e=2= eq \f(a,b) ,故D错误.
考点二 基本不等式及其应用
基本不等式应用广泛,主要用于求函数的最值.一些恒成立问题、不等式的证明问题、实际情境中的最值问题等都可以转化为基本不等式问题.常考题型为选择或填空题,难度中等.解题时要注意不等式成立的前提,有时要根据式子特点构造应用基本不等式的条件.
例2.(1)不等式2x+m+ eq \f(1,x-1) <0对一切x∈(-∞,1)恒成立,则实数m的取值范围是___________.
解析:∵2x+m+ eq \f(1,x-1) <0对一切x∈(-∞,1)恒成立,
∴m<-2x- eq \f(1,x-1) =2(1-x)+ eq \f(1,1-x) -2对一切x∈(-∞,1)恒成立,
∵x<1,∴1-x>0, eq \f(1,1-x) >0,
∴2(1-x)+ eq \f(1,1-x) ≥2 eq \r(2(1-x)·\f(1,1-x)) =2 eq \r(2) ,当且仅当2(1-x)= eq \f(1,1-x) ,即x=1- eq \f(\r(2),2) 时取等号.
∵不等式2x+m+ eq \f(1,x-1) <0对一切x∈(-∞,1)恒成立,∴m<2 eq \r(2) -2.
∴实数m的取值范围是(-∞,2 eq \r(2) -2).
答案:(-∞,2 eq \r(2) -2)
(2)已知正实数a,b满足 eq \f(1,2a+b) + eq \f(1,b+1) =1,求证:a+b≥ eq \f(3,2) .
证明::因为2a+2b+1=2a+b+b+1,
由 eq \f(1,2a+b) + eq \f(1,b+1) =1,可得2a+b+b+1= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2a+b)+\f(1,b+1))) [(2a+b)+(b+1)]
=1+ eq \f(b+1,2a+b) +1+ eq \f(2a+b,b+1) ≥2+2 eq \r(\f(b+1,2a+b)×\f(2a+b,b+1)) =4,
当且仅当a= eq \f(1,2) ,b=1时取等号,所以2a+2b+1≥4,即a+b≥ eq \f(3,2) .
【练一练】
2.已知a,b,c均为正实数,求证: eq \f(2b+3c-a,a) + eq \f(a+3c-2b,2b) + eq \f(a+2b-3c,3c) ≥3.
证明::∵a,b,c均为正实数,
∴ eq \f(2b,a) + eq \f(a,2b) ≥2(当且仅当a=2b时等号成立),
eq \f(3c,a) + eq \f(a,3c) ≥2(当且仅当a=3c时等号成立),
eq \f(3c,2b) + eq \f(2b,3c) ≥2(当且仅当2b=3c时等号成立),
将上述三式相加得 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2b,a)+\f(a,2b))) + eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3c,a)+\f(a,3c))) + eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3c,2b)+\f(2b,3c))) ≥6(当且仅当a=2b=3c时等号成立),
∴ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2b,a)+\f(a,2b)-1)) + eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3c,a)+\f(a,3c)-1)) + eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3c,2b)+\f(2b,3c)-1)) ≥3(当且仅当a=2b=3c时等号成立),
即 eq \f(2b+3c-a,a) + eq \f(a+3c-2b,2b) + eq \f(a+2b-3c,3c) ≥3(当且仅当a=2b=3c时等号成立).
考点三 一元二次不等式的解法
一元二次不等式的解法包括不含参数的和含有参数的形式.不含参的一元二次不等式解法比较简单,常与集合问题结合;含参不等式要注意分类讨论,关键是弄清分类的依据,做到不重不漏.
例3.已知关于x的不等式ax2+bx+c≥0.
(1)当a=-1,b=2,c=1时,求该不等式的解集;
(2)从下面两个条件中任选一个,并求出此时该不等式的解集.
①a=1,b=-2-m,c=2m;
②a=m,b=m-2,c=-2.
解:(1)当a=-1,b=2,c=1时不等式为-x2+2x+1≥0,
可化为x2-2x-1≤0,解得1- eq \r(2) ≤x≤1+ eq \r(2) ,所以不等式的解集为[1- eq \r(2) ,1+ eq \r(2) ].
(2)若选①,a=1,b=-2-m,c=2m,不等式为x2-(2+m)x+2m≥0,
即(x-2)(x-m)≥0,当m>2时,不等式解集为{x|x≤2或x≥m},
当m=2时,不等式解集为R,
当m<2时,不等式解集为{x|x≤m或x≥2},
综上所述:当m>2时,不等式解集为{x|x≤2或x≥m},
当m=2时,不等式解集为R,当m<2时,不等式解集为{x|x≤m或x≥2}.
