内容正文:
第3讲 等式与不等式
【课标要求】 梳理等式的性质,理解不等式的概念,掌握不等式的性质.
1.两个实数比较大小的方法
(1)作差法
(2)作商法
2.等式的性质
(1)如果a=b,b=c,那么a=c.
(2)如果a=b,那么a+c b+c,a-c b-c.
(3)如果a=b,那么ac bc, (c≠0).
3.不等式的性质
(1)对称性:a>b⇔ (双向性).
(2)传递性:a>b,b>c⇒a>c(单向性).
(3)可加性:a>b⇔a+c b+c(双向性).
(4)可乘性:a>b,c>0⇒ac bc;
a>b,c<0⇒ac bc.
(5)a>b,c>d⇒ (单向性).
(6)a>b>0,c>d>0⇒ac bd(单向性).
(7)乘方法则:a>b>0⇒an bn(n∈N,n≥2)(单向性).
常用结论
1.若ab>0,且a>b⇔<.
2.若a<x<b,c<y<d,则a-d<x-y<b-c.
3.若<1,a,b,m>0,则<<1;
若>1,a,b,m>0,则>>1.
题组一 常识题
1.[教材改编] 设M=x2+y2+1,N=2(x+y-1),则M与N的大小关系为 .
2.[教材改编] 已知2<a<3,-2<b<-1,则2a+b的取值范围是 .
3.[教材改编] 下列命题为真命题的是 (填序号).
①若ac2>bc2,则a>b;
②若a>b>0,则a2>b2;
③若a<b<0,则a2<ab<b2;
④若a<b<0,则>.
题组二 常错题
◆索引:求取值范围时乱用不等式的加法法则致错;乘法运算时不注意符号的影响致错;运用作差法时对差的变形不彻底或变形方向不明确致错.
4.若1≤x≤3,-2≤y≤1,则2x-y的取值范围为 .
5.已知实数a∈(-3,1),b∈,则的取值范围是 .
6.已知a,b,c为不全相等的实数,P=a2+b2+c2+3,Q=2(a+b+c),那么P与Q的大小关系是 .
比较数(式)的大小
例1 (1)(多选题)下列不等式中正确的是 ( )
A.x2-2x>-3(x∈R)
B.a3+b3≥a2b+ab2(a,b∈R)
C.a2+b2>2(a-b-1)
D.<(b>a>0)
(2)已知a,b都是正数,比较大小:aabb abba.
总结反思
(1)判断两个式子大小关系的常用方法:作差法、作商法、不等式性质法、函数单调性法、中间量法、特殊值法等.
(2)作差(商)法的一般步骤是:作差(商),变形,定号,得出结论.
变式题 (1)已知a≥1,则M=-与N=-的大小关系是 .
(2)若a=,b=,c=,则 ( )
A.a<b<c
B.c<b<a
C.c<a<b
D.b<a<c
不等式的性质
例2 (1)已知a,b,c,d均为实数,则下列说法正确的是 ( )
A.若a>b,c>d,则a+b>c+d
B.若a2>b2,则-a<-b
C.若c>a>b>0,则>
D.若a>b>0且m>0,则>
(2)(多选题)若<<0,则 ( )
A.|a|<|b| B.ac<bc
C.>0 D.0<<1
总结反思
解决不等式有关问题常用的三种方法
(1)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)利用特殊值法排除错误答案,需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;三是所取的值要有代表性.
(3)构造函数,利用函数的单调性判断.
变式题 (1)[2025·北京房山区一模] 已知a,b∈R,且a<b,则 ( )
A.> B.a2<b2
C.a3<b3 D.ln(b-a)>0
(2)(多选题)[2025·山东临沂二模] 已知a>b>c,则下列不等式一定正确的是 ( )
A.< B.ab2>cb2
C.a+b>c D.a2+c2>b2
不等式性质的综合应用
例3 (多选题)已知实数x,y满足-1≤x+y≤3,4≤2x-y≤9,则 ( )
A.1≤x≤4
B.-2≤y≤1
C.2≤4x+y≤15
D.≤x-y≤6
总结反思
求代数式的取值范围需注意两点:(1)严格运用不等式的性质;(2)利用整体思想,通过“一次性”不等关系的运算求解取值范围,防止在多次运用不等式的性质时扩大变量的取值范围.
变式题 已知实数a,b,c满足a>b>c,且a+b+c=0,那么的取值范围是 .
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第3讲 等式与不等式
● 课前基础巩固
【知识聚焦】
1.(1)> = < (2)> = <
2.(2)= = (3)= =
3.(1)b<a (3)> (4)> <
(5)a+c>b+d (6)> (7)>
【对点演练】
1.M>N [解析] M-N=x2+y2+1-2x-2y+2=(x-1)2+(y-1)2+1>0,故M>N.
2.(2,5) [解析] ∵2<a<3,∴4<2a<6,又∵-2<b<-1,∴2<2a+b<5.
3.①②④ [解析] 对于①,若ac2>bc2,则c2>0,所以a>b,故①为真命题;对于②,若a>b>0,则a2>b2,故②为真命题;对于③,若a=-2,b=-1,则满足a<b<0,但a2>ab>b2,故③为假命题;对于④,若a<b<0,则>0,所以>,故④为真命题.故填①②④.
4.[1,8] [解析] 由-2≤y≤1,得-1≤-y≤2,又2≤2x≤6,所以1≤2x-y≤8,所以2x-y的取值范围为[1,8].
