1981年~2019年全国高中数学联赛试题分类汇编(6)不等式与线性规划
1981年~2019年全国高中数学联赛试题分类汇编
不等式部分
2019B 一、(本题满分40分)设正实数12100,,
,a a a 满足101i i a a -≥(1,2,
,50i =).
记1
12k k k
ka x a a a +=
+++(1,2,
,99k =),证明:2
99
12
991x x x ≤。
★证明:注意到12100,,,0a a a >.对1,2,
,99k =,由平均值不等式知
121210k
k k k a a a a a a ??<≤
?++
+??, ……………10 分 从而有99
99
2
991
12
991111212k
k k k k k k k k
a k x x x a a a a a a a ++==??=≤ ?++
+??∏∏. ① ………………20 分
记①的右端为T ,则对任意1,2,,100i =,i a 在T 的分子中的次数为1i -,
在T 的分母中的次数为100i -.从而
()1012100
50
50
2101101
21012101101101111i
i i i i i i i
i i i i a T a a a a -------===??=== ???
∏∏∏。……30 分
又1010i i a a -<≤(1,2,,50i =) ,故1T ≤,结合①得2
99
12
991x x x T ≤≤ (40)
分
2018B 一、(本题满分40分)设b a ,是实数,函数x
b ax x f 9
)(++=。证明:存在[]9,10∈x ,使得2)(0≥x f 。
★证明:用反证法.假设对任意的[]9,1∈x ,均有2)( 2)1( 即29<++b a ,233<++b a ,219<++b a 注意到16)1(3)2(4)3(=+-f f f 又<=+-16)1(3)2(4)3(f f f +)1(f )3(4f 16)9(3=+f 矛盾! 所以原命题得证。 2017A 9、(本题满分16分) 设m k ,为实数,不等式12 ≤--m kx x 对所有[]b a x ,∈成立,证明:22≤-a b 。 ★证明:记 m kx x x f --=2 )(,[]b a x ,∈,则[]1,1)(-∈x f 。于是 1)(2≤--=m ka a a f ①; 1)(2≤--=m kb b b f ② 1)2 ()2()2(2-≥-+-+=+m b a k b a b a f ③ ①+②-?2③知 ()4)2 (2)()(22 ≤+--=-b a f b f a f b a , 即22≤-a b 。 2017A 10、(本题满分20分)设321,,x x x 是非负实数,满足1321=++x x x ,求 ()?? ? ? ?+ +++53 5332 1321x x x x x x 的最小值和最大值。 ★解析:由柯西不等式 ()1553353532 332211321321=??? ? ???+?+?≥??? ??++++x x x x x x x x x x x x 当11=x ,02=x ,03=x 时取等号,故所求的最小值为1; 又()()?? ? ??++++=??? ??++ ++32132132132135553515353x x x x x x x x x x x x ()2 3212 32132163146201355534151?? ? ???++=????????? ??+++++?≤x x x x x x x x x 59631862012 321=?? ? ???++≤x x x ,当211=x ,02=x ,213=x 时取等号,故所求的最小值为59; 2017B 9、(本题满分16分) 设为实数,不等式x x a 252-<-对所有[]2,1∈x 成立,求实数a 的取值范围。 ★解析:设2x t =,则[2,4]t ∈,于是|||5|t a t -<-对所有[2,4]t ∈成立,由于 22|||5|()(5)t a t t a t -<-?-<-,(25)(5)0t a a ?---<, 对给定实数a ,设()(25)(5)f t t a a =---,则()f t 是关于t 的一次函数或常值函数,注意 [2,4]t ∈,因此()0f t <等价于(2)(1)(5)0 (4)(3)(5)0 f a a f a a =---? =--,解得35a << 所以实数a 的取值范围是35a <<. 2017B 一、(本题满分40分)设实数c b a ,,满足0=++c b a ,令{} c b a d ,,max =,证明: 21)1)(1)(1(d c b a -≥+++ ★证明:当1d ≥时,不等式显然成立 以下设01d ≤<,不妨设,a b 不异号,即0ab ≥,那么有 (1)(1)11110a b a b ab a b c d ++=+++≥++=-≥-> 因此2 2 2 (1)(1)(1)(1)(1)111a b c c c c c d +++≥-+=-=-≥- 2016A1、设实数a 满足a a a a <-<1193 ,则实数a 的取值范围为 ◆答案:)3 10 ,332(-- ∈a ★解析:由||a a <可得0 |11913-=>-> a a a a a 即111912<-<-a ,所以)3 4,910(2 ∈a .又0 2016A 一、(本题满分40分)设实数2016321,,,,a a a a 满足2 1119+>i i a a (2015,,2,1 =i ). 求))(())((2 12016220162015232221a a a a a a a a ---- 的最大值。 ★解析:令))(())((2 12016220162015232221a a a a a a a a P ----= 由已知得,对2015,,2,1 =i ,均有09 11212 12 1≥-> -+++i i i i a a a a 。 若02 12016≤-a a ,则0≤P ;下面考虑0212016 >-a a 的情况.不妨记12017a a =,由平均不等 式得 () ()?? ? ??-=??? ??-=??? ??-=-≤∑∑∑∑∑∑====+==+201612016 122016120161212016120161212016 1120161201612016120161i i i i i i i i i i i i i i a a a a a a a a P 41 412016201612)1(201612 20161=??=?? ? ??-+≤∑=i i i a a ,当且仅当212016321=====a a a a 时取等号。 又2 1119+>i i a a (2015,,2,1 =i ),此时20164 1=P ,即所求最大值为20164 1 。 2016B 2、设{}21|≤≤-=a a A ,则平面点集{}0,,|),(≥+∈=y x A y x y x B 的面积为 ◆答案:7 ★解析:点集B 如图中阴影部分所示,其面积为 1 33227.2MRS MNPQ S S -=?-??=正方形 2015A6、在平面直角坐标系xOy 中,点集 {}0)63)(63(|),(≤-+-+=y x y x y x K 所对应的平面 区域(如图所示)的面积为 ◆答案:24 ★解析:设1{(,)||||3|60}K x y x y =+-≤. 先考虑1K 在第一象限中的部分,此时有36x y +≤,故这些点对应于图中的△OCD 及其内部.由对称性知,1K 对应的区域是图中以原点O 为中心的菱形ABCD 及其内部. 同理,设2{(,)||3|||60}K x y x y =+-≤,则2K 对应的区域是图中以O 为中心的菱形EFGH 及其内部. 由点集K 的定义知,K 所对应的平面区域是被1K 、2K 中恰好一个所覆盖的部分,因此本题所要求的即为图中阴影区域的面积S . 由于直线CD 的方程为36x y +=,直线GH 的方程为 36x y +=, 故它们的交点P 的坐标为33(,)22.由对称性知,13 8842422 CPG S S ?==???=. 2015A 一、(本题满分40分)设实数n a a a a ,,,,321 (2≥n )是实数.证明:可以选取 {}1,1,,,21-∈n εεε 使得()?? ? ??+≤??? ??+??? ??∑∑∑===n i i n i i i n i i a n a a 122 1211ε。 ★证明: 证法一:我们证明:2 []2 22111[] 2()(1)()n n n n i i j i n i i i j a a a n a ====?? ?+-≤+ ? ??? ∑∑∑∑,① 即对1,2,,[]2n i =,取1i ε=,对[]1,,2 n i n =+,取1i ε=-符合要求.(这里,[]x 表 示实数x 的整数部分.) 10分 事实上,①的左边为 2 2 2 2 [][][]222111[]1[]1 []122222n n n n n n i j i j i j n n n i i i j j j a a a a a a ====+=+=+???????? ? ? ? ?++-=+ ? ? ? ? ? ? ? ?????????∑∑∑∑∑∑ []2 221[]122222n n i j n i j n n a n a ==+?????????? ? ?≤+- ????? ? ?????? ? ? ????? ∑∑(柯西不等式)30分 []2 221[]1212222n n i j n i j n n a a ==+?????+????? ? ?=+ ????? ? ??????? ? ????? ∑∑(利用122n n n +????-=????????) []2 221[]12(1)n n i j n i j n a n a ==+???? ? ?≤++ ? ? ? ? ???? ∑∑(利用[]x x ≤) 21 (1)()n i i n a =≤+∑. 所以 ① 得证,从而本题得证. 证法二:首先,由于问题中12,, ,n a a a 的对称性,可设12n a a a ≥≥ ≥.此外,若将 12,, ,n a a a 中的负数均改变符号,则问题中的不等式左边的2 1 )(∑=n i i a 不减,而右边的2 1 n i i a =∑不 变,并且这一手续不影响1i ε=±的选取,因此我们可进一步设 120n a a a ≥≥≥≥. 10分 引理:设120n a a a ≥≥ ≥≥,则1110(1)n i i i a a -=≤-≤∑. 事实上,由于1(1,2, ,1)i i a a i n +≥=-,故当n 是偶数时, 1 123411 (1) ()()()0n i i n n i a a a a a a a --=-=-+-++-≥∑, 1 1232111(1) ()()n i i n n n i a a a a a a a a ---=-=------≤∑. 