高三理科數(shù)學(xué) 一輪總復(fù)習(xí)第七章 不等式教師用書
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1、 第七章 不等式 高考導(dǎo)航 考試要求 重難點(diǎn)擊 命題展望 1.不等關(guān)系 了解現(xiàn)實(shí)世界和日常生活中的不等關(guān)系,了解不等式(組)的實(shí)際背景. 2.一元二次不等式 (1)會(huì)從實(shí)際情境中抽象出一元二次不等式模型; (2)通過(guò)函數(shù)圖象了解一元二次不等式與相應(yīng)的二次函數(shù)、一元二次方程的聯(lián)系; (3)會(huì)解一元二次不等式,對(duì)給定的一元二次不等式,會(huì)設(shè)計(jì)求解的程序框圖. 3.二元一次不等式組與簡(jiǎn)單線性規(guī)劃問題 (1)會(huì)從實(shí)際情境中抽象出二元一次不等式組; (2)了解二元一次不等式組的幾何意義,能用平面區(qū)域表示二元一次不等式組; (3)會(huì)從實(shí)際情境中抽象出一些簡(jiǎn)單的
2、二元線性規(guī)劃問題,并能加以解決. 4.基本不等式:≥ (a,b≥0) (1)了解基本不等式的證明過(guò)程; (2)會(huì)用基本不等式解決簡(jiǎn)單的最大(小)值問題. 本章重點(diǎn):1.用不等式的性質(zhì)比較大小;2.簡(jiǎn)單不等式的解法;3.二元一次不等式組與簡(jiǎn)單的線性規(guī)劃問題;4.基本不等式的應(yīng)用. 本章難點(diǎn):1.含有參數(shù)不等式的解法;2.不等式的應(yīng)用;3.線性規(guī)劃的應(yīng)用. 不等式具有應(yīng)用廣泛、知識(shí)綜合、能力復(fù)合等特點(diǎn).高考考查時(shí)更多的是與函數(shù)、方程、數(shù)列、三角函數(shù)、解析幾何、立體幾何及實(shí)際應(yīng)用問題相互交叉和綜合,將不等式及其性質(zhì)的運(yùn)用滲透到這些問題的求解過(guò)程中進(jìn)行考查. 線性規(guī)劃是數(shù)學(xué)應(yīng)用的
3、重要內(nèi)容,高考中除考查線性規(guī)劃問題的求解與應(yīng)用外,也考查線性規(guī)劃方法的遷移. 知識(shí)網(wǎng)絡(luò) 7.1 不等式的性質(zhì) 典例精析 題型一 比較大小 【例1】已知a>0,a≠1,P=loga(a3-a+1),Q=loga(a2-a+1),試比較P與Q的大小. 【解析】因?yàn)閍3-a+1-(a2-a+1)=a2(a-1), 當(dāng)a>1時(shí),a3-a+1>a2-a+1,P>Q; 當(dāng)0<a<1時(shí),a3-a+1<a2-a+1,P>Q; 綜上所述,a>0,a≠1時(shí),P>Q. 【點(diǎn)撥】作差比較法是比較兩個(gè)實(shí)數(shù)大小的重要方法之一,其解題步驟為:①作差; ②變形;③判斷符號(hào);④得出
4、結(jié)論. 【變式訓(xùn)練1】已知m=a+(a>2),n=x-2(x≥),則m,n之間的大小關(guān)系為( ) A.m<n B.m>n C.m≥n D.m≤n 【解析】選C.本題是不等式的綜合問題,解決的關(guān)鍵是找中間媒介傳遞. m=a+=a-2++2≥2+2=4,而n=x-2≤()-2=4. 題型二 確定取值范圍 【例2】已知-≤α<β≤,求,的取值范圍. 【解析】因?yàn)椋堞粒鸡隆?,所以-≤<,-<≤? 兩式相加得-<<. 又-≤<,所以-≤<, 又因?yàn)棣粒鸡拢裕?,所以-≤<0, 綜上-<<,-≤<0為所求范圍. 【點(diǎn)撥】求含字母的數(shù)(式)的取值范圍,一定
5、要注意題設(shè)的條件,否則易出錯(cuò),同時(shí)在變換過(guò)程中,要注意準(zhǔn)確利用不等式的性質(zhì). 【變式訓(xùn)練2】已知函數(shù)f(x)=ax2-c,且-4≤f(1)≤-1,-1≤f(2)≤5,求f(3)的取值范圍. 【解析】由已知-4≤f(1)=a-c≤-1,-1≤f(2)=4a-c≤5. 令f(3)=9a-c=γ(a-c)+μ(4a-c), 所以 故f(3)=-(a-c)+(4a-c)∈[-1,20]. 題型三 開放性問題 【例3】已知三個(gè)不等式:①ab>0;② >;③bc>ad.以其中兩個(gè)作條件,余下的一個(gè)作結(jié)論,則能組成多少個(gè)正確命題? 【解析】能組成3個(gè)正確命題.對(duì)不等式②作等價(jià)變形:>?>0.