若选②a=m,b=m-2,c=-2.不等式为mx2+(m-2)x-2≥0,
若m=0,-2x-2≥0,不等式解集为{x|x≤-1},
若m≠0,不等式可化为(mx-2)(x+1)≥0,
当m>0时,不等式解集为{x|x≤-1或x≥ eq \f(2,m) },
当m<-2时,不等式解集为{x|-1≤x≤ eq \f(2,m) },
当m=-2时,不等式解集为{x|x=-1},
当-2<m<0时,不等式解集为{x| eq \f(2,m) ≤x≤-1},
综上所述,当m<-2时,不等式解集为{x|-1≤x≤ eq \f(2,m) },
当m=-2时,不等式解集为{x|x=-1},当-2<m<0时,不等式解集为 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|\f(2,m)≤x≤-1)) ,
当m=0时,不等式解集为 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(x≤-1)))) ,当m>0时,不等式解集为 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(x≤-1或x≥\f(2,m))))) .
【练一练】
3.已知关于x的不等式ax2+x+b>0的解集为(-1,2)(a,b∈R).
(1)求a,b的值;
(2)解关于x的不等式:(x+a)(x-k)<0(k∈R).
解:(1)∵ 关于x的不等式ax2+x+b>0的解集为(-1,2),
∴ -1,2为方程ax2+x+b=0的两个根,
∴ eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a-1+b=0,,4a+2+b=0,))
解得a=-1,b=2.
(2)由(1)知,不等式(x+a)(x-k)<0,即为(x-1)(x-k)<0,
∵方程(x-1)(x-k)=0的两根为x=1,x=k,
①当k>1时,有1<x<k;
②当k=1时,x∈∅;
③当k<1时,有k<x<1.
综上所述,当k>1时,原不等式的解集为(1,k);
当k=1时,原不等式的解集为∅;
当k<1时,原不等式的解集为(k,1).
考点四 实际应用问题
本章实际应用问题的求解主要涉及两个工具,一是一元二次不等式,二是基本不等式.对数学建模的核心素养有较高要求.要在实际情境中从数学的视角发现问题、提出问题、分析问题、建立模型,确定参数,转化为基本不等式模型或一元二次不等式模型,并求解.
例4.为发展空间互联网,抢占6G技术制高点,某企业计划加大对空间卫星网络研发的投入.据了解,该企业研发部原有100人,年人均投入a(a>0)万元,现把研发部人员分成两类:技术人员和研发人员,其中技术人员有x名(x∈N+且45≤x≤75),调整后研发人员的年人均投入增加4x%,技术人员的年人均投入为a eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(m-\f(2x,25))) 万元.
(1)要使调整后的研发人员的年总投入不低于调整前的100人的年总投入,则调整后的技术人员最多有多少人?
(2)是否存在实数m,同时满足两个条件:①技术人员的年人均投入始终不减少;②调整后研发人员的年总投入始终不低于调整后技术人员的年总投入?若存在,求出m的值;若不存在,说明理由.
解:(1)依题意可得调整后研发人员人数为100-x,年人均投入为(1+4x%)a万元,
则(100-x)[1+(4x)%]a≥100a(a>0),解得0≤x≤75,又45≤x≤75,x∈N+,所以调整后的技术人员的人数最多75人.
(2)假设存在实数m满足条件.由技术人员年人均投入不减少有a eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(m-\f(2x,25))) ≥a,解得m≥ eq \f(2x,25) +1.
由研发人员的年总投入始终不低于技术人员的年总投入有
(100-x)[1+(4x)%]a≥x eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(m-\f(2x,25))) a,
两边同除以ax得 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(100,x)-1))
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1+\f(2x,25))) ≥m- eq \f(2x,25) ,
整理得m≤ eq \f(100,x) + eq \f(x,25) +3,故有 eq \f(2x,25) +1≤m≤ eq \f(100,x) + eq \f(x,25) +3,
因为 eq \f(100,x) + eq \f(x,25) +3≥2 eq \r(\f(100,x)·\f(x,25)) +3=7,当且仅当x=50时等号成立,所以m≤7,
又因为45≤x≤75,x∈N+,所以当x=75时, eq \f(2x,25) +1取得最大值7,所以m≥7,
∴7≤m≤7,即存在这样的m满足条件,其范围为{7}.
【练一练】
4.某企业研发的一条生产线生产某种产品,据测算,其生产的总成本y(万元)与年产量x(吨)之间的关系式为y= eq \f(x2,5) -48x+8 000,已知此生产线年产量最大为220吨.
(1)求年产量为多少吨时,生产每吨产品的平均成本最低,并求出这个最低成本;
(2)经过评估,企业定价每吨产品的出厂价为40万元,且最大利润不超过1 660万元,由该生产线年产量的最大值应为多少?
解:(1)设每吨的平均成本为W,
则W= eq \f(y,x) = eq \f(x,5) + eq \f(8 000,x) -48≥2 eq \r(\f(x,5)·\f(8 000,x)) -48=32(0<x<220).
当且仅当 eq \f(x,5) = eq \f(8 000,x) ,即x=200(吨)时每吨平均成本最低,且最低成本为32万元.
(2)由题意得,40x-y≤1 660⇒x2-440x+48 300≥0,解得x≥230或x≤210,
∵0<x≤220,∴0<x≤210.
当最大利润不超过1 660万元时,年产量的最大值应为210吨.
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