当n 是奇数时, 1 1234211(1) ()()()0n i i n n n i a a a a a a a a ---=-=-+-++-+≥∑, 1 123111 (1) ()()n i i n n i a a a a a a a --=-=--- --≤∑. 引理得证. 30 分 回到原题,由柯西不等式及上面引理可知 2 2 1222 11111(1)(1)n n n n i i i i i i i i i a a n a a n a -====??????+-≤+≤+ ? ? ??????? ∑∑∑∑, 这就证明了结论. 40分 证法三:加强命题:设12,,,n a a a ???(2n ≥)是实数,证明:可以选取12,,,{1,1}n εεε???∈-, 使得 2 2 2 11 11()()()()n n n i i i i i i i a a n a n ε===+≤+∑∑∑. 证明 不妨设222 12n a a a ≥≥???≥,以下分n 为奇数和n 为偶数两种情况证明. 当n 为奇数时,取1212 1n εεε-==???==,132 2 1n n n εεε++==???==-,于是有 12 2 2 11 1 2 ()[()( )] n n n i i j n i i j a a a -+===+-∑∑∑12 2 2 11 2 2[()+( )]n n i j n i j a a -+===∑∑ 1 2 2 21 12 112()+2()()22n n i j n i j n n a n a -+==--≤??-∑∑(应用柯西不等式). 12 2211 2 (1)()+(1)( )n n i j n i j n a n a -+===-+∑∑ ① 另外,由于222 12 n a a a ≥≥???≥,易证有 1 2 2 21 12 11(1)(1)n n i j n i j a a n n -+==+≥-∑∑, 因此,由式①即得到12 2 2112 (1)()+(1)()n n i j n i j n a n a -+== -+∑∑2 11()()n i i n a n =≤+∑, 故n 为奇数时,原命题成立,而且由证明过程可知,当且仅当1212 1n εεε-==???==, 132 2 1n n n εεε++==???==-,且12n a a a ==???=时取等号. 当n 为偶数时,取122 1n εεε==???==,242 2 1n n n εεε++==???==-,于是有 2 2 2 21 1 2 ()[()( )]n n n i i j n i i j a a a +=== +-∑∑∑ 2 2 2221 2 2[()+( )]n n i j n i j a a +== =∑∑ 2 2 22 12 2()+2()()22n n i j n i j n n a n a +==≤??-∑∑(应用柯西不等式). 2 2 2212 [()+()]n n i j n i j n a a +== =∑∑22 111()()()n n i i i i n a n a n ===≤+∑∑, 故n 为偶数时,原命题也成立,而且由证明过程可知,当且仅当120n a a a ==???==时取等号,若12,,,n a a a ???不全为零,则取不到等号. 综上,联赛加试题一的加强命题获证. 2015B 一、(本题满分40分)证明:对任意三个不全相等的非负实数c b a ,,都有: 21 ) ()()()()()(2 22222≥-+-+--+-+-a c c b b a ab c ac b bc a ,并确定等号成立的充要条件.。 ★解析:当,,a b c 不全相等时,原不等式等价于 2222222()2()2()()()()a bc b ca c ab a b b c c a -+-+-≥-+-+-.上式可化简为 22222222212222a b b c c a abc ab bc ca ++-≥---, 即 2222226a b b c c a ab bc ca abc +++++≥. ① 考虑到222222 ,,,,,0a b b c c a ab bc ca ≥,故由平均不等式得, 2222226a b b c c a ab bc ca abc +++++≥=. ② 因此原不等式成立. 20 分 下面考虑等号成立的充分必要条件. 注意到②中等号成立的充分必要条件是22 22 2 2 a b b c c a ab bc ca =====. 若0abc ≠,则ab bc ca ==,显然 a b c ==,与条件矛盾! 若0abc =,则0ab bc ca ===,但,,a b c 不全为0,不妨设0a ≠,则0b c ==.类似可得其余两种情况,即,,a b c 中恰有一个非零.这时原不等式中等式确实成立. 因此,原不等式等号成立当且仅当,,a b c 中有两个是0,另一个为正数.40 分 2010A 三、(本题满分50分)给定整数2>n ,设正实数n a a ,,1 满足1≤k a ,n k ,,2,1 =, 记k a a a A k k +++= 21,n k ,,2,1 =。 证明:21 11 -<-∑∑==n A a n k n k k k 。 ★证明:由01k a <≤知,对11k n ≤≤-,有1 1 0,0k n i i i i k a k a n k ==+< ≤< ≤-∑∑. 注意到当,0x y >时,有{}max ,x y x y -<,于是对11k n ≤≤-,有 1 1111k n n k i i i i k A A a a n k n ==+??-=-+ ???∑∑ 11111n k i i i k i a a n k n =+=??=-- ???∑∑ 1 1111max , n k i i i k i a a n k n =+=????<-?? ????? ∑∑ 111max (),n k k n k n ????≤--?? ????? 1k n =-, 故 1 1 1 n n n k k n k k k k a A nA A ===-=-∑∑∑ ()1 1 11 n n n k n k k k A A A A --===-≤-∑∑ 1 11n k k n -=??< - ?? ?∑1 2n -= . 2010B 三、(本题满分50分)设,,x y z 为非负实数, 求证: 22232222223()()()()()32 xy yz zx x y z x xy y y yz z z zx x ++++≤-+-+-+≤。 ★证明:首先证明左边不等式. 因为 2 2 22211 [()3()]()44x xy y x y x y x y -+= ++-≥+, 同理,有2221()4y yz z y z -+≥+, 222 1()4 z zx x z x -+≥+; 于是 222222 21()()()[()()()]64 x xy y y yz z z zx x x y y z z x -+-+-+≥+++ 21[()()]64 x y z xy yz zx xyz =++++-; 由算术-几何平均不等式, 得 1 ()()9 xyz x y z xy yz zx ≤++++,所以 222222 221()()()()()81 x xy y y yz z z zx x x y z xy yz zx -+-+-+≥++++ 22221(222)()81x y z xy yz zx xy yz zx =+++++++3 ()3xy yz zx ++≥. 左边不等式获证, 其中等号当且仅当x y z ==时成立. 下面证明右边不等式. 根据欲证不等式关于,,x y z 对称, 不妨设x y z ≥≥, 于是 222222()()z zx x y yz z x y -+-+≤, 所以 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 ()()()()x xy y y yz z z zx x x xy y x y -+-+-+≤-+. 运用算术-几 何平均不等式, 得222 2 2 2 2 2 2 ()()( )2 x xy y xy x xy y x y x xy y xy xy xy -++-+=-+??≤? 22222( )()22x xy y xy x y -+++≤?2222233 ()()22 x y x y z +++=≤. 右边不等式获证, 其中等号当且仅当,,x y z 中有一个为0,且另外两个相等时成立. 2009*3、在坐标平面上有两个区域M 和N ,M 为?? ? ??-≤≤≥x y x y y 20,N 是随 t 变化的区域,它由不等式1+≤≤t x t 所确定,t 的取值范围是10≤≤t , 则M 和N 的公共面积是函数=)(t f ◆答案:2 12 ++-t t ★解析:由题意知阴影部分面积s t f =)( =BEF OCD AOB S S S ???--=2 12 ++-t t 2009*4、若不等式 3120071212111<++++++n n n 对一切正整数n 都成立,则最小正整数a 的值为 ◆答案:2009 ★解析:设1 21 ...2111)(++ ++++= n n n n f .显然)(n f 单调递减.则由)(n f 的最大值3 1 2007)1(- 2009*二、(本题满分50分)求证不等式21ln 1112≤-?? ? ??+<-∑=n k k n k , ,2,1=n 。 ★证明:首先证明一个不等式: .0,)1ln(1><+<+x x x x x 事实上,令.1)1ln()(),1ln()(x x x x g x x x h +-+=+-= 则对0>x ,.0) 1()1(111)(',0111)('2 2>+=+-+=>+-=x x x x x g x x h 于是.0)0()(,0)0()(=>=>g x g h x h 在(1)中取n x 1=得 n n n 1 )11ln(11<+<+· 令∑=-+=n k n n k k x 12 ln 1 ,则21 1=x , )1 11ln(121-+-+=--n n n x x n n n n n 1 12 -+< .0)1(12<+-=n n 因此2 1 ...11=<<<-x x x n n · 又 因 为 )1 1ln(1ln )1ln 2(ln ...))2ln()1(ln())1ln((ln ln 1 1 ∑-=+=+-++---+--=n k k n n n n n 从而)11ln(11112∑∑-==+-+=n k n k n k k k x 1))11ln(1 (21 12+++-+=∑-=n n k k k n k )1 1 (1 12 k k k n k -+>∑-= ∑-=+-=1 1 2)1(1 n k k k ∑-=+-≥1 1 )1(1 n k k k 11 1->+-=n · 2007*2、设实数a 使得不等式2232a a x a x ≥-+-对任意实数x 恒成立,则满足条件的a 所组成的集合是 A.?? ? ???