内容正文:
研习3 不等式
基础考点1 不等式的性质
【母题1】 [人教A版必修第一册P43习题2.1T7]已知a>b>0,c<d<0,e<0,求证:>.
[证明] 法一:=,
因为c<d<0,所以-c>-d>0,
又因为a>b>0,所以a-c>b-d>0,
所以<0.
又e<0,所以>0,
所以>.
法二:因为c<d<0,所以-c>-d>0.
因为a>b>0,
所以a-c>b-d>0,<.
因为e<0,所以>.
链接核心知识:(1)比较大小常采用作差法、作商法、性质法、函数单调性法等.
(2)判断不等式是否成立的两种方法
①性质法: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特殊值法:适用于排除错误答案,取值应满足题设条件且便于计算.
1.[人教B版必修第一册P81习题2-2BT3改编]若3a5,-2b1,则2a-b的范围是( )
A.[8,9] B.[4,8]
C.[5,8] D.[5,12]
D [由题意可知,62a10,-1-b2,
故由不等式可加性可知,52a-b12.
故选D.]
2.[易错题]设a,b,c为实数,且a>b>0,则下列不等式正确的是( )
A.ac2>bc2 B.>
C.a2>ab>b2 D.>
C [A选项,当c=0时,ac2=bc2=0,故A错误;
B选项,==,因为a>b>0,所以b-a<0,则<0,故<,故B错误;
C选项,a>b>0两边同乘a得a2>ab,两边同乘b得ab>b2,故a2>ab>b2,故C正确;
D选项,因为a>b>0,所以ab>0,a>b>0两边同除以ab得>,故D错误.
故选C.]
易错提醒:不等式两端同时乘或除以一个不为零的数时,易忽略这个数的正负,导致出错.
3.[人教A版必修第一册P42练习T2改编]若a>b>c>d,则下列不等式恒成立的是( )
A.a+d>b+c B.a+c>b+d
C.ac>bd D.ad>bc
B [对于A,令a=2,b=1,c=-1,d=-2,满足a>b>c>d,但a+d=b+c,故A错误,
对于B,∵a>b>c>d,即a>b,c>d,
∴由不等式的可加性可得,a+c>b+d,故B正确,
对于C,令a=2,b=1,c=-1,d=-2,满足a>b>c>d,但ac=bd,故C错误,
对于D,令a=2,b=1,c=-1,d=-2,满足a>b>c>d,但ad<bc,故D错误.
故选B.]
4.若a=,b=,c=,则( )
A.a>c>b B.a>b>c
C.c>b>a D.b>c>a
A [因为a-c===>0,所以a>c.
c-b==,因为(2)2-(2)2=4-9=>0,且2>0,2>0,所以2>2,所以c-b>0,所以c>b.故a>c>b.故选A.]
5.(多选)(2025·上海模拟)设a,b是非零实数,若a<b,则下列不等式不成立的是( )
A.a2<b2 B.ab2<a2b
C.< D.<
ABD [若a=-2,b=1,满足a<b,则a2>b2,故A错误;
若a=1,b=2,满足a<b,则ab2>a2b,故B错误;
因为a<b,故b-a>0,所以=>0,故>,故C正确;
若a=1,b=2,满足a<b,则>,故D错误.
故选ABD.]
6.(多选)(2025·渝水区模拟)若实数a,b,c满足a>b>0>c,则下列不等式一定成立的是( )
A.ac>bc B.ac<bc
C.> D.<
BC [A选项,由于c<0,a>b>0,故ac<bc,A错误;
B选项,因为c<0,所以f(x)=xc在(0,+∞)上单调递减,又a>b>0,所以ac<bc,B正确;
C选项,由于a>b>0>c,故>,C正确;
D选项,取b=1,a=2,c=-1可验证D不成立,D错误.
故选BC.]
7.[易错题]已知-2<x-y<0,1<2x+y<3,则8x+y的取值范围为 .
(-1,9) [设8x+y=m(x-y)+n(2x+y)=(m+2n)x+(-m+n)y,
则解得
∴8x+y=2(x-y)+3(2x+y).
又-4<2(x-y)<0,3<3(2x+y)<9,
∴8x+y的取值范围为(-1,9).]
基础考点2 基本不等式
【母题2】 [人教A版必修第一册P46练习T2]已知x,y都是正数,且x≠y,求证:
(1)>2;(2)<.
[证明] (1)因为x,y都是正数,所以=1,2,当且仅当=,即x=y时,上式等号成立.
因为x≠y,所以>2.
(2)因为x,y都是正数,所以.
==,
当且仅当x=y时,等号成立,
因为x≠y,
所以<.