6、 (1)由ab>0,bc>ad?>0,即①③?②; (2)由ab>0,>0?bc-ad>0?bc>ad,即①②?③; (3)由bc-ad>0,>0?ab>0,即②③?①. 故可組成3個(gè)正確命題. 【點(diǎn)撥】這是一類開放性問題,要求熟練掌握不等式的相關(guān)性質(zhì),并能對(duì)題目條件進(jìn)行恰當(dāng)?shù)牡葍r(jià)變形. 【變式訓(xùn)練3】a、b、c、d均為實(shí)數(shù),使不等式>>0和ad<bc都成立的一組值(a,b,c,d)是_______________(只要寫出符合條件的一組即可). 【解析】寫出一個(gè)等比式子,如=>0.此時(shí)內(nèi)項(xiàng)的積和外項(xiàng)的積相等,減小的分子,把上式變成不等式>>0,此時(shí)不符合ad<bc的條件,進(jìn)行
7、變換可得>>0,此時(shí)2 (-2)<1(-3).故(2,1,-3,-2)是符合要求的一組值. 總結(jié)提高 1.不等式中有關(guān)判斷性命題,主要依據(jù)是不等式的概念和性質(zhì).一般地,要判斷一個(gè)命題是真命題,必須嚴(yán)格證明.要判斷一個(gè)命題是假命題,只要舉出反例,或者由題設(shè)條件推出與結(jié)論相反的結(jié)果.在不等式證明和推理過(guò)程中,關(guān)鍵是要弄清每個(gè)性質(zhì)的條件與結(jié)論及其邏輯關(guān)系,要注意條件的弱化與加強(qiáng),不可想當(dāng)然.如在應(yīng)用ab>0,a>b?<這一性質(zhì)時(shí),不可弱化為a>b?<,也不可強(qiáng)化為a>b>0?<. 2.題設(shè)條件含有字母,而結(jié)論唯一確定的選擇題,采用賦值法解答可事半功倍. 3.比較大小的常用方法是作差比較法和
8、作商比較法,變形是關(guān)鍵. 7.2 簡(jiǎn)單不等式的解法 典例精析 題型一 一元二次不等式的解法 【例1】解下列不等式: (1)x2-2x-3>0; (2)已知A={x|3x2-7x+2<0},B={x|-2x2+x+1≤0},求A∪B,(?RA)∩B. 【解析】(1)方程兩根為x1=-1,x2=3, 所以原不等式解集為{x|x<-1或x>3}. (2)因?yàn)锳={x|<x<2},?RA={x|x≤或x≥2},B={x|x≤-或x≥1}, 所以A∪B={x|x≤-或x>},(?RA)∩B={x|x≤-或x≥2}. 【點(diǎn)撥】一元二次不等式、一元二次方程及一元二次函
9、數(shù)聯(lián)系非常緊密,要注意轉(zhuǎn)化,同時(shí)要熟練掌握一元二次不等式恒成立與對(duì)應(yīng)方程的判別式的關(guān)系.對(duì)于Δ>0的不等式解集簡(jiǎn)稱“大于取兩端,小于取中間”. 【變式訓(xùn)練1】設(shè)函數(shù)f(x)=若f(-4)=f(0),f(-2)=0,則關(guān)于x的不等式f(x)≤1的解集為( ) A.(-∞,-3]∪[-1,+∞) B.[-3,-1] C.[-3,-1]∪(0,+∞) D.[-3,+∞) 【解析】選C.由已知對(duì)x≤0時(shí)f(x)=x2+bx+c,且f(-4)=f(0),知其對(duì)稱軸為x=-2,故-=-2?b=4. 又f(-2)=0,代入得c=4,故f(x)= 分別解之取并集即得不等式解集