- 31,31 B. ??????-21,21 C. ??????-31,41 D. []3,3- ◆答案:A ★解析:令a x 32 =,则有3 1||≤a ,排除B 、D 。由对称性排除C ,从而只有A 正确。 一般地,对R k ∈,令ka x 21=,则原不等式为2 |||34|||23|1|||a k a k a ≥-?+-?,由此易知 原不等式等价于|3 4 |23|1|||-+-≤k k a ,对任意的R k ∈成立。 由于?????????<-<≤-≥-=-+-12533 4121134325 |34|23|1|k k k k k k k k ,所以31 |}34|23|1{|min R =-+-∈k k k , 从而上述不等式等价于3 1 ||≤a 。 2005*1、使关于x 的不等式k x x ≥-+ -63有解得实数k 的最大值为 A.36- B. 3 C. 36+ D. 6 ◆答案:D ★解析:令=y x x -+-63,63≤≤x ,可得62≤y ,即6max =y ,所以6≤k 2003*7、不等式03422 3 <+--x x x 的解集是 ◆答案:??? ? ??-???? ??---3,215215,3 ★解析:不等式等价于()02152153?? ? ??++???? ??---x x x ,解得3215<<-x , 即2153--<<-x 或 32 1 5<<-x 。 2003*13、(本题满分20分)已知 52 3 ≤≤x ,证明:1923153212<-+-++x x x ★证明:由题意得?? ? ??≥-≥-≥+0 3150320 1x x x ,解得523≤≤x 由平均不等式 4 315321143153212x x x x x x x -+-++++? =-+-++x x x x x x +=+?=-+-++++?≤1424144431532114. 注意到x +142在??? ???5,23上单调增.即1925142142=+≤+x . 故证. 2002*二、(本题满分50分) 实数c b a ,,和正数λ,使得0)(2 3 =+++=c bx ax x x f 有三个实根321,,x x x ,且满足: ⑴λ=-12x x ⑵2 2 13x x x +> 求23 392723 3≤-+λ ab c a 。 ★解析:∵ [] b ax x x x a x x x x f x f x f +++++-=-=32 33233)()()()()( ∴ 21,x x 是方程b ax x x x a x +++++32 332)(的两个根 ∵ λ=-12x x ∴()() 232 32 34λ=++-+b ax x x a ,即042322323 =-+++a b ax x λ ∵22 13x x x +> ∴ ]3124[3 1223λ--+-=b a a x (Ⅰ), 且031242 2≥--λb a (Ⅱ) ∵ c bx ax x x f +++=2 3)(ab c a a x b a a x 3 1272)3)(3()3(323-++ +--+= ∵ 0)(3=x f ,∴ )3 )(3()3(2723132333a x b a a x c a ab +--+=--- (Ⅲ) 由(Ⅰ)得 4 3332]3124313222 23λλ- -=--=+b a b a a x 记b a p -=32,由(Ⅱ) 和(Ⅲ)可知42 λ≥p 且)(4 9 322723122 3λλ-- =---p p c a ab 令 4 2 λ- = p y ,则0≥y 且 )4 3 (93227231223λ-=---y y c a ab ∵ 443223 λλ+-y y =243)2(432323 λλλλ?+--y y 0)()2 (2≥+-=λλy y ∴3318327231λ-≥--c a ab ?23 392723 3≤-+λ ab c a ∴取2,02,32====λc b a ,则0)(2 3=+++=c bx ax x x f 有根13--, 13+-,0 显然假设条件成立,且 233)336348(8192723 3=-=-+λab c a 综上所述3 39272λ ab c a -+的最大值是233 …………50分 2001*6、已知6枝玫瑰与3枝康乃馨的价格之和大于24元,而4枝玫瑰与5枝康乃馨的价格之和小于22元,则2枝玫瑰的价格和3枝康乃馨的价格比较结果是 . A.2枝玫瑰价格高 B.3枝康乃馨价格高 C.价格相同 D.不确定 ◆答案:A ★解析:设玫瑰与康乃馨的单价分别为y x ,元每枝. 则???<+>+22542436y x y x ,令???<=+>=+22 542436b y x a y x ,解出)35(181b a x -=,)23(91a b y -=。 所以0)22122411(9 1 )1211(91132=?-?>-=-b a y x ,即y x 32>. (也可以根据二元一次不等式所表示的区域来研究.) 2001*10、不等式 2 3 2log 12 1>+x 的解集为 ◆答案:),4()72 2,1()1,0(+∞ ★解析: 23 2log 12 1>+x 等价于 232log 121>+x 或2 32log 12 1-<+x . 即 21 log 12 1->x 或 27log 12 1- .此时2log 21- 21< 即解集为),4()72 2,1()1,0(+∞ . 2001*二、(本题满分50分)设0≥i x (i =1,2,…,n ),且12 11 2=+∑ ∑≤<≤=n j k j k n i i x x j k x ,求 ∑=n i i x 1 的最大值与最小值. ★解析:先求最小值,因为? ≥+=∑∑∑≤<≤==12 ) ( 11 22 1 n j k j k n i i n i i x x x x ∑=n i i x 1 1≥, 等号成立当且仅当存在i 使得1=i x ,0=j x ,j i ≠.∴∑=n i i x 1 的最小值为1. 再求最大值,令k k y k x = ,∴12 11 2=+∑∑≤<≤=n j k j k n k k y ky ky .…………① 设M =∑=n k k x 1=∑=n k k y k 1.令?? ? ? ???==++=+++.,,22121n n n n a y a y y a y y y 则①?12 2221=+++n a a a .………………………………………………………30分 令01=+n a ,则 = M ∑ =+-n k k k a a k 1 1)(= ∑∑∑∑∑ ====+=--=--=-n k k n k n k k k n k k n k k a k k a k a k a k a k 1 1 1 1 11 )1(1. 由柯西不等式得M 2 11221122 1 12)1()()1(?? ????--=???? ?? --≤∑∑∑===n k n k k n k k k a k k . 等号成立2 2222 1) 1()1(1--==--==?n n a k k a a n k 2 2 2222221) 1()1()12(1--=--++-++++?k k a n n a a a k n 2 1 12)1(1?? ????----= ?∑=n k k k k k k a .(n k ,,2,1 =) 由于n a a a ≥≥≥ 21,从而= -=+1k k k a a y 0)1()11(22 1 12≥? ? ????---++-∑=n k k k k k k ,即0≥k x . 所求最大值为2 1 12)1(?? ?? ?? --∑=n k k k . 1999*2、平面直角坐标系中,纵、横坐标都是整数的点叫做整点,那么满足不等式 ()() 2112 2 <-+-y x 的整点),(y x 的个数是( ) A. 16 B. 17 C. 18 D. 25 ◆答案:A ★解析:由()()21||1||2 2 <-+-y x ,可得()()()1||,1||--y x 为()0,0,()1,0,()1,0-,() 0,1或()0,1-.从而,不难得到),(y x 共有16个. 1999*13、(本题满分20分)已知当[]1,0∈x 时,不等式0 sin )1()1(cos 2 2 >-+--θθx x x x 恒成立,试求θ的取值范围. ★解析:当[]1,0∈x 时,不等式0sin )1()1(cos 2 2 >-+--θθx x x x 恒成立,则 当0=x ,1=x 时,不等式即0cos >θ,0sin >θ; 当10< 01sin 1cos 1>--+-θθx x x x , 即01cos sin 2sin 1cos 12 >-+??? ? ? ?---θθθθx x x x 对10< 0sin 1cos 1=---θθx x x x 得θ θθcos sin sin +=x ,显然()1,0∈ 此时,只要保证0cos >θ,0sin >θ,01cos sin 2>-θθ,解得2 1 2sin > θ,解得12 5212 2ππθπ π+ <<+ k k 。 另解:当10< 2 x x x x x f -+--=,则 θθθθsin )1sin 2()sin cos 1()(2++-++=x x x f ,这是一个开口向上的二次函数,其对称 轴 ()()()1,01cos 21sin 21sin 2∈++++= θθθx ,此时0)(>x f ,即0,即可得到2 1 2sin >θ。 1998*二、(本题满分50分) 设n a a a ,,,21 ,n b b b ,,,21 []2,1∈,且 ∑∑===n i i n i i b a 1 21 2 , 求证:∑∑==≤n i i n i i i a b a 12 131017,并问等号成立的充要条件。 ★证明:由于n a a a ,,,21 ,n b b b ,,,21 []2,1∈,故 22 1 3≤≤i i i i b a b a . 于是022133≤???? ??-???? ??-i i i i i i i i b a b a b a b a ,即02532≤+-i i i i i b a a b a . 求和得∑∑∑===-≤n i i i n i i n i i i b a a b a 1 121325, 又由()0221≤-?? ? ??