2021-2022年高考数学一轮总复习第七章不等式及推理与证明题组训练43基本不等式理
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高考数学一轮复习第七章不等式、推理与证明7.6推理与证明考试要求 1.了解合情推理的含义,能进行简单的归纳推理和类比推理,体会并认识合情推理在数学发现中的作用.2.了解演绎推理的含义,掌握演绎推理的“三段论”,并能运用“三段论”进行一些简单的演绎推理.3.了解直接证明的两种基本方法——分析法和综合法;了解分析法和综合法的思考过程和特点.4.了解反证法的思考过程和特点.知识梳理1.合情推理类型定义特点归纳推理由某类事物的部分对象具有某些特征,推出该类事物的全部对象都具有这些特征的推理,或者由个别事实概括出一般结论的推理由部分到整体、由个别到一般类比推理由两类对象具有某些类似特征和其中一类对象的某些已知特征,推出另一类对象也具有这些特征的推理由特殊到特殊2.演绎推理(1)定义:从一般性的原理出发,推出某个特殊情况下的结论,我们把这种推理称为演绎推理.简言之,演绎推理是由一般到特殊的推理.(2)“三段论”是演绎推理的一般模式,包括:①大前提——已知的一般原理;②小前提——所研究的特殊情况;③结论——根据一般原理,对特殊情况做出的判断.3.直接证明(1)综合法①定义:一般地,利用已知条件和某些数学定义、公理、定理等,经过一系列的推理论证,最后推导出所要证明的结论成立,这种证明方法叫做综合法.②框图表示:P⇒Q1―→Q1⇒Q2―→Q2⇒Q3―→…―→Q n⇒Q(其中P表示已知条件、已有的定义、公理、定理等,Q表示所要证明的结论).③思维过程:由因导果.(2)分析法①定义:一般地,从要证明的结论出发,逐步寻求使它成立的充分条件,直至最后,把要证明的结论归结为判定一个明显成立的条件(已知条件、定理、定义、公理等)为止,这种证明方法叫做分析法.②框图表示:Q⇐P1―→P1⇐P2―→P2⇐P3―→…―→得到一个明显成立的条件(其中Q表示要证明的结论).③思维过程:执果索因.4.间接证明反证法:一般地,假设原命题不成立(即在原命题的条件下,结论不成立),经过正确的推理,最后得出矛盾,因此说明假设错误,从而证明原命题成立的证明方法.思考辨析判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)归纳推理得到的结论不一定正确,类比推理得到的结论一定正确.(×)(2)“所有3的倍数都是9的倍数,某数m是3的倍数,则m一定是9的倍数”,这是三段论推理,但其结论是错误的.(√)(3)分析法是从要证明的结论出发,逐步寻找使结论成立的充要条件.(×)(4)用反证法证明结论“a>b”时,应假设“a<b”.(×)教材改编题1.已知在数列{a n}中,a1=1,当n≥2时,a n=a n-1+2n-1,依次计算a2,a3,a4后,猜想a n的表达式是()A.a n=3n-1 B.a n=4n-3C.a n=n2D.a n=3n-1答案 C解析a2=a1+3=4,a3=a2+5=9,a4=a3+7=16,a1=12,a2=22,a3=32,a4=42,猜想a n=n2.2.给出下列命题:“①正方形的对角线相等;②矩形的对角线相等,③正方形是矩形”,按照三段论证明,正确的是()A.①②⇒③B.①③⇒②C.②③⇒①D.以上都不对答案 C解析“矩形的对角线相等”是大前提,“正方形是矩形”是小前提,“正方形的对角线相等”是结论.所以②③⇒①.3.用反证法证明命题:“设a,b为实数,则方程x3+ax+b=0至少有一个实根”时,要作的假设是()A.方程x3+ax+b=0没有实根B.方程x3+ax+b=0至多有一个实根C.方程x3+ax+b=0至多有两个实根D.方程x3+ax+b=0恰好有两个实根答案 A解析方程x3+ax+b=0至少有一个实根的反面是方程x3+ax+b=0没有实根.题型一合情推理与演绎推理命题点1归纳推理例1如图,第1个图形由正三角形扩展而成,共12个顶点.第n个图形由正n+2边形扩展而来,其中n∈N*,则第n个图形的顶点个数是()A.(2n+1)(2n+2) B.3(2n+2)C.2n(5n+1) D.(n+2)(n+3)答案 D解析由已知中的图形可以得到:当n=1时,图形的顶点个数为12=3×4,当n=2时,图形的顶点个数为20=4×5,当n=3时,图形的顶点个数为30=5×6,当n=4时,图形的顶点个数为42=6×7,……由此可以推断,第n个图形的顶点个数为(n+2)(n+3).命题点2类比推理例2(2022·铜仁质检)在△ABC中,BC⊥AC,AC=a,BC=b,则△ABC的外接圆的半径r=a2+b22,将此结论类比推广到空间中可得:在四面体P-ABC中,P A,PB,PC两两垂直,P A=a,PB=b,PC=c,则四面体P-ABC的外接球的半径R=________.答案a2+b2+c22解析可以类比得到:在四面体P-ABC中,P A,PB,PC两两垂直,P A=a,PB=b,PC =c,四面体P-ABC的外接球的半径R=a2+b2+c22.下面进行证明:可将图形补成以P A,PB,PC为邻边的长方体,则四面体P-ABC的外接球即为长方体的外接球,所以半径R=a2+b2+c22.命题点3演绎推理例3下面是小明同学利用三段论模式给出的一个推理过程:①若{a n}是等比数列,则{a n+a n+1}是等比数列(大前提),②若b n=(-1)n,则数列{b n}是等比数列(小前提),③所以数列{b n +b n+1}是等比数列(结论),以上推理()A.结论正确B.大前提不正确C.小前提不正确D.全不正确答案 B解析大前提错误:当a n=(-1)n时,a n+a n+1=0,此时{a n+a n+1}不是等比数列;小前提正确:∵b n=(-1)n,∴b nb n-1=-1n-1n-1=-1(n≥2,n∈N*)为常数,∴数列{b n}是首项为-1,公比为-1的等比数列;结论错误:b n+b n+1=(-1)n+(-1)n+1=0,故数列{b n+b n+1}不是等比数列.教师备选1.观察下列各式:72=49,73=343,74=2 401,…,则72 023的末两位数字为()A.01 B.43 C.07 D.49答案 B解析∵72=49,73=343,74=2 401,75=16 807,76=117 649,78=823 543,…,∴7n(n≥2,n∈N*)的末两位数字具备周期性,且周期为4,∵2 023=4×505+3,∴72 023和73的末两位数字相同,故72 023的末两位数字为43.2.在等差数列{a n}中,若a10=0,则有等式a1+a2+…+a n=a1+a2+…+a19-n(n<19且n∈N*)成立,类比上述性质,在等比数列{b n}中,若b11=1,则有()A.b1·b2·…·b n=b1·b2·…·b19-n(n<19且n∈N*)B.b1·b2·…·b n=b1·b2·…·b21-n(n<21且n∈N*)C.b1+b2+…+b n=b1+b2+…+b19-n(n<19且n∈N*)D.b1+b2+…+b n=b1+b2+…+b21-n(n<21且n∈N*)答案 B解析在等差数列{a n}中,若s+t=p+q(s,t,p,q∈N*),则a s+a t=a p+a q,若a m=0,则a n+1+a n+2+…+a2m-2-n+a2m-1-n=0,所以a1+a2+…+a n=a1+a2+…+a2m-1-n成立,当m=10时,a1+a2+…+a n=a1+a2+…+a19-n(n<19且n∈N*)成立,在等比数列{b n}中,若s+t=p+q(s,t,p,q∈N*),则b s b t=b p b q,若b m=1,则b n+1b n+2·…·b2m-2-n b2m-1-n=1,所以b1b2·…·b n=b1b2·…·b2m-1-n成立,当m=11时,b1b2·…·b n=b1b2·…·b21-n(n<21且n∈N*)成立.3.“对数函数是非奇非偶函数,f(x)=log2|x|是对数函数,因此f(x)=log2|x|是非奇非偶函数”,以上推理()A.结论正确B.大前提错误C.小前提错误D.推理形式错误答案 C解析本命题的小前提是f(x)=log2|x|是对数函数,但是这个小前提是错误的,因为f(x)=log2|x|不是对数函数,它是一个复合函数,只有形如y=log a x(a>0且a≠1)的才是对数函数.故选C. 思维升华(1)归纳推理问题的常见类型及解题策略①与数字有关的等式的推理.观察数字特点,找出等式左右两侧的规律及符号.②与式子有关的推理.观察每个式子的特点,注意纵向对比,找到规律.③与图形变化有关的推理.合理利用特殊图形归纳推理出结论,并用赋值检验法验证其真伪性.(2)类比推理常见的情形有:平面与空间类比;低维与高维类比;等差与等比数列类比;运算类比;数的运算与向量运算类比;圆锥曲线间的类比等.跟踪训练1(1)(2022·南昌模拟)已知x>0,不等式x+1x≥2,x+4x2≥3,x+27x3≥4,…,可推广为x+ax n≥n+1,则a的值为()A.n2B.n n C.2n D.22n-2答案 B解析由题意,当分母的指数为1时,分子为11=1;当分母的指数为2时,分子为22=4;当分母的指数为3时,分子为33=27;据此归纳可得x+ax n≥n+1中,a的值为n n.(2)类比是学习探索中一种常用的思想方法,在等差数列与等比数列的学习中我们发现:只要将等差数列的一个关系式中的运算“+”改为“×”,“-”改为“÷”,正整数改为正整数指数幂,相应地就可以得到与等比数列的一个形式相同的关系式,反之也成立.在等差数列{a n}中有a n -k +a n +k =2a n (n >k ),借助类比,在等比数列{b n }中有________.答案 b n -k b n +k =b 2n (n >k )解析 由题设描述,将左式加改乘,则相当于a n -k +a n +k 改写为b n -k b n +k ;将右式正整数2改为指数,则相当于2a n 改写为b 2n ,∴等比数列{b n }中有b n -k b n +k =b 2n (n >k ).(3)(2022·银川模拟)一道四个选项的选择题,赵、钱、孙、李各选了一个选项,且选的恰好各不相同.赵说:“我选的是A.”钱说:“我选的是B ,C ,D 之一.”孙说:“我选的是C.”李说:“我选的是D.”已知四人中只有一人说了假话,则说假话的人可能是________.答案 孙、李解析 赵不可能说谎,否则由于钱不选A ,则孙和李之一选A ,出现两人说谎. 钱不可能说谎,否则与赵同时说谎;所以可能的情况是赵、钱、孙、李选择的分别为(A ,C ,B ,D)或(A ,D ,C ,B),所以说假话的人可能是孙、李.题型二 直接证明与间接证明命题点1 综合法例4 设a ,b ,c 均为正数,且a +b +c =1,证明:(1)ab +bc +ca ≤13; (2)a 2b +b 2c +c 2a≥1. 证明 (1)由a 2+b 2≥2ab ,b 2+c 2≥2bc ,c 2+a 2≥2ca ,得a 2+b 2+c 2≥ab +bc +ca .由题设得(a +b +c )2=1,即a 2+b 2+c 2+2ab +2bc +2ca =1,所以3(ab +bc +ca )≤1,即ab +bc +ca ≤13, 当且仅当“a =b =c ”时等号成立.(2)因为a 2b +b ≥2a ,b 2c +c ≥2b ,c 2a+a ≥2c , 当且仅当“a 2=b 2=c 2”时等号成立,故a 2b +b 2c +c 2a+(a +b +c )≥2(a +b +c ), 则a 2b +b 2c +c 2a≥a +b +c . 所以a 2b +b 2c +c 2a≥1. 命题点2 分析法例5 用分析法证明:当x ≥0,y ≥0时,2y ≥x +2y -x .证明 要证不等式成立, 只需证x +2y ≥x +2y 成立,即证(x +2y )2≥(x +2y )2成立,即证x +2y +22xy ≥x +2y 成立, 即证2xy ≥0成立,因为x ≥0,y ≥0,所以2xy ≥0,所以原不等式成立.命题点3 反证法例6 已知非零实数a ,b ,c 两两不相等.证明:三个一元二次方程ax 2+2bx +c =0,bx 2+2cx +a =0,cx 2+2ax +b =0不可能都只有一个实根.证明 假设三个方程都只有一个实根,则⎩⎪⎨⎪⎧ b 2-ac =0, ①c 2-ab =0, ②a 2-bc =0. ③①+②+③,得a 2+b 2+c 2-ab -bc -ca =0,④ ④化为(a -b )2+(b -c )2+(c -a )2=0.⑤ 于是a =b =c ,这与已知条件相矛盾.因此,所给三个方程不可能都只有一个实根. 教师备选(2022·贵州质检)请在综合法、分析法、反证法中选择两种不同的方法证明:(1)如果a >0,b >0,则lg a +b 2≥lg a +lg b 2; (2)22-7>10-3.解 (1)方法一 (综合法)因为a >0,b >0,所以a +b 2≥ab , 所以lg a +b 2≥lg ab . 因为lg ab =12lg(ab )=12(lg a +lg b ), 所以lg a +b 2≥lg a +lg b 2. 方法二 (分析法)要证lg a +b 2≥lg a +lg b 2, 即证lg a +b 2≥12lg(ab )=lg ab , 即证a +b 2≥ab , 由a >0,b >0,上式显然成立,则原不等式成立.(2)方法一 (分析法)要证22-7>10-3,即证22+3>10+7,即证(22+3)2>(10+7)2.即证17+122>17+270,即证122>270,即证62>70.因为(62)2=72>(70)2=70,所以62>70成立.由上述分析可知22-7>10-3成立.方法二 (综合法)由22-7=122+7,且10-3=110+3, 由22<10,7<3, 可得22+7<10+3, 可得122+7>110+3, 即22-7>10-3成立.思维升华 (1)综合法证题从已知条件出发,分析法从要证结论入手,证明一些复杂问题,可采用两头凑的方法.(2)反证法适用于不好直接证明的问题,应用反证法证明时必须先否定结论.跟踪训练2 (1)已知a >0,b >0,求证:a +b 2≥2ab a +b; (2)已知a +b +c >0,ab +bc +ca >0,abc >0,求证:a >0,b >0,c >0.