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课 前 自 助 餐
01
授 人 以 渔
02
课 外 阅 读
03
内
容
导
航
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1
第3课时 不等式及其性质
[复习要求] 1.掌握不等式的基本性质.2.能利用不等式的基本性质求代数式的取值范围.3.能比较两个数、式的大小.
01
课 前 自 助 餐
【回归教材】
○两个实数比较大小的方法
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=
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不等式的基本性质
(1)对称性:a>b⇔b____a.
(2)传递性:a>b,b>c⇒a ____ c.
(3)可加性:a>b⇔a+c ____ b+c.
(4)同向可加性:a>b,c>d⇒a+c ____ b+d.
(5)可乘性:a>b,c>0⇒ac ____ bc;a>b,c<0⇒ac ____ bc.
(6)同向同正可乘性:a>b>0,c>d>0⇒ac ____ bd.
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两个常用不等式
若a>b>0,m>0,则:
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【夯实双基】
1.判断下面结论是否正确.(对的打“√”,错的打“×”)
(1)a>b,c>d⇒a-d>b-c.
答案 (1)√
(2)a>b⇒a3>b3.
答案 (2)√
(3)a>b⇔ac2>bc2.
答案 (3)×
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(4)a>b,c>d⇒ac>bd.
答案 (4)×
答案 (5)×
答案 (6)×
答案 (7)×
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2.(课本习题改编)下列各组代数式的关系正确的是________.
①x2+5x+6<2x2+5x+9;②(x-3)2<(x-2)(x-4);③当x>1时,x3>x2-x+1;④x2+y2+1>2(x+y-1).
①③④
解析 ①可变形为x2+3>0,故①正确;
②可变形为9<8,故②错误;
③可变形为当x>1时,(x-1)(x2+1)>0,故③正确;
④可变形为(x-1)2+(y-1)2+1>0,故④正确.
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3.(人教B版必修一P81习题2-2BT3改编)已知a∈(1,3),b∈(2,3),则a-2b的取值范围是____________.
(-5,-1)
解析 由b∈(2,3)得-6<-2b<-4,又1<a<3,故-5<a-2b<-1.
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√
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5.(2026·上海春季招生)已知实数x,y满足x>y>1,则下列不等式恒成立的是( )
A.y2>x B.xy>x+y
C.x2>y D.x+y>xy
√
解析 取x=3,y=2,则x=3,y2=4,故x<y2,故A错误;
取x=1.5,y=1.2,则xy=1.8,x+y=2.7,此时xy<x+y,故B错误;
由于x>y>1,故x2>x,因此x2>y,故C正确;
取x=3,y=2,则x+y=5,xy=6,此时x+y<xy,故D错误.故选C.
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02
授 人 以 渔
题型一 不等式的基本性质(自主学习)
(1)若a,b∈R,则下列命题中正确的是________.
①若|a|>b,则a2>b2;
②若a2>b2,则|a|>b;
③若a>|b|,则a2>b2;
④若a2>b2,则a>|b|.
②③
【解析】 对于①,取a=1,b=-3,可知①不正确,
对于③,条件a>|b|可保证a是正数,③正确.
对于②④,a2>b2⇒|a|>|b|≥b,故②正确,④不正确.
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①②④
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(3)如果a>b,则下列不等式中成立的是_________.
①②④
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对不等式性质的理解
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题型二 数(式)比较大小的方法(微专题)
微专题1 作差、作商法
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(1)作差法有两种情形:①将差式进行因式分解转化为几个因式相乘;②将差式通过配方转化为几个非负实数之和,然后判断正负.
(2)作商法通常适用于两代数式同号的情形.
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思考题1 (1)设x<y<0,试比较(x2+y2)(x-y)与(x2-y2)(x+y)的大小.
【答案】 (x2+y2)(x-y)>(x2-y2)(x+y)
【解析】 ∵(x2+y2)(x-y)-(x2-y2)(x+y)=(x-y)[x2+y2-(x+y)2]=(x-y)(-2xy)>0,
∴(x2+y2)(x-y)>(x2-y2)(x+y).
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(2)比较大小:233________322.
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微专题2 特殊值法
(2017·山东)若a>b>0,且ab=1,则下列不等式成立的是( )
√
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利用特殊值法比较代数式的大小时需要注意以下问题:待比较的代数式大小关系是确定的,如果出现代数式大小关系不确定的情况,就无法通过特殊值进行检验;赋值应该满足前提条件;对于选择题,当一次赋值不能确定准确的选项时,则可以通过二次赋值检验,直至得到正确选项.
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思考题2 (1)若a>b>0,则下列各数小于1的是( )
√
【解析】 方法一(特殊值法):取a=2,b=1,代入验证.
