内容正文:
专题1 集合、常用逻辑
用语、不等式
1
第3讲 等式性质与不等式性质
目
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课标要求
夯基固本
考点探究
01
03
02
课标要求
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夯基固本
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a>b
a<b
a=b
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夯基固本
a>b
a=b
a<b
a=c
b=a
ac=bc
a±c=b±c
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b<a
a>c
a+c>b+d
a+c>b+c
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ac>bc
ac<bc
ac>bd
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夯基固本
常用结论
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夯基固本
热身练习
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A
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C
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C
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D
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考点探究
探究点1
探究点2
探究点3
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探究点1 不等式的基本性质
ACD
探究点1
探究点2
探究点3
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探究点1
探究点2
探究点3
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探究点1
探究点2
探究点3
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ACD
探究点1
探究点2
探究点3
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探究点1
探究点2
探究点3
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规律与技巧
探究点1
探究点2
探究点3
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变式探究
D
探究点1
探究点2
探究点3
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探究点1
探究点2
探究点3
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变式探究
BC
探究点1
探究点2
探究点3
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探究点1
探究点2
探究点3
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探究点2 数(式)的大小比较
C>A>B
探究点1
探究点2
探究点3
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探究点1
探究点2
探究点3
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D
探究点1
探究点2
探究点3
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探究点1
探究点2
探究点3
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探究点1
探究点2
探究点3
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探究点1
探究点2
探究点3
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规律与技巧
探究点1
探究点2
探究点3
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变式探究
M<N
探究点1
探究点2
探究点3
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变式探究
②③
探究点1
探究点2
探究点3
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探究点1
探究点2
探究点3
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变式探究
D
探究点1
探究点2
探究点3
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探究点1
探究点2
探究点3
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探究点3 不等式性质的综合应用
3
探究点1
探究点2
探究点3
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探究点1
探究点2
探究点3
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探究点1
探究点2
探究点3
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探究点1
探究点2
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规律与技巧
探究点1
探究点2
探究点3
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变式探究
C
探究点1
探究点2
探究点3
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探究点1
探究点2
探究点3
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变式探究
[e,7]
探究点1
探究点2
探究点3
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探究点1
探究点2
探究点3
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探究点1
探究点2
探究点3
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了解不等式的概念,掌握等式性质,理解不等式性质.
会比较两个代数式的大小.
3.能应用不等式的性质解决有关问题.
1.不等式的定义
用不等号“>”“≥”“<”“≤”“≠”将两个数学表达式连接起来,所得的式子叫不等式.
2.两个实数的大小比较
(1)作差法
设a,b∈R,则a-b>0⇔ ;a-b<0⇔ ;a-b=0⇔ .
eq \f(a,c)= eq \f(b,c)
(2)作商法
设a>0,b>0,则 eq \f(a,b)>1⇔ ; eq \f(a,b)=1⇔ ; eq \f(a,b)<1⇔ .
3.等式的基本性质
(1)对称性:a=b⇔ .
(2)传递性:a=b,b=c⇒ .
(3)可加性:a=b⇒ .
(4)可乘性:a=b⇒ .
(5)可除性:a=b,c≠0⇒ .
4.不等式的基本性质
(1)对称性:a>b⇔ ;
(2)传递性:a>b,b>c⇒ ;
(3)可加性:a>b⇒ ;
(4)不等式加法:a>b,c>d⇒ ;
eq \r(n,a)> eq \r(n,b)
(5)可乘性:a>b,c>0⇒ ;a>b,c<0⇒ ;
(6)不等式乘法:a>b>0,c>d>0⇒ ;
(7)不等式乘方:a>b>0⇒ (n∈N,n≥2);
(8)不等式开方:a>b>0⇒ (n∈N,n≥2).
an>bn
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).
2.分数性质
若a>b>0,m>0,则
(1)真分数性质: 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).
1.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:因为M-N=x2+x+1=(x+ eq \f(1,2))2+ eq \f(3,4)>0,所以M>N.故选A.
2.若 eq \f(1,a)< eq \f(1,b)<0,有下面四个不等式:①|a|>|b|,②a<b,③a+b<ab,④a3>b3.则不正确的不等式的个数是( )
A.0 B.1
C.2 D.3
解析:由 eq \f(1,a)< eq \f(1,b)<0可得b<a<0,从而|a|<|b|,①②均不正确;
a+b<0,ab>0,则a+b<ab成立,
③正确;a3>b3,④正确.
故不正确的不等式的个数为2.故选C.