证明 (1)∵a >0,b >0,要证a +b 2≥2ab a +b, 只要证(a +b )2≥4ab ,只要证(a +b )2-4ab ≥0,即证a 2-2ab +b 2≥0,而a 2-2ab +b 2=(a -b )2≥0恒成立,故a +b 2≥2ab a +b成立. (2)假设a ,b ,c 不全是正数,即至少有一个不是正数,不妨先设a ≤0,下面分a =0和a <0两种情况讨论,如果a =0,则abc =0与abc >0矛盾,所以a =0不可能,如果a <0,那么由abc >0可得,bc <0,又因为a +b +c >0,所以b +c >-a >0,于是ab +bc +ca =a (b +c )+bc <0,这和已知ab +bc +ca >0相矛盾,因此,a <0也不可能,综上所述,a >0,同理可证b >0,c >0,所以原命题成立.课时精练1.指数函数都是增函数(大前提),函数y =⎝⎛⎭⎫1e x 是指数函数(小前提),所以函数y =⎝⎛⎭⎫1e x 是增函数(结论).上述推理错误的原因是( )A .小前提不正确B .大前提不正确C .推理形式不正确D .大、小前提都不正确答案 B解析 大前提错误.因为指数函数y =a x (a >0,且a ≠1)在a >1时是增函数,而在0<a <1时为减函数.2.(2022·大庆联考)用反证法证明命题:“若a 2+b 2+c 2+d 2=0,则a ,b ,c ,d 都为0”.下列假设中正确的是( )A .假设a ,b ,c ,d 都不为0B .假设a ,b ,c ,d 至多有一个为0C .假设a ,b ,c ,d 不都为0D .假设a ,b ,c ,d 至少有两个为0答案 C解析 需假设a ,b ,c ,d 不都为0.3.若一个带分数的算术平方根等于带分数的整数部分乘以分数部分的算术平方根,则称该带分数为“穿墙数”,例如223=223.若一个“穿墙数”的整数部分等于log 28,则分数部分等于( )A.37B.49C.38D.716答案 C解析 因为log 28=3,所以可设这个“穿墙数”为3+n m, 则3+n m =3n m , 等式两边平方得3+n m =9n m , 即n m =38. 4.下面几种推理是合情推理的是( )①由圆的性质类比出球的有关性质;②由直角三角形、等腰三角形、等边三角形内角和是180°,归纳出所有三角形的内角和都是180°;③某次考试张军成绩是100分,由此推出全班同学成绩都是100分;④三角形内角和是180°,四边形内角和是360°,五边形内角和是540°,归纳出n 边形内角和是(n -2)·180°.A .①②B .①③④C .①②④D .②④答案 C解析 ①为类比推理,从特殊到特殊,正确;②④为归纳推理,从特殊到一般,正确;③不符合类比推理和归纳推理的定义,错误.5.(2022·普宁模拟)有一个游戏,将标有数字1,2,3,4的四张卡片分别随机发给甲、乙、丙、丁4个人,每人一张,并请这4个人在看自己的卡片之前进行预测:甲说:乙或丙拿到标有3的卡片;乙说:甲或丙拿到标有2的卡片;丙说:标有1的卡片在甲手中;丁说:甲拿到标有3的卡片.结果显示:甲、乙、丙、丁4个人的预测都不正确,那么丁拿到卡片上的数字为( )A .1B .2C .3D .4答案 C解析 乙、丙、丁所说为假⇒甲拿4,甲、乙所说为假⇒丙拿1,甲所说为假⇒乙拿2, 故甲、乙、丙、丁4个人拿到的卡片上的数字依次为4,2,1,3.6.观察下列数的特点:1,2,2,3,3,3,4,4,4,4,…,则第2 023项是( )A .61B .62C .63D .64答案 D解析 由规律可得,数字相同的数的个数依次为1,2,3,4,…,n .由n n +12≤2 023,得n ≤63,且n ∈N *, 当n =63时,共有63×642=2 016项, 则第2 017项至第2 080项均为64,即第2 023项是64.7.观察下列各式:已知a +b =1,a 2+b 2=3,a 3+b 3=4,a 4+b 4=7,a 5+b 5=11,…,则归纳猜测a 7+b 7=________.答案 29解析 观察发现,1+3=4,3+4=7,4+7=11,又7+11=18,11+18=29,∴a 7+b 7=29.8.若三角形内切圆半径为r ,三边长为a ,b ,c ,则三角形的面积S =12(a +b +c )r ,利用类比思想:若四面体内切球半径为R ,四个面的面积为S 1,S 2,S 3,S 4,则四面体的体积V =________.答案 13R (S 1+S 2+S 3+S 4) 解析 设四面体的内切球的球心为O ,则球心O 到四个面的距离都是R ,所以四面体的体积等于以O 为顶点,分别以四个面为底面的4个三棱锥体积的和.9.选用恰当的证明方法,证明下列不等式.(1)证明:6+7>22+5;(2)设a ,b ,c 都是正数,求证:bc a +ac b +ab c≥a +b +c . 证明 (1)要证6+7>22+5,只需证明(6+7)2>(22+5)2,即证明242>240,也就是证明42>40,式子显然成立,故原不等式成立.(2)2⎝⎛⎭⎫bc a +ac b +ab c =⎝⎛⎭⎫bc a +ac b +⎝⎛⎭⎫bc a +ab c +⎝⎛⎭⎫ac b +ab c≥2abc 2ab +2acb 2ac +2bca 2bc=2c +2b +2a , 所以bc a +ac b +ab c≥a +b +c ,当且仅当a =b =c 时,等号成立. 10.若x ,y 都是正实数,且x +y >2,求证:1+x y <2与1+y x<2中至少有一个成立. 解 假设1+x y <2和1+y x<2都不成立, 即1+x y ≥2和1+y x≥2同时成立. ∵x >0且y >0,∴1+x ≥2y,1+y ≥2x .两式相加得2+x +y ≥2x +2y ,即x +y ≤2.此与已知条件x +y >2相矛盾, ∴1+x y <2和1+y x<2中至少有一个成立.11.我国古代数学名著《九章算术》中割圆术有:“割之弥细,所失弥少,割之又割,以至于不可割,则与圆周合体而无所失矣.”其体现的是一种无限与有限的转化过程,比如在2+2+2+…中“…”即代表无限次重复,但原式却是个定值x ,这可以通过方程2+x =x 确定x =2,类比上述解决方法,则正数1+11+11+…等于( ) A.1+32B.1+52C.-1+52D.-1+32答案 B解析 依题意1+1x=x ,其中x 为正数, 即x 2-x -1=0,解得x =1+52(负根舍去). 12.大于1的正整数m 的三次幂可“分裂”成若干个连续奇数的和,如23=3+5,33=7+9+11,43=13+15+17+19,…,若m 3分裂后,其中有一个奇数是103,则m 的值是( )A .9B .10C .11D .12答案 B解析 因为底数为2的分裂成2个奇数,底数为3的分裂成3个奇数,底数为4的分裂成4个奇数,所以m 3有m 个奇数,则从底数是2到底数是m 一共有2+3+4+…+m =2+m m -12个奇数,又2n +1=103时,有n =51,则奇数103是从3开始的第52个奇数, 因为9+29-12=44,10+210-12=54,所以第52个奇数是底数为10的数的立方分裂的奇数的其中一个,即m =10.13.在正整数数列中,由1开始依次按如下规则取它的项:第一次取1;第二次取2个连续偶数2,4;第三次取3个连续奇数5,7,9;第四次取4个连续偶数10,12,14,16;第五次取5个连续奇数17,19,21,23,25,按此规律取下去,得到一个子数列1,2,4,5,7,9,10,12,14,16,17,19,…,则在这个子数列中第2 022个数是( )A .3 976B .3 978C .3 980D .3 982答案 C解析 由题意可得,奇数次取奇数个数,偶数次取偶数个数,前n 次共取了1+2+3+…+n =n n +12个数,且第n 次取的最后一个数为n 2, 当n =63时,63×63+12=2 016, 即前63次共取了2 016个数,第63次取的数都为奇数,并且最后一个数为632=3 969, 即第2 016个数为3 969,所以当n =64时,依次取3 970,3 972,3 974,3 976,3 978,3 980,…,所以第2 022个数是3 980.14.(2022·平顶山模拟)某市为了缓解交通压力,实行机动车限行政策,每辆机动车每周一到周五都要限行一天,周六和周日不限行.某公司有A ,B ,C ,D ,E 五辆车,每天至少有四辆车可以上路行驶.已知E 车周四限行,B 车昨天限行,从今天算起,A ,C 两车连续四天都能上路行驶,E 车明天可以上路,由此可推测出今天是星期________.答案 四解析 由题意,A ,C 只能在每周前三天限行,又昨天B 限行,E 车明天可以上路,因此今天不能是一周的前3天,因此今天是周四.这样周一、周二A ,C 限行,周三B 限行,周四E 限行,周五D 限行.满足题意.15.已知a ,b ,c ∈R ,若b a ·c a >1且b a +c a ≥-2,则下列结论成立的是( ) A .a ,b ,c 同号 B .b ,c 同号,a 与它们异号C .a ,c 同号,b 与它们异号D .b ,c 同号,a 与b ,c 的符号关系不确定答案 A解析 由b a ·c a >1知b a 与c a 同号,若b a >0且c a >0,不等式b a +c a ≥-2显然成立,若b a <0且c a <0,则-b a>0,-c a>0,⎝⎛⎭⎫-b a +⎝⎛⎭⎫-c a ≥2⎝⎛⎭⎫-b a ·⎝⎛⎭⎫-c a >2,即b a +c a <-2,这与b a +c a ≥-2矛盾,故b a >0且c a>0,即a ,b ,c 同号.16.已知α,β为锐角,求证:1cos 2α+1sin 2αsin 2βcos 2β≥9. 解 要证1cos 2α+1sin 2αsin 2βcos 2β≥9, 只需证1cos 2α+4sin 2αsin 22β≥9, ① 考虑到sin 22β≤1,可知4sin 2αsin 22β≥4sin 2α, 因而要证①应先证1cos 2α+4sin 2α≥9, 即证sin 2α+cos 2αcos 2α+4sin 2α+cos 2αsin 2α≥9,又sin2α+cos2αcos2α+4sin2α+cos2αsin2α=sin2αcos2α+4cos2αsin2α+5≥9,所以原不等式成立.。
2021年高考数学一轮总复习第7章不等式推理与证明第四节基本不等式AB 卷文新人教A 版1.(xx·湖南,7)若实数a ,b 满足1a +2b=ab ,则ab 的最小值为( )A. 2B.2C.2 2D.4解析 由1a +2b =ab ,知a >0,b >0,由于1a +2b ≥22ab,∴ab ≥22ab,∴ab ≥2 2.故选C. 答案 C2.(xx·福建,5)若直线x a +yb=1(a >0,b >0)过点(1,1),则a +b 的最小值等于( ) A.2 B.3 C.4D.5解析 由题意1a +1b=1,∴a +b =(a +b )⎝ ⎛⎭⎪⎫1a +1b =2+b a +a b≥4,当且仅当a =b =2时,取等号.故选C. 答案 C3.(xx·陕西,10)设f (x )=ln x ,0<a <b ,若p =f (ab ),q =f ⎝ ⎛⎭⎪⎫a +b 2,r =12(f (a )+f (b )),则下列关系式中正确的是( ) A.q =r <pB.q =r >pC.p =r <qD.p =r >q解析 ∵0<a <b ,∴a +b2>ab ,又∵f (x )=ln x 在(0,+∞)上为增函数, 故f ⎝⎛⎭⎪⎫a +b 2>f (ab ), 即q >p .又r =12(f (a )+f (b ))=12(ln a +ln b )=12ln a +12ln b =ln(ab )12=f (ab )=p . 故p =r <q .选C. 答案 C4.(xx·重庆,9)若log 4(3a +4b )=log 2ab ,则a +b 的最小值是( ) A.6+2 3 B.7+2 3 C.6+4 3D.7+43解析 因为log 4(3a +4b )=log 2ab ,所以log 4(3a +4b )=log 4(ab ),即3a +4b =ab ,且⎩⎨⎧3a +4b >0,ab >0,即a >0,b >0,所以4a +3b =1(a >0,b >0),a +b =(a +b )⎝ ⎛⎭⎪⎫4a +3b =7+4b a +3a b ≥7+24b a ·3a b =7+43,当且仅当4b a =3ab时取等号,选择D.答案 D5.(xx·福建,9)要制作一个容积为4 m 3,高为1 m 的无盖长方体容器.已知该容器的底面造价是每平方米20元,侧面造价是每平方米10元,则该容器的最低总造价是( )A.80元B.120元C.160元D.240元解析 设该容器的总造价为y 元,长方体的底面矩形的长为x m ,因为无盖长方体的容积为4 m 3,高为1 m ,所以长方体的底面矩形的宽为4xm ,依题意,得y =20×4+10⎝⎛⎭⎪⎫2x +2×4x =80+20⎝⎛⎭⎪⎫x +4x ≥80+20×2x ·4x =160(当且仅当x =4x,即x =2时取等号).所以该容器的最低总造价为160元.故选C. 答案 C6.(xx·山东,12)设正实数x ,y ,z 满足x 2-3xy +4y 2-z =0.则当zxy取得最小值时,x +2y -z 的最大值为( )A.0B.98C.2D.94解析 z xy =x 2-3xy +4y 2xy =x y -3+4yx≥2x y ·4yx-3=1,当且仅当x =2y 时等号成立.此时z =2y 2,∴x +2y -z =2y +2y -2y 2=-2(y -1)2+2, ∴当y =1,x =2,z =2时,x +2y -z 取得最大值2. 答案 C7.(xx·陕西,10)小王从甲地到乙地往返的时速分别为a 和b (a <b ),其全程的平均时速为v ,则( ) A.a <v <ab B.v =abC.ab <v <a +b2D.v =a +b2解析 v =-21a +1b=2aba +b (a <b ),所以a <v <ab .故选A.答案 A8.(xx·天津,12)已知a >0,b >0,ab =8,则当a 的值为________时,log 2a ·log 2(2b )取得最大值.