方法二:令y=αx(α>0且α≠1).
当α>1,x>0时,y>1;当0<α<1,x>0时,0<y<1.
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(2)(2015·浙江,文)有三个房间需要粉刷,粉刷方案要求:每个房间只用一种颜色,且三个房间颜色各不相同.已知三个房间粉刷面积(单位:m2)分别为x,y,z,且x<y<z,三种颜色涂料的粉刷费用(单位:元/m2)分别为a,b,c,且a<b<c.在不同的方案中,最低的总费用(单位:元)是( )
A.ax+by+cz B.az+by+cx
C.ay+bz+cx D.ay+bx+cz
√
【解析】 采用特殊值法进行求解验证即可,若x=1,y=2,z=3,a=1,b=2,c=3,则ax+by+cz=14,az+by+cx=10,ay+bz+cx=11,ay+bx+cz=13.由此可知最低的总费用是az+by+cx.
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微专题3 中间量法
√
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(2)设a=20.3,b=0.32,c=logx(x2+0.3)(x>1),则a,b,c的大小关系是( )
A.a<b<c B.b<a<c
C.c<b<a D.b<c<a
√
【解析】 因为x>1,所以c=logx(x2+0.3)>logxx2=2.又0<b=0.32<0.30=1,1=20<a=20.3<21=2,所以c>a>b.故选B.
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利用中间量法比较数(式)的大小时要根据已知数、式灵活选择中间值.指数式比较大小,一般选取1或指数式的底数作为中间值;对数式比较大小,一般选取0或1作为中间值,其实质就是根据对数函数f(x)=logax(a>0,且a≠1)的单调性判断其与f(1),f(a)的大小.
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√
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(2)设x>0,P=2x+2-x,Q=(sin x+cos x)2,则( )
A.P>Q B.P<Q
C.P≤Q D.P≥Q
√
又(sin x+cos x)2=1+sin 2x,而sin 2x≤1,所以Q≤2.于是P>Q.故选A.
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微专题4 单调性法
(1)【多选题】设0<a<b<1,0<c<1,则( )
A.ln(ca+1)>ln(cb+1)
B.(c+1)a<(c+1)b
C.ab>aa>ba
D.logca<logcb
√
√
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【解析】 因为0<a<b<1,0<c<1,所以函数y=ax,y=logcx均是减函数,所以ab<aa,logca>logcb,所以C、D不正确;
又由函数y=ln x是增函数,y=cx是减函数,可得ca>cb,则ca+1>cb+1>1,
所以ln(ca+1)>ln(cb+1),所以A正确;
因为0<c<1,可得c+1>1,所以函数y=(c+1)x是增函数,可得(c+1)a<(c+1)b,所以B正确.故选AB.
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√
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(1)若题目具备构造函数的条件,可利用函数的单调性比较大小.
(2)导数工具的应用,拓宽了这类问题的命题形式和解题难度,值得我们关注和重视.
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思考题4 若loga(a2+1)<loga(2a)<0,则a的取值范围是________.
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题型三 综合应用
若0<x<1,a>0且a≠1,则|loga(1-x)|与|loga(1+x)|的大小关系是__________________________.
|loga(1-x)|>|loga(1+x)|
【解析】 方法一(作差法):当a>1时,loga(1-x)<0,loga(1+x)>0,
∴|loga(1-x)|-|loga(1+x)|=-loga(1-x)-loga(1+x)=-loga(1-x2)>0.
当0<a<1时,loga(1-x)>0,loga(1+x)<0,
∴|loga(1-x)|-|loga(1+x)|=loga(1-x)+loga(1+x)=loga(1-x2)>0.
综上,|loga(1-x)|>|loga(1+x)|.
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【答案】 见解析
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1.洞察不等式的各个性质的结构特征,是寻找解题线索、启发解题思维的重要依据.
2.比较两数、式的大小,一般用作差法,具体步骤是:作差—变形—判断(与0比较).
3.判断不等式是否成立,一般可利用不等式的性质、函数的单调性等进行推理,也可利用特殊值法对命题进行否定.
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03
课 外 阅 读
一类特殊类型的范围问题
已知-1<x+y<4且2<x-y<3,则z=2x-3y 的取值范围是________.
(3,8)
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思考题 若-1<a+b<3,2<a-b<4,则2a+3b的取值范围为____________.
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作差法(a,b∈R)eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a-b>0⇔a____b,,a-b=0⇔a____b,,a-b<0⇔a____b.))
(7)可方性:a>b>0⇒an____bn(n∈N*,n≥2);a>b>0⇒eq \r(n,a)____eq \r(n,b)(n∈N*,n≥2).
