内容正文:
第4节 不等式及其性质
第一章 集合与常用逻辑用语、等式与不等式
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第一章 集合与常用逻辑用语、等式与不等式
高考总复习 人教数学B版(新教材)
跃升 关键能力
02
课后 素养提能
03
夯实 必备知识
01
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课时作业
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第一章 集合与常用逻辑用语、等式与不等式
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最新课程标准
教师专享
核心素养
考情聚焦
1.了解现实世界和日常生活中的不等关系.
2.了解不等式(组)的实际背景.
3.掌握不等式的性质及应用
1.用不等式(组)表示不等关系,达成数学建模素养
2.比较两个数(式)的大小,发展逻辑推理和数学运算素养
3.不等式的性质及应用,提升逻辑推理和数学运算素养
不等关系、不等式的性质及应用是高考的热点,高考中常以不等式、不等关系为载体考查充要条件问题,有时以新概念(定义)比较两个数的大小,题型多以选择题为主,题目难度不会太大
1.比较实数a,b的大小
(1)文字叙述
如果a-b是正数,那么a > b;如果a-b等于零,
那么a = b;如果a-b是负数,那么a < b,反过来也对.
(2)符号表示
a-b>0⇔a > b;a-b=0⇔a = b;a-b<0⇔a < b.
2.不等式的性质
性质1:如果a>b,那么a+c > b+c.
性质2:如果a>b,c>0,那么ac > bc.
性质3:如果a>b,c<0,那么ac < bc.
性质4:如果a>b,b>c,那么a > c.(传递性)
性质5:如果a>b,则b<a;反之如果b<a,则a>b.
推论1:如果a+b>c,则a > c-b.(不等式的移项法则)
推论2:如果a>b,c>d,那么a+c > b+d.(同向可加性)
推论3:如果a>b>0,c>d>0,那么ac > bd.
推论4:如果a>b>0,那么an > bn(n∈N,n>1).
推论5:如果a>b>0,那么eq \r(n,a) > eq \r(n,b).
不等式的一些常用性质
1.倒数性质
(1)a>b,ab>0⇒eq \f(1,a)<eq \f(1,b).
(2)a<0<b⇒eq \f(1,a)<eq \f(1,b).
(3)0<a<x<b或a<x<b<0⇒eq \f(1,b)<eq \f(1,x)<eq \f(1,a)
2.有关分数的性质
若a>b>0,m>0,则
(1)真分数的性质
eq \f(b,a)<eq \f(b+m,a+m);eq \f(b,a)>eq \f(b-m,a-m)(b-m>0).
(2)假分数的性质
eq \f(a,b)>eq \f(a+m,b+m);eq \f(a,b)<eq \f(a-m,b-m) (b-m>0).
◆[思考辨析]
判断下列说法是否正确,正确的在它后面的括号里打“√”,错误的打“×”.
(1)一个不等式的两边同加上或同乘以同一个数,不等号方向不变.( )
(2)一个非零实数越大,则其倒数就越小.( )
(3)同向不等式具有可加和可乘性.( )
(4)a>b>0,c>d>0⇒eq \f(a,d)>eq \f(b,c).( )
(5)若ab>0,则a>b⇔eq \f(1,a)<eq \f(1,b).( )
答案:(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√
◆[小题查验]
1.(教材改编)设M=x2,N=-x-1,则M与N的大小关系是( )
A.M>N
B.M=N
C.M<N
D.与x有关
解析:A [M-N=x2+x+1=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(1,2)))2+eq \f(3,4)>0,所以M>N.]
2.限速40 km/h的路标,指示司机在前方路段行驶时,应使汽车的速度v不超过40 km/h,写成不等式就是( )
A.v<40 km/h
B.v>40 km/h
C.v≠40 km/h
D.v≤40 km/h
解析:D [由汽车的速度v不超过40 km/h,即小于等于40 km/h.即v≤40 km/h.]
3.(教材改编)已知a,b,c满足c<b<a且ac<0,则下列选项中不一定能成立的是( )
A.eq \f(c,a)<eq \f(b,a)
B.eq \f(b-a,c)>0
C.eq \f(b2,c)<eq \f(a2,c)
D.eq \f(a-c,ac)<0
解析:C [因为c<b<a,且ac<0,所以c<0,a>0,所以eq \f(c,a)<eq \f(b,a),eq \f(b-a,c)>0,eq \f(a-c,ac)<0,但b2与a2的关系不确定,故eq \f(b2,c)<eq \f(a2,c)不一定成立.]