解析 log 2a ·log 2(2b )=log 2a ·(1+log 2b )≤⎝ ⎛⎭⎪⎫log 2a +1+log 2b 22=⎝ ⎛⎭⎪⎫log 2ab +122=⎝ ⎛⎭⎪⎫log 28+122=4,当且仅当log 2a =1+log 2b ,即a =2b 时,等号成立,此时a =4,b =2. 答案 49.(xx·浙江,12)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2,x ≤1,x +6x-6,x >1,则f (f (-2))=________,f (x )的最小值是________.解析 因为f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2,x ≤1x +6x-6,x >1,∴f (-2)=(-2)2=4,∴f [f (-2)]=f (4)=-12.当x ≤1时,f (x )min =f (0)=0.当x>1时,f (x )=x +6x-6≥26-6,当且仅当x =6时“=”成立.∵26-6<0,∴f (x )的最小值为26-6.答案 -1226-610.(xx·山东,14)定义运算“⊗”:x ⊗y =x 2-y 2xy(x ,y ∈R ,xy ≠0),当x >0,y >0时,x ⊗y +(2y )⊗x 的最小值为________.解析 由题意,得x ⊗y +(2y )⊗x =x 2-y 2xy +(2y )2-x 22yx =x 2+2y 22xy ≥2x 2·2y 22xy=2,当且仅当x =2y 时取等号. 答案211.(xx·浙江,16)已知实数a ,b ,c 满足a +b +c =0,a 2+b 2+c 2=1,则a 的最大值是________.解析 由a +b +c =0,得a =-b -c , 则a 2=(-b -c )2=b 2+c 2+2bc ≤b 2+c 2+b 2+c 2 =2(b 2+c 2),又a 2+b 2+c 2=1,所以3a 2≤2,解得-63≤a ≤63. 所以a max =63. 答案6312.(xx·天津,14)设a +b =2,b >0,则12|a |+|a |b的最小值为________.解析 因为a +b =2,所以a +b2=1,12|a |+|a |b =a +b22|a |+|a |b =a 4|a |+b 4|a |+|a |b ≥a4|a |+2b 4|a |·|a |b =a4|a |+1, 当且仅当b =2|a |时,等号成立,当a >0时,a 4|a |+1=54,故12|a |+|a |b ≥54;当a <0时,a 4|a |+1=34,12|a |+|a |b ≥34.综上可得最小值为34.答案 34。
高考数学一轮复习 第七章 不等式、推理与证明7.4 基本不等式 考试要求 1.掌握基本不等式及常见变型.2.会用基本不等式解决简单的最值问题. 知识梳理1.基本不等式:ab ≤a +b 2 (1)基本不等式成立的条件:a >0,b >0. (2)等号成立的条件:当且仅当a =b 时取等号.(3)其中a +b 2叫做正数a ,b 的算术平均数,ab 叫做正数a ,b 的几何平均数. 2.几个重要的不等式(1)a 2+b 2≥2ab (a ,b ∈R ).(2)b a +a b≥2(a ,b 同号). (3)ab ≤⎝⎛⎭⎫a +b 22 (a ,b ∈R ).(4)a 2+b 22≥⎝⎛⎭⎫a +b 22 (a ,b ∈R ).以上不等式等号成立的条件均为a =b .3.利用基本不等式求最值(1)已知x ,y 都是正数,如果积xy 等于定值P ,那么当x =y 时,和x +y 有最小值2P .(2)已知x ,y 都是正数,如果和x +y 等于定值S ,那么当x =y 时,积xy 有最大值14S 2. 注意:利用不等式求最值应满足三个条件“一正、二定、三相等”.思考辨析判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)不等式ab ≤⎝⎛⎭⎫a +b 22与ab ≤a +b 2等号成立的条件是相同的.( × ) (2)y =x +1x的最小值是2.( × ) (3)若x >0,y >0且x +y =xy ,则xy 的最小值为4.( √ )(4)函数y =sin x +4sin x,x ∈⎝⎛⎭⎫0,π2的最小值为4.( × ) 教材改编题1.已知x >2,则x +1x -2的最小值是( ) A .1 B .2 C .2 2 D .4答案 D解析 ∵x >2,∴x +1x -2=x -2+1x -2+2≥2x -21x -2+2=4, 当且仅当x -2=1x -2,即x =3时,等号成立. 2.函数y =4-x -1x(x <0)( ) A .有最小值2B .有最小值6C .有最大值2D .有最大值6答案 B解析 y =4+(-x )+1-x ≥4+2-x ·⎝⎛⎭⎫-1x =6. 当且仅当-x =1-x,即x =-1时取等号. 3.若a ,b ∈R ,下列不等式成立的是________.①b a +a b ≥2; ②ab ≤a 2+b 22; ③a 2+b 22≥⎝⎛⎭⎫a +b 22;④2ab a +b≤ab . 答案 ②③ 解析 当b a为负时,①不成立. 当ab <0时,④不成立.题型一 利用基本不等式求最值命题点1 配凑法例1 (1)(2022·乐山模拟)设0<x <32,则函数y =4x (3-2x )的最大值为( ) A.94 B .4 C.92D .9 答案 C解析 y =4x (3-2x )=2·2x ·(3-2x )≤2·⎝⎛⎭⎫2x +3-2x 22=92. 当且仅当2x =3-2x ,即x =34时取等号, ∴当x =34时,y max =92. (2)若x <23,则f (x )=3x +1+93x -2有( ) A .最大值0B .最小值9C .最大值-3D .最小值-3解析 ∵x <23, ∴3x -2<0, f (x )=3x -2+93x -2+3=-⎣⎡⎦⎤2-3x +92-3x +3≤-22-3x ·92-3x +3=-3.当且仅当2-3x =92-3x ,即x =-13时取“=”.(3)(2022·绍兴模拟)若-1<x <1,则y =x 2-2x +22x -2的最大值为________.答案 -1解析 因为-1<x <1,则0<1-x <2,于是得y =-12·1-x 2+11-x=-12⎣⎡⎦⎤1-x +11-x≤-12·21-x ·11-x =-1,当且仅当1-x =11-x ,即x =0时取“=”,所以当x =0时,y =x 2-2x +22x -2有最大值-1.命题点2 常数代换法例2 (2022·重庆模拟)已知a >0,b >0,且a +b =2,则2a +12b 的最小值是() A .1 B .2C.94 D.92解析 因为a >0,b >0,且a +b =2,所以a +b 2=1, 所以2a +12b =12(a +b )⎝⎛⎭⎫2a +12b =12⎝⎛⎭⎫2b a +a 2b +52 ≥12×⎝⎛⎭⎫2+52=94, 当且仅当a =43,b =23时,等号成立.命题点3 消元法例3 已知x >0,y >0且x +y +xy =3,则x +y 的最小值为________.答案 2解析 方法一 (换元消元法)∵x +y +xy =3,则3-(x +y )=xy ≤⎝⎛⎭⎫x +y 22,即(x +y )2+4(x +y )-12≥0,令t =x +y ,则t >0,∴t 2+4t -12≥0,解得t ≥2,∴x +y 的最小值为2.方法二 (代入消元法)由x +y +xy =3得y =3-x x +1, ∵x >0,y >0,∴0<x <3,∴x +y =x +3-x x +1=x +4x +1-1=x +1+4x +1-2≥2x +1·4x +1-2=2,当且仅当x +1=4x +1,即x =1时取等号,∴x +y 的最小值为2.延伸探究 本例条件不变,求xy 的最大值.解 ∵x +y +xy =3,∴3-xy =x +y ≥2xy ,当且仅当x =y 时取等号,令t =xy ,则t >0,∴3-t 2≥2t ,即t 2+2t -3≤0, 即0<t ≤1,∴当x =y =1时,xy 最大值为1.教师备选1.(2022·哈尔滨模拟)已知x >0,y >0,且2x +8y -xy =0,则当x +y 取得最小值时,y 等于() A .16 B .6 C .18 D .12答案 B解析 因为x >0,y >0,2x +8y =xy ,所以2y +8x =1,所以x +y =(x +y )⎝⎛⎭⎫2y +8x =10+2xy +8yx≥10+22xy ·8yx =10+2×4=18,当且仅当⎩⎪⎨⎪⎧2x y =8y x ,2x +8y -xy =0,即⎩⎪⎨⎪⎧ x =12,y =6时取等号,所以当x +y 取得最小值时,y =6.2.已知函数f (x )=-x 2x +1(x <-1),则( ) A .f (x )有最小值4B .f (x )有最小值-4C .f (x )有最大值4D .f (x )有最大值-4 答案 A解析 f (x )=-x 2x +1=-x 2-1+1x +1=-⎝⎛⎭⎫x -1+1x +1=-⎝⎛⎭⎫x +1+1x +1-2 =-(x +1)+1-x +1+2. 因为x <-1,所以x +1<0,-(x +1)>0,所以f (x )≥21+2=4,当且仅当-(x +1)=1-x +1,即x =-2时,等号成立. 故f (x )有最小值4.思维升华 (1)前提:“一正”“二定”“三相等”.(2)要根据式子的特征灵活变形,配凑出积、和为常数的形式,然后再利用基本不等式.(3)条件最值的求解通常有三种方法:一是配凑法;二是将条件灵活变形,利用常数“1”代换的方法;三是消元法.跟踪训练1 (1)已知函数f (x )=22x -1+x (2x >1),则f (x )的最小值为________. 答案 52解析 ∵2x >1,∴x -12>0, f (x )=22x -1+x =1x -12+x -12+12 ≥21x -12·⎝⎛⎭⎫x -12+12=2+12=52, 当且仅当1x -12=x -12,即x =32时取“=”. ∴f (x )的最小值为52. (2)已知x >0,y >0且x +y =5,则1x +1+1y +2的最小值为________. 答案 12解析 令x +1=m ,y +2=n ,∵x >0,y >0,∴m >0,n >0,则m +n =x +1+y +2=8,∴1x +1+1y +2=1m +1n =⎝⎛⎭⎫1m +1n ×18(m +n )=18⎝⎛⎭⎫n m +m n +2≥18×(21+2)=12. 当且仅当n m =m n,即m =n =4时等号成立. ∴1x +1+1y +2的最小值为12. 题型二 基本不等式的常见变形应用例4 (1)(2022·宁波模拟)《几何原本》卷2的几何代数法(以几何方法研究代数问题)成了后世西方数学家处理问题的重要依据,通过这一原理,很多的代数的公理或定理都能够通过图形实现证明,也称之为无字证明.现有如图所示图形,点F 在半圆O 上,点C 在直径AB 上,且OF ⊥AB ,设AC =a ,BC =b ,则该图形可以完成的无字证明为( )A.a +b 2≥ab (a >0,b >0) B .a 2+b 2≥2ab (a >0,b >0)C.2ab a +b ≤ab (a >0,b >0)D.a +b 2≤a 2+b 22(a >0,b >0)答案 D解析 由图形可知,OF =12AB =12(a +b ),OC =12(a +b )-b =12(a -b ),在Rt △OCF 中,由勾股定理可得,CF =⎝⎛⎭⎫a +b 22+⎝⎛⎭⎫a -b 22=12a 2+b 2,∵CF ≥OF ,∴12a 2+b 2≥12(a +b )(a >0,b >0).(2)(2022·广州模拟)已知0<a <1,b >1,则下列不等式中成立的是() A .a +b <4aba +bB.ab <2aba +bC.2a 2+2b 2<2abD .a +b <2a 2+2b 2答案 D解析 对于选项A ,因为0<a <1,b >1,所以(a +b )2=a 2+2ab +b 2>4ab ,故选项A 错误;对于选项B ,ab >21a +1b=2aba +b,故选项B 错误;对于选项C ,2a 2+b 2>2×2ab =2ab ,故选项C 错误;对于选项D,2a 2+2b 2>a 2+2ab +b 2=(a +b )2,所以a +b <2a 2+2b 2,故选项D 正确.教师备选若a ,b ∈R ,且ab >0,则下列不等式中,恒成立的是( )A .a 2+b 2>2abB .a +b ≥2ab C.1a +1b >2abD.b a +a b≥2 答案 D解析 a 2+b 2≥2ab ,所以A 错误;ab >0,只能说明两实数同号,同为正数,或同为负数,所以当a <0,b <0时,B 错误;同时C 错误;a b 或b a都是正数,根据基本不等式求最值, a b +b a ≥2a b ×b a =2,故D 正确. 思维升华 基本不等式的常见变形(1)ab ≤⎝⎛⎭⎫a +b 22≤a 2+b 22. (2)21a +1b ≤ab ≤a +b 2≤a 2+b 22(a >0,b >0). 跟踪训练2 (1)(2022·浙南名校联盟联考)已知命题p :a >b >0,命题q :a 2+b 22>⎝⎛⎭⎫a +b 22,则p是q 成立的( )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 >b >0,则a 2+b 2>2ab ,∴2(a 2+b 2)>a 2+b 2+2ab ,∴2(a 2+b 2)>(a +b )2, ∴a 2+b 22>⎝⎛⎭⎫a +b 22, ∴由p 可推出q ,当a <0,b <0时,命题q 成立,如a =-1,b =-3时,a 2+b 22=5>⎝⎛⎭⎫a +b 22=4,∴由q 推不出p ,∴p 是q 成立的充分不必要条件.(2)(2022·漳州质检)已知a ,b 为互不相等的正实数,则下列四个式子中最大的是( )A.2a +bB.1a +1bC.2abD.2a 2+b 2答案 B解析 ∵a ,b 为互不相等的正实数,∴1a +1b >2ab, 2a +b <22ab =1ab <2ab, 2a 2+b 2<22ab =1ab <2ab, ∴最大的是1a +1b.