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第六章 第三节

同步检测训练

一、选择题

1.已知m ≠n ,x =m 4-m 3n ,y =n 3m -n 4,那么x 、y 的大小关系应是( )

A .x >y

B .x =y

C .x

D .与m 、n 的取值有关

答案:A

解析:x -y =m 3(m -n )-n 3(m -n )

=(m -n )(m 3-n 3)

=(m -n )2(m 2+mn +n 2)

=(m -n )2[(m +n 2)2+34

n 2]>0.故选A. 2.若0

A .a b

解析:∵b =2b 2>a +b 2>ab >a 2=a ,且0

b >0,且ab =1,若0

)2,则p 、q 的大小关系是( )

A .p >q

B .p =q

C .p

D .p ≥q

答案:C

解析:因为a 2+b 2

2

>ab =1,且0

)2>log c 14>0.故p

A .a ≥0

B .a ≥1

C .a ≥2

D .a ≥3

答案:C

解析:x 2+2x +a ≥-y 2-2y ,对任意实数x 、y 都成立,

则a ≥-y 2-2y -x 2-2x =2-(x +1)2-(y +1)2恒成立,

而2-(x +1)2-(y +1)2≤2,∴a ≥2.故选C.

5.若a >b >0,下列各式中恒成立的是( ) A.2a +b a +2b >a b B.b 2+1a 2+1>b 2

a 2 C .a +1a >

b +1b

D .a a >a b 答案:B

解法一:取a =12,b =14,则a +1a

,由此可知C 不恒成立. 当0b 时,可有a a

若a =2,b =1,可有2a +b a +2b =54,a b

=2,由此可见A 不恒成立. 由于是单项选择,综上可排除A 、C 、D .故选B.

解法二:当a >b >0时,b 2+1a 2+1-b 2a 2=(a +b )(a -b )a 2(a 2+1)

>0.选B. 6.若实数m 、n 、x 、y 满足m 2+n 2=a ,x 2+y 2=b ,其中a 、b 为常数,那么mx +ny 的最大值是( )

A.a +b 2

B.ab

C. a 2+b 22

D.a 2+b 2

2

答案:B

解法一:设??? m =a cos αn =a sin α,???

x =b cos βy =b sin β

(α,β∈R ), 则mx +ny =ab (cos αcos β+sin αsin β)

=ab cos(α-β)≤ab ,

当且仅当cos(α-β)=1时,等号成立.故选B.

解法二:由已知得m 2a +n 2a =1,x 2b +y 2

b

=1, ∴mx +ny =ab (m a x b +n a y b

)≤ab [12(m 2a +x 2b )+12(n 2a +y 2

b )]=ab , 当且仅当m a =x b ,且n a =y b

时,等号成立.故选B. 7.(2009·福州质检)已知实数a ,b ,则“ab ≥2”是“a 2+b 2≥4”的( )

A .充分不必要条件

B .必要不充分条件

C .充要条件

D .既不充分也不必要条件

答案:A

解析:∵a 2+b 2≥2ab 而ab ≥2,2ab ≥4.

∴a 2+b 2≥4,但a 2+b 2≥4ab ≥2.

如a =-2,b =2满足a 2+b 2≥4.

不满足ab ≥2.故选A.

8.(2009·黄冈中学一模)已知a 、b 、m 、n 、x 、y 均为正数,且a ≠b ,若a 、m 、b 、x 成等差数列,a 、n 、b 、y 成等比数列,则有( )

A .m >n ,x >y

B .m >n ,x

C .m

D .m y

答案:B

解析:a 、b 、m 、n 、x 、y 均为正数,且a ≠b ,a 、m 、b 、x 成等差数列,则m =a +b 2

>ab ,x =2b -m ,a 、n 、b 、y 成等比数列,则n =ab ,y =b 2n ,则m >n ,x -y =2b -m -b 2n

<2b -n -b 2n =2bn -n 2-b 2n =-(n -b )2n

≤0,x

<0,对满足a >b >c 恒成立,则λ的取值范围是________.