5.(-24,8) [解析] 当-3<a≤0时,∈(-24,0];当0<a<1时,∈(0,8).综上可知,的取值范围是(-24,8).
6.P>Q [解析] 因为P=a2+b2+c2+3,Q=2(a+b+c),所以P-Q=a2+b2+c2+3-2(a+b+c)=(a-1)2+(b-1)2+(c-1)2≥0,当且仅当a=b=c=1时取等号,因为a,b,c为不全相等的实数,所以等号不成立,所以P-Q>0,所以P>Q.
● 课堂考点探究
例1 [思路点拨] (1)通过作差法判断差的符号,进而得出结论;(2)把aabb与abba作商后对a,b的大小关系分类,借助指数函数的性质比较大小.
(1)AD (2)≥ [解析] (1)∵x2-2x+3=(x-1)2+2≥2>0,∴x2-2x>-3,故A正确;a3+b3-a2b-ab2=a2(a-b)+b2(b-a)=(a-b)(a2-b2)=(a-b)2(a+b),∵(a-b)2≥0,a+b的符号不确定,∴a3+b3与a2b+ab2的大小不确定,故B错误;∵a2+b2-2a+2b+2=(a-1)2+(b+1)2≥0,∴a2+b2≥2(a-b-1),故C错误;-=,∵b>a>0,∴>0,∴<,故D正确.故选AD.
(2)=aa-b·bb-a=.当a>b>0时,>1,a-b>0,∴>1,∴aabb>abba;当a=b>0时,=1,a-b=0,∴=1,∴aabb=abba;当b>a>0时,0<<1,a-b<0,∴>1,∴aabb>abba.综上所述,aabb≥abba.
变式题 (1)M<N (2)B
[解析] (1)方法一:因为a≥1,所以M=->0,N=->0,所以==.因为+>+>0,所以<1,即M<N.
方法二:M=->0,N=->0,因为==+,==+,所以>>0,所以M<N.
(2)方法一:易知a,b,c都是正数.∵==log8164<1,∴a>b,∵==log6251024>1,∴b>c,∴c<b<a.故选B.
方法二:构造函数f(x)=(x>0),则f'(x)=.令f'(x)>0,得0<x<e;令f'(x)<0,得x>e.∴f(x)在(0,e)上单调递增,在(e,+∞)上单调递减,∴f(3)>f(4)>f(5),即a>b>c.故选B.
例2 [思路点拨] (1)由不等式的性质及特例逐项判断即可;(2)由题得c≠0,分c>0和c<0两种情况判断A,D;由<<0,得-=<0,由ab>0,得c与a-b同号,即可判断B,C.
(1)C (2)ACD [解析] (1)对于A,取a=1,b=0,c=2,d=1,则a+b<c+d,故A错误;对于B,当a=-1,b=0时,a2>b2,但-a>-b,故B错误;对于C,当c>a>b>0时,>⇔a(c-b)>b(c-a)⇔ac>bc⇔a>b,故C正确;对于D,因为a>b>0,m>0,所以>>0,则<,故D错误.故选C.
(2)由<<0得c≠0.当c>0时,由<<0,得<<0,即b<a<0,所以|b|>|a|,0<<1;当c<0时,由<<0,得>>0,即b>a>0,所以|b|>|a|,0<<1,故A,D正确;由<<0,得-=<0,由上述分析可知a与b同号,即ab>0,所以c与b-a异号,即c与a-b同号,故C正确;由c(a-b)>0,得ac>bc,故B错误.故选ACD.
变式题 (1)C (2)AD [解析] (1)对于A,令a=-1,b=1,则<,故A错误;对于B,令a=-1,b=1,则a2=b2,故B错误;对于C,a3-b3=(a-b)(a2+ab+b2)=(a-b),因为a<b,所以a-b<0,而≥0,b2≥0且不同时为0,故a3-b3<0,即a3<b3,故C正确;对于D,令a=1,b=1.5,则ln(b-a)<0,故D错误.故选C.
(2)对于A,-==,因为a>b>c,所以c-b<0,a-c>0,a-b>0,即<0,所以<,故A正确.对于B,取a>b=0>c,此时ab2=cb2=0,故B错误.对于C,令a=-1,b=-2,c=-3,则a+b=c=-3,故C错误.对于D,若a>b=0>c,则a2+c2>b2=0;若a>b>0>c,则a2+c2>a2>b2;若a>0>b>c,则a2+c2>c2>b2;若a>b>c≥0或0≥a>b>c,则a2+c2>b2.综上所述,只要a>b>c,就一定有a2+c2>b2,故D正确.故选AD.
例3 [思路点拨] 利用不等式的可加性判断A,B;将4x+y变形为2(x+y)+(2x-y)后判断C;将x-y变形为-(x+y)+(2x-y)后判断D.
AC [解析] 因为所以3≤3x≤12,解得1≤x≤4,故A正确;因为所以-2≤-3y≤11,解得-≤y≤,故B错误;因为4x+y=2(x+y)+(2x-y),-2≤2(x+y)≤6,4≤2x-y≤9,所以2≤4x+y≤15,故C正确;因为x-y=-(x+y)+(2x-y),-1≤-(x+y)≤,≤(2x-y)≤6,所以≤x-y≤,故D错误.故选AC.
变式题 [解析] 因为a>b>c,且a+b+c=0,所以a>0,c<0,b=-a-c.由b=-a-c<a,得2a>-c,故>-2.由b=-a-c>c,得-a>2c,故<-,所以-2<<-.
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