柯西不等式是法国著名的数学家、物理学家、天文学家柯西(Cauchy,1789-1857)发现的,故命名为柯西不等式.柯西不等式是数学中一个非常重要的不等式,除了用柯西不等式来证明一些不等式成立外,柯西不等式还常用于选择、填空求最值的问题中,借助柯西不等式的技巧可以达到事半功倍的效果.1.(柯西不等式的代数形式)设a ,b ,c ,d 均为实数,则(a 2+b 2)(c 2+d 2)≥(ac +bd )2,当且仅当ad =bc 时,等号成立.推广一般情形:设a 1,a 2,…,a n ,b 1,b 2,…,b n ∈R ,则(a 21+a 22+…+a 2n )(b 21+b 22+…+b 2n )≥(a 1b 1+a 2b 2+…+a n b n )2(当且仅当b i=0(i =1,2,…,n )或存在一个实数k ,使得a i =kb i (i =1,2,…,n )时,等号成立).2.(柯西不等式的向量形式)设α,β为平面上的两个向量,则|α||β|≥|α·β|,其中当且仅当β是零向量,或存在实数k ,使α=k β时等号成立.3.(柯西不等式的三角不等式)设x 1,y 1,x 2,y 2,x 3,y 3为任意实数,则: x 1-x 22+y 1-y 22+x 2-x 32+y 2-y 32 ≥x 1-x 32+y 1-y 32.一、利用柯西不等式求最值例1 已知x ,y 满足x +3y =4,则4x 2+y 2的最小值为________.答案 6437 解析 (x +3y )2≤(4x 2+y 2)⎝⎛⎭⎫14+9,所以4x 2+y 2≥16×437=6437, 当且仅当y =12x 时,等号成立,所以4x 2+y 2的最小值为6437. 例2 已知正实数x ,y ,z 满足x 2+y 2+z 2=1,正实数a ,b ,c 满足a 2+b 2+c 2=9,则ax +by +cz 的最大值为________.答案 3解析 (ax +by +cz )2≤(a 2+b 2+c 2)·(x 2+y 2+z 2)=9,∴ax +by +cz ≤3,当且仅当a =3x ,b =3y ,c =3z 时取“=”,∴ax +by +cz 的最大值为3.例3 函数y =5x -1+10-2x 的最大值为________. 答案 6 3 解析 y 2=(5x -1+10-2x )2=(5x -1+2·5-x )2≤(52+2)(x -1+5-x )=108,当且仅当x =12727时等号成立,∴y ≤6 3.二、利用柯西不等式证明不等式例4 已知a 1,a 2,b 1,b 2为正实数,求证:(a 1b 1+a 2b 2)·⎝⎛⎭⎫a 1b 1+a 2b 2≥(a 1+a 2)2. 证明 (a 1b 1+a 2b 2)⎝⎛⎭⎫a 1b 1+a 2b 2=[(a 1b 1)2+(a 2b 2)2]⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫a 1b 12+⎝⎛⎭⎫a 2b 22 ≥⎝⎛⎭⎫a 1b 1·a 1b 1+a 2b 2·a 2b 22 =(a 1+a 2)2.当且仅当b 1=b 2时,等号成立.例5 已知a 1,a 2,…,a n 都是实数,求证:1n(a 1+a 2+…+a n )2≤a 21+a 22+…+a 2n . 证明 根据柯西不等式,有()12+12+…+12n 个 (a 21+a 22+…+a 2n )≥(1×a 1+1×a 2+…+1×a n )2, 所以1n(a 1+a 2+…+a n )2≤a 21+a 22+…+a 2n . 课时精练1.下列函数中,最小值为2的是( )A .y =x +2xB .y =x 2+3x 2+2C .y =e x +e -xD .y =log 3x +log x 3(0<x <1)答案 C解析 当x <0时,y =x +2x<0,故A 错误; y =x 2+3x 2+2=x 2+2+1x 2+2≥2, 当且仅当x 2+2=1x 2+2, 即x 2=-1时取等号,∵x 2≠-1,故B 错误;y =e x +e -x ≥2e x ·e -x =2,当且仅当e x =e -x ,即x =0时取等号,故C 正确;当x ∈(0,1)时,y =log 3x <0,故D 错误.2.(2022·汉中模拟)若a >0,b >0且2a +b =4,则ab 的最大值为( )A .2 B.12 C .4 D.14答案 A解析 4=2a +b ≥22ab ,即2≥2ab ,平方得ab ≤2,当且仅当2a =b ,即a =1,b =2时等号成立,∴ab 的最大值为2.3.(2022·苏州模拟)若a ,b 是正常数,a ≠b ,x ,y ∈(0,+∞),则a 2x +b 2y ≥a +b 2x +y ,当且仅当a x =b y 时取等号.利用以上结论,函数f (x )=2x +91-2x ,x ∈⎝⎛⎭⎫0,12取得最小值时x 的值为( ) A.15 B.14 C.24 D.13答案 A解析 f (x )=2x +91-2x =42x +91-2x ≥2+322x +1-2x =25,当且仅当22x =31-2x ,即x =15时等号成立.4.(2022·重庆模拟)已知x >2,y >1,(x -2)(y -1)=4,则x +y 的最小值是() A .1 B .4C .7D .3+17答案 C解析 ∵x >2,y >1,(x -2)(y -1)=4,∴x +y =(x -2)+(y -1)+3≥2x -2y -1+3=7,当且仅当⎩⎪⎨⎪⎧x =4,y =3时等号成立. 5.已知函数f (x )=14x +9x -1(x <1),下列结论正确的是( )A .f (x )有最大值114B .f (x )有最大值-114C .f (x )有最小值132D .f (x )有最小值74答案 B解析 f (x )=x -14+9x -1+14=-⎝ ⎛⎭⎪⎫1-x 4+91-x +14≤-21-x 4·91-x+14=-114,当且仅当x =-5时等号成立.6.已知函数f (x )=xx 2-x +4(x >0),则( )A .f (x )有最大值3B .f (x )有最小值3C .f (x )有最小值13 D .f (x )有最大值13答案 D解析 f (x )=xx 2-x +4=1x +4x -1≤124-1=13,当且仅当x =4x ,即x =2时等号成立,∴f (x )的最大值为13.7.(2022·济宁模拟)已知a ,b 为正实数,则“aba +b ≤2”是“ab ≤16”的() A .充要条件B .必要不充分条件C .充分不必要条件D .既不充分也不必要条件答案 B解析 由a ,b 为正实数,∴a +b ≥2ab ,当且仅当a =b 时等号成立,若ab ≤16,可得aba +b ≤ab2ab =ab2≤162=2,故必要性成立;当a =2,b =10,此时aba +b ≤2,但ab =20>16,故充分性不成立,因此“ab a +b ≤2”是“ab ≤16”的必要不充分条件. 8.已知正实数a ,b 满足a >0,b >0,且a +b =1,则下列不等式恒成立的有( ) ①2a +2b ≥22;②a 2+b 2<1; ③1a +1b<4; ④a +1a >2. A .①②B .①③C .①②④D .②③④答案 C解析 ∵2a +2b ≥22a ·2b =22a +b =22,当且仅当a =b 时取等号,∴①正确; ∵a 2+b 2<a 2+b 2+2ab =(a +b )2=1,∴②正确;∵1a +1b =(a +b )⎝⎛⎭⎫1a +1b =2+b a +a b≥2+2b a ×a b =4, 当且仅当a =b 时取等号,∴③错误;∵a >0,b >0,a +b =1,∴0<a <1,∵a +1a ≥2a ·1a=2,当且仅当a =1时取等号, ∴a +1a>2,④正确. 9.若0<x <2,则x 4-x 2的最大值为________.答案 2解析 ∵0<x <2,∴x 4-x 2=x 24-x 2≤x 2+4-x 22=2, 当且仅当x 2=4-x 2,即x =2时取“=”.10.若a >0,b >0,lg a +lg b =lg(a +b ),则a +b 的最小值为________. 答案 4解析 依题意ab =a +b ,∴a +b =ab ≤⎝⎛⎭⎫a +b 22, 即a +b ≤a +b 24,∴a +b ≥4,当且仅当a =b 时取等号,∴a +b 的最小值为4.11.已知x >0,y >0且3x +4y -xy =0,则3x +y 的最小值为________. 答案 27解析 因为x >0,y >0,3x +4y =xy ,所以3y +4x=1, 所以3x +y =(3x +y )⎝⎛⎭⎫3y +4x =15+9x y +4y x ≥15+29x y ·4y x=27, 当且仅当⎩⎪⎨⎪⎧ 9x y =4y x ,3x +4y -xy =0即⎩⎪⎨⎪⎧x =6,y =9时取等号, 所以3x +y 的最小值为27.12.(2021·天津)若a >0,b >0,则1a +a b2+b 的最小值为________. 答案 2 2解析 ∵a >0,b >0,∴1a +a b 2+b ≥21a ·a b 2+b =2b +b ≥22b·b =22, 当且仅当1a =a b 2且2b=b ,即a =b =2时等号成立, ∴1a +a b2+b 的最小值为2 2.13.(2022·南京模拟)若实数x ,y 满足x 2+y 2+xy =1,则x +y 的取值范围是( )A.⎣⎡⎦⎤-233,233 B.⎝⎛⎭⎫-233,233 C.⎣⎡⎦⎤-223,223 D.⎝⎛⎭⎫-223,223 答案 A解析 ∵x 2+y 2+xy =1⇔xy =(x +y )2-1,又∵xy ≤⎝⎛⎭⎫x +y 22,∴(x +y )2-1≤⎝⎛⎭⎫x +y 22,令x +y =t , 则4t 2-4≤t 2,∴-233≤t ≤233, 即-233≤x +y ≤233,当且仅当x =y 时,取等号, ∴x +y 的取值范围是⎣⎡⎦⎤-233,233. 14.设a >0,b >0,则下列不等式中一定成立的是________.(填序号)①a +b +1ab ≥22; ②2ab a +b >ab ; ③a 2+b 2ab≥a +b ; ④(a +b )⎝⎛⎭⎫1a +1b ≥4.答案 ①③④解析 因为a >0,b >0,所以a +b +1ab ≥2ab +1ab≥22, 当且仅当a =b 且2ab =1ab ,即a =b =22时取等号,故①正确; 因为a +b ≥2ab >0, 所以2ab a +b ≤2ab 2ab=ab ,当且仅当a =b 时取等号, 故②错误;因为2ab a +b ≤2ab 2ab=ab ,当且仅当a =b 时取等号, 所以a 2+b 2a +b =a +b 2-2ab a +b =a +b -2ab a +b≥ 2ab -ab =ab ,当且仅当a =b 时取等号,所以a 2+b 2a +b ≥ab ,即a 2+b 2ab≥a +b ,故③正确; 因为(a +b )⎝⎛⎭⎫1a +1b =2+b a +a b≥ 2+2b a ·a b=4,当且仅当a =b 时取等号,故④正确.15.已知a >0,b >0,且a +b =1,则1a +1b+ab 的最小值为____________. 答案 174解析 因为a >0,b >0,且a +b =1,所以1=a +b ≥2ab ,即0<ab ≤14,当且仅当a =b 时取等号, 令t =ab ,则1a +1b +ab =1ab +ab =1t+t ,t ∈⎝⎛⎦⎤0,14, 因为函数y =1t+t 在⎝⎛⎦⎤0,14上为减函数,所以当t =14时,函数y =1t +t 取得最小值,即y min =14+4=174. 16.(2022·沙坪坝模拟)若x >0,y >0且x +y =xy ,则x x -1+2y y -1的最小值为________. 答案 3+2 2解析 因为x >0,y >0且x +y =xy ,则xy =x +y >y ,即有x >1,同理y >1,由x +y =xy 得,(x -1)(y -1)=1,于是得x x -1+2y y -1=1+1x -1+2+2y -1=3+⎝⎛⎭⎫1x -1+2y -1 ≥3+21x -1·2y -1=3+22, 当且仅当1x -1=2y -1, 即x =1+22,y =1+2时取“=”, 所以x x -1+2y y -1的最小值为3+2 2.。