4.(教材改编)若-eq \f(π,2)<α<β<eq \f(π,2),则α-β的取值范围是 ________ .
解析:由-eq \f(π,2)<α<eq \f(π,2),-eq \f(π,2)<-β<eq \f(π,2),α<β,得-π<α-β<0.
答案:(-π,0)
5.已知a>b>0,且c>d>0,则 eq \r(\f(a,d))与 eq \r(\f(b,c))的大小关系是 ________ .
解析:∵a>b>0,c>d>0,∴eq \f(a,d)>eq \f(b,c)>0,
∴eq \r(\f(a,d))>eq \r(\f(b,c)).
答案: eq \r(\f(a,d))>eq \r(\f(b,c))
用不等式(组)表示不等关系(基础点)
1.已知甲、乙两种食物的维生素A,B含量如下表:
食物种类
维生素类型
甲
乙
维生素A(单位/kg)
600
700
维生素B(单位/kg)
800
400
设用甲、乙两种食物各x kg,y kg配成至多100 kg的混合食物,并使混合食物内至少含有56 000单位维生素A和62 000单位维生素B,则x,y应满足的所有不等关系为 ________ .
解析:依题意,有eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x+y≤100,,600x+700y≥56 000,,800x+400y≥62 000,,x≥0,,y≥0,))
整理化简得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x+y≤100,,6x+7y≥560,,2x+y≥155,,x≥0,y≥0.))
答案:eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x+y≤100,6x+7y≥560,2x+y≥155,x≥0,y≥0))
2.某商人如果将进货单价为8元的商品按每件10元销售,每天可销售100件,现在他采用提高售价,减少进货量的办法增加利润.已知这种商品的售价每提高1元,销售量就相应减少10件.若把提价后商品的售价设为x元,用x表示每天的利润不低于300元的不等关系为 ________ .
解析:若提价后商品的售价为x元,则销售量减少eq \f(x-10,1)×10件,因此,每天的利润为(x-8)[100-10(x-10)]元,则“每天的利润不低于300元”可以表示为不等式(x-8)[100-10(x-10)]≥300.即x2-28x+190≤0,同时10≤x≤20.
答案:x2-28x+190≤0(10≤x≤20)
用不等式(组)表示不等关系的常见类型及解题策略
(1)常见类型
①常量与常量之间的不等关系;
②变量与常量之间的不等关系;
③函数与函数之间的不等关系;
④一组变量之间的不等关系.
(2)解题策略
①分析题目中有哪些未知量;
②选择其中起关键作用的未知量,设为x,再用x来表示其他未知量;
③根据题目中的不等关系列出不等式(组).
提醒:(1)在列不等式(组)时要注意变量自身的范围,解题时极易忽略,从而导致错解.
(2)将实际问题中的不等关系写成相应的不等式(组)时,应注意关键性的文字语言与对应数学符号语言之间的正确转换,常见的转换关系如表:
文字语言
大于,高
于,超过
小于,低
于,少于
大于等于,至
少,不低于
小于等于,至
多,不超过
符号语言
>
<
≥
≤
比较两个数(式)的大小(重难点)
[典例] (1)已知a1,a2∈(0,1),记M=a1a2,N=a1+a2-1,则M与N的大小关系是( )
A.M<N
B.M >N
C.M=N
D.不确定
(2)已知a≠1且a∈R,试比较eq \f(1,1-a)与1+a的大小.
[解析] (1)B [因为M-N=a1a2-a1-a2+1=a1(a2-1)-(a2-1)=(a1-1)(a2-1),
又a1,a2∈(0,1),所以a1-1<0,a2-1<0,
所以(a1-1)(a2-1)>0,所以M >N.]
(2)解:∵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.
[互动探究]
若将本例(1)中a1,a2∈(0,1)这个条件去掉,又将如何判断M,N的关系?
解:作差,即M-N=(a1-1)(a2-1).
①当a1,a2∈(-∞,1)时,(a1-1)(a2-1)>0,
即M >N;
②当a1,a2∈(1,+∞)时,(a1-1)(a2-1)>0,
即M >N;
③当a1,a2中一个小于或等于1,另一个大于或等于1时,(a1-1)(a2-1)≤0,即M≤N.
