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1、2022高考數(shù)學 狠抓基礎(chǔ)題 專題05 不等式 理
1.不等關(guān)系
(1)用數(shù)學符號“”“”“”“”連接兩個數(shù)或代數(shù)式以表示它們之間的不等關(guān)系,含有這些不等號的式子,叫做不等式.
(2)不等式的性質(zhì)
①實數(shù)的大小順序與運算性質(zhì)的關(guān)系
a>b?;
;
ab,b>c?;(單向性)
可加性:a>b?a+c>b+c;(雙向性)
a>b,c>d?;(單向性)
可乘性:;(單向性)
a>b,c<0?acb>0,c>d>0?;(單向性)
乘方法則:;(單向性)
開方法則:a>b>0?(n
2、N,n≥2).(單向性)
注意:(1)應(yīng)用傳遞性時,若兩個不等式中有一個帶等號而另一個不帶等號,則等號無法傳遞.
(2)可乘性中,要特別注意“乘數(shù)c”的符號.
2.一元二次不等式及其解法
(1)我們把只含有一個未知數(shù),并且未知數(shù)的最高次數(shù)是2的不等式稱為一元二次不等式,有三種形式:
一般式:;
頂點式:;
兩根式:.
(2)三個“二次”之間的關(guān)系
判別式
的圖象
一元二次方程的根
有兩相異實根
有兩相等實根
沒有實數(shù)根
一元二次不等式的解集
一元二次不等式的解集
(3)一元二次不等式的解法:
一化:把不等式
3、變形為二次項系數(shù)大于零的標準形式.
二判:計算對應(yīng)方程的判別式.
三求:求出對應(yīng)的一元二次方程的根,或根據(jù)判別式說明方程有沒有實根.
四寫:利用“大于取兩邊,小于取中間”寫出不等式的解集.
(4) 一元二次不等式恒成立問題
①恒成立的充要條件是:且.
②恒成立的充要條件是:且.
③恒成立的充要條件是:且.
④恒成立的充要條件是:且.
⑤恒成立的充要條件是:且或且.
⑥恒成立的充要條件是:且或且.
3.二元一次不等式(組)與簡單的線性規(guī)劃問題
(1)一般地,在平面直角坐標系中,二元一次不等式表示直線某一側(cè)所有點組成的平面區(qū)域,我們把直線畫成虛線,以表示區(qū)域不包括邊界.不等
4、式表示的平面區(qū)域包括邊界,把邊界畫成實線.能夠通過取特殊點,由不等式的符號來確定不等式表示的平面區(qū)域.通常情況下取,若不等式相應(yīng)的直線過,則可在坐標軸上取或.
(2)簡單的線性規(guī)劃
①解不含參數(shù)的線性規(guī)劃問題的一般步驟:根據(jù)給定的約束條件畫出相應(yīng)的可行域,考察目標函數(shù)的特征,并根據(jù)其幾何意義確定使其取得最值時的點的坐標,代入目標函數(shù)求最值.通常情況下,給定的約束條件多為二元一次不等式組,常見的目標函數(shù)有:型的線性目標函數(shù);型的斜率型目標函數(shù);型的兩點間距離型目標函數(shù)等.
②使目標函數(shù)取得最值的點一般是可行域邊界的交點,求出交點坐標,并代入目標函數(shù),可以快捷、準確地計算最值,但要注意可行域
5、的邊界是否是實線.
③解含參數(shù)的線性規(guī)劃問題通常有以下兩種類型:
i)條件不等式組中含有參數(shù),此時不能明確可行域的形狀,因此增加階梯式畫圖分析的難度.求解這類問題時,要有全局觀,要能夠結(jié)合目標函數(shù)取得最值的情況進行逆向分析,利用目標函數(shù)取得最值時所得的直線與約束條件所對應(yīng)的直線形成交點,求解參數(shù).
ii)目標函數(shù)中設(shè)置參數(shù),旨在增加探索問題的動態(tài)性和開放性.要能夠從目標函數(shù)的結(jié)論入手,多圖形的動態(tài)分析,對變化過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)準確定位,以此解決問題.
4.利用基本不等式求最值問題
(1)基本不等式:,
成立的條件:
①.
②當且僅當時取等號.