高考数学一轮复习第七章不等式、推理与证明7.3二元一次不等式(组)与简单的线性规划问题考试要求 1.会从实际情境中抽象出二元一次不等式组.2.了解二元一次不等式的几何意义,能用平面区域表示二元一次不等式组.3.会从实际情境中抽象出一些简单的二元线性规划问题,并能加以解决.知识梳理1.二元一次不等式(组)表示的平面区域不等式表示区域Ax+By+C>0 直线Ax+By+C=0某一侧所有点组成的平面区域不包括边界Ax+By+C≥0包括边界不等式组各个不等式表示的平面区域的公共部分2.线性规划中的基本概念名称意义约束条件由变量x,y组成的不等式(组)线性约束条件由x,y的一次不等式(或方程)组成的不等式组目标函数关于x,y的函数解析式,如z=2x+3y等线性目标函数关于x,y的一次解析式可行解满足线性约束条件的解(x,y)可行域所有可行解组成的集合最优解使目标函数取得最大值或最小值的可行解线性规划问题在线性约束条件下求线性目标函数的最大值或最小值问题思考辨析判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)二元一次不等式组所表示的平面区域是各个不等式所表示的平面区域的交集.( √ ) (2)不等式Ax +By +C >0表示的平面区域一定在直线Ax +By +C =0的上方.( × ) (3)点(x 1,y 1),(x 2,y 2)在直线Ax +By +C =0同侧的充要条件是(Ax 1+By 1+C )(Ax 2+By 2+C )>0,在异侧的充要条件是(Ax 1+By 1+C )(Ax 2+By 2+C )<0.( √ )(4)目标函数z =ax +by (b ≠0)中,z 的几何意义是直线ax +by -z =0在y 轴上的截距.( × )教材改编题1.某校对高三美术生划定录取分数线,专业成绩x 不低于95分,文化课总分y 高于380分,体育成绩z 超过45分,用不等式表示就是( ) A.⎩⎪⎨⎪⎧ x ≥95,y ≥380,z >45 B.⎩⎪⎨⎪⎧ x ≥95,y >380,z ≥45 C.⎩⎪⎨⎪⎧x >95,y >380,z >45 D.⎩⎪⎨⎪⎧x ≥95,y >380,z >45答案 D解析 “不低于”即“≥”,“高于”即“>”,“超过”即“>”, ∴x ≥95,y >380,z >45.2.不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x -y +1<0,x +y -3≥0表示的区域(阴影部分)是( )答案 D解析 将点(0,0)代入x -y +1<0不成立,则点(0,0)不在不等式x -y +1<0所表示的平面区域内, 将点(0,0)代入x +y -3≥0不成立,则点(0,0)不在不等式x +y -3≥0所表示的平面区域内, 所以表示的平面区域不包括原点,排除A ,C ;x -y +1<0不包括边界,用虚线表示,x +y -3≥0包括边界,用实线表示,故选D. 3.设变量x ,y 满足约束条件:⎩⎪⎨⎪⎧x +y -3≤0,x -y ≥0,y ≥0,则目标函数z =x +2y 的最大值为________.答案 92解析 根据不等式组作出可行域,如图中阴影部分(含边界)所示,当目标函数z =x +2y 经过点⎝⎛⎭⎫32,32时,z 取最大值为92.题型一 二元一次不等式(组)表示的平面区域 例1 (1)(2022·新乡模拟)不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x +y ≤2,2x -y ≥1,y +1≥0表示的平面区域的面积为______.答案 3解析 画出可行域,如图中阴影部分(含边界)所示,联立⎩⎪⎨⎪⎧ x +y =2,2x -y =1,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =1,即A (1,1), 联立⎩⎪⎨⎪⎧2x -y =1,y =-1,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =0,y =-1,即B (0,-1), 联立⎩⎪⎨⎪⎧ x +y =2,y =-1, 解得⎩⎪⎨⎪⎧x =3,y =-1,即C (3,-1), S △ABC =12×|3-0|×|1-(-1)|=3.(2)已知不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x -y +1≥0,2x -y -2≤0,x >m 表示的平面区域为三角形,则实数m 的取值范围为____________. 答案 (-∞,3)解析 根据题意,先作出不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x -y +1≥0,2x -y -2≤0表示的平面区域,如图中阴影部分所示,由⎩⎪⎨⎪⎧y =2x -2,y =x +1,可得A (3,4), 要使不等式组表示的平面区域为三角形,只需m <3, 所以m 的取值范围为(-∞,3).教师备选已知点A (3,0),B (-3,2),若直线ax -y -1=0与线段AB 总有公共点,则a 的取值范围是( ) A.⎣⎡⎦⎤-1,13 B .(-∞,-1]∪⎣⎡⎭⎫13,+∞ C.⎣⎡⎦⎤-13,1 D.⎝⎛⎦⎤-∞,-13∪[1,+∞) 答案 B解析 因为直线ax -y -1=0与线段AB 总有公共点, 所以点A 和点B 不同在直线的一侧, 所以(3a -0-1)(-3a -2-1)≤0, 解得a ≤-1或a ≥13.即a 的取值范围是(-∞,-1]∪⎣⎡⎭⎫13,+∞. 思维升华 平面区域的形状问题主要有两种题型(1)确定平面区域的形状,求解时先作出满足条件的平面区域,然后判断其形状.(2)根据平面区域的形状求解参数问题,求解时通常先作出满足条件的平面区域,但要注意对参数进行必要的讨论.跟踪训练1 (2022·西安模拟)若不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x ≥0,x +y ≥2,3x +y ≤5所表示的平面区域被直线y =kx +2分成面积相等的两个部分,则实数k 的值为( ) A .1 B .2 C .3 D .4 答案 A解析 作出不等式组对应的平面区域,如图中阴影部分(含边界)所示,B (0,5),因为直线y =kx +2过定点C (0,2), 所以C 点在可行域内,要使直线y =kx +2将可行域分成面积相等的两部分, 则直线y =kx +2必过线段AB 的中点D .由⎩⎪⎨⎪⎧x +y =2,3x +y =5,解得⎝⎛⎭⎫32,12,即A ⎝⎛⎭⎫32,12, 所以AB 的中点D ⎝⎛⎭⎫34,114,将D 的坐标代入直线y =kx +2,得114=34k +2,解得k =1.题型二 求目标函数的最值问题 命题点1 求线性目标函数的最值例2 (2021·浙江)若实数x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x +1≥0,x -y ≤0,2x +3y -1≤0,则z =x -12y 的最小值是( )A .-2B .-32C .-12 D.110答案 B解析 作出可行域如图中阴影部分(含边界)所示,作出直线y =2x 并平移,数形结合可知,当平移后的直线经过点A 时z 取得最小值.由⎩⎪⎨⎪⎧ 2x +3y -1=0,x +1=0,得⎩⎪⎨⎪⎧x =-1,y =1, 所以A (-1,1),z min =-1-12=-32.命题点2 求非线性目标函数的最值例3 (1)如果点P (x ,y )在平面区域⎩⎪⎨⎪⎧2x -y +2≥0,x -2y +1≤0,x +y -2≤0上,则y +1x -2的取值范围是( )A.⎣⎡⎦⎤-2,-13 B.⎣⎡⎦⎤-2,-32 C.⎣⎡⎦⎤-2,13 D.⎣⎡⎦⎤-13,2 答案 A解析 作出点P (x ,y )所在的平面区域,如图中阴影部分(含边界)所示,y +1x -2表示动点P 与定点Q (2,-1)连线的斜率. 联立⎩⎪⎨⎪⎧ x -2y +1=0,x +y -2=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =1.于是k QE =1+11-2=-2,k QF =0+1-1-2=-13.因此-2≤y +1x -2≤-13.(2)若变量x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧2x -y ≤0,x +y -3≤0,x ≥0,则(x -1)2+y 2的最小值为( )A .1 B.45 C.255 D .2答案 B解析 结合题意作出不等式组对应的平面区域,如图中阴影部分(含边界)所示,而(x -1)2+y 2的几何意义是可行域内的点与(1,0)的距离的平方, 又(1,0)到直线2x -y =0的距离为25, 故(x -1)2+y 2的最小值为45.命题点3 求参数值或取值范围例4 已知k >0,x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x -2≥0,x +y -3≤0,y ≥k x -3,若z =2x +y 的最小值为1,则k 等于( )A .3B .5 C.12 D.14答案 A解析 由不等式组知可行域只能是图中△ABC 内部阴影部分(含边界)所示,作直线l :2x +y =0,平移直线l ,只有当l 过点B 时,z =2x +y 取得最小值, 易知B (2,-k ), ∴4-k =1,解得k =3. 教师备选1.(2022·六安模拟)已知实数x ,y 满足不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x -1≥0,y -2≥0,x +y -5≤0,则z =2x +y 的最大值为( )A .4B .5C .8D .10 答案 C解析 不等式组表示的可行域,如图中阴影部分(含边界)所示,由z =2x +y ,得y =-2x +z , 作出直线y =-2x ,向上平移过点C 时,z =2x +y 取得最大值,由⎩⎪⎨⎪⎧ y -2=0,x +y -5=0,得⎩⎪⎨⎪⎧x =3,y =2,即C (3,2), 所以z =2x +y 的最大值为2×3+2=8. 2.已知实数x ,y 满足不等式⎩⎪⎨⎪⎧x -y +2≥0,2x +y -5≤0,y ≥1,则z =x 2+y 2的最大值为________.答案 10解析 根据约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x -y +2≥0,2x +y -5≤0,y ≥1,画出可行域,如图中阴影部分(含边界)所示,z =x 2+y 2是指可行域内的动点(x ,y )与定点(0,0)之间的距离的平方, 由图可知,点P 到原点O 的距离的平方最大,又因为⎩⎪⎨⎪⎧x -y +2=0,2x +y -5=0,即⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =3,所以P (1,3), 故z max =12+32=10.3.设x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x +y ≥a ,x -y ≤-1,且z =x +ay 的最小值为7,则a =________.答案 3解析 作出不等式组对应的平面区域,如图中阴影部分(含边界)所示,联立⎩⎪⎨⎪⎧x -y =-1,x +y =a ,解得⎩⎨⎧x =a -12,y =a +12,∴A ⎝⎛⎭⎫a -12,a +12.①当a =0时,A ⎝⎛⎭⎫-12,12,x =z 无最小值,不满足题意; ②当a <0时,由z =x +ay 得y =-1a x +za,要使z 最小,则直线y =-1a x +za 在y 轴上的截距最大,满足条件的最优解不存在;③当a >0时,由z =x +ay 得y =-1a x +za,由图可知,当直线过点A 时直线在y 轴上的截距最小,z 最小,此时,-1a ≥-1,即a ≥1,此时z =a -12+a ·a +12=a 2+2a -12=7.即a 2+2a -15=0, 解得a =3或a =-5(舍). 思维升华 常见的三类目标函数 (1)截距型:形如z =ax +by . (2)距离型:形如z =(x -a )2+(y -b )2. (3)斜率型:形如z =y -bx -a.跟踪训练2 (1)已知A (1,2),点B (x ,y )的坐标x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧x +y ≤3,2x -y -2≤0,x ≥1,则OA →·OB →的取值范围是________. 答案 [1,5]解析 作不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x +y ≤3,2x -y -2≤0,x ≥1的可行域,如图中阴影部分(含边界)所示.设z =OA →·OB →,则z =x +2y , 将z =x +2y 化为y =-12x +z 2,由图象可得,当直线y =-12x +z2过点A (1,2)时,z 取最大值,最大值为5.当直线y =-12x +z2过点C (1,0)时,z 取最小值,最小值为1.∴OA →·OB →的取值范围是[1,5].(2)(2022·平顶山模拟)若实数x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x +y -5≤0,y -2≥0,x -1≥0,则z =x +2y +3x +1的最小值是______. 答案 52解析 作出可行域,如图中阴影部分(含边界)所示,z =x +2y +3x +1=1+2y +1x +1,其中k =y +1x +1表示可行域内点P (x ,y )与定点Q (-1,-1)连线的斜率,由⎩⎪⎨⎪⎧ x +y -5=0,y =2得⎩⎪⎨⎪⎧x =3,y =2,即C (3,2), 由图可得k min =k CQ =2+13+1=34, 所以z min =1+2×34=52.(3)(2022·金华模拟)已知x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧x +y -2≤0,x -2y -2≤0,2x -y +2≥0,若z =y -ax 取得最大值的最优解不唯一,则a 的值为________. 答案 -1或2解析 作出可行域,如图中阴影部分(含边界)所示,作直线l :y -ax =0,在z =y -ax 中,y =ax +z ,a 是斜率,z 是纵截距,直线向上平移,z 增大,因此要使最大值的最优解不唯一,则直线l 与AB 或AC 平行, 所以a =-1或a =2.题型三 实际生活中的线性规划问题例5 (2022·新乡模拟)快递行业的高速发展极大地满足了人们的购物需求,也提供了大量的就业岗位,出现了大批快递员.某快递公司接到甲、乙两批快件,基本数据如下表:体积(立方分米/件)重量(千克/件)快递员工资(元/件)甲批快件 20108乙批快件102010快递员小马接受派送任务,小马的送货车载货的最大容积为350立方分米,最大载重量为250千克,小马一次送货可获得的最大工资额为( ) A .150元 B .170元 C .180元 D .200元答案 B解析 设一次派送甲批快件x 件、乙批快件y 件,则x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧20x +10y ≤350,10x +20y ≤250,x ≥0,y ≥0,x ,y ∈N ,即⎩⎪⎨⎪⎧2x +y ≤35,x +2y ≤25,x ≥0,y ≥0,x ,y ∈N ,小马派送完毕获得的工资z =8x +10y (元), 画出可行域,如图中阴影部分(含边界)所示,由⎩⎪⎨⎪⎧2x +y =35,x +2y =25,解得x =15,y =5, 所以目标函数在点M (15,5)处取得最大值, 故z max =8×15+10×5=170(元).所以小马一次送货可获得的最大工资额为170元. 教师备选某高科技企业生产产品A 和产品B 需要甲、乙两种新型材料.