链接核心知识:
不等式
名称
基本形式
其他变形
字母条件
取“=”
条件
重要
不等式
a2+b2
2ab
ab,
ab
a,b∈R
当且仅当
a=b时
基本
不等式
a+b
2
a>0,
b>0
当且仅当
a=b时
1.[人教B版必修第一册P812-2CT3改编]若x>1,则函数y=2x+的最小值为( )
A.8 B.9
C.10 D.11
C [若x>1,则函数y=2(x-1)++22+2=10,
当且仅当2(x-1)=,即x=3时,等号成立,此时函数y=2x+取得最小值10.
故选C.]
2.[信息阅读题]当x>0,y>0时,.这个基本不等式可以推广为当x,y>0时,λx+μyxλyμ,其中λ+μ=1且λ>0,μ>0.考虑取等号的条件,进而可得当x≈y时,λx+μy≈xλyμ.用这个式子估计可以这样操作:≈×10+×9=,则≈≈3.167.用这样的方法,可得的近似值为( )
A.3.033 B.3.035
C.3.037 D.3.039
C [依题意≈×28+×27=,则≈≈3.037.故选C.]
3.[北师大版必修第一册P30习题1-3T5改编](多选)已知x,y是正数,且2x+y=1,下列叙述正确的是( )
A.xy最大值为 B.4x2+y2的最小值为
C.最小值为 D.最小值为9
ABD [因为x,y是正数,且2x+y=1,
所以1=2x+y2,当且仅当y=2x,即y=,x=时,等号成立,
所以xy,A正确;
4x2+y22×=,当且仅当y=2x,即y=,x=时,等号成立,B正确;
2×=,当且仅当y=2x,即y=,x=时,等号成立,C错误;
=(2x+y)=5+5+2=9,当且仅当x=y=时,等号成立,D正确.故选ABD.]
4.(2025·北京卷)已知a>0,b>0,则( )
A.a2+b2>2ab B.
C.a+b> D.
C [因为a>0,b>0,所以a2+b22ab,当且仅当a=b时,等号成立,所以A选项错误;取a=b=,则=6,而=9,所以B选项错误;因为a+b2>,所以C选项正确;因为2=,所以D选项错误.故选C.]
5.已知x>0,y>0,且xy+x-2y=4,则2x+y的最小值是 .
7 [法一:因为xy+x-2y=4,故x=4+2y,解得x==2+,
故2x+y=4++(y+1)-1
3+2=7,
当且仅当=y+1,即y=1,x=3时,等号成立,所以2x+y的最小值是7.
法二:因为xy+x-2y=4,则=2,且y+1>0,故x-2>0,
故2x+y=2(x-2)+(y+1)+32+3=7,当且仅当2=y+1,即y=1,x=3时,等号成立,所以2x+y的最小值是7.]
【教用·备选题】
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( )
A.等于200 g B.大于200 g
C.小于200 g D.以上都有可能
B [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 g,右盘放的药品为x2 g,
则解得x1=,x2=,
x1+x2=2=200,
当且仅当=,即m=n时取等号,而m≠n,故等号无法取得,
所以x1+x2>200.
故选B.]
1.(2024·上海春季高考)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
B [对于A,若|b|<|c|,则b2<c2,选项不成立,故A错误;
对于B,a2=a2,b>c,
由不等式的可加性可知,a2+b>a2+c,故B正确.
对于C、D,若a=0,则选项不成立,故C、D错误.
故选B.]
2.(多选)(2022·新高考Ⅱ卷)若实数x,y满足x2+y2-xy=1,则( )
A.x+y1 B.x+y-2
C.x2+y22 D.x2+y21
BC [由x2+y2-xy=1,可得(x+y)2-3xy=1,而xy,
即1=(x+y)2-3xy(x+y)2-=,
∴(x+y)24,∴-2x+y2,故A错误,B正确;
由x2+y2-xy=1,得x2+y2-1=xy,
∴x2+y22,故C正确,令x=,y=-,满足x2+y2-xy=1,但x2+y2=<1,故D错误,故选BC.]
3.(2021·全国乙卷)下列函数中最小值为4的是( )
A.y=x2+2x+4 B.y=|sin x|+
C.y=2x+22-x D.y=ln x+
C [选项A: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,所以选项A不符合题意.
选项B: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,
所以y>4,所以选项B不符合题意.(另解:设|sin x|=t,则t∈(0,1],根据函数y=t+在(0,1]上单调递减可得ymin=1+=5,所以选项B不符合题意.)
选项C:因为y=2x+22-x2=4,当且仅当2x=22-x,即x=2-x,即x=1时,不等式取等号,
所以ymin=4,所以选项C符合题意.
选项D:当0<x<1时,ln x<0,y=ln x+<0,所以选项D不符合题意.
综上,所给函数中最小值为4的是选项C中的函数,故选C.]
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