(8)倒数性质:a>b,ab>0⇒eq \f(1,a)____eq \f(1,b); eq \f(1,a)<eq \f(1,b),ab>0⇒a____b.
(1)eq \f(b,a)<eq \f(b+m,a+m);eq \f(b,a)>eq \f(b-m,a-m)(a-m>0).
(2)eq \f(a,b)>eq \f(a+m,b+m);eq \f(a,b)<eq \f(a-m,b-m)(b-m>0).
(5)a>b⇒eq \f(1,a)<eq \f(1,b).
(6)若eq \f(1,a)<eq \f(1,b)<0,则|a|>|b|.
(7)若a>b且ab<0,则eq \f(1,a)<eq \f(1,b).
4.若a,b为实数,则eq \f(1,a)<eq \f(1,b)成立的一个充分而不必要条件是( )
A.b<a<0
B.a<b
C.b(a-b)>0
D.a>b
(2)已知四个条件:①b>0>a;②0>a>b;③a>0>b;④a>b>0,能推出eq \f(1,a)<eq \f(1,b)成立的是________.
【解析】 运用倒数性质:a>b,ab>0⇒eq \f(1,a)<eq \f(1,b),则②④正确.又正数大于负数,所以①正确.
①a3>b3;②aeq \s\up16(\f(1,5))>beq \s\up16(\f(1,5));③lg(a2+1)>lg(b2+1);④2a>2b.
本例(1)的目的在于说明由a>ba2>b2,由a2>b2a>b.
本例(2)的目的在于讲清由a>b⇒eq \f(1,a)<eq \f(1,b)成立的条件是ab>0(即当a,b同号时,若a>b,则eq \f(1,a)<eq \f(1,b);当a,b异号时,若a>b,则eq \f(1,a)>eq \f(1,b)).
本例(3)的目的在于对不等式的某些性质加以补充说明,即a>b⇒a2n+1>b2n+1(n∈N*)是成立的,在解答选择题或填空题时可直接应用.
(1)比较eq \f(a+m,b+m)与eq \f(a,b)(其中实数b>a>0,实数m>0)的大小(即课本中所谓的“糖水不等式”).
【答案】 eq \f(a+m,b+m)>eq \f(a,b)
【解析】 方法一(作差法):eq \f(a+m,b+m)-eq \f(a,b)=eq \f(b(a+m)-a(b+m),b(b+m))=eq \f(m(b-a),b(b+m)),
∵b>a>0,m>0,∴eq \f(m(b-a),b(b+m))>0,∴eq \f(a+m,b+m)>eq \f(a,b).
方法二(作商法):∵b>a>0,m>0,
∴bm>am⇒ab+bm>ab+am>0.
∴eq \f(ab+bm,ab+am)>1,即eq \f(a+m,b+m)·eq \f(b,a)>1⇒eq \f(a+m,b+m)>eq \f(a,b).
(2)已知a>0,b>0,且a≠b,试比较aabb与(ab)eq \s\up16(\f(a+b,2))的大小.
【答案】 aabb>(ab)eq \s\up16(\f(a+b,2))
【解析】 eq \f(aabb,(ab)\s\up16(\f(a+b,2)))=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a,b)))eq \s\up16(\f(a-b,2)),
①若a>b>0,则eq \f(a,b)>1,a-b>0.由指数函数的性质得eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a,b)))eq \s\up16(\f(a-b,2))>1.
②若b>a>0,则0<eq \f(a,b)<1,a-b<0.由指数函数的性质得eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a,b)))eq \s\up16(\f(a-b,2))>1.
综上,eq \f(aabb,(ab)\s\up16(\f(a+b,2)))>1,即aabb>(ab)eq \s\up16(\f(a+b,2)).
【解析】 ∵eq \f(233,322)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(23,32)))eq \s\up30(11)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(8,9)))eq \s\up30(11)<1,∴233<322.
A.a+eq \f(1,b)<eq \f(b,2a)<log2(a+b)
B.eq \f(b,2a)<log2(a+b)<a+eq \f(1,b)
C.a+eq \f(1,b)<log2(a+b)<eq \f(b,2a)
D.log2(a+b)<a+eq \f(1,b)<eq \f(b,2a)
【解析】 (特殊值法):令a=3,b=eq \f(1,3),则a+eq \f(1,b)=6,1<log2(a+b)=log2eq \f(10,3)<2,eq \f(b,2a)=eq \f(\f(1,3),23)=eq \f(1,24),即a+eq \f(1,b)>log2(a+b)>eq \f(b,2a).故选B.