-i i i i a b a b ,得02522≤+-i i i i a b a b ,故()2252i i i i b a b a +≥. 由∑∑===n i i n i i b a 12 12,得∑∑==≥n i i n i i i a b a 121 54, ∴ ∑∑∑∑∑∑=======-≤-≤n i n i i i n i i n i i i n i i n i i i a a a b a a b a 112 2121 12131017542525. 当且仅当n 为偶数且n a a a ,,,21 中一半取1,一半取2,且i i a b 2 =时等号成立. 1997*12、设[ ] 1)(lg lg 1 ++=-yz x z a ,)1lg(lg 1 ++=-xyz x b ,[ ] 1)(lg lg 1 ++=-xyz y c ,记c b a ,,中最大数为M ,则M 的最小值为 . ◆答案:2lg ★解析:??? ? ??+=z y x a lg ,??? ??+=x yz b 1lg ,??? ??+=y xz c 1lg . 由于2lg 211lg ≥??? ? ??+++=+x x yz yz c a .于是c a ,中必有一个2lg ≥.即2lg ≥M ,于是M 的最小值2lg ≥.但取1===z y x ,得2lg ===c b a .即此时2lg =M .于是M 的最小值2lg ≤. 即所求值2lg . 1997*二、(本题满分50分) 试问:当且仅当实数n x x x ,,,10 ,(2≥n ),满足什么条件时, 存在实数n y y y ,,,10 ,使得2 222120n z z z z +++= ,其中k k k iy x z +=,i 为虚数单位, n k ,,2,1,0 =,证明你的结论。 ★解析:由于 ( )( ) ()i y x y x y x y y y x x x i y x y x z n n n n +++++++-+++=+-= 221122221222210020202022 ∴ ( )( ) 2 2221222212020n n y y y x x x y x +++-+++=- ,()n n y x y x y x y x +++= 221100; 若2222120n x x x x +++> ,则2 222120n y y y y +++> . 此时()() ()()2 002 22112 2 22 12 2 22 12 02 0y x y x y x y x y y y x x x y x n n n n =+++≥++++++> .矛 盾. 故必2 222120n x x x x +++≤ . 反之,若2 222120n x x x x +++≤ 成立.此时,可分两种情况: ⑴ 当2 222120n x x x x +++= 成立时,取i i x y = (n i ,2,1,0=), 于是i y x i y x y x z 00002 0202022=+-=, 而 ( )( ) ()i y x y x y x y y y x x x z z z n n n n n +++++++-+++=+++ 22112 222122********* ()() i y x i x i x x x i y x y x y x n n n 002 022221 2 2112222==+++=+++= ,即 2 222120n z z z z +++= 成立. ⑵ 当2222120n x x x x +++< 成立时,记02 0222212>-+++=x x x x a n ,于是i x (n i ,2,1=)不能全为0.不妨设0≠n x ,取02210=====-n y y y y , 2211n n n n x x ax y += --,2 211 n n n n x x ax y +- =--,则此时,2 0002020202x i y x y x z =+-=; 而 ()() ()i y x y x y x y y y x x x z z z n n n n n +++++++-+++=+++ 22112 22212222122221 2 ( ) i x x ax x x x ax x x x x a x x x a x x x n n n n n n n n n n n n n n n ??? ? ? ?+-++???? ??+++-+++=-------2211 2 2112212 12221222222 12 ()()2020222212 2221x x x x x x x x n n =-+++-+++= .仍有2222120n z z z z +++= 成立. 故所求条件为2 222120n x x x x +++≤ . 1996*二、(本题满分25分)求实数a 的取值范围,使得对任意实数x 和任意?? ? ???∈2,0πθ,恒有()()8 1 cos sin cos sin 232 2 ≥ +++++θθθθa a x x ★解析:令u =+θθcos sin ,则1cos sin 22-=u θθ,当?? ? ???∈2, 0πθ时,[] 2,1∈u . 并记()()2 2 cos sin cos sin 23)(θθθθa a x x x f +++++=.则 () () 222 222 1 2212)(+-+??? ??+++=au u au u x x f . ∴ 当()2212++-=au u x 时,)(x f 取得最小值()2222 1 +-au u . ∴2122≥+-au u ,或21 22-≤+-au u . ∴ u u a 23+≤,或u u a 25 +≥.因为[] 2,1∈u , 所以?? ? ???∈+247,623u u ,??????∈+ 27,24925u u . ∴6≤a 或2 7 ≥a . 1995*10、 直角坐标平面上,满足不等式组? ????≤+≥≤100 33y x x y x y 的整点个数是______. ◆答案:2551 ★解析:如图,即OAB ?内部及边界上的整点.由两轴及100=+y x 围 成区域(包括边界)内的整点数有5151101321=++++ 个. 由x 轴、x y 31=,100=+y x 围成区域(不包括x y 3 1 =上)内的整点数 (3,2,1=x 时各有1个整点,6,5,4=x 时各有2个整点,…, 75,74,73=x 时有25个整点,100,,77,76 =x 时依次有1,,24,25 个整点. 共有1300)2521(412324252532313=+++=+++++?++?+? .由对称性,由y 轴、x y 3=、100=+y x 围成的区域内也有1300个整点. ∴所求区域内共有2551130013005151=--个整点. 1994*1、设c b a ,,是实数,那么对任何实数x , 不等式0cos sin >++c x b x a 都成立的充要条件是( ) A.b a ,同时为0,且0>c B.c b a =+22 C. c b a <+22 D. c b a >+22 ◆答案:C ★解析:[] 222222,)sin(cos sin b a c b a c x b a c x b x a +++-∈++=++?. 只需022>+-b a c 即可,得c b a <+22,故选C . 1993*11、设任意实数 03210>>>>x x x x ,要使 1993log 1993log 1993log 1993log 3 03 22 11 0x x x x x x x x k ?≥++恒成立,则k 的最大值是_____ __. ◆答案:9 ★解析:显然13 >x x ,从而01993log 3 0>x x . 即 3 0322110lg lg lg lg 1lg lg 1lg lg 1x x k x x x x x x -≥-+-+-,即 ()()()[]k x x x x x x x x x x x x ≥? ?? ? ?? -+-+--+-+-322110322110lg lg 1 lg lg 1lg lg 1lg lg lg lg lg lg . 又0lg lg ,0lg lg ,0lg lg 322110>->->-x x x x x x ,由柯西不等式,知9≤k .即k 的最大 值为9. 1992*13、 (本题满分20 分)求证:171 1680 1 <<∑ =k k . ★证明:因为 () 121221--=+-<+=k k k k k k k , 同时() k k k k k k k -+=++>+=121221. 于是得()() ∑∑∑===--+<<-+80 1 8018011211 12k k k k k k k k 即() ()171921180211 1680 1 =-?+<-+<<∑=k k . 1991*15.已知10< =+y x ,求证:8 12log )(log + ≤+a y x a a a . ★证明:由于10< 12a a a y x ≥+.由于2 2y x y x a a a +≥+. 而()4 1 12 ≤-=-=+x x x x y x .于是8 12 a a y x ≥+. ∴8 12 22a a a a y x y x ≥≥++.故证. 1990*7.设n 为自然数,b a ,为正实数,且满足2=+b a ,则n n b a +++11 11的最小值是 . ◆答案:1 ★解析:由题意得 1 22 =?? ? ??+≤b a ab ,从而 1 ≤n n b a ,故 11111111≥++++++=+++n n n n n n n n b a b a b a b a .注意以上式子的等号当且仅当1==b a 时成立.即所求最小值为1. 1990*9.设n 为自然数,对于任意实数z y x ,,,恒有() )(4442 222z y x n z y x ++≤++成立, 则n 的最小值是 . ◆答案:3 ★解析:由于() 2222224442 2 22222z x z y y x z y x z y x +++++=++ ()()()()4444444444443z y x z x z y y x z y x ++=++++++++≤.等号当且仅当z y x ==时成立.故3=n . 1989*7.若12log ◆答案:()( ) +∞,21,0 ★解析:不等式等价于???<<<210a a 或? ??>>21 a a .解得()( ) +∞∈,21,0 a 1989*13. (本题满分20分) 已知n a a a ,,,21 是n 个正数,满足121=n a a a . 求证:()()()n n a a a 322221≥+++ . ★证明:∵33112i i i a a a ≥++=+,(n i ,,2,1 =) ∴()()()()()()n n n n n a a a a a a a a a 331111112223 212121=≥++++++=+++ . 