生产一件产品A 需要甲材料1.5 kg ,乙材料1 kg ,用5个工时;生产一件产品B 需要甲材料0.5 kg ,乙材料0.3 kg ,用3个工时,生产一件产品A 的利润为2 100元,生产一件产品B 的利润为900元.该企业现有甲材料150 kg ,乙材料90 kg ,则在不超过600个工时的条件下,生产产品A 、产品B 的利润之和的最大值为( ) A .180 000元 B .216 000元 C .189 000元 D .256 000元答案 B解析 设生产产品A 为x 件,产品B 为y 件,获利z 元. ∴⎩⎪⎨⎪⎧1.5x +0.5y ≤150,x +0.3y ≤90,5x +3y ≤600,x ∈N ,y ∈N ,目标函数z =2 100x +900y ,作出可行域,如图中阴影部分(含边界)所示.将z =2 100x +900y 化为y =-73x +z900,由图象可得,当直线y =-73x +z900过点M 时,在y 轴上的截距最大,即z 最大.联立⎩⎪⎨⎪⎧x +0.3y =90,5x +3y =600,得M (60,100),∴z max =2 100×60+900×100=216 000(元), ∴利润最大为216 000元.思维升华 解线性规划应用题的步骤(1)转化——设元,写出约束条件和目标函数,从而将实际问题转化为线性规划问题; (2)求解—— 解这个纯数学的线性规划问题;(3)作答——将线性规划问题的答案还原为实际问题的答案.跟踪训练3 某企业在“精准扶贫”行动中,决定帮助一贫困山区将水果运出销售.现有8辆甲型车和4辆乙型车,甲型车每次最多能运6吨且每天能运4次,乙型车每次最多能运10吨且每天能运3次,甲型车每天费用320元,乙型车每天费用504元.若需要一天内把180吨水果运输到火车站,则通过合理调配车辆,运送这批水果的费用最少为( ) A .2 400元 B .2 560元 C .2 816元 D .4 576元答案 B解析 设甲型车x 辆,乙型车y 辆,运送这批水果的费用为z 元, 则⎩⎪⎨⎪⎧0≤x ≤8,0≤y ≤4,24x +30y ≥180,x ∈N ,y ∈N目标函数z =320x +504y , 作出不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x ∈N ,y ∈N ,0≤x ≤8,0≤y ≤4,24x +30y ≥180所表示的平面区域,如图所示的阴影部分(含边界).作直线320x +504y =0,并平移,结合实际情况分析可得当直线过整点(8,0)时,z 取得最小值, 即z min =8×320+0×504=2 560(元).课时精练1.将不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x -2y +2≥0,x +y <0表示的平面区域记为F ,则属于F 的点是( )A .(1,1)B .(-1,1)C .(-1,-1)D .(1,-1)答案 C解析 将点(1,1)代入方程组得⎩⎪⎨⎪⎧1≥0,2>0,故不在区域F 内,将点(-1,1)代入方程组得⎩⎪⎨⎪⎧-1<0,0=0,故不在区域F 内,将点(-1,-1)代入方程组得⎩⎪⎨⎪⎧3≥0,-2<0,故在区域F 内,将点(1,-1)代入方程组得⎩⎪⎨⎪⎧5≥0,0=0,故不在区域F 内.2.(2022·合肥质检)不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x -3≤0,x +y ≥0,x -y ≥0围成的封闭图形的面积是( )A .12B .6C .9D .15 答案 C解析 作出可行域,如图中阴影部分(含边界)所示,由⎩⎪⎨⎪⎧ x -3=0,x -y =0得A (3,3), 由⎩⎪⎨⎪⎧x -3=0,x +y =0得B (3,-3), 所以可行域的面积为12×3×6=9.3.(2021·全国乙卷)若x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x +y ≥4,x -y ≤2,y ≤3,则z =3x +y 的最小值为( )A .18B .10C .6D .4 答案 C解析 方法一 (数形结合法)作出可行域,如图中阴影部分(含边界)所示,作出直线y =-3x ,并平移,数形结合可知,当平移后的直线经过点A 时,直线y =-3x +z 在y 轴上的截距最小,即z 最小.解方程组⎩⎪⎨⎪⎧ x +y =4,y =3得⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =3,即点A 的坐标为(1,3).从而z =3x +y 的最小值为3×1+3=6.方法二 (代点比较法)画图易知,题设不等式组对应的可行域是封闭的三角形区域,所以只需要比较三角形区域三个顶点处的z 的大小即可.易知直线x +y =4与y =3的交点坐标为(1,3),直线x +y =4与x -y =2的交点坐标为(3,1),直线x -y =2与y =3的交点坐标为(5,3),将这三个顶点的坐标分别代入z =3x +y 可得z 的值分别为6,10,18,所以比较可知z min =6.方法三 (巧用不等式的性质)因为x +y ≥4,所以3x +3y ≥12. ① 因为y ≤3,所以-2y ≥-6.②于是,由①+②可得3x +3y +(-2y )≥12+(-6),即3x +y ≥6,当且仅当x +y =4且y =3,即x =1,y =3时不等式取等号,易知此时不等式x -y ≤2成立. 4.不等式(x -2y +1)(x +y -3)≤0在直角坐标平面内表示的区域(用阴影部分表示),应是下列图形中的( )答案 C解析 (x -2y +1)(x +y -3)≤0等价于⎩⎪⎨⎪⎧ x -2y +1≥0,x +y -3≤0或⎩⎪⎨⎪⎧x -2y +1≤0,x +y -3≥0,即不等式表示的区域是同时在两直线的上方部分或同时在两直线的下方部分,只有选项C 符合题意.5.(2022·长沙模拟)若x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧x +y ≥0,x -y ≥0,x ≤1,则z =2x -y 的取值范围是( )A .[0,3]B .[1,3]C .[-3,0]D .[-3,-1]答案 A解析 作出⎩⎪⎨⎪⎧x +y ≥0,x -y ≥0,x ≤1表示的可行域,如图中阴影部分(含边界)所示,联立⎩⎪⎨⎪⎧ x =1,x +y =0,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =-1,即B (1,-1),化目标函数z =2x -y 为y =2x -z ,由图可知,当直线y =2x -z 过原点时,直线在y 轴上的截距最大,z 有最小值,为2×0-0=0;当直线y =2x -z 过点B 时,直线在y 轴上的截距最小,z 有最大值,为2×1-(-1)=3, ∴z =2x -y 的取值范围是[0,3].6.一小商贩准备用50元钱在某批发市场购买甲、乙两种小商品,甲每件进价4元,乙每件进价7元,甲商品每卖出去1件可赚1元,乙商品每卖出去1件可赚1.8元.该商贩若想获取最大收益,则购买甲、乙两种商品的件数应分别为( ) A .甲7件,乙3件 B .甲9件,乙2件 C .甲4件,乙5件 D .甲2件,乙6件答案 D解析 设购买甲、乙两种商品的件数应分别x ,y 件,利润为z 元,由题意⎩⎪⎨⎪⎧4x +7y ≤50,x ,y ∈N ,z =x +1.8y ,画出可行域,如图中阴影部分(含边界)所示,结合实际情况,显然当y =-59x +59z 经过整点A (2,6)时,z 最大.7.设x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x -6≤0,x +y -1≥0,2x -y +1≥0,则z =y -1x +1的最大值是( )A.127 B.12 C .1 D .2答案 A解析 作出约束条件表示的可行域,如图中阴影部分(含边界)所示,z =y -1x +1表示可行域中的点(x ,y )与点P (-1,1)的连线的斜率, 由图可知z =y -1x +1的最大值在A 点取得,由⎩⎪⎨⎪⎧x -6=0,2x -y +1=0, 得A (6,13), 所以z max =13-16+1=127.8.在某校冬季长跑活动中,学校要给获得一、二等奖的学生购买奖品,要求花费总额不得超过200元.已知一等奖和二等奖奖品的单价分别为20元、10元,一等奖人数与二等奖人数的比值不得高于13,且获得一等奖的人数不能少于2人,那么下列说法中错误的是( )A .最多可以购买4份一等奖奖品B .最多可以购买16份二等奖奖品C .购买奖品至少要花费100元D .共有20种不同的购买奖品方案 答案 D解析 设获得一等奖和二等奖的人数分别为x ,y (x ,y ∈N *),由题意得⎩⎪⎨⎪⎧20x +10y ≤200,3x ≤y ,x ≥2,作出该不等式组对应的平面区域,如图中阴影部分(含边界)所示,由图可知,2≤x ≤4,6≤y ≤16,故x 可取2,3,4,故最多可以购买4份一等奖奖品,最多可以购买16份二等奖奖品, 购买奖品至少要花费2×20+6×10=100(元),故A ,B ,C 正确; 当x =2时,y 可取6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,共有11种, 当x =3时,y 可取9,10,11,12,13,14,共6种, 当x =4时,y 可取12,共1种, 故共有11+6+1=18(种),故D 不正确.9.已知点(1,1)在直线x +2y +b =0的下方,则实数b 的取值范围是________. 答案 (-∞,-3)解析 因为点(1,1)在直线x +2y +b =0的下方,所以1+2+b <0,解得b <-3. 10.已知实数x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧x -y ≤0,x +y -2≥0,x -3y +6≥0,则2y4x 的最小值为________. 答案 18解析 画出可行域,如图中阴影部分(含边界)所示,2y 4x =2y -2x,若使2y -2x 最小,需y -2x 最小. 令z =y -2x ,则y =2x +z , z 表示直线在y 轴上的截距,根据平移知,当x =3,y =3时,z =y -2x 有最小值为-3, 则2y 4x 的最小值为2-3=18. 11.已知实数x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧2x -y +4≥0,x +y -1≥0,x ≤1,若直线y =k (x -1)将可行域分成面积相等的两部分,则实数k 的值为________. 答案 -4解析 画出可行域,如图中阴影部分(含边界)所示,其中A (1,6),B (1,0),C (-1,2).由于直线y =k (x -1)过定点B (1,0)且将可行域分成面积相等的两部分,所以当直线y =k (x -1)过线段AC 的中点D (0,4)时,△ABD 和△BCD 的面积相等, 此时k =k BD =4-00-1=-4.12.现某小型服装厂锁边车间有锁边工10名,杂工15名,有7台电脑机,每台电脑机每天可给12件衣服锁边;有5台普通机,每台普通机每天可给10件衣服锁边.如果一天至少有100件衣服需要锁边,用电脑机每台需配锁边工1名,杂工2名,用普通机每台需要配锁边工1名,杂工1名,用电脑机给一件衣服锁边可获利8元,用普通机给一件衣服锁边可获利6元,则该服装厂锁边车间一天最多可获利________元. 答案 780解析 设每天安排电脑机和普通机各x ,y 台, 则一天可获利z =12×8x +10×6y =96x +60y , 线性约束条件为⎩⎪⎨⎪⎧x +y ≤10,2x +y ≤15,12x +10y ≥100,0<x ≤7,0<y ≤5,画出可行域(图略),可知当目标函数经过(5,5)时,z max =780.13.(2022·郑州模拟)已知M (x ,y )是不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x -y -2≤0,x +y +2≥0,y ≤1所表示的平面区域内的任意一点,且M (x ,y )满足x 2+y 2≤a ,则a 的最小值为( ) A .3 B .4 C .9 D .10 答案 D解析 作出不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x -y -2≤0,x +y +2≥0,y ≤1所表示的可行域,如图中的阴影部分(含边界)所示,联立⎩⎪⎨⎪⎧x +y +2=0,y =1,可得⎩⎪⎨⎪⎧x =-3,y =1,即点A (-3,1),同理可得B (3,1),C (0,-2), 且OA =OB =10,OC =2,x 2+y 2的几何意义为原点O 与可行域内的点M (x ,y )的距离的平方,由图可知,当点M 与点A 或点B 重合时,OM 取最大值,故x 2+y 2的最大值为10, ∴a ≥10,即a 的最小值为10.14.已知实数x ,y 满足不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x +y -2≤0,x ≥a ,x ≤y ,且z =2x -y 的最大值是最小值的2倍,则a 等于( ) A.34 B.56 C.65 D.43 答案 B解析 根据题中所给的约束条件,画出相应的可行域,如图中阴影部分(含边界)所示,作出直线l :y =2x ,平移直线l ,由图可知,当直线经过点D 时,直线在y 轴上的截距最小, 此时z =2x -y 取得最大值,由⎩⎪⎨⎪⎧x +y -2=0,x =y ,可得D (1,1), 所以z =2x -y 的最大值是1;当直线经过点B 时,直线在y 轴上的截距最大, 此时z =2x -y 取得最小值,由⎩⎪⎨⎪⎧x +y -2=0,x =a ,可得B (a ,2-a ), 所以z =2x -y 的最小值是3a -2, 因为z =2x -y 的最大值是最小值的2倍, 所以6a -4=1,解得a =56.15.实数对(x ,y )满足不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x -y -2≤0,x +2y -5≥0,y -2≤0,且目标函数z =kx -y 当且仅当x =3,y =1时取最大值,则k 的取值范围为( ) A.⎝⎛⎭⎫-12,+∞ B.⎣⎡⎭⎫-12,1 C.⎝⎛⎭⎫-12,1 D .(-∞,1]答案 C解析 作出可行域,如图中阴影部分(含边界)所示,其中A (1,2),B (4,2),C (3,1),由z =kx -y ,将直线l :y =kx -z 进行平移可得直线在y 轴上的截距为-z , 因此直线在y 轴上截距最小时,目标函数z 达到最大值. 因为当且仅当l 经过点C (3,1)时,目标函数z 达到最大值, 所以直线l 的斜率应介于直线AC 的斜率与直线BC 的斜率之间, k AC =1-23-1=-12,k BC =2-14-3=1,所以k 的取值范围是⎝⎛⎭⎫-12,1. 16.(2022·宜春模拟)设实数x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧2x +y -6≥0,x +2y -6≤0,y ≥0,则2y 2-xy x 2的最小值是________. 答案 -18解析 作出不等式组对应的平面区域如图中阴影部分(含边界)所示,k =yx 的几何意义为可行域内的点到原点的斜率, 由图象可知,OA 的斜率最大,由⎩⎪⎨⎪⎧2x +y -6=0,x +2y -6=0得A (2,2), ∴0≤k ≤1,∴2y 2-xy x 2=2⎝⎛⎭⎫y x 2-y x=2k 2-k =2⎝⎛⎭⎫k -142-18≥-18⎝⎛⎭⎫当且仅当k =14时,取到最小值.。