3.(教材母题必修习题2.1T8改编)若a,b,c∈R,a>b,则下列不等式成立的是( )
A. eq \f(1,a)< eq \f(1,b) B.a2>b2
C. eq \f(a,c2+1)> eq \f(b,c2+1) D.a|c|>b|c|
解析:对于A,若a>0>b,则 eq \f(1,a)>0, eq \f(1,b)<0,此时 eq \f(1,a)> eq \f(1,b),所以A不成立;
对于B,若a=1,b=-2,则a2<b2,所以B不成立;
对于C,因为c2+1≥1,且a>b,所以 eq \f(a,c2+1)> eq \f(b,c2+1)恒成立,所以C成立;
对于D,当c=0时,a|c|=b|c|,所以D不成立.故选C.
4.下列不等式正确的是( )
A.若ac2≥bc2,则a≥b
B.若 eq \f(c,a)> eq \f(c,b),则a<b
C.若a+b>0,c-b>0,则a>c
D.若a>0,b>0,m>0,且a<b,则 eq \f(a+m,b+m)> eq \f(a,b)
解析:对于A,当c=0,a=-1,b=2时满足ac2≥bc2,但a<b,A错误;
对于B,当c=-1,a=-2,b=-3时,满足 eq \f(c,a)> eq \f(c,b),但a>b,B错误;
对于C,当a=-1,b= eq \f(3,2),c=2时满足a+b>0,c-b>0,但a<c,C错误;
对于D, eq \f(a+m,b+m)- eq \f(a,b)= eq \f((a+m)b-a(b+m),(b+m)b)= eq \f((b-a)m,(b+m)b)>0,所以 eq \f(a+m,b+m)> eq \f(a,b),D正确.故选D.
5.一个盒子中红、白、黑三种球分别为x个、y个、z个,黑球个数至少是白球个数的一半,至多是红球个数的 eq \f(1,3),白球与黑球的个数之和至少为55,则用不等式(组)将题中的不等关系表示为____________________.
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(\f(y,2)≤z≤\f(x,3),,y+z≥55))(x,y,z∈N*)
解析:由题意可得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(\f(y,2)≤z≤\f(x,3),,y+z≥55))(x,y,z∈N*)
【例1】 (1)(多选)若a,b,c∈R,则下列命题正确的是( )
A.若a>b,则 eq \r(3,a)> eq \r(3,b)
B.若a>b,则ac2>bc2
C.若a<b<0,则 eq \f(1,a)> eq \f(1,b)
D.若ac2<bc2,则a<b
解析:(1)对于A,若a>b,则a-b=( eq \r(3,a))3-( eq \r(3,b))3=( eq \r(3,a)- eq \r(3,b))[( eq \r(3,a))2- eq \r(3,a)
eq \r(3,b)+( eq \r(3,b))2]>0,
而( eq \r(3,a))2- eq \r(3,a)
eq \r(3,b)+( eq \r(3,b))2=( eq \r(3,a)- eq \f(1,2)
eq \r(3,b))2+ eq \f(3,4)( eq \r(3,b))2>0,
因此 eq \r(3,a)- eq \r(3,b)>0,即 eq \r(3,a)> eq \r(3,b),A正确;
对于B,若a>b,当c=0时,ac2=bc2,B错误;
对于C,若a<b<0,有ab>0,两边同时除以ab,则有 eq \f(1,b)< eq \f(1,a),C正确;
对于D,若ac2<bc2,则c≠0,此时c2>0,于是a<b,D正确.故选ACD.
【例1】(2)(多选)若实数a,b,c,d满足a>b>0>c>d,则下列不等式正确的是( )
A.c2<cd B.a-c<b-d
C.ad<bc D. eq \f(c,a)> eq \f(d,b)
解析:(2)因为a>b>0>c>d,所以c2<cd,A正确;
令a=2,b=1,c=-1,d=-2,满足a>b>0>c>d,此时a-c=b-d,B错误;
因为a>b>0>c>d,所以ad<bd,bd<bc,所以ad<bc,C正确;
因为a>b>0>c>d,则 eq \f(c,a)- eq \f(d,b)= eq \f(cb-ad,ab),因为cb-ad>0,ab>0,所以 eq \f(c,a)- eq \f(d,b)= eq \f(cb-ad,ab)>0,即 eq \f(c,a)> eq \f(d,b),D正确.
故选ACD.
(1)要判定一个不等式不成立,只需举出一个反例即可.而要判定一个不等式成立,一般需要证明.