10、為[-3,-1]∪(0,+∞). 題型二 解含參數(shù)的一元二次不等式問題 【例2】解關(guān)于x的不等式mx2+(m-2)x-2>0 (m∈R). 【解析】當(dāng)m=0時(shí),原不等式可化為-2x-2>0,即x<-1; 當(dāng)m≠0時(shí),可分為兩種情況: (1)m>0 時(shí),方程mx2+(m-2)x-2=0有兩個(gè)根,x1=-1,x2=. 所以不等式的解集為{x|x<-1或x>}; (2)m<0時(shí),原不等式可化為-mx2+(2-m)x+2<0, 其對(duì)應(yīng)方程兩根為x1=-1,x2=,x2-x1=-(-1)=. ①m<-2時(shí),m+2<0,m<0,所以x2-x1>0,x2>x1, 不等式的解集為{x|
11、-1<x<}; ②m=-2時(shí),x2=x1=-1, 原不等式可化為(x+1)2<0,解集為?; ③-2<m<0時(shí),x2-x1<0,即x2<x1, 不等式解集為{x|<x<-1}. 綜上所述: 當(dāng)m<-2時(shí),解集為{x|-1<x<}; 當(dāng)m=-2時(shí),解集為?; 當(dāng)-2<m<0時(shí),解集為{x|<x<-1}; 當(dāng)m=0時(shí),解集為{x|x<-1}; 當(dāng)m>0時(shí),解集為{x|x<-1或x>}. 【點(diǎn)撥】解含參數(shù)的一元二次不等式,首先要判斷二次項(xiàng)系數(shù)的符號(hào),其次討論根的情況,然后討論根的大小,最后依據(jù)二次項(xiàng)系數(shù)的符號(hào)和根的大小寫出解集. 【變式訓(xùn)練2】解關(guān)于x的不等式>0. 【解
12、析】原不等式等價(jià)于(ax-1)(x+1)>0. 當(dāng)a=0時(shí),不等式的解集為{x|x<-1}; 當(dāng)a>0時(shí),不等式的解集為{x|x>或x<-1}; 當(dāng)-1<a<0時(shí),不等式的解集為{x|<x<-1}; 當(dāng)a=-1時(shí),不等式的解集為?; 當(dāng)a<-1時(shí),不等式的解集為{x|-1<x<}. 題型三 一元二次不等式與一元二次方程之間的聯(lián)系 【例3】已知ax2+bx+c>0的解集為{x|1<x<3},求不等式cx2+bx+a<0的解集. 【解析】由于ax2+bx+c>0的解集為{x|1<x<3},因此a<0, 且ax2+bx+c=0的兩根為1、3,則-=1+3,=13,即=-4,=3.
13、 又a<0,不等式cx2+bx+a<0可以化為x2+x+1>0,即3x2-4x+1>0, 解得x<或x>1. 【點(diǎn)撥】解一元二次不等式時(shí),要注意聯(lián)系相應(yīng)的一元二次方程與一元二次函數(shù),明確一元二次不等式的解區(qū)間的端點(diǎn)就是相應(yīng)一元二次方程的根. 【變式訓(xùn)練3】(2009江西)若不等式≤k(x+2)-的解集為區(qū)間[a,b],且b-a=2,則k= . 【解析】.作出函數(shù)y=和y=k(x+2)-的圖象,函數(shù)y=的圖象是一個(gè)半圓,函數(shù)y=k(x+2)-的圖象是過(guò)定點(diǎn)(-2,-)的一條動(dòng)直線.依題意,半圓在直線下方的區(qū)間長(zhǎng)度為2,則必有a=1,即 1是方程=k(x+2)-的根,代入得k=.