第七章不等式、推理与证明一、选择题6×5分=30分1.2022·天津高考设函数f=错误!f1的解集是A.-3,1∪3,+∞B.-3,1∪2,+∞C.-1,1∪3,+∞ D.-∞,-3∪1,3解析:f1=12-4×1+6=3,当≥0时,2-4+6>3,解得>3或0≤3,解得-3b>0,则下列不等式中总成立的是A.a+错误!>b+错误!>错误!C.a+错误!>b+错误!>错误!解析:∵a>b>0,∴错误!>错误!又∵a>b,∴a+错误!>b+错误!答案:A3.2022·诸城模拟若2m+4n0,b>0的最大值为12,则错误!+错误!的最小值为D.4解析:不等式表示的平面区域如图所示阴影部分,当直线a+b=a>0,b>0过直线-+2=0与直线3--6=0的交点A4,6时,目标函数=a+ba>0,b>0取得最大值12,即4a+6b=12,即2a+3b=6,而错误!+错误!=错误!+错误!·错误!=错误!+错误!+错误!≥错误!+2=错误!答案:A二、填空题3×5分=15分7.2022·北京高考若函数f=错误!1,a4>3,S3≤9,则通项公式a n=________解析:由a1>1,a4>3,S3≤9,得错误!令=a1,=d得错误!在平面直角坐标系中画出可行域如图所示.符合要求的整数点只有2,1,即a1=2,d=1,所以a n=2+n-1=n+1答案:n+1三、解答题共37分10.12分某学校拟建一块周长为400 m的操场如图所示,操场的两头是半圆形,中间区域是矩形,学生做操一般安排在矩形区域,为了能让学生的做操区域尽可能大,试问如何设计矩形的长和宽解析:设中间矩形区域的长,宽分别为 m, m,中间的矩形区域面积为S,则半圆的周长为错误!,因为操场周长为400,所以2+2×错误!=400,即2+π=40000,解得a1=1由S2=a1+a2=错误!a2+错误!且a2>0,解得a2=错误!-1由S3=a1+a2+a3=错误!a3+错误!且a3>0,解得a3=错误!-错误!推测a n=错误!-错误!证明:1当n=1时,等式成立.2假设n=∈N*,≥1时结论成立,即a=错误!-错误!这时,S=错误!a+错误!=错误![错误!-错误!+错误!]=错误!则由S+1=S+a+1=错误!a+1+错误!,即错误!+a+1=错误!a+1+错误!,得a+12+2错误!·a+1-1=0∵a+1>0,解得a+1=错误!-错误!,即n=+1时结论也成立,由1,2可知a n=错误!-错误!对一切正整数n都成立.文12分2022·辽宁沈阳制定投资计划时,不仅要考虑可能获得的盈利,而且要考虑可能出现的亏损.某投资人打算投资甲、乙两个项目,根据预测,甲、乙两个项目可能出现的最大盈利率分别为100%和50%,可能出现的最大的亏损率分别为30%和10%,投资人计划投资的金额不超过10万元.1为了确保资金亏损不超过万元,请你给投资人设计一个投资方案,使得投资人获得的利润最大;2求投资人资金亏损不超过1万元的概率.解析:1设投资人分别用万元、万元投资甲、乙两个项目,代表盈利金额.则=+,由题意知错误!作出可行域,如图①,易知B点为最优解,解方程组错误!得B4,6.故ma=4+×6=7,即甲项目投资4万元,乙项目投资6万元能使资金亏损不超过万元的情况下盈利最大.①②2由题意可知,此题为几何概型问题,如图②P=错误!=错误!=错误!12.13分2022·广东六校联考设f=3a2+2b+c,若a+b+c=0,f0>0,f1>0,求证:1a>0且-20,f1>0,所以c>0,3a+2b+c>0由条件a+b+c=0,消去b,得a>c>0;由条件a+b+c=0,消去c,得a+b0故-20,f1>0,而f-错误!=-错误!<0,所以方程f=0在区间0,-错误!与-错误!,1内分别有一实根.故方程f=0在0,1内有两个实根.。
2021版高考数学一轮总复习第七章不等式及推理与证明题组训练43基本不等式理2021051541001.(2020·沈阳四校联考)下列各点中,与点(1,2)位于直线x +y -1=0的同一侧的是( ) A .(0,0) B .(-1,1) C .(-1,3) D .(2,-3)答案 C解析 点(1,2)使x +y -1>0,点(-1,3)使x +y -1>0,因此此两点位于x +y -1=0的同一侧.故选C.2.不等式(x +2y +1)(x -y +4)≤0表示的平面区域为()答案 B解析 方法一:可转化为①⎩⎪⎨⎪⎧x +2y +1≥0,x -y +4≤0或②⎩⎪⎨⎪⎧x +2y +1≤0,x -y +4≥0.由于(-2,0)满足②,因此排除A ,C ,D 选项.方法二:原不等式可转化为③⎩⎪⎨⎪⎧x +2y +1≥0,-x +y -4≥0或④⎩⎪⎨⎪⎧x +2y +1≤0,-x +y -4≤0.两条直线相交产生四个区域,分别为上下左右区域,③表示上面的区域,④表示下面的区域,故选B.3.(2021·天津,理)设变量x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧2x +y≥0,x +2y -2≥0,x ≤0,y ≤3,则目标函数z =x +y 的最大值为( ) A.23 B .1 C.32D .3答案 D解析 作出约束条件所表示的可行域如图中阴影部分所示,由z =x +y 得y =-x +z ,作出直线y =-x ,平移使之通过可行域,观看可知,最大值在B(0,3)处取得,故z max =0+3=3,选项D 符合.4.设关于x ,y 的不等式组⎩⎪⎨⎪⎧2x -y +1>0,x +m<0,y -m>0,表示的平面区域内存在点P(x 0,y 0),满足x 0-2y 0=2,则m 的取值范畴是( ) A .(-∞,43)B .(-∞,13)C .(-∞,-23)D .(-∞,-53)答案 C解析 作出可行域如图.图中阴影部分表示可行域,要求可行域包含y =12x -1的上的点,只需要可行域的边界点(-m ,m)在y =12x -1下方,也确实是m<-12m -1,即m<-23.5.(2021·北京,理)若x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧2x -y≤0,x +y≤3,x ≥0,则2x +y 的最大值为( )A .0B .3C .4D .5答案 C解析 不等式组⎩⎪⎨⎪⎧2x -y≤0,x +y≤3,x ≥0表示的可行域如图中阴影部分所示(含边界),由⎩⎪⎨⎪⎧2x -y =0,x +y =3,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =2,故当目标函数z =2x +y 通过点A(1,2)时,z 取得最大值,z max =2×1+2=4.故选C.6.(2020·西安四校联考)设变量x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧3x +y -6≥0,x -y -2≤0,y -3≤0,则目标函数z =y -2x的最小值为( ) A .-7 B .-4 C .1 D .2答案 A解析 画出由x ,y 满足的约束条件⎩⎪⎨⎪⎧3x +y -6≥0,x -y -2≤0,y -3≤0,如图所示,得它们的交点分别为A(2,0),B(5,3),C(1,3).可知z =y -2x 过点B(5,3)时,z 最小值为3-2×5=-7.7.(2021·贵阳监测)已知实数x ,y 满足:⎩⎪⎨⎪⎧x -2y +1≥0,x<2,x +y -1≥0,则z =2x -2y -1的取值范畴是( ) A .[53,5]B .[0,5]C .[53,5)D .[-53,5)答案 D解析 画出不等式组所表示的区域,如图中阴影部分所示,作直线l :2x -2y -1=0,平移l 可知2×13-2×23-1≤z<2×2-2×(-1)-1,即z 的取值范畴是[-53,5).8.(2021·南昌调研)设变量x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧y≥x,x +3y≤4,x ≥-2,则z =|x -3y|的最大值为( )A .10B .8C .6D .4答案 B解析 不等式组⎩⎪⎨⎪⎧y≥x,x +3y≤4,x ≥-2,所表示的平面区域如图中阴影部分所示.当平移直线x -3y =0过点A 时,m =x -3y 取最大值; 当平移直线x -3y =0过点C 时,m =x -3y 取最小值.由题意可得A(-2,-2),C(-2,2),因此m max =-2-3×(-2)=4,m min =-2-3×2=-8,因此-8≤m≤4,因此|m|≤8,即z max =8.9.(2020·安徽,理)x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x +y -2≤0,x -2y -2≤0,2x -y +2≥0,若z =y -ax 取得最大值的最优解不唯独,则实数a 的值为( )A.12或-1 B .2或12C .2或1D .2或-1答案 D解析 作出约束条件满足的可行域,依照z =y -ax 取得最大值的最优解不唯独,通过数形结合分析求解.如图,由y =ax +z 知z 的几何意义是直线在y 轴上的截距,故当a>0时,要使z =y -ax 取得最大值的最优解不唯独,则a =2;当a<0时,要使z =y -ax 取得最大值的最优解不唯独,则a =-1.10.(2020·福建)变量x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x +y≥0,x -2y +2≥0,mx -y≤0,若z =2x -y 的最大值为2,则实数m 等于( ) A .-2 B .-1 C .1 D .2答案 C解析 如图所示,目标函数z =2x -y 取最大值2即y =2x -2时,画出⎩⎪⎨⎪⎧x +y≥0,x -2y +2≥0,表示的区域,由于mx -y≤0过定点(0,0),要使z =2x -y 取最大值2,则目标函数必过两直线x -2y +2=0与y =2x -2的交点A(2,2),因此直线mx -y =0过点A(2,2),故有2m -2=0,解得m =1.11.(2021·泉州质检)已知O 为坐标原点,A(1,2),点P 的坐标(x ,y)满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x +|y|≤1,x ≥0,则z =OA →·OP →的最大值为( )A .-2B .-1C .1D .2答案 D解析 作出可行域如图中阴影部分所示,易知B(0,1),z =OA →·OP →=x +2y ,平移直线x +2y =0,明显当直线z =x +2y 通过点B 时,z 取得最大值,且z max =2.故选D.12.已知实数x ,y 满足条件⎩⎪⎨⎪⎧(x -3)2+(y -2)2≤1,x -y -1≥0,则z =yx -2的最小值为( ) A .3+ 2 B .2+ 2 C.34 D.43答案 C解析 不等式组表示的可行域如图阴影部分所示.目标函数z =y x -2=y -0x -2表示在可行域取一点与点(2,0)连线的斜率,可知过点(2,0)作半圆的切线,切线的斜率为z =yx -2的最小值,设切线方程为y =k(x -2),则A 到切线的距离为1,故1=|k -2|1+k 2.解得k =34. 13.(2020·苏州市高三一诊)实数x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧y≥0,x -y≥0,2x -y -2≤0,则使得z =2y -3x 取得最小值的最优解是( ) A .(1,0) B .(0,-2) C .(0,0) D .(2,2)答案 A解析 约束条件所表示的可行域为三角形,其三个顶点的坐标分别为(0,0),(1,0),(2,2),将三个顶点的坐标分别代入到目标函数z =2y -3x 中,易得在(1,0)处取得最小值,故取得最小值的最优解为(1,0).14.(2020·湖北宜昌市)设x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧y -x≤1,x +y≤3,y ≥m ,若z =x +3y 的最大值与最小值的差为7,则实数m =( ) A.32B .-32C.14 D .-14答案 C解析 作出不等式组表示的平面区域(图略),由图易得目标函数z =x +3y 在点(1,2)处取得最大值;z max =1+3×2=7,在点(m -1,m)处取得最小值,z min =m -1+3m =4m -1.又由题知7-(4m -1)=7,解得m =14,故选C.15.(2020·兰州模拟)已知M(-4,0),N(0,-3),P(x ,y)的坐标x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧x≥0,y ≥0,3x +4y≤12,则△PMN 面积的取值范畴是( ) A .