1989*二、(本题满分35分)已知R x i ∈,(n i ,,2,1 =,2≥n )满足11 =∑=n i i x ,01 =∑=n i i x , 求证: n i x n i i 21 211-≤∑=。 ★证明:由已知可知,必有0>i x ,也必有0 }n j i ,,2,1, ∈,且j i ≠). 设l i i i x x x ,,,21 为诸i x 中所有0>的数,m j j j x x x ,,,21 为诸i x 中所有0<的数.由已知得 2121=+++=l i i i x x x A ,2 121-=+++=m j j j x x x B . 于是当∑∑==->m h j k l i h x l x h l 11时,n B A x n x h x l x i x m h j k l i k h j k l i n i i h l h l 212122111111-=--=-≤+=∑∑∑∑∑=====; 当∑∑==- l i k h j k l i n i i h l h l 212122111 111-=--=--≤--=∑∑∑∑∑=====. 总之,n i x n i i 21 211-≤∑=成立. 1988*12、(本题满分15分)已知a 、b 为正实数,且 11 1=+b a ,试证:对每一个*∈N n , ()1222+-≥--+n n n n n b a b a ★证明:由已知得ab ab b a 2≥=+,故4≥=+ab b a .于是()()k k k ab b a 22≥=+. 又 ()()1222 +≥+=≥+k k k k k b a ab b a .下面用数学归纳法证明: 1° 当1=n 时,左=右0=.左≥右成立. 2° 设当k n =(1≥k ,N k ∈)时结论成立,即()1 222+-≥--+k k k k k b a b a 成立. 则() ()()()()() 11111--+++++++-++=--+k k k k k k k k b a ab b a b a b a b a b a b a ()()( )[ ] ()( ) ()()1 11211211222424224+++++---=?+?+-≥+++-++=k k k k k k k k k k k b a ab b a b a b a .即命题对于1+=k n 也成立. 故对于一切* ∈N n ,命题成立. 1984*五、(本题满分15分) 设n x x x ,,,21 都是正数, 求证:n n n n x x x x x x x x x x x +++≥++++- 211 221 32 2221. ★证明:由于n n n n n n x x x x x x x x x x x x x x x x 2,2,2,211 2121 2332 212221≥+≥++≥+≥+-- . 上述各式相加即得. 1983*5、已知函数数c ax x f -=2 )(,满足1)1(4-≤≤-f ,5)2(1≤≤-f ,那么)3(f 应满 足( ) A.26)3(7≤≤f B. 15)3(4≤≤-f C. 20)3(1≤≤-f D. 3 35)3(328≤≤- f ◆答案: ★解析:由于c a f -=)1(,c a f -=4)2(,c a f -=9)3(.令9a -c=λ(a -c )+μ(4a -c ), ∴)2(38)1(35)3(f f f +-=.但340)1(3535≤ -≤f ,3 40 )2(3838≤≤-f , ∴20)3(1≤≤-f .选C . 1983*6、设n m d c b a ,,,,,都是正实数,cd ab P += ,n d m b nc ma Q +? +=,那么( ) A .Q P ≥ B .Q P ≤ C .Q P < D .P 、Q 的大小关系不确定,而与n m ,的大小 有关. ◆答案:B ★解析:由柯西不等式,Q P ≤.选B . 1983*二、(本题满分16分)函数)(x f 在[]1,0上有定义,)1()0(f f =.如果对于任意不同的 []1,0,21∈x x ,都有2121)()(x x x f x f -<-.求证:2 1 )()(21<-x f x f . ★证明:不妨取1021≤<≤x x ,若2121≤-x x ,则必有2 1 )()(2121≤-<-x x x f x f . 若2121>-x x ,则2112>-x x ,于是()21112<--x x ,即2 1 0112<-+-x x . 而())1()()0()()1()()0()()()(212121f x f f x f f x f f x f x f x f -+-<---=- 2 1 01101221< -+-=-+-≤x x x x .故证. 1982*4、由方程111=-+-y x 确定的曲线所围成的图形的面积是( ) A.1 B.2 C.π D.4 ◆答案:B ★解析:此曲线的图形是一个正方形,顶点为()()()()2,1,1,2,0,1,1,0;其面积为2.选B . 不等式 要求层次 重难点 一元二次不等式 C 解一元二次不等式 (一) 知识容 1.含有一个未知数,且未知数的最高次数为2的整式不等式,叫做一元二次不等式. 一元二次不等式的解集,一元二次方程的根及二次函数图象之间的关系如下表(以0a >为例): 有关含有参数的一元二次不等式问题,若能把不等式转化成二次函数或二次方程,通过根的判别式或数形结合思想,可使问题得到顺利解决.其方法大致有:①用一元二次方程根的判别式,②参数大于最大值或小于最小值,③变更主元利用函数与方程的思想求解. 判别式 24b ac ?=- 0?> 0?= 0?< 二次函数 2y ax bx c =++ (0)a >的图象 一元二次方程 2 0ax bx c ++= (0)a ≠的根 有两相异实根 12,x x = 242b b ac a -±- 12()x x < 有两相等实根 122b x x a ==- 没有实根 一元二次不等式的解集 2 0ax bx c ++> (0)a > {1 x x x < 或}2x x > {R x x ∈,且 2b x a ?≠- ?? 实数集R 20ax bx c ++< (0)a > {}1 2x x x x << ? ? 例题精讲 高考要求 板块一:解一元二次不等式 解不等式 (二)主要方法 1.解一元二次不等式通常先将不等式化为20ax bx c ++>或20 (0)ax bx c a ++<>的形式,然后求出对应方程的根(若有根的话),再写出不等式的解:大于0时两根之外,小于0时两根之间; 2.分式不等式主要是转化为等价的一元一次、一元二次或者高次不等式来处理; 3.高次不等式主要利用“序轴标根法”解. (三)典例分析: 1.二次不等式与分式不等式求解 【例1】 不等式 1 12 x x ->+的解集是 . 【变式】 不等式2230x x --+≤的解集为( ) A .{|31}x x x -或≥≤ B .{|13}x x -≤≤ C .{|31}x x -≤≤ D .{|31}x x x -或≤≥ 【变式】 不等式 25 2(1)x x +-≥的解集是( ) A .132? ?-??? ? , B .132??-????, C .(]11132??????U ,, D .(]11132?? -???? U ,, 2.含绝对值的不等式问题 【例2】 已知n *∈N ,则不等式 220.011 n n -<+的解集为( ) A .{}|199n n n *∈N ≥, B .{}|200n n n *∈N ≥, C .{}|201n n n *∈N ≥, D .{}|202n n n *∈N ≥, 【例3】 不等式 1 11 x x +<-的解集为( ) A .{}{}|01|1x x x x <<>U B .{}|01x x << C .{}|10x x -<< D .{}|0x x < 【变式】 关于x 的不等式2121x x a a -+-++≤的解集为空集,则实数a 的取值围是 _. 【例4】 若不等式1 21x a x + -+≥对一切非零实数x 均成立,则实数a 的最大值是_________. 【例5】 若不等式34x b -<的解集中的整数有且仅有123,,,则b 的取值围为 . 3.含参数不等式问题 【例6】 若关于x 的不等式22840x x a --->在14x <<有解,则实数a 的取值围是( ) A .4a <- B .4a >- C .12a >- D .12a <- 【变式】 ⑴已知0a <,则不等式22230x ax a -->的解集为 . ⑵若不等式897x +<和不等式220ax bx +->的解集相同,则a b -=______. 1、设恒成立的c的取值范围是 A.B.C.D. 2、设,且(其中),则M的取值范围是A.B.C.D. 3、若实数、满足,则的取值范围是 A.B.C.D. 4、已知,,,则的最小值是() (A)(B)4(C)(D) 5、若不等式组所表示的平面区域被直线分为面积相等的两部分,则的值是 (A)(B)(C)(D) 6、已知,若在上恒成立,则实数的取值范围是() A.B.C.D. 7、已知正实数满足,则的最小值为。 8、如图,目标函数可行域为四边形(含边界),若是该目标函数的最优解,则的取值范围是() (A)(B)(C)(D) 的最大值与最小值之和为 9、函数,当时,恒成立,则 D. 10、已知正数满足,则的最小值为 A.3B.C.4D. 11、二次函数轴两个交点的横坐标分别为。(1)证明:;(2)证明:; (3)若满足不等式的取值范围。 12、设满足约束条件,若目标函数的最大值为10,则的最小值为. 13、已知对任意实数x,二次函数f(x)=ax2+bx+c恒非负,且a 高中数学基本不等式的巧用 一.基本不等式 1.(1)若R b a ∈,,则ab b a 22 2 ≥+ (2)若R b a ∈,,则2 2 2b a ab +≤(当且仅当b a =时取“=”) 2. (1)若*,R b a ∈,则ab b a ≥+2 (2)若* ,R b a ∈,则ab b a 2≥+(当且仅当b a =时取“=” ) (3)若* ,R b a ∈,则2 2?? ? ??+≤b a ab (当且仅当b a =时取“=”) 3.若0x >,则12x x + ≥ (当且仅当1x =时取 “=”);若0x <,则1 2x x +≤- (当且仅当1x =-时取“=”) 若0x ≠,则11122-2x x x x x x +≥+≥+≤即或 (当且仅当b a =时取“=”) 3.若0>ab ,则2≥+a b b a (当且仅当b a =时取“=”) 若0ab ≠,则 22-2a b a b a b b a b a b a +≥+≥+≤即或 (当且仅当b a =时取“=” ) 4.