(2)利用基本不等式求最值問題
6、①如果積xy是定值P,那么當且僅當時,x+y有最小值是.(簡記:積定和最小)
②如果和x+y是定值P,那么當且僅當時,xy有最大值是.(簡記:和定積最大)
(3)常用的不等式模型:
①基本不等式鏈:若,則,當且僅當時等號成立.
②若,則,當且僅當時等號成立.
一、不等式的性質(zhì)與一元二次不等式
【例1】設(shè),若1≤≤2,2≤≤4,則的取值范圍是________.
【答案】
【名師點睛】(1)此類問題的一般解法:先建立待求整體與已知范圍的整體的關(guān)系,最后通過“一次性”使用不等式的運算求得整體范圍;(2)求范圍問題如果多次利用不等式的性質(zhì)有可能擴大變量取值范圍.
【例2】已知
7、全集=,集合,則
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】由題知,,,∴=,
∴,故選D.
【名師點睛】一元二次不等式ax2+bx+c>0(或<0)(a≠0,Δ=b2-4ac>0),如果a與ax2+bx+c同號,則其解集在兩根之外;如果a與ax2+bx+c異號,則其解集在兩根之間.簡言之:同號兩根之外,異號兩根之間.求解時注意對二次項系數(shù)進行討論.
【例3】不等式的解集是
A. B.
C. D.
【答案】B
【名師點睛】對于分式不等式和高次不等
8、式,它們都可以轉(zhuǎn)化為一元二次不等式或利用一元二次不等式的思想求解.
二、線性規(guī)劃
【例4】已知點x,y滿足約束條件,則z=3x+y的最大值與最小值之差為
A.5 B.6
C.7 D.8
【答案】C
【解析】作出約束條件表示的平面區(qū)域,如圖中陰影部分所示,
作直線并平移知,當直線經(jīng)過點A時,z取得最大值;當直線經(jīng)過點B時,z取得最小值.
由,得,即A(2,3),故zmax=9.
由,得,即B(0,2),故zm
9、in=2,
故z的最大值與最小值之差為7,選C.
【名師點睛】求解時需要注意以下幾點:
(1)在可行解中,只有一組(x,y)使目標函數(shù)取得最值時,最優(yōu)解只有1個.如邊界為實線的可行域,當目標函數(shù)對應(yīng)的直線不與邊界平行時,會在某個頂點處取得最值.
(2)同時有多個可行解取得一樣的最值時,最優(yōu)解有多個.如邊界為實線的可行域,目標函數(shù)對應(yīng)的直線與某一邊界線平行時,會有多個最優(yōu)解.
(3)可行域一邊開放或邊界線為虛線均可導致目標函數(shù)找不到相應(yīng)的最值,此時也就不存在最優(yōu)解.
(4)形如z=Ax+By(B≠0),即,為該直線在y軸上的截距,z的幾何意義就是該直線在y軸上截距的B倍,至于z與截距
10、能否同時取到最值,還要看B的符號.
【例5】已知不等式組表示的平面區(qū)域為,若直線:與區(qū)域D有公共點,則實數(shù)的取值范圍是
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】作出不等式組表示的平面區(qū)域如圖中陰影部分所示,
因為,所以直線過定點(1,),且斜率為,
如圖所示,當直線過點時,取得最小值;
當直線過點時,取得最大值,
所以的取值范圍是,故選A.
【名師點睛】求解線性規(guī)劃中含參數(shù)問題的基本方法有兩種:一是把參數(shù)當成常數(shù)用,根據(jù)線性規(guī)劃問題的求解方法求出最優(yōu)解,代入目標函數(shù)確定最值,通過構(gòu)造方程或不等式求解參數(shù)的值或取值范圍;二是先分離含有參數(shù)的式子,通過觀
11、察確定含參的式子所滿足的條件,確定最優(yōu)解的位置,從而求出參數(shù).
【例6】已知實數(shù)滿足約束條件則的取值范圍為 .
【答案】
【解析】依題意,.
作出約束條件所表示的平面區(qū)域如下圖陰影部分所示(含邊界).
表示平面區(qū)域內(nèi)的點與定點連線的斜率,
觀察可知,,則,所以,所以,
故的取值范圍為.