14、總結(jié)提高 1.解一元二次不等式的一般步驟: (1)對(duì)不等式變形,使一端為零且二次項(xiàng)系數(shù)大于零; (2)計(jì)算相應(yīng)的判別式; (3)當(dāng)Δ>0時(shí),求出相應(yīng)的一元二次方程的兩根; (4)根據(jù)一元二次不等式的結(jié)構(gòu),寫出其解集. 2.當(dāng)含有參數(shù)時(shí),需分類討論.分類標(biāo)準(zhǔn)往往根據(jù)需要而設(shè)定.如:是一元一次不等式還是一元二次不等式;開口方向如何;根的判別式的正負(fù);根的大小等. 3.要注意三個(gè)“二次”之間的聯(lián)系,重視數(shù)形結(jié)合思想的應(yīng)用. 7.3 二元一次不等式(組)與簡(jiǎn)單的線性規(guī)劃問題 典例精析 題型一 平面區(qū)域 【例1】已知函數(shù)f(x)的定義域?yàn)閇-2,+∞),且f(4)=f(-2
15、)=1,f′(x)為f(x)的導(dǎo)函數(shù),函數(shù)y=f′(x)的圖象如圖所示,則平面區(qū)域所圍成的面積是( ) A.2 B.4 C.5 D.8 【解析】選B.由f′(x)的圖象可知,f(x)在[-2,0]上是減函數(shù),在[0,+∞)上是增函數(shù). 因?yàn)閒(-2)=f(4)=1,所以當(dāng)且僅當(dāng)x∈(-2,4)時(shí),有f(x)<f(-2)=f(4)=1. 作出可行域如圖所示,其圍成的圖形面積為4. 【點(diǎn)撥】不等式組表示的平面區(qū)域是各個(gè)不等式所表示的平面區(qū)域點(diǎn)的交集,因而是各個(gè)不等式所表示的平面區(qū)域的公共部分. 【變式訓(xùn)練1】若a≥0,b≥0,且當(dāng)時(shí),恒有ax+by≤1,則以
16、a,b為坐標(biāo)的點(diǎn)P(a,b)所形成的平面區(qū)域的面積是( ) A. B. C.1 D. 【解析】選C.當(dāng)a=b=1時(shí),滿足x+y≤1,且可知0≤a≤1,0≤b≤1,所以點(diǎn)P(a,b)所形成的平面區(qū)域?yàn)檫呴L(zhǎng)為1的正方形,所以面積為1.本題關(guān)鍵是確定點(diǎn)所形成的區(qū)域形狀. 題型二 利用線性規(guī)劃求最值 (1)z=x+2y-4的最大值; (2)z=x2+y2-10y+25的最小值; (3)z=的取值范圍. 【解析】作出可行域如圖所示,并求出頂點(diǎn)的坐標(biāo)A(1,3),B(3,1),C(7,9). (1)易知直線x+2y-4=z過(guò)
17、點(diǎn)C時(shí),z最大. 所以x=7,y=9時(shí),z取最大值21. (2)z=x2+(y-5)2表示可行域內(nèi)任一點(diǎn)(x,y)到定點(diǎn)M(0,5)的距離的平方, 過(guò)點(diǎn)M作直線AC的垂線,易知垂足N在線段AC上, 故z的最小值是()2=. (3)z=2表示可行域內(nèi)任一點(diǎn)(x,y)與定點(diǎn)Q(-1,-)連線斜率的2倍. 因?yàn)閗QA=,kQB=,所以z的取值范圍為[,]. 【點(diǎn)撥】線性目標(biāo)函數(shù)的最大值、最小值一般在可行域的頂點(diǎn)處或邊界上取得,充分理解目標(biāo)函數(shù)賦予的幾何意義是本例的關(guān)鍵. 【變式訓(xùn)練2】已知函數(shù)f(x)=x3+ax2-bx+1(a,b∈R)在區(qū)間[-1,3]上是減函數(shù),求 a+b的最