若R b a ∈,,则2 )2( 2 22b a b a +≤ +(当且仅当b a =时取“=”) 注:(1)当两个正数的积为定植时,可以求它们的和的最小值,当两个正数的和为定植时,可以求它们的 积的最小值,正所谓“积定和最小,和定积最大”. (2)求最值的条件“一正,二定,三取等” (3)均值定理在求最值、比较大小、求变量的取值范围、证明不等式、解决实际问题方面有广泛的应用. 应用一:求最值 例1:求下列函数的值域 (1)y =3x 2 +12x 2 (2)y =x +1x 解:(1)y =3x 2 +12x 2 ≥2 3x 2 ·12x 2 = 6 ∴值域为[ 6 ,+∞) (2)当x >0时,y =x +1 x ≥2 x ·1 x =2; 当x <0时, y =x +1x = -(- x -1 x )≤-2 x ·1 x =-2 ∴值域为(-∞,-2]∪[2,+∞) 解题技巧: 技巧一:凑项 例1:已知5 4x < ,求函数14245 y x x =-+-的最大值。 解:因450x -<,所以首先要“调整”符号,又1 (42)45 x x --g 不是常数,所以对42x -要进行拆、凑项, 5,5404x x <∴->Q ,11425434554y x x x x ??∴=-+=--++ ?--? ?231≤-+= 当且仅当1 5454x x -= -,即1x =时,上式等号成立,故当1x =时,max 1y =。 不等式训练1 A 一、选择题(六个小题,每题5分,共30分) 1.若02522 >-+-x x ,则221442-++-x x x 等于( ) A .54-x B .3- C .3 D .x 45- 2.函数y =log 2 1(x +11+x +1) (x > 1)的最大值是 ( ) A .-2 B .2 C .-3 D .3 3.不等式x x --213≥1的解集是 ( ) A .{x| 43≤x ≤2} B .{x|4 3≤x <2} C .{x|x >2或x ≤43} D .{x|x <2} 4.设a >1>b >-1,则下列不等式中恒成立的是 ( ) A .b a 11< B . b a 11> C .a >b 2 D .a 2>2b 5.如果实数x,y 满足x 2+y 2=1,则(1-xy) (1+xy)有 ( ) A .最小值 21和最大值1 B .最大值1和最小值4 3 C .最小值43而无最大值 D .最大值1而无最小值 6.二次方程x 2+(a 2+1)x +a -2=0,有一个根比1大,另一个根比-1小, 则a 的取值范围是 ( ) A .-3<a <1 B .-2<a <0 C .-1<a <0 D .0<a <2 二、填空题(五个小题,每题6分,共30分) 1.不等式组? ??->-≥32x x 的负整数解是____________________。 2.一个两位数的个位数字比十位数字大2,若这个两位数小于30, 则这个两位数为____________________。 3.不等式0212<-+x x 的解集是__________________。 4.当=x ___________时,函数)2(22x x y -=有最_______值,其值是_________。 5.若f(n)=)(21)(,1)(,122N n n n n n n g n n ∈= --=-+?,用不等号 连结起来为____________. 专题 基本不等式 【一】基础知识 基本不等式:)0,0a b a b +≥>> (1)基本不等式成立的条件: ; (2)等号成立的条件:当且仅当 时取等号. 2.几个重要的不等式 (1)()24a b ab +≤(),a b R ∈;(2))+0,0a b a b ≥>>; 【二】例题分析 【模块1】“1”的巧妙替换 【例1】已知0,0x y >>,且34x y +=,则41x y +的最小值为 . 【变式1】已知0,0x y >>,且34x y +=,则4x x y +的最小值为 . 【变式2】(2013年天津)设2,0a b b +=>, 则 1||2||a a b +的最小值为 . 【例2】(2012河西)已知正实数,a b 满足 211a b +=,则2a b +的最小值为 . 【变式】已知正实数,a b 满足 211a b +=,则2a b ab ++的最小值为 . 【例3】已知0,0x y >>,且280x y xy +-=,则x y +的最小值为 . 【例4】已知正数,x y 满足21x y +=,则 8x y xy +的最小值为 . 【例5】已知0,0a b >>,若不等式 212m a b a b +≥+总能成立,则实数m 的最大值为 . 【例6】(2013年天津市第二次六校联考)()1,0by a b +=≠与圆221x y +=相交于,A B 两点,O 为坐标原点,且△AOB 为直角三角形,则 2212a b +的最小值为 . 【例7】(2012年南开二模)若直线()2200,0ax by a b -+=>>始终平分圆222410x y x y ++-+=的周长,则 11a b +的最小值为 . 【例8】设12,e e 分别为具有公共焦点12,F F 的椭圆和双曲线的离心率,P 为两曲线的一个公共点,且满足 120PF PF ?=,则2 2214e e +的最小值为 【例9】已知0,0,lg 2lg 4lg 2x y x y >>+=,则11x y +的最小值是( ) A .6 B .5 C .3+ D . 【例10】已知函数()4141 x x f x -=+,若120,0x x >>,且()()121f x f x +=,则()12f x x +的最小值为 . 不等式练习题 一、选择题 1、若a,b 是任意实数,且a >b,则 ( ) (A )a 2>b 2 (B )a b <1 (C )lg(a -b)>0 (D )(21)a <(2 1)b 2、下列不等式中成立的是 ( ) (A )lgx+log x 10≥2(x >1) (B ) a 1+a ≥2 (a ≠0) (C )a 1<b 1(a >b) (D )a 21+t ≥a t (t >0,a >0,a ≠1) 3、已知a >0,b >0且a +b =1, 则()11)(1122--b a 的最小值为 ( ) (A )6 (B ) 7 (C ) 8 (D ) 9 4、已给下列不等式(1)x 3+ 3 >2x (x ∈R ); (2) a 5+b 5> a 3b 2+a 2b 3(a ,b ∈R ); (3) a 2+b 2≥2(a -b -1), 其中正确的个数为 ( ) (A ) 0个 (B ) 1个 (C ) 2个 (D ) 3个 5、f (n ) = 12+n -n , ?(n )= n 21, g (n ) = n 12--n , n ∈N ,则 ( ) (A ) f (n ) 第11课:基本不等式与双√函数 一、双√函数 形如.0,0,>>+=q p x q px y 图像如右图所示: (1)0>x 时,当p q x =时取到pq y 2min =; (2)值域: (3)当0,0< (2)凡是利用“积定和最小”求最值的函数均可换元为双勾函数! 三、利用基本不等式求最值 类型一:形如()()0,1≠++ +=c a d cx b ax y 采取配积为定! 1、求??? ??>-+ =455434x x x y 的最小值 2、求??? ??<-+=455433x x x y 的最大值 3、求()π,0,sin 2sin ∈+ =x x x y 的最小值的值域 4、求()的最小值01 1>-+=x e e y x x 的最小值 类型二:形如()0,2≠+++=c a d cx c bx ax y 采取配凑——分离术! 1、求0,92>++=x x x x y 的最小值 2、求0,192>+++=x x x x y 的最小值 3、求?? ????-∈+++=1,31,12122x x x x y 的值域 4、求4,1822-<+++=x x x x y 的最值 一元二次不等式及其解法 1.形如)0)(0(02≠<>++a c bx ax 其中或的不等式称为关于x 的一元二次不等式. 2.一元二次不等式20(0)ax bx c a ++>>与相应的函数2(0)y ax bx c a =++>、相应的方程20(0)ax bx c a ++=>判别式ac b 42-=? 0>? 0=? 0 二次函数c bx ax y ++=2 (0>a )的图象 ()002>=++a c bx ax 的解集)0(02>>++a c bx ax 的解集)0(02><++a c bx ax 1、把二次项的系数变为正的。(如果是负,那么在不等式两边都乘以-1,把系数变为正) 2、解对应的一元二次方程。(先看能否因式分解,若不能,再看△,然后求根) 3、求解一元二次不等式。(根据一元二次方程的根及不等式的方向) 不等式的解法---穿根法 一.方法:先因式分解,再使用穿根法. 注意:因式分解后,整理成每个因式中未知数的系数为正. 使用方法:①在数轴上标出化简后各因式的根,使等号成立的根,标为实点,等号不成立的根要标虚点. ②自右向左自上而下穿线,遇偶次重根不穿透,遇奇次重根要穿透(叫奇穿偶不穿). ③数轴上方曲线对应区域使“>”成立, 下方曲线对应区域使“<”成立. 例1:解不等式 (1) (x+4)(x+5)2(2-x)3 <0 x 2-4x+1 3x 2-7x+2 ≤1 解: (1) 原不等式等价于(x+4)(x+5)2(x-2)3>0 根据穿根法如图 不等式解集为{x ∣x>2或x<-4且x ≠5}. (2) 变形为 (2x-1)(x-1) (3x-1)(x-2) ≥0 根据穿根法如图 不等式解集为 {x |x< 1 3 或 1 2 ≤x ≤1或x>2}. 2 -4 -5 2 2 1 1 3 1 高中数学不等式综合测试题 一、选择题(在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.共60分) 1.(文)设a b <,c d <,则下列不等式中一定成立的是( ) A .d b c a ->- B .bd ac > C .d b c a +>+ D .c b d a +>+ (理)已知a <0,-1> B .2ab ab a >> C .2ab ab a >> D .2 ab a ab >> 2.“0>>b a ”是“2 2 2b a ab +<”的( ) A .充分而不必要条件 B .必要而不充分条件 C .充要条件 D .既不充分也不必要条件 3.(文)关于x 的不等式(1)ax b a ><-的解集为( ) A .R B .φ C .),(+∞a b D .(,)b a -∞ (理)不等式b ax >的解集不可能...是( ) A .