内容正文:
微专题20 不等式
1.基本不等式链
≤≤≤
(a,b>0,当且仅当a=b时取等号).
2.解一元二次不等式ax2+bx+c>0(或<0)要注意a>0和a<0的讨论.
3.一元二次不等式恒成立问题的解题方法
(1)图象法:对于一元二次不等式恒成立问题,恒大于0就是相应的二次函数的图象在给定的区间上全部在x轴上方;恒小于0就是相应的二次函数的图象在给定的区间上全部在x轴下方.
(2)分离参数法:一般地,a≥f(x)恒成立时,应有a≥f(x)max,a≤f(x)恒成立时,应有a≤f(x)min.
(3)更换主元法:一般思路为,将已知范围的量视为变量,而待求范围的量看作是参数,然后借助函数的单调性或其他方法进行求解.
微点一 不等式的性质及应用
例1 (1)已知实数a,b,c,d满足:a>b>c>d,则下列选项中正确的是(B)
A.a+d>b+c B.a+c>b+d
C.ad>bc D.ac>bd
解析 选项A,如取a=4,b=3,c=2,d=-4,此时a+d<b+c,故A错误;选项B,a+c>b+c>b+d,故B正确;选项C,D,如取a=4,b=-1,c=-2,d=-3,此时ad<bc,ac<bd,故C,D错误.故选B.
(2)已知-1<a<5,-3<b<1,则以下结论错误的是(D)
A.-15<ab<5 B.-4<a+b<6
C.-2<a-b<8 D.-<<5
解析 因为-1<a<5,-3<b<1,所以-1<-b<3,对于A,⇒-15<ab<3,⇒ab=0,⇒-1<ab<5,综上可得-15<ab<5,故A中结论正确;对于B,-3-1=-4<a+b<1+5=6,故B中结论正确;对于C,-1-1=-2<a-b<3+5=8,故C中结论正确;对于D,当a=4,b=时,=8,故D中结论错误.故选D.
训练1 (2025·广东一模)(多选题)下列命题正确的是(BCD)
A.若a>b,则a2>b2
B.若a<b<0,则b2<ab<a2
C.若a>b>0,>,则m<0
D.若2<a+b<3,-1<a-b<2,则3<3a+b<8
解析 对于A,取a=1,b=-2,满足a>b,但是a2<b2,故A错误;对于B,因为a<b<0,不等式两边同时乘以负数a,不等式方向改变,所以a2>ab,不等式两边同时乘以负数b,不等式方向改变,所以ab>b2,所以b2<ab<a2,故B正确;对于C,因为a>b>0,-===,又因为>,所以>0,而a>b>0,即b-a<0,m(a+m)<0,所以m<0,故C正确;对于D,设3a+b=x(a+b)+y(a-b),即3a+b=(x+y)a+(x-y)b,则解得x=2,y=1,所以3a+b=2(a+b)+(a-b),又2<a+b<3,则4<2(a+b)<6,且-1<a-b<2,所以3<2(a+b)+(a-b)<8,所以3<3a+b<8,故D正确.故选BCD.
微点二 基本不等式
例2 (1)(2025·广东二模)若x>0,y>0,且x+y=xy,则+的最小值为(B)
A.2 B.2 C.3 D.
解析 因为x+y=xy,即xy-x-y+1=1,即(x-1)(y-1)=1,且x>0,y>0,则x>1,y>1,则+≥2=2=2,当且仅当=时,即x=1+,y=1+时,等号成立,所以+的最小值为2.故选B.
(2)(2025·贵州模拟)若x4+9y4=10,则x2y2的最大值为 ,此时x2= .
解析 由10=x4+9y4≥2x2·3y2,则x2y2≤,当且仅当x2=3y2=时等号成立,即x2y2的最大值为,此时x2=.
,,
(1)利用基本不等式求最值的常用方法:拼凑法,常值代换法,消元法.
(2)运用基本不等式求最值的条件是“一正,二定,三相等”.
(3)连续使用基本不等式时,要注意检验等号能否同时成立.
训练2 (1)(2025·汕头二模)已知a>0,b>0,a+=1,则+b的最小值是(C)
A.1 B.2 C.4 D.8
解析 因为a>0,b>0,a+=1,所以+b==2++ab≥2+2=4,当且仅当=ab,即a=,b=2时取等号.故选C.
(2)若正实数x,y满足xy(x+y)=4,则2x+y的最小值为(C)
A.3 B.2 C.2 D.3
解析 因为正实数x,y满足xy(x+y)=4,所以x(x+y)=.所以(2x+y)2=y2+4x(x+y)=y2+=y2++≥3=12,当且仅当即时等号成立,所以2x+y的最小值是2.故选C.