18、小值. 【解析】因?yàn)閒′(x)=x2+2ax-b,f(x)在區(qū)間[-1,3]上是減函數(shù). 所以f′(x)≤0在[-1,3]上恒成立.則 作出點(diǎn)(a,b)表示的平面區(qū)域. 令z=a+b,求出直線-2a-b+1=0與6a-b+9=0的交點(diǎn)A的坐標(biāo)為(-1,3). 當(dāng)直線z=a+b過(guò)點(diǎn)A(-1,3)時(shí),z=a+b取最小值2. 題型三 線性規(guī)劃的實(shí)際應(yīng)用 【例3】某木器廠生產(chǎn)圓桌和衣柜兩種產(chǎn)品,現(xiàn)有兩種木料,第一種有72 m3,第二種有56 m3.假設(shè)生產(chǎn)每種產(chǎn)品都需要用兩種木料,生產(chǎn)一張圓桌需要用第一種木料0.18 m3,第二種木料0.08m3,可獲利潤(rùn)6元,生產(chǎn)一個(gè)衣柜需要用第一
19、種木料0.09 m3,第二種木料0.28 m3,可獲利潤(rùn)10元.木器廠在現(xiàn)有木料條件下,圓桌和衣柜應(yīng)各生產(chǎn)多少時(shí)才能使所獲利潤(rùn)最大?最大利潤(rùn)是多少? 【解析】設(shè)圓桌生產(chǎn)的張數(shù)為x,衣柜生產(chǎn)的個(gè)數(shù)為y,所獲利潤(rùn)為z,則z=6x+10y, 當(dāng)直線l:6x+10y=0平移到經(jīng)過(guò)點(diǎn)M(350,100)時(shí),z=6x+10y最大. zmax=6350+10100=3 100, 所以生產(chǎn)圓桌350張,衣柜100個(gè)可獲得最大利潤(rùn)3 100元. 【點(diǎn)撥】解實(shí)際線性規(guī)劃問題,首先設(shè)出變量,建立不等式模型表示出約束條件,一定要注意問題的實(shí)際意義(如本題中x≥0,y≥0),然后畫出可行域,利用圖形求解.
20、 【變式訓(xùn)練3】某實(shí)驗(yàn)室需購(gòu)某種化工原料至少106千克,現(xiàn)在市場(chǎng)上該原料有兩種包裝:一種是每袋35千克,價(jià)格為140元;另一種是每袋24千克,價(jià)格為120元.在滿足需要的條件下,最少要花費(fèi) 元. 【解析】500.設(shè)需35千克的x袋,24千克的y袋,則目標(biāo)函數(shù)z=140x+120y,約束條件為當(dāng)x=1時(shí),y≥,即y=3,這時(shí)zmin=140+1203=500. 總結(jié)提高 1.用圖解法解決線性規(guī)劃問題時(shí),分析題目的已知,找出約束條件和目標(biāo)函數(shù)是關(guān)鍵. 2.可行域是二元一次不等式組所表示的平面區(qū)域,可行域可以是封閉的多邊形,亦可是一側(cè)開放的無(wú)限大的平面區(qū)域. 3.若可行域是一個(gè)多邊形
21、,那么一般在頂點(diǎn)處,使目標(biāo)函數(shù)值取得最值,最優(yōu)解一般是多邊形的某個(gè)頂點(diǎn). 4.實(shí)際問題的最優(yōu)解要求是整數(shù)解時(shí),這時(shí)要對(duì)最優(yōu)解(非整數(shù)解)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,其方法是在邊界直線的附近尋求與目標(biāo)函數(shù)直線距離最近的整點(diǎn),而不要在最優(yōu)解的附近尋找. 7.4 基本不等式及應(yīng)用 典例精析 題型一 利用基本不等式比較大小 【例1】(1)設(shè)x,y∈R+,且xy-(x+y)=1,則( ) A.x+y≥2(+1) B.x+y≤2(+1) C.x+y≤2(+1)2 D.x+y≥(+1)2 (2)已知a,b∈R+,則,,,的大小順序是 . 【
22、解析】(1)選A.由已知得xy=1+(x+y),又xy≤()2,所以()2≥1+(x+y). 解得x+y≥2(+1)或x+y≤2(1-). 因?yàn)閤+y>0,所以x+y≥2(+1). (2)由≥有a+b≥2,即a+b≥,所以≥. 又=≤,所以≥, 所以≥≥≥. 【點(diǎn)撥】本題(2)中的結(jié)論由基本不等式簡(jiǎn)單推導(dǎo)而來(lái),可作為結(jié)論使用. 【變式訓(xùn)練1】設(shè)a>b>c,不等式+>恒成立,則λ的取值范圍是 . 【解析】(-∞,4).因?yàn)閍>b>c,所以a-b>0,b-c>0,a-c>0. 而(a-c)(+)=[(a-b)+(b-c)](+)≥4,所以λ<4. 題型二 利用基本不等式