(2)判定大小关系,常用的方法有:①利用不等式的性质;②利用比较法(如作差法或作商法);③利用函数的单调性或借助函数的图象.
1.已知a<b<0,则下列不等式成立的是( )
A. eq \f(1,a)< eq \f(1,b) B.ab<b2
C.-ab<-a2 D.- eq \f(1,a)<- eq \f(1,b)
解析:由于a<b<0,不妨令a=-2,b=-1,可得 eq \f(1,a)=- eq \f(1,2), eq \f(1,b)=-1,所以 eq \f(1,a)> eq \f(1,b),A错误;
可得ab=2,b2=1,所以ab>b2,B错误;
可得-ab=-2,-a2=-4,所以-ab>-a2,C错误;
eq \f(1,b)- eq \f(1,a)= eq \f(a-b,ab),因为ab>0,a-b<0,所以 eq \f(1,b)- eq \f(1,a)<0,即- eq \f(1,a)<- eq \f(1,b),D正确.故选D.
2.(多选)设a<b<c,且a+b+c=0,则( )
A.ab<b2 B.ac<bc
C. eq \f(1,a)< eq \f(1,c) D. eq \f(c-a,c-b)<1
解析:因为a<b<c,a+b+c=0,所以a<0<c,b的符号不能确定,当b=0时,ab=b2,A错误;
因为a<b,c>0,所以ac<bc,B正确;
因为a<0<c,所以 eq \f(1,a)< eq \f(1,c),C正确;
因为a<b,所以-a>-b,所以c-a>c-b>0,所以 eq \f(c-a,c-b)>1,D错误.故选BC.
【例2】 (1)(2025·河南开学考试)已知a>b>c>0,A=ab+bc,B=ac+b2,C=a2+b2,则A,B,C的大小关系是 .
解析:(1)由a>b>c>0,得a2>ab,b2>bc,因此C=a2+b2>ab+bc=A,
显然A-B=(ab+bc)-(ac+b2)=(a-b)(b-c)>0,则A>B,
所以A,B,C的大小关系是C>A>B.
【例2】 (2)如果x+y<0,且y>0,那么下列不等式成立的是( )
A.y2>x2>-xy B.x2>y2>-xy
C.x2<-xy<y2 D.x2>-xy>y2
解析:(2)x2-y2=(x-y)(x+y),因为x+y<0,且y>0,所以x<0,所以x-y<0,所以x2-y2>0,所以x2>y2,
又xy+y2=y(x+y),
因为x+y<0,y>0,所以y(x+y)<0,所以y2<-xy.
又x2+xy=x(x+y)>0,所以x2>-xy.
综上,x2>-xy>y2.故选D.
【例2】(3)已知a>0,试比较 eq \f(a2+1,a2-1)与 eq \f(a+1,a-1)的大小.
解析:(3)因为 eq \f(a2+1,a2-1)- eq \f(a+1,a-1)= eq \f(a2+1-(a+1)2,a2-1)= eq \f(-2a,a2-1),可得a≠1,
(ⅰ)当a>1时,-2a<0,a2-1>0,
则 eq \f(-2a,a2-1)<0,即 eq \f(a2+1,a2-1)< eq \f(a+1,a-1);
(ⅱ)当0<a<1时,-2a<0,a2-1<0,
则 eq \f(-2a,a2-1)>0,即 eq \f(a2+1,a2-1)> eq \f(a+1,a-1).
综上,当a>1时, eq \f(a2+1,a2-1)< eq \f(a+1,a-1);当0<a<1时, eq \f(a2+1,a2-1)> eq \f(a+1,a-1).
比较大小的常用方法
(1)作差法:作差→变形→判断符号→结论.其关键是变形,变形的方法有分解因式、配方、通分等.当两个式子都是正数时,有时也可先平方再比较.
(2)作商法:作商→变形→判断与1的大小关系→结论(作商前一般需判断符号).
(3)单调性法:将要比较的两个数作为一个函数的两个函数值,然后研究函数的单调性,根据单调性得出大小关系.
3.已知a>0,b>0,M= eq \r(a+b),N= eq \r(a)+ eq \r(b),则M与N的大小关系为 .
解析:因为M2-N2=(a+b)-(a+b+2 eq \r(ab))
=-2 eq \r(ab)<0,
所以M<N.
4.已知非零实数a,b满足a>b,则下列结论正确的是 .(填序号)
① eq \f(1,a)< eq \f(1,b);②a3>b3;③2a>2b;④ln a2>ln b2.