A.2a-b
B.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a,b)))eq \s\up16(\f(1,2))
C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a,b)))eq \s\up30(a-b)
D.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(b,a)))eq \s\up30(a-b)
∵a>b>0,∴a-b>0,eq \f(a,b)>1,0<eq \f(b,a)<1.由指数函数性质知,D成立.
(1)设a=logeq \s\do9(\f(1,2))3,b=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)))eq \s\up30(0.2),c=2eq \s\up16(\f(1,3)),则( )
A.b<a<c
B.c<a<b
C.c<b<a
D.a<b<c
【解析】 因为0<eq \f(1,2)<1,所以a=logeq \s\do25(\f(1,2))3<logeq \s\do25(\f(1,2))1=0;因为eq \f(1,3)<1,所以0<b=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)))eq \s\up30(0.2)<eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)))eq \s\up30(0)=1;
因为2>1,所以c=2eq \s\up16(\f(1,3))>20=1.
综上,a<b<c.故选D.
思考题3 (1)已知x=ln π,y=log52,z=eeq \s\up30(-\f(1,2)),则( )
A.x<y<z
B.z<x<y
C.z<y<x
D.y<z<x
【解析】 因为x=ln π>ln e=1,y=log52<log5eq \r(5)=eq \f(1,2),z=eq \f(1,\r(e))>eq \f(1,2)且z=eeq \s\up30(-\f(1,2))<e0=1,所以x>z>y.故选D.
【解析】 因为2x+2-x≥2eq \r(2x·2-x)=2(当且仅当x=0时等号成立),而x>0,所以P>2.
(2)若b>a>3,f(x)=eq \f(ln x,x),则下列各结论中正确的是( )
A.f(a)<f(eq \r(ab))<feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a+b,2)))
B.f(eq \r(ab))<feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a+b,2)))<f(b)
C.f(eq \r(ab))<feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a+b,2)))<f(a)
D.f(b)<feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a+b,2)))<f(eq \r(ab))
【解析】 因为b>a>3,所以3<a<eq \r(ab)<eq \f(a+b,2)<b.
又f′(x)=eq \f(1-ln x,x2),当x∈(e,+∞)时,f′(x)<0,所以函数f(x)在区间(e,+∞)上单调递减,则有f(b)<feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a+b,2)))<f(eq \r(ab))<f(a).故选D.
【解析】 由题意得0<a<1,a2+1>2a>1,∴eq \f(1,2)<a<1.
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),1))
方法二(作商法):易知loga(1+x)≠0,
∵eq \f(|loga(1-x)|,|loga(1+x)|)=eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(loga(1-x),loga(1+x))))=|log(1+x)(1-x)|,
又0<x<1,∴1+x>1,0<1-x<1,
∴|log(1+x)(1-x)|=-log(1+x)(1-x)=log(1+x)eq \f(1,1-x)=log(1+x)eq \f(1+x,1-x2)=1-log(1+x)(1-x2),又0<1-x2<1,∴log(1+x)(1-x2)<0,1-log(1+x)(1-x2)>1,即eq \f(|loga(1-x)|,|loga(1+x)|)>1.
于是|loga(1-x)|>|loga(1+x)|.
思考题5 已知a∈R且a≠1,试比较eq \f(1,1-a)与1+a的大小.
【解析】 eq \f(1,1-a)-(1+a)=eq \f(a2,1-a),
①当a=0时,eq \f(a2,1-a)=0,∴eq \f(1,1-a)=1+a;
②当a<1,且a≠0时,eq \f(a2,1-a)>0,∴eq \f(1,1-a)>1+a;
③当a>1时,eq \f(a2,1-a)<0,∴eq \f(1,1-a)<1+a.
【解析】 设2x-3y=λ(x+y)+μ(x-y)=(λ+μ)x+(λ-μ)y,
则eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(λ+μ=2,,λ-μ=-3))⇒eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(λ=-\f(1,2),,μ=\f(5,2).))
∴2x-3y=-eq \f(1,2)(x+y)+eq \f(5,2)(x-y)∈(3,8).
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(9,2),\f(13,2)))
【解析】 设2a+3b=x(a+b)+y(a-b)=a(x+y)+b(x-y),
则eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x+y=2,,x-y=3,))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x=\f(5,2),,y=-\f(1,2).))
又∵-eq \f(5,2)<eq \f(5,2)(a+b)<eq \f(15,2),-2<-eq \f(1,2)(a-b)<-1,∴-eq \f(9,2)<eq \f(5,2)(a+b)-eq \f(1,2)(a-b)<eq \f(13,2),即-eq \f(9,2)<2a+3b<eq \f(13,2).
$