23、求最值 【例2】(1)已知x<,則函數(shù)y=4x-2+的最大值為 ??; (2)已知二次函數(shù)f(x)=ax2+bx+c的導(dǎo)數(shù)f′(x),f′(0)>0,對(duì)任意實(shí)數(shù)x,有f(x)≥0,則的最小值為( ) A.3 B. C.2 D. 【解析】(1)因?yàn)閤<,所以5-4x>0. 所以y=4x-2+=-(5-4x+)+3≤-2+3=1. 當(dāng)且僅當(dāng)5-4x=,即x=1時(shí),等號(hào)成立. 所以x=1時(shí),ymax=1. (2)選C.因?yàn)閒(x)≥0,所以 所以c≥.又f′(x)=2ax+b,所以f′(0)=b>0, ==1+≥1+≥1+=2, 當(dāng)且僅當(dāng)c=
24、且4a2=b2時(shí)等號(hào)成立. 【點(diǎn)撥】應(yīng)用基本不等式求最值時(shí),常見的技巧是“拆或湊”,同時(shí)注意“一正、二定、三相等”這三個(gè)條件,避免出現(xiàn)錯(cuò)誤. 【變式訓(xùn)練2】已知x,a,b,y成等差數(shù)列,x,c,d,y成等比數(shù)列,求的取值范圍. 【解析】由等差數(shù)列、等比數(shù)列的性質(zhì)得a+b=x+y, cd=xy,所以==2++, 當(dāng)>0時(shí),≥4;當(dāng)<0時(shí),≤0, 故的取值范圍是(-∞,0]∪[4,+∞). 題型三 應(yīng)用基本不等式解實(shí)際應(yīng)用問題 【例3】某食品廠定期購(gòu)買面粉,已知該廠每天需用面粉6噸,每噸面粉的價(jià)格為1 800元,面粉的保管等其他費(fèi)用為平均每噸每天3元,購(gòu)面粉每次需支付運(yùn)費(fèi)900元.
25、 (1)求該廠多少天購(gòu)買一次面粉,才能使平均每天所支付的總費(fèi)用最少(所購(gòu)面粉第二天才能使用); (2)若提供面粉的公司規(guī)定:當(dāng)一次購(gòu)買面粉不少于210噸時(shí),其價(jià)格可享受9折優(yōu)惠(即原價(jià)的90%),問該廠是否可以利用此優(yōu)惠條件?請(qǐng)說(shuō)明理由. 【解析】(1)設(shè)該廠x天購(gòu)買一次面粉,其購(gòu)買量為6x噸,面粉的保管等其他費(fèi)用為3[6x+6(x-1)+…+62+61]=9x(x+1). 設(shè)平均每天所支付的總費(fèi)用為y1,則 y1=[9x(x+1)+900]+61 800=+9x+10 809≥2+10 809=10 989, 當(dāng)且僅當(dāng)9x=,即x=10時(shí),取等號(hào). 即該廠應(yīng)10天購(gòu)買一次面粉,
26、才能使平均每天所支付的總費(fèi)用最少. (2)若廠家利用此優(yōu)惠條件,則至少應(yīng)35天購(gòu)買一次面粉,設(shè)該廠利用此優(yōu)惠條件后,每x(x≥35)天購(gòu)買一次面粉,平均每天支付的總費(fèi)用為y2,則 y2=[9x(x+1)+900]+61 8000.9=+9x+9 729(x≥35). 因?yàn)閥2′=9-,當(dāng)x≥35時(shí),y2′>0. 所以y2=+9x+9 729在[35,+∞)上是增函數(shù). 所以x=35時(shí),y2取最小值. 由<10 989知,該廠可以利用此優(yōu)惠條件. 【點(diǎn)撥】解決這類應(yīng)用題,首先要依題意構(gòu)造出相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,并通過(guò)適當(dāng)?shù)淖冃问顾玫降哪P头匣静坏仁降慕Y(jié)構(gòu),再求最值.當(dāng)?shù)忍?hào)不能成立時(shí)