微点三 不等式的综合应用
例3 (1)(2025·河南五市联考)函数f(x)=loga(x-1)+1过定点A,若A∈{(x,y)|mx+ny=1,m>0,n>0},则+的最小值为(C)
A.4 B.6 C.8 D.10
解析 当x-1=1,即x=2时,恒有y=1,即y=loga(x-1)+1过定点A(2,1),因为A∈{(x,y)|mx+ny=1,m>0,n>0},所以点A在mx+ny=1上,则2m+n=1,且m>0,n>0,于是得+=(2m+n)=4++≥4+2=8,当且仅当=,即n=2m时取“=”,由2m+n=1且n=2m得:m=,n=,所以当m=,n=时,+取得最小值8.故选C.
(2)(2025·广西一模)现使用一架两臂不等长的天平称中药,操作方法如下:先将100 g的砝码放在天平左盘中,取出一些中药放在天平右盘中,使得天平平衡;再将100 g的砝码放在天平右盘中,再取出一些中药放在天平左盘中,使得天平平衡.则两次实际称得的药品总重量(B)
A.等于200 g B.大于200 g
C.小于200 g D.以上都有可能
解析 设天平左臂长为m,右臂长为n,m>0,n>0且m≠n,左盘放的药品为x1克,右盘放的药品为x2克,则解得x1=,x2=,x=x1+x2=+≥2=200,当且仅当m=n时,取等号,而m≠n,所以x>200.故选B.
,,
基本不等式在函数及实际问题中的应用,关键是列出函数表达式,合理变形,满足基本不等式的应用条件才能应用基本不等式解决问题.
训练3 (2025·南通一模)在公差不为0的等差数列{an}中,若as+at=2a3,则+的最小值为(D)
A. B. C. D.
解析 因为as+at=2a3,所以s+t=6,所以+=1,显然s,t∈N*,所以+==+++≥+2==,当且仅当=,即t=2,s=4时取等号.故选D.
1.(2025·全国二卷)不等式≥2的解集是(C)
A.{x|-2≤x≤1} B.{x|x≤-2}
C.{x|-2≤x<1} D.{x|x>1}
解析 由≥2,得≥0,得≤0,得得-2≤x<1,故选C.
2.(2020·新课标Ⅰ卷)(多选题)已知a>0,b>0,且a+b=1,则(ABD)
A.a2+b2≥ B.2a-b>
C.log2a+log2b≥-2 D.+≤
解析 因为a2+b2≥2ab,所以2(a2+b2)≥a2+b2+2ab=(a+b)2=1,所以a2+b2≥,A正确;易知0<a<1,0<b<1,所以-1<a-b<1,所以2a-b>2-1=,B正确;令a=,b=,则log2+log2=-2+log2<-2,C错误;因为2=a+b+2≤1+2·=2,所以+≤,D正确.故选ABD.
3.(2022·新课标Ⅱ卷)(多选题)若x,y满足x2+y2-xy=1,则(BC)
A.x+y≤1 B.x+y≥-2
C.x2+y2≤2 D.x2+y2≥1
解析 对于A,B:由x2+y2-xy=1,得(x+y)2-3xy=1,即3xy=(x+y)2-1≤32,即(x+y)2≤4,所以-2≤x+y≤2,当且仅当x=y时取等号,所以A不正确,B正确;对于C:由x2+y2-xy=1,得x2+y2-1=xy≤,当且仅当x=y时取等号,所以x2+y2≤2,所以C正确;对于D:当x=,y=-时,x2+y2=<1,所以D不正确.综上可知,选BC.
4.(2022·全国甲卷)已知9m=10,a=10m-11,b=8m-9,则(A)
A.a>0>b B.a>b>0
C.b>a>0 D.b>0>a
解析 因为9m=10,所以m=log910,所以a=10m-11=10log910-11=10log910-10log1011.因为log910-log1011=-=>=>0,所以a>0.b=8log910-9=8log910-8log89,因为log910-log89=-=<=<0,所以b<0.综上,a>0>b.故选A.
5.(2021·全国乙卷)下列函数中最小值为4的是(C)
A.y=x2+2x+4
B.y=|sin x|+
C.y=2x+22-x
D.y=ln x+
解析 因为y=x2+2x+4=(x+1)2+3,所以当x=-1时,y取得最小值,且ymin=3,所以A不符合题意.因为y=|sin x|+≥2=4,当且仅当|sin x|=,即|sin x|=2时不等式取等号,但是根据正弦函数的有界性可知|sin x|=2不可能成立,因此可知y>4,所以B不符合题意.因为y=2x+22-x≥2=4,当且仅当2x=22-x,即x=2-x,x=1时不等式取等号,所以ymin=4,所以C符合题意.当0<x<1时,ln x<0,y=ln x+<0,所以D不符合题意.故选C.
学科网(北京)股份有限公司
$