解析:当a>0,b<0时, eq \f(1,a)>0> eq \f(1,b),故①不正确;
由函数y=x3,y=2x的单调性可知,②③正确;
当a=1,b=-1时,ln a2=ln b2=ln 1=0,故④不正确.
5.设p=(a2+a+1)-1,q=a2-a+1,则( )
A.p>q B.p<q
C.p≥q D.p≤q
解析:因为p=(a2+a+1)-1
= eq \f(1,a2+a+1)= eq \f(1,(a+\f(1,2))2+\f(3,4))>0,
q=a2-a+1=(a- eq \f(1,2))2+ eq \f(3,4)>0,
则 eq \f(q,p)= eq \f(a2-a+1,(a2+a+1)-1)=(a2-a+1)(a2+a+1)=(a2+1)2-a2=(a2)2+a2+1≥1.
故p≤q,当且仅当a=0时,取等号,故选D.
【例3】 (1)已知下列三个不等式:①ab>0;② eq \f(c,a)> eq \f(d,b);③bc>ad.以其中两个作为条件,余下一个作为结论,则可组成 个正确命题.
解析:(1)对②变形: eq \f(c,a)> eq \f(d,b)⇔ eq \f(bc-ad,ab)>0.
(ⅰ)由ab>0,bc>ad得②成立,所以①③⇒②.
(ⅱ)若ab>0, eq \f(bc-ad,ab)>0,则bc>ad,所以①②⇒③.
(ⅲ)若bc>ad, eq \f(bc-ad,ab)>0,则ab>0,所以②③⇒①.
综上所述,可组成3个正确命题.
【例3】(2)设x,y为实数,满足3≤xy2≤8,4≤ eq \f(x2,y)≤9,则 eq \f(x,y3)的最小值是 .
eq \f(1,2)
解析:(2)设 eq \f(x,y3)=(xy2)m·( eq \f(x2,y))n,即xy-3=xm+2n·y2m-n,
所以 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(m+2n=1,,2m-n=-3,))解得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(m=-1,,n=1,))
所以 eq \f(x,y3)=(xy2)-1· eq \f(x2,y).
因为3≤xy2≤8,4≤ eq \f(x2,y)≤9,所以 eq \f(1,8)≤(xy2)-1≤ eq \f(1,3).
由不等式性质可知 eq \f(1,2)≤(xy2)-1· eq \f(x2,y)≤3,即 eq \f(1,2)≤ eq \f(x,y3)≤3.
综上可知, eq \f(x,y3)的最小值为 eq \f(1,2).
求代数式的取值范围的方法
(1)待定系数法:先建立待求整体与已知范围的整体的关系,最后通过“一次性”使用不等式的运算,求得整体的范围.
(2)换元法:设已知范围的式子分别为a,b,将所求式子用a,b表示,再通过a,b的范围“一次性”得到所求式子的范围.
6.已知a,b∈R且满足 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(1≤a+b≤3,,-1≤a-b≤1,))则4a+2b的取值范围是( )
A.[0,12] B.[4,10]
C.[2,10] D.[2,8]
解析:设4a+2b=A(a+b)+B(a-b),
可得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(A+B=4,,A-B=2,))解得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(A=3,,B=1,))
则4a+2b=3(a+b)+a-b,
因为 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(1≤a+b≤3,,-1≤a-b≤1))可得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(3≤3(a+b)≤9,,-1≤a-b≤1,))
所以2≤4a+2b≤10,故选C.
7.已知正数a,b满足5-3a≤b≤4-a,ln b≥a,则 eq \f(b,a)的取值范围是 .
解析:因为正数a,b满足5-3a≤b≤4-a,
所以5-3a≤4-a,所以a≥ eq \f(1,2).
因为5-3a≤b≤4-a,
所以 eq \f(5,a)-3≤ eq \f(b,a)≤ eq \f(4,a)-1,从而 eq \f(b,a)≤7.
因为ln b≥a,所以 eq \f(b,a)≥ eq \f(b,ln b)(b≥e eq \s\up6(\f(1,2))),
设f(x)= eq \f(x,ln x)(x≥e eq \s\up6(\f(1,2))),则f′(x)= eq \f(ln x-1,(ln x)2),
当e eq \s\up6(\f(1,2))≤x<e时,f′(x)<0,当x>e时,f′(x)>0,当x=e时,f′(x)=0,
所以当x=e时,f(x)取到极小值,也是最小值.
所以f(x)min=f(e)=e,所以 eq \f(b,a)≥e,
所以 eq \f(b,a)的取值范围是[e,7].
$