27、,常利用函數(shù)的單調(diào)性來(lái)處理. 【變式訓(xùn)練3】已知a>0,b>0,且2a+b=1,求S=2-4a2-b2的最大值. 【解析】因?yàn)閍>0,b>0,2a+b=1, 所以4a2+b2=(2a+b)2-4ab=1-4ab, 且1=2a+b≥2,即≤,ab≤. 所以S=2-4a2-b2=2-(1-4ab)=2+4ab-1≤, 當(dāng)且僅當(dāng)a=,b=時(shí),等號(hào)成立. 總結(jié)提高 1.基本不等式的幾種常見變形公式: ab≤()2≤(a,b∈R); ≤≤≤(a>0,b>0). 注意不等式成立的條件及等號(hào)成立的條件. 2.合理拆分或配湊因子是常用的技巧,配、湊的目的在于使幾個(gè)數(shù)的積為定值或和為定值
28、,且等號(hào)能夠成立. 3.多次使用基本不等式求最值時(shí),要特別注意等號(hào)能否同時(shí)成立. 7.5 不等式的綜合應(yīng)用 典例精析 題型一 含參數(shù)的不等式問題 【例1】若不等式組的解集中所含整數(shù)解只有-2,求k的取值范圍. 【解析】由x2-x-2>0有x<-1或x>2, 由2x2+(5+2k)x+5k<0有(2x+5)(x+k)<0. 因?yàn)椋?是原不等式組的解,所以k<2. 由(2x+5)(x+k)<0有-<x<-k. 因?yàn)樵坏仁浇M的整數(shù)解只有-2,所以-2<-k≤3,即-3≤k<2, 故k的取值范圍是[-3,2). 【點(diǎn)撥】涉及到含參數(shù)的不等式解集的有關(guān)問題時(shí),借助數(shù)軸分
29、析,往往直觀、簡(jiǎn)潔. 【變式訓(xùn)練1】不等式(-1)na<2+對(duì)任意n∈N*恒成立,求實(shí)數(shù)a的取值范圍. 【解析】當(dāng)n為奇數(shù)時(shí),-a<2+,即a>-(2+). 而-(2+)<-2,則a≥-2; 當(dāng)n為偶數(shù)時(shí),a<2-,而2-≥2-=,所以a<. 綜上可得-2≤a<. 【點(diǎn)撥】不等式中出現(xiàn)了(-1)n的時(shí)候,常常分n為奇數(shù)和偶數(shù)進(jìn)行分類討論. 題型二 不等式在函數(shù)中的應(yīng)用 【例2】已知函數(shù)f(x)=在區(qū)間[-1,1]上是增函數(shù). (1)求實(shí)數(shù)a的值組成的集合A; (2)設(shè)x1,x2是關(guān)于x的方程f(x)=的兩個(gè)相異實(shí)根,若對(duì)任意a∈A及t∈[-1,1],不等式m2+tm+1≥|
30、x1-x2|恒成立,求實(shí)數(shù)m的取值范圍. 【解析】(1)f′(x)=, 因?yàn)閒(x)在[-1,1]上是增函數(shù),所以當(dāng)x∈[-1,1]時(shí),f′(x)≥0恒成立, 令φ(x)=x2-ax-2,即x2-ax-2≤0恒成立. 所以A={a|-1≤a≤1}. (2)由f(x)=得x2-ax-2=0. 設(shè)x1,x2是方程x2-ax-2=0的兩個(gè)根,所以x1+x2=a,x1x2=-2. 從而|x1-x2|==, 因?yàn)閍∈[-1,1],所以≤3,即|x1-x2|max=3. 不等式對(duì)任意a∈A及t∈[-1,1]不等式恒成立,即m2+tm-2≥0恒成立. 設(shè)g(t)=m2+tm-2=mt