答案:(4,+∞)

解析:∵a >b >c ,

1a -b +1b -c +λc -a

<0, ∴λa -c >1a -b +1b -c

, λ>a -c a -b +a -c b -c

=(a -b )+(b -c )a -b +(a -b )+(b -c )b -c

=a -b a -b +b -c a -b +a -b b -c +b -c b -c =2+b -c a -b +a -b b -c >2+2b -c a -b ·a -b b -c

=4, 即λ的取值范围是(4,+∞).

10.若0

解析:由0

a +

b >2ab ,a 2+b 2>2ab ,又a >a 2,b >b 2知a +b >a 2+b 2,从而a +b 最大.

11.已知a >0且a ≠1,P =log a (a 2-a +1),Q =log a (a 3-a +1),则P 与Q 的大小关系是________.

答案:P

解析:(a 3-a +1)-(a 2-a +1)=a 3-a 2=a 2(a -1).

①当a >1时,函数y =log a x 是增函数.

∵a >1,∴a 2(a -1)>0.

∴P

②当0

∵0

∴P

由①②,知P

三、解答题

12.如果a >b ,ab =1,求证:a 2+b 2≥22(a -b ),并指明何时取“=”号. 证明:因为a >b ,a -b >0,所以欲证a 2+b 2≥22(a -b ).

只需证a 2+b 2

a -b

≥2 2. 因为a >b ,所以a -b >0,又知ab =1.

所以a 2+b 2a -b =a 2+b 2-2ab +2ab a -b =(a -b )2+2a -b

=(a -b )+2a -b ≥2(a -b )·2a -b

=2 2. 所以a 2+b 2

a -b

≥22,即a 2+b 2≥22(a -b ). 当且仅当a -b =2a -b

,即a -b =2时,取等号. 13.已知:a 、b 、c 均为正数.

求证:(ab +a +b +1)(ab +ac +bc +c 2)≥16abc .

证明:ab +a +b +1=(a +1)(b +1),

ab +ac +bc +c 2=(a +c )(b +c ),

∵a 、b 、c ∈(0,+∞),∴a +1≥2a >0,b +1≥2b >0, a +c ≥2ac >0,b +c >2bc >0.

四式相乘得:(ab +a +b +1)(ab +ac +bc +c 2)≥16abc .

14.(2009·福州质检)已知,x ,y ,z ∈R ,若x 4+y 4+z 4=1,求证:x 2+y 2+z 2≤ 3. 证明:x ,y ,z ∈R ,且x 4+y 4+z 4=1为定值,

利用柯西不等式得到

(x 2+y 2+z 2)2≤(12+12+12)[(x 2)2+(y 2)2+(z 2)2]

从而(x 2+y 2+z 2)2≤3?x 2+y 2+z 2≤ 3

当且仅当x 21=y 21=z 21

时取“=”号, 又x 4+y 4+z 4=1所以x 2=y 2=z 2=33

时取“=”号. 15.(2009·广西三市调研)数列{a n }中,a 1=1,且前n 项和S n 满足lg S n =2lg n +lg a n , (Ⅰ)求a n 和S n ;

(Ⅱ)令b n =S n n !,数列{b n }的前n 项和为T n ,当n ≥2时,求证:2n n +1

<2. 解:(Ⅰ)由lg S n =2lg n +lg a n ,得S n =n 2a n

于是a n =S n -S n -1=n 2a n -(n -1)2a n -1

即(n 2-1)a n =(n -1)2a n -1,∴a n a n -1=(n -1)2n 2-1=n -1n +1

有a n =n -1n +1·n -2n ·n -3n -1·…·24·13·a 1=2n (n +1)

∴S n =n 2a n =n 2·2n (n +1)=2n n +1

(Ⅱ)由(Ⅰ)得b n =S n n !=2n n +1·1n !=2n (n +1)!

而n (n +1)!=1n !-1(n +1)!

∴T n =b 1+b 2+…+b n =2×12!+2×23!+2×34!+…+2n (n +1)!

=2[(1-12!)+(12!-13!)+(13!-14!)+…+(1n !-1(n +1)!

)] =2[1-1(n +1)!]=2-2(n +1)!

<2 当n ≥2时,有(n +1)!>n +1,于是T n =2-2(n +1)!>2-2n +1=2n n +1

故命题得证.

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