综上,当a1,a2∈(-∞,1)或a1,a2∈(1,+∞)时,M>N,当a1,a2中一个小于或等于1,另一个大于或等于1时,M≤N.
比较大小的常用方法
(1)作差法:①作差;②变形;③定号;④得出结论.
(2)作商法:①作商;②变形;③判断商与1的大小关系;④得出结论.
(3)构造函数,利用函数的单调性比较大小.
已知实数a、b、c,满足b+c=6-4a+3a2,c-b=4-4a+a2,则a、b、c的大小关系是( )
A.c≥b>a
B.a>c≥b
C.c>b>a
D.a>c>b
解析:A [∵c-b=4-4a+a2=(2-a)2≥0,
∴c≥b.∵(b+c)-(c-b)=2a2+2,∴b=a2+1,
∴b-a=a2-a+1>0,∴b>a.]
不等式的性质及应用
◆[命题角度1] 判断或证明不等式是否成立(基础点)
1.(2022·上海卷)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
解析: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.]
2.若a>0>b>-a,c<d<0,则下列结论:①ad>bc;
②eq \f(a,d)+eq \f(b,c)<0;③a-c>b-d;④a(d-c)>b(d-c)中成立的个数是( )
A.1
B.2
C.3
D.4
解析:C [法一:∵a>0>b,c<d<0,
∴ad<0,bc>0,
∴ad<bc,故①错误.
∵a>0>b>-a,∴a>-b>0.∵c<d<0,
∴-c>-d>0,
∴a(-c)>(-b)(-d),∴ac+bd<0,∴eq \f(a,d)+eq \f(b,c)=eq \f(ac+bd,cd)<0,故②正确.
∵c<d,∴-c>-d.∵a>b,
∴a+(-c)>b+(-d),
a-c>b-d,故③正确.
∵a>b,d-c>0,∴a(d-c)>b(d-c),
故④正确.
法二:取特殊值.]
(1)判断不等式是否成立,需要逐一给出推理判断或反例说明.常用的推理判断需要利用不等式的性质.
(2)在判断一个关于不等式的命题真假时,先把要判断的命题和不等式性质联系起来考虑,找到与命题相近的性质,并应用性质判断命题真假,当然判断的同时还要用到其他知识,比如对数函数,指数函数的性质等.
◆[命题角度2] 求某些代数式的取值范围(综合点)
[典例] 设f(x)=ax2+bx,1≤f(-1)≤2,2≤f(1)≤4,则f(-2)的取值范围是 ________ .
[破题关键点] 一是将f(-2)用f(-1)和f(1)表示出来;二是求f(-2)=4a-2b在eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(1≤f-1≤2,,2≤f1≤4,))即在eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(1≤a-b≤2,2≤a+b≤4))条件下的最值.
[解析] 法一:设f(-2)=mf(-1)+nf(1) (m,n为待定系数),则4a-2b=m(a-b)+n(a+b),
即4a-2b=(m+n)a+(n-m)b.
于是得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(m+n=4,n-m=-2)),解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(m=3,n=1)),
∴f(-2)=3f(-1)+f(1).
又∵1≤f(-1)≤2,2≤f(1)≤4,
∴5≤3f(-1)+f(1)≤10,故5≤f(-2)≤10.
法二:由eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(f-1=a-b,f1=a+b)),
得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a=\f(1,2)[f-1+f1],b=\f(1,2)[f1-f-1])),
∴f(-2)=4a-2b=3f(-1)+f(1).
又∵1≤f(-1)≤2,2≤f(1)≤4,
∴5≤3f(-1)+f(1)≤10,故5≤f(-2)≤10.
[答案] [5,10]
利用不等式性质可以求某些代数式的取值范围,但应注意两点:一是必须严格运用不等式的性质;二是在多次运用不等式的性质时有可能扩大了变量的取值范围.解决的途径是先建立所求范围的整体与已知范围的整体的等量关系,最后通过“一次性”不等关系的运算求解范围.
已知-1<x<4,2<y<3,则x-y的取值范围是 ________ ,3x+2y的取值范围是 ________ .
解析:∵-1<x<4,2<y<3,∴-3<-y<-2,
∴-4<x-y<2.
由-1<x<4,2<y<3,得-3<3x<12
4<2y<6,
∴1<3x+2y<18.
答案:(-4,2) (1,18)
$