φ B .R C .),(+∞a b D .),(a b --∞ 4.不等式022>++bx ax 的解集是)3 1,21(-,则b a -的值等于( ) A .-14 B .14 C .-10 D .10 5.(文)不等式|1|2x -<的解集是( ) A .{|03}x x ≤< B .{|22}x x -<< C .{|13}x x -<< D .{|1,3}x x x <-> (理)不等式||x x x <的解集是( ) A .{|01}x x << B .{|11}x x -<< C .{|01x x <<或1}x <- D .{|10,1}x x x -<<> 6.(文)若0b a <<,则下列结论不正确... 的是( ) A . 11a b < B .2b ab < C .2>+b a a b D .||||||b a b a +>+ (理)若011<+b a a b D .||||||b a b a +>+ 7.若13)(2+-=x x x f ,12)(2-+=x x x g ,则)(x f 与)(x g 的大小关系为( ) A .)()(x g x f > B .)()(x g x f = C .)()(x g x f < D .随x 值变化而变化 8.下列各式中最小值是2的是( ) A .y x +x y B .4 5 22++x x C .tan x +cot x D .x x -+22 9.下列各组不等式中,同解的一组是( ) A .02>x 与0>x B .01 )2)(1(<-+-x x x 与02<+x C .0)23(log 2 1>+x 与123<+x D .112≤--x x 与112≤--x x 10.(文)如果a x x >+++|9||1|对任意实数x 总成立,那么a 的取值范围是( ) A .}8|{a a C .}8|{≥a a D .}8|{≤a a 一.选择题 1.已知直线ax+by=1经过点(1,2),则2a+4b的最小值为() A.B.2C.4 D.4 2.已知x,y都是正数,且xy=1,则的最小值为() A.6 B.5 C.4 D.3 3.若a,b都是正数,则的最小值为() A.7 B.8 C.9 D.10 4.下列关于不等式的结论中正确的是() A.若a>b,则ac2>bc2B.若a>b,则a2>b2 C.若a<b<0,则a2<ab<b2D.若a<b<0,则> 5.若m、n是任意实数,且m>n,则() A.m2>n2B.C.lg(m﹣n)>0 D. 6.若直线=1(a>0,b>0)过点(1,1),则a+b的最小值等于() A.2 B.3 C.4 D.5 7.若直线mx+ny+2=0(m>0,n>0)截得圆(x+3)2+(y+1)2=1的弦长为2,则+的最小值为()A.6 B.8 C.10 D.12 8.已知不等式的解集为{x|a<x<b},点A(a,b)在直线mx+ny+1=0上,其中mn>0,则的最小值为()A.B.8 C.9 D.12 9.若m+n=1(mn>0),则+的最小值为() A.1 B.2 C.3 D.4 10.已知x+3y=2,则3x+27y的最小值为() A. B.4 C. D.6 11.若x<0,则x+的最大值是() A.﹣1 B.﹣2 C.1 D.2 12.已知a,b,c,是正实数,且a+b+c=1,则的最小值为() A.3 B.6 C.9 D.12 二.填空题 1.已知正数x,y满足x+y=1,则的最小值为. 2.已知a>0,b>0,且a+b=2,则的最小值为. 3.已知x>1,则函数的最小值为. 4.设2<x<5,则函数的最大值是. 5.函数f(x)=1+log a x(a>0,a≠1)的图象恒过定点A,若点A在直线mx+ny﹣2=0上,其中mn>0,则的最小值为. 6.已知x>1,则函数y=2x+的最小值为. 高中数学必修(5)不等式专题检测 说明:本试卷分第一卷和第二卷两部分,第一卷50分,第二卷100分,共150分;答题时间120分钟。 第Ⅰ卷(选择题共50分) 一、选择题:在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的,请把正确答案的代 号填在题后的括号内(每小题5分,共50分). 1.若R c b a ∈,,,且b a >,则下列不等式一定成立的是 ( ) A .c b c a -≥+ B .bc ac > C . 02 >-b a c D .0)(2 ≥-c b a 2.若0< B .a b a 1 1>- C .3 131b a < D .3 2 3 2b a > 3.若关于x 的不等式m x x ≥-42 对任意]1,0[∈x 恒成立,则实数m 的取值范围是( ) A .3-≤m B .3-≥m C .03≤≤-m D .03≥-≤m m 或 4.已知实数x ,y 满足x 2+y 2=1,则(1-xy )(1+xy )有 ( ) A .最小值 21 和最大值1 B .最小值 4 3 和最大值1 C .最小值21和最大值4 3 D .最小值1 5.设x > 0, y > 0,y x y x a +++=1, y y x x b +++=11, a 与b 的大小关系 ( ) A .a >b B .a ---x a x x 在内有解,则实数a 的取值范围是( ) A .4-a C .12->a D .12---x a 则实数a 的取值范围是 ( ) A .1||a D .2||1< 高一数学不等式练习题 1、不等式1 1 2x <的解集是( ) A .(,2)-∞ B .(2,)+∞ C .(0,2) D .()0,∞-?(2,)+∞ 2、不等式2 01x x -+≤的解集是( ) A .(1)(12]-∞--,, B .[12]-, C .(1)[2)-∞-+∞,, D .(12]-, 3、已知集合M ={x |x 2<4},N ={x |x 2-2x -3<0},则集合M ∩N =( ) (A ){x |x <-2} (B ){x |x >3} (C ){x |-1<x <2} (D ){x |2<x <3} 4 ) A. D. 5、不等式203x x ->+的解集是( ) (A)(-3,2) (B)(2,+∞) (C) (-∞,-3)∪(2,+∞) (D) (-∞,-2)∪(3,+∞) 6、若不等式210x ax ++≥对一切102x ?? ∈ ???,成立,则a 的最小值为( ) A.0 B.2- C.5 2- D.3- 7、设x 、y 为正数,则有(x+y)(1 x +4 y )的最小值为( ) A .15 B .12 C .9 D .6 8、.若对任意∈x R ,不等式x ≥ax 恒成立,则实数a 的取值范围是( ) (A)a <-1 (B)a ≤1 (C) a <1 (D )a ≥1 9、下面给出的四个点中,位于???>+-<-+01, 01y x y x 表示的平面区域内的点是( ) (A )(0,2) (B)(-2,0) (C)(0,-2) (D)(2,0) 10、已知函数()???≥ -<+-=01 1x x x x x f ,则不等式()()111≤+++x f x x 的解集是( ) (A) {}121|-≤≤-x x (B) { }1|≤x x (C) {}12|-≤x x (D) {}1212|-≤≤--x x 第三章 不等式 一、选择题 1.已知x ≥2 5 ,则f (x )=4-25+4-2x x x 有( ). A .最大值45 B .最小值4 5 C .最大值1 D .最小值1 2.若x >0,y >0,则221+)(y x +221 +)(x y 的最小值是( ). A .3 B . 2 7 C .4 D . 2 9 3.设a >0,b >0 则下列不等式中不成立的是( ). A .a +b + ab 1≥22 B .(a +b )( a 1+b 1 )≥4 C 22 ≥a +b D . b a ab +2≥ab 4.已知奇函数f (x )在(0,+∞)上是增函数,且f (1)=0,则不等式x x f x f ) ()(--<0 的解集为( ). A .(-1,0)∪(1,+∞) B .(-∞,-1)∪(0,1) C .(-∞,-1)∪(1,+∞) D .(-1,0)∪(0,1) 5.当0<x <2 π时,函数f (x )=x x x 2sin sin 8+2cos +12的最小值为( ). A .2 B .32 C .4 D .34 6.若实数a ,b 满足a +b =2,则3a +3b 的最小值是( ). A .18 B .6 C .23 D .243 7.若不等式组?? ? ??4≤ 34 ≥ 30 ≥ y x y x x ++,所表示的平面区域被直线y =k x +34分为面积相等的两部分,则k 的值是( ). A . 7 3 B . 37 C . 43 D . 34 8.直线x +2y +3=0上的点P 在x -y =1的上方,且P 到直线2x +y -6=0的距离为 不等式综合练习题 常用不等式有:(1 2211 a b a b +≥≥≥+ ; (2)a 、b 、c ∈R ,222 a b c ab bc ca ++≥++(当且仅当a b c ==时取=;) (3)若0,0a b m >>>,则b b m a a m +<+(糖水的浓度问题)。 常用的放缩技巧有:(1)21111111 1(1)(1)1n n n n n n n n n -=<<=-++-- <<= 1、对于实数c b a ,,中,给出下列命题: ①22,bc ac b a >>则若; ②b a bc ac >>则若,22; ③22,0b ab a b a >><<则若; ④b a b a 1 1,0<<<则若; ⑤b a a b b a ><<则 若,0; ⑥b a b a ><<则若,0; ⑦b c b a c a b a c ->->>>则若,0; ⑧11 ,a b a b >>若,则0,0a b ><。 