【名師點睛】斜率問題是線性規(guī)劃延伸變化的一類重要問題,其本質(zhì)仍然是二元函數(shù)的最值問題,不過是用模型形態(tài)呈現(xiàn)的.因此有必要總結(jié)常見模型或其變形形式.
三、基本不等式
【例7】若x>0,y>0,且x+2y=1,則的最小值為_______________.
【答
12、案】
【名師點睛】利用基本不等式求最值的注意點:
(1)要能夠通過恒等變形及配湊,使其“和”或“積”為定值;
(2)要注意在正數(shù)范圍內(nèi)應(yīng)用基本不等式,同時等號成立的條件要驗證.
【例8】若實數(shù),且,則的最小值為
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】由基本不等式得
,
當且僅當時,等號成立,故選擇D.
【名師點睛】基本不等式的常用變形
(1)a+b≥2(a>0,b>0),當且僅當a=b時,等號成立.
(2)a2+b2≥2ab,ab≤2(a,b∈R),當且僅當a=b時,等號成立.
(3)+≥2(a,b同號且均不為零),當
13、且僅當a=b時,等號成立.
(4)a+≥2(a>0),當且僅當a=1時,等號成立;a+≤-2(a<0),當且僅當a=-1時,等號成立.
1.若a>b>0,c
14、
【答案】D
【解析】由≤0得,解得或,故選D.
4.若關(guān)于的不等式的解集不是空集,則實數(shù)的取值范圍是
A.[2,+∞) B.(-∞,-6]
C.[-6,2] D.(-∞,-6]∪[2,+∞)
【答案】D
5.已知數(shù)列是各項均為正數(shù)的等差數(shù)列,其前9項和,則的最小值為
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】因為數(shù)列是等差數(shù)列,所以,即,
所以,
當且僅當,即,時取等號,故選B.
6.已知動點滿足,則的最大值是
A.50 B.60
C.70 D.10
15、0
【答案】D
【解析】作出不等式組對應(yīng)的平面區(qū)域如下圖中陰影部分所示,
由得,平移直線,
易知當直線經(jīng)過點C時,直線的縱截距最大,此時最大.
易得,所以.
故目標函數(shù)的最大值為.故選D.
7.已知函數(shù),,則的最小值是______________.
【答案】
8.已知實數(shù)滿足記點圍成的封閉區(qū)域為,若的最大值為8,則的面積為___________.
【答案】12
【解析】依題意,區(qū)域是以點,,為頂點的三角形區(qū)域(包含邊界),
由圖易得,當目標函數(shù)過點時,z有最大值8,即,解得,
故點到直線的距離為,
而,故的面積為.
9.已知實數(shù)滿足約束條件,記該不等式
16、組所表示的平面區(qū)域為,且,,,現(xiàn)有如下說法:
①;②;③.
則上述說法正確的有__________.(橫線上填寫所有正確命題的序號)
【答案】①②
1.(2017新課標全國Ⅰ理科)設(shè)x、y、z為正數(shù),且,則
A.2x<3y<5z B.5z<2x<3y
C.3y<5z<2x D.3y<2x<5z
【答案】D
【解析】令,則,,,
∴,則,
,則,故選D.
2.(2018新課標全國Ⅰ理科)已知集合,則
A. B.
C. D.
【答案】B
3.(2017新課標全國Ⅱ理科)設(shè),滿足約束條件,則的最小值是
A. B.
C
17、. D.
【答案】A
【解析】畫出不等式組表示的平面區(qū)域如下圖中陰影部分所示,
目標函數(shù)即:,其中表示斜率為的直線系與可行域有交點時直線的縱截距,數(shù)形結(jié)合可得目標函數(shù)在點處取得最小值,,故選A.
4.(2018新課標全國Ⅰ理科)若,滿足約束條件,則的最大值為_____________.
【答案】6
【解析】根據(jù)題中所給的約束條件,畫出其對應(yīng)的可行域,如圖所示:
由可得,畫出直線,
將其上下移動,結(jié)合的幾何意義,可知當直線過點A時,z取得最大值,
由,解得,
此時,故答案為6.
5.(2018新課標全國Ⅱ理科)若滿足約束條件 則的最大值為__________.
【答案】9
【解析】畫出不等式組表示的可行域,如圖中陰影部分所示,
則目標函數(shù)可化為,
由圖可知,當直線過點A時,取得最大值,
由得A(5,4),
則.