31、+m2-2,則 解得m≥2或m≤-2. 故m的取值范圍是(-∞,-2]∪[2,+∞). 【點(diǎn)撥】對(duì)于在給定區(qū)間上恒成立的不等式問題,通??梢赞D(zhuǎn)化為給定區(qū)間上的函數(shù)最大值(最小值)大于零(或小于零),亦可分離變量或者利用數(shù)形結(jié)合的方法,分離變量和數(shù)形結(jié)合更加簡(jiǎn)單明了. 【變式訓(xùn)練2】設(shè)a,b>0,且ab=1,不等式+≤λ恒成立,則λ的取值范圍是 . 【解析】[1,+∞).因?yàn)閍b=1,所以+=≤=1,所以λ≥1. 題型三 不等式在實(shí)際問題中的應(yīng)用 【例3】某森林出現(xiàn)火災(zāi),火勢(shì)正以100 m2/分鐘的速度順風(fēng)蔓延,消防站接到報(bào)警立即派消防隊(duì)員前去,在火災(zāi)發(fā)生后5分鐘到達(dá)救
32、火現(xiàn)場(chǎng),已知消防隊(duì)員在現(xiàn)場(chǎng)平均每人滅火 50 m2/分鐘,所消耗的滅火材料,勞務(wù)津貼等費(fèi)用為人均125元/分鐘,另附加每次救火所耗損的車輛,器械和裝備等費(fèi)用人均100元,而燒毀森林的損失費(fèi)60元/m2,問應(yīng)該派多少消防隊(duì)員前去救火才能使總損失最少? 【解析】設(shè)派x名消防隊(duì)員前去救火,用t分鐘將火撲滅,總損失為y,則 t==, y=滅火勞務(wù)津貼+車輛、器械裝備費(fèi)+森林損失費(fèi) =125xt+100x+60(500+100t) =125x+100x+30 000+ =100(x-2)++31 450 ≥2+31 450=36 450, 當(dāng)且僅當(dāng)100(x-2)=,即x=27時(shí),y有
33、最小值36 450,故應(yīng)派27人前去救火才能使總損失最少,最少損失36 450元. 【點(diǎn)撥】本題需要把實(shí)際問題抽象為數(shù)學(xué)問題,建立不等式模型,利用基本不等式求最值,基本不等式是歷年高考考查的重要內(nèi)容. 【變式訓(xùn)練3】某學(xué)校擬建一塊周長(zhǎng)為400 m的操場(chǎng),如圖所示,操場(chǎng)的兩頭是半圓形,中間區(qū)域是矩形,學(xué)生做操一般安排在矩形區(qū)域,為了能讓學(xué)生的做操區(qū)域盡可能大,試問如何設(shè)計(jì)矩形的長(zhǎng)和寬? 【解析】設(shè)中間矩形區(qū)域的長(zhǎng),寬分別為x m,y m,中間的矩形區(qū)域面積為S, 則半圓的周長(zhǎng)為, 因?yàn)椴賵?chǎng)周長(zhǎng)為400,所以2x+2=400, 即2x+πy=400(0<x<200,0<y<), 所以
34、S=xy=(2x)(πy)≤2=, 由解得 所以當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)等號(hào)成立, 即把矩形的長(zhǎng)和寬分別設(shè)計(jì)為100 m和m時(shí),矩形區(qū)域面積最大. 總結(jié)提高 1.不等式應(yīng)用大致可分為兩類:一類是建立不等式求參數(shù)的取值范圍,或解決一些實(shí)際應(yīng)用問題;另一類是建立函數(shù)關(guān)系,利用基本不等式求最值問題. 不等式的綜合題主要是不等式與函數(shù)、解析幾何、數(shù)列、三角函數(shù)等知識(shí)的綜合.解決這些問題的關(guān)鍵是找出綜合題的各部分知識(shí)及聯(lián)系,充分利用數(shù)學(xué)思想和數(shù)學(xué)方法解題. 2.建立不等式的主要途徑有:利用基本不等式;利用問題的幾何意義;利用判別式;利用函數(shù)的有界性;利用函數(shù)的單調(diào)性等. 3.解答不等式的實(shí)際應(yīng)用問題一般分四步,即審題、建模、求解、檢驗(yàn).
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