其中正确的命题是______ 2、已知c b a >>,且,0=++c b a 则a c 的取值范围是______ 3、设0,10>≠>t a a 且,比较2 1log log 21+t t a a 和的大小 4、设2a >,1 2 p a a =+ -,2422-+-=a a q ,试比较q p ,的大小 5、比较1+3log x 与)10(2log 2≠>x x x 且的大小 6、下列命题中正确的是 A 、1y x x =+的最小值是2 B 、2y =的最小值是2 C 、4 23(0)y x x x =-->的最大值是2- D 、4 23(0)y x x x =-->的最小值是2- 7、若21x y +=,则24x y +的最小值是______ 8、正数,x y 满足21x y +=,则 y x 1 1+的最小值为______ 9、如果正数a 、b 满足3++=b a ab ,则ab 的取值范围是_________ 10、(1)已知c b a >>,求证:2 22222ca bc ab a c c b b a ++>++ ; (2) 已知R c b a ∈,,,求证:)(222222c b a abc a c c b b a ++≥++; (3)已知,,,a b x y R +∈,且 11,x y a b >>,求证:x y x a y b >++; (4)若a 、b 、c 是不全相等的正数,求证: lg lg lg lg lg lg 222 a b b c c a a b c +++++>++; (5)已知R c b a ∈,,,求证:2222a b b c +22 ()c a abc a b c +≥++; (6)若* n N ∈(1)n +< n ; (7)已知||||a b ≠,求证:|||||||| |||| a b a b a b a b -+≤-+; (8)求证:222111 1223n ++++<。 11、解不等式2 (1)(2)0x x -+≥。 12、不等式(0x -的解集是____ 一.选择题 1.(2016?济南模拟)已知直线ax+by=1经过点(1,2),则2a+4b的最小值为()A. B.2C.4 D.4 2.(2016?乌鲁木齐模拟)已知x,y都是正数,且xy=1,则的最小值为() A.6 B.5 C.4 D.3 3.(2016?合肥二模)若a,b都是正数,则的最小值为() A.7 B.8 C.9 D.10 4.(2016?宜宾模拟)下列关于不等式的结论中正确的是() A.若a>b,则ac2>bc2 B.若a>b,则a2>b2 C.若a<b<0,则a2<ab<b2 D.若a<b<0,则> 5.(2016?金山区一模)若m、n是任意实数,且m>n,则() A.m2>n2B.C.lg(m﹣n)>0 D. 6.(2015?福建)若直线=1(a>0,b>0)过点(1,1),则a+b的最小值等于 () A.2 B.3 C.4 D.5 7.(2015?红河州一模)若直线mx+ny+2=0(m>0,n>0)截得圆(x+3)2+(y+1)2=1的弦长为2,则+的最小值为() A.6 B.8 C.10 D.12 8.(2015?江西一模)已知不等式的解集为{x|a<x<b},点A(a,b)在直线 mx+ny+1=0上,其中mn>0,则的最小值为() A.B.8 C.9 D.12 9.(2015?南市区校级模拟)若m+n=1(mn>0),则+的最小值为() A.1 B.2 C.3 D.4 10.(2015?湖南模拟)已知x+3y=2,则3x+27y的最小值为() A.B.4 C.D.6 11.(2015?衡阳县校级模拟)若x<0,则x+的最大值是() A.﹣1 B.﹣2 C.1 D.2 12.(2015春?哈尔滨校级期中)已知a,b,c,是正实数,且a+b+c=1,则的最小值 为() A.3 B.6 C.9 D.12 二.填空题 1.(2016?吉林三模)已知正数x,y满足x+y=1,则的最小值为. 2.(2016?抚顺一模)已知a>0,b>0,且a+b=2,则的最小值为. 3.(2016?丰台区一模)已知x>1,则函数的最小值为.4.(2016春?临沂校级月考)设2<x<5,则函数的最大值 是. 5.(2015?陕西校级二模)函数f(x)=1+log a x(a>0,a≠1)的图象恒过定点A,若点A在直线mx+ny﹣2=0上,其中mn>0,则的最小值为. 基本不等式 知识点: 1. (1)若R b a ∈,,则ab b a 22 2≥+ (2)若R b a ∈,,则2 2 2b a ab +≤ (当且仅当b a =时取“=”) 2. (1)若* ,R b a ∈,则 ab b a ≥+2 (2)若* ,R b a ∈,则ab b a 2≥+ (当且仅当b a =时取“=”) (3)若*,R b a ∈,则2 2? ? ? ??+≤b a ab (当且仅当 b a =时取“=”) 3.若0x >,则1 2x x + ≥ (当且仅当1x =时取“=” ) 若0x <,则1 2x x +≤- (当且仅当1x =-时取“=”) 若0x ≠,则11122-2x x x x x x +≥+≥+≤即或 (当且仅当b a =时取“=”) 4.若0>ab ,则2≥+a b b a (当且仅当b a =时取“=”)若0ab ≠,则22-2a b a b a b b a b a b a +≥+≥+≤即或 (当且 仅当b a =时取“=”) 5.若R b a ∈,,则2 )2(2 22b a b a +≤ +(当且仅当b a =时取“=”) 注意: (1)当两个正数的积为定植时,可以求它们的和的最小值, 当两个正数的和为定植时,可以求它们的积的最小值,正所谓“积定和最小,和定积最大”. (2)求最值的条件“一正,二定,三取等” (3)均值定理在求最值、比较大小、求变量的取值范围、证明不等式、解决实际问题方面有广泛的应用 应用一:求最值 例:求下列函数的值域 (1)y =3x 2+ 1 2x 2 (2)y =x +1 x 解:(1)y =3x 2+ 1 2x 2 ≥23x 2· 1 2x 2 = 6 ∴值域为[ 6 ,+∞) (2)当x >0时,y =x +1 x ≥2 x ·1 x =2; 当x <0时, y =x +1x = -(- x -1 x )≤-2 x ·1 x =-2 ∴值域为(-∞,-2]∪[2,+∞) 解题技巧 技巧一:凑项 例 已知5 4x < ,求函数14245 y x x =-+-的最大值。 解:因450x -<,所以首先要“调整”符号,又1 (42) 45 x x --不是常数,所以对42x -要进行拆、凑项, 高中数学不等式练习题 一.选择题(共16小题) 1.若a>b>0,且ab=1,则下列不等式成立的是() A.a+<<log2(a+b))B.<log2(a+b)<a+ C.a+<log2(a+b)<D.log2(a+b))<a+< 2.设x、y、z为正数,且2x=3y=5z,则() A.2x<3y<5z B.5z<2x<3y C.3y<5z<2x D.3y<2x<5z 3.若x,y满足,则x+2y的最大值为() A.1 B.3 C.5 D.9 4.设x,y满足约束条件,则z=2x+y的最小值是()A.﹣15 B.﹣9 C.1 D.9 5.已知x,y满足约束条件,则z=x+2y的最大值是()A.0 B.2 C.5 D.6 6.设x,y满足约束条件,则z=x+y的最大值为()A.0 B.1 C.2 D.3 7.设x,y满足约束条件则z=x﹣y的取值范围是()A.[﹣3,0]B.[﹣3,2]C.[0,2]D.[0,3] 8.已知变量x,y满足约束条件,则z=x﹣y的最小值为()A.﹣3 B.0 C.D.3 9.若变量x,y满足约束条件,则目标函数z=﹣2x+y的最大值为()A.1 B.﹣1 C.﹣D.﹣3 10.若a,b∈R,且ab>0,则+的最小值是() A.1 B.C.2 D.2 11.已知0<c<1,a>b>1,下列不等式成立的是() A.c a>c b B.a c<b c C.D.log a c>log b c 12.已知x>0,y>0,lg2x+lg8y=lg2,则的最小值是() A.2 B.2 C.4 D.2 13.设a>0,b>2,且a+b=3,则的最小值是() A.6 B.C.D. 14.已知x,y∈R,x2+y2+xy=315,则x2+y2﹣xy的最小值是() A.35 B.105 C.140 D.210 15.设正实数x,y满足x>,y>1,不等式+≥m恒成立,则m的最大值为() A.2 B.4 C.8 D.16 16.已知两正数x,y 满足x+y=1,则z=的最小值为()A.B.C.D. 二.解答题(共10小题) 17.已知不等式|2x﹣3|<x与不等式x2﹣mx+n<0的解集相同. 《基本不等式》教学设计方案 人教版(A 版) 普通高中课程标准试验教科书必修第五册 【教学目标】 1、知识与技能目标 (12 a b +≤,认识其运算结构; (2)了解基本不等式的几何意义及代数意义; (3)能够利用基本不等式求简单的最值。 2、过程与方法目标 (1)经历由几何图形抽象出基本不等式的过程; (2)体验数形结合思想。 3、情感、态度和价值观目标 (1)感悟数学的发展过程,学会用数学的眼光观察、分析事物; (2)体会多角度探索、解决问题。 【能力培养】 培养学生严谨、规范的学习能力,辩证地分析问题的能力,学以致用的能力,分析问题、解决问题的能力。 【教学重点】 2 a b +≤的证明过程。 【教学难点】 2 a b +≤等号成立条件。 【教学方法】 教师启发引导与学生自主探索相结合 【教学工具】 课件辅助教学、实物演示实验 【教学过程设计】 一、 创设情景,引入新课 如图是在北京召开的第24届国际数学家大会的会标, 这是根据赵爽弦图而设计的。用课前折好的赵爽弦图示范,比较 4个直角三角形的面积和与大正方形的面积,你会得到怎样的相 等和不等关系? 赵爽弦图 1.探究图形中的不等关系 将图中的“风车”抽象成如图,在正方形ABCD中右个全等的直角三角形。 设直角三角形的两条直角边长为a,b那么正方形 的边长为。这样,4个直角三角形的面积的和是2ab, 正方形的面积为。由于4个直角三角形的面积小于正 方形的面积,我们就得到了一个不等式:。 当直角三角形变为等腰直角三角形,即a=b时,正 方形EFGH缩为一个点,这时有。 2.得到结论:一般的,如果 3.思考证明:你能给出它的证明吗? 证明:因为 当 所以,,即 4.基本不等式 1)特别的,如果a>0,b>0,我们用分别代替a、b ,可得,通常我们把上式写作:2)从不等式的性质推导基本不等式 用分析法证明: 要证 (1) 只要证≥ +b a ab 2 (2)要证(2),只要证 a+b-ab 20 (3)要证(3),只要证(a-b)0 ≥(4)显然,(4)是成立的。当且仅当a=b时,(4)中的等号成立。 3)理解基本不等式的几何意义 如图所示:AB是圆的直径,点C是AB上一点,AC=a,BC=b。过点C作垂直于AB的弦DE,连接AD、BD。 你能利用这个图形得出基本不等式的几何解释吗? 引导学生发现:表示圆的半经,表示半弦长CD,得到不等关系:≤() 易证Rt△ACD∽Rt△DCB,那么CD2=CA·CB 即CD=. 这个圆的半径为,显然,它大于或等于CD,即,其中当且仅当点C与圆心重合,即a=b时,等号成立. 几何意义:半弦长不大于半径长。 我们称ab为正数b a,的几何平均数,称 2b a+ 为正数b a,的算术平均数。 代数意义:几何平均数小于等于算术平均数 5.随堂练习 已知a、b、c都是正数,求证:(a+b)(b+c)(c+a)≥8abc高中数学解不等式方法+练习题
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