[12,24] B .[12,25] C .[6,12] D .[6,252]答案 C解析 作出不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x≥0,y ≥0,3x +4y≤12表示的平面区域如图中阴影部分所示.又过点M(-4,0),N(0,-3)的直线的方程为3x +4y +12=0,而它与直线3x +4y =12平行,其距离d =|12+12|32+42=245,因此当P 点在原点O 处时,△PMN 的面积最小,其面积为△OMN 的面积,现在S △OMN =12×3×4=6;当P 点在线段AB 上时,△PMN 的面积最大,为12×32+42×245=12,故选C.16.(2021·陕西质检一)点(x ,y)满足不等式|x|+|y|≤1,Z =(x -2)2+(y -2)2,则Z 的最小值为________. 答案 92解析 |x|+|y|≤1所确定的平面区域如图中阴影部分所示,目标函数Z =(x -2)2+(y -2)2的几何意义是点(x ,y)到点P(2,2)距离的平方,由图可知Z 的最小值为点P(2,2)到直线x +y =1距离的平方,即为(|2+2-1|2)2=92.17.已知整数x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧2x -y≤0,x -3y +5≥0,则z =4-x·(12)y 的最小值为________.答案116解析 z =4-x ·(12)y =2-2x ·2-y =2-2x -y.设m =-2x -y ,要使z 最小,则只需m 最小.作出不等式组所表示的平面区域如图中阴影部分所示.由m =-2x -y 得y =-2x -m ,平移可知当直线y =-2x -m 通过点B 时,m 最小,由⎩⎪⎨⎪⎧2x -y =0,x -3y +5=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =2,即B(1,2),现在m =-2-2=-4,因此z =4-x ·(12)y 的最小值为2-4=116.18.某工厂生产甲、乙两种产品,其产量分别为45个与55个,所用原料为A ,B 两种规格金属板,每张面积分别为2 m 2与3 m 2.用A 种规格金属板可造甲种产品3个、乙种产品5个;用B 种规格金属板可造甲、乙两种产品各6个.问A ,B 两种规格金属板各取多少张才能完成打算,并使总用料面积最省? 答案 A ,B 两种金属板各取5张.解析 设A ,B 两种金属板各取x 张,y 张,总用料面积为z , 则约束条件为⎩⎪⎨⎪⎧3x +6y≥45,5x +6y≥55,x ,y ∈N ,目标函数z =2x +3y.作出不等式组的可行域,如图所示.将z =2x +3y 化成y =-23x +z 3,得到斜率为-23,在y 轴上截距为z3,且随z 变化的一组平行直线.当直线z =2x +3y 通过可行域上点M 时,截距最小,z 取得最小值.解方程组⎩⎪⎨⎪⎧5x +6y =55,3x +6y =45,得点M 的坐标为(5,5).现在z min =2×5+3×5=25.因此两种金属板各取5张时,总用料面积最省.1.(2020·兰州市高考诊断考试)设变量x ,y 满足不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x +y≥3,x -y≥-1,2x -y≤3,则x 2+y 2的最小值是( ) A.322B.92 C. 5 D .2 5答案 B解析 约束条件所表示的可行域为一个三角形,而目标函数可视为可行域内的点到原点的距离的平方,其距离的最小值为原点到直线x +y =3的距离.∵原点到直线x +y =3的距离为32=322,∴x 2+y 2的最小值为92. 2.(课本习题改编)不等式x -2y +6>0表示的区域在直线x -2y +6=0的( ) A .左下方 B .左上方 C .右下方 D .右上方答案 C解析 画出直线及区域范畴,如:当B<0时,Ax +By +C>0表示直线Ax +By +C =0的下方区域;Ax +By +C<0表示直线Ax +By +C =0的上方区域.故选C.3.(2020·安徽,文)不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x +y -2≥0,x +2y -4≤0,x +3y -2≥0表示的平面区域的面积为________.答案 4解析 不等式组表示的平面区域如图阴影部分所示.由⎩⎪⎨⎪⎧x +3y -2=0,x +2y -4=0,得A(8,-2). 由x +y -2=0,得B(0,2).又|CD|=2, 故S 阴影=12×2×2+12×2×2=4.4.(2021·课标全国Ⅲ,理)若x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x -y +1≥0,x -2y≤0,x +2y -2≤0,则z =x +y 的最大值为________. 答案 32解析 约束条件对应的平面区域是以点(1,12)、(0,1)和(-2,-1)为顶点的三角形,当目标函数y =-x +z 通过点(1,12)时,z 取得最大值32.5.(2021·沈阳质检)在满足不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x -y +1≥0,x +y -3≤0,y ≥0,的平面点集中随机取一点M(x 0,y 0),设事件A 为“y 0<2x 0”,那么事件A 发生的概率是( ) A.14 B.34 C.13 D.23答案 B解析 不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x -y +1≥0,x +y -3≤0,y ≥0,表示的平面区域的面积为12×(1+3)×2=4;不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x -y +1≥0,x +y -3≤0,y ≥0,y ≤2x ,表示的平面区域的面积为12×3×2=3,因此所求的概率等于34,选B. 6.(2020·陕西)某企业生产甲、乙两种产品均需用A ,B 两种原料.已知生产1吨每种产品需原料及每天原料的可用限额如表所示,假如生产1吨甲、乙产品可获利润分别为3万元、4万元,则该企业每天可获得最大利润为( )甲乙原料限额A(吨) 3 2 12B(吨) 1 28A.12万元C.17万元D.18万元答案 D解析设该企业每天生产甲、乙两种产品分别为x,y吨,则利润z=3x+4y.由题意可列⎩⎪⎨⎪⎧3x+2y≤12,x+2y≤8,x≥0,y≥0,其表示如图阴影部分区域:.当直线3x+4y-z=0过点A(2,3)时,z取得最大值,因此z max=3×2+4×3=18,故选D项.7.(2020·安徽,文)已知x,y满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x-y≥0,x+y-4≤0,y≥1,则z=-2x+y的最大值是( ) A.-1 B.-2C.-5 D.1答案 A解析作出满足条件的可行域,如图中阴影部分所示,易知在点A(1,1)处,z取得最大值,故z max=-2×1+1=-1.8.(2021·课标全国Ⅱ,文)若x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x -y +1≥0,x +y -3≥0,x -3≤0,则z =x -2y 的最小值为________. 答案 -5解析 通性通法:作出可行域,如图中阴影部分所示,由z =x -2y 得y =12x -12z ,作直线y =12x 并平移,观看可知,当直线通过点A(3,4)时,z min =3-2×4=-5.光速解法:因为可行域为封闭区域,因此线性目标函数的最值只可能在边界点处取得,易求得边界点分别为(3,4),(1,2),(3,0),依次代入目标函数可求得z min =-5.9.已知实数x ,y 满足不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x -y +2≥0,x +y -4≥0,2x -y -5≤0,目标函数z =y -ax(a∈R ).若z 取最大值时的唯独最优解是(1,3),则实数a 的取值范畴是________. 答案 (1,+∞)解析 作出可行域,可行域为三条直线所围成的区域,则它的最大值在三条直线的交点处取得,三个交点分别为(1,3),(7,9),(3,1),因此⎩⎪⎨⎪⎧3-a>9-7a ,3-a>1-3a.因此a>1.10.(2020·安徽安庆模拟)若实数x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧y -2x≤-2,y ≥1,x +y≤4,则z =x 2+y2xy的取值范畴是________. 答案 [2,103]解析 因为z =x 2+y 2xy =x y +y x ,因此令k =y x ,则z =k +1k ,其中k 表示可行域内的点与坐标原点连线的斜率.依照不等式组画出可行域,则A(2,2),B(3,1),C(32,1),如图.由图形可知,13≤k ≤1,依照函数z =1k +k 的单调性得2≤z≤103.因此z∈[2,103].。
2021年高考数学一轮总复习第7章不等式推理与证明第1节不等关系与不等式模拟创新题理一、选择题1.(xx·山东烟台期中检测)下列四个命题中,为真命题的是( ) A.若a >b ,则ac 2>bc 2B.若a >b ,c >d ,则a -c >b -dC.若a >|b |,则a 2>b 2D.若a >b ,则1a <1b解析 当c =0时,A 不成立;2>1,3>-1,而2-3<1-(-1),故B 不成立;a =2,b =-1时,D 不成立;由a >|b |知a >0,有a 2>b 2,故选C. 答案 C2.(xx·北京昌平区期末)已知a >b >0,则下列不等式成立的是( )A.a 2<b 2B.1a >1bC.|a |<|b |D.2a >2b解析 利用不等式的性质知A ,B ,C 均不正确,由y =2x 是增函数知D 正确,选D. 答案 D3.(xx·威海一模)若a >b ,则下列不等式成立的是( ) A.ln a >ln bB.0.3a >0.3bC.a 12>b 12D.3a >3b解析 因为a >b ,而对数函数要求真数为正数,所以ln a >ln b 不成立; 因为y =0.3x 是减函数,又a >b ,则0.3a <0.3b ,故B 错;当b <a <0时,a 12>b 12显然不成立.故C 错;y =x 13在(-∞,+∞)是增函数,又a >b ,则a 13>b 13,即3a >3b 成立,选D.答案 D 二、填空题4.(xx·福建厦门4月调考)设a >b ,(1)ac 2>bc 2;(2)2a >2b ;(3)1a <1b;(4)a 3>b 3;(5)a 2>b 2中正确的结论有________(填序号).解析 若c =0,(1)错;若a ,b 异号或a ,b 中有一个为0,(3)(5)错. 答案 (2)(4)5.(xx·三门峡二模)给出下列条件:①1<a <b ;②0<a <b <1;③0<a <1<b .其中,能推出log b1b<log a 1b<log a b 成立的条件的序号是________.解析 若1<a <b ,则0<1b <1a<1<b ,∴log a 1b <log a 1a =-1=log b 1b,故条件①不成立;若0<a <b <1,则0<b <1<1b <1a,∴log a b >log a 1b >log a 1a =-1=log b 1b,故条件②成立;若0<a <1<b ,则0<1b <1,∴log a 1b>0,log a b <0,故条件③不成立.答案 ②判断不等式是否成立问题6.若a ,b 是任意实数,且a >b ,则下列不等式成立的是( )A.a 2>b 2B.b a<1C.lg(a -b )>0D.⎝ ⎛⎭⎪⎫13a <⎝ ⎛⎭⎪⎫13b 解析 当a =-1,b =-2时,满足a >b ,此时A ,B ,C 项均不正确,y =⎝ ⎛⎭⎪⎫13x的单调性知D 正确. 答案 D专项提升测试 模拟精选题一、选择题7.(xx·甘肃省白银市会宁一中月考)a =log 0.70.8,b =log 1.10.9,c =1.10.9的大小关系是( ) A.c >a >b B.a >b >c C.b >c >aD.c >b >a解析 0<a =log 0.70.8<1,b =log 1.10.9<0,c =1.10.9>1.故选A. 答案 A8.(xx·江西师大模拟)若a <0,b <0,则p =b 2a +a 2b与q =a +b 的大小关系为( )A.p <qB.p ≤qC.p >qD.p ≥q解析 因为p -q =b 2a +a 2b -a -b =(b -a )2(b +a )ab≤0,所以p ≤q ,选B.答案 B 二、填空题9.(xx·聊城模拟)若α,β满足-π2<α<β<π2,则2α-β的取值范围是________.解析 ∵-π2<α<β<π2,∴-π<α-β<0.又-π2<α<π2,∴-3π2<α+(α-β)<π2,即-3π2<2α-β<π2.答案 ⎝ ⎛⎭⎪⎫-3π2,π210.(xx·南昌模拟)已知a +b >0,则a b2+b a2与1a +1b的大小关系是________.解析a b 2+b a 2-⎝ ⎛⎭⎪⎫1a +1b =a -b b 2+b -a a2 =(a -b )⎝ ⎛⎭⎪⎫1b 2-1a 2=(a +b )(a -b )2a 2b 2.∵a +b >0,(a -b )2≥0,∴(a +b )(a -b )2a 2b2≥0.∴a b2+b a2≥1a +1b.答案a b 2+b a 2≥1a +1b创新导向题利用不等式性质判断命题真假问题11.下列四个命题,其中正确命题的个数是( ) ①若a >|b |,则a 2>b 2②若a >b ,c >d ,则a -c >b -d ③若a >b ,c >d ,则ac >bd④若a >b >0,则c a >c b.A.3个B.2个C.1个D.0个解析 ①若a >|b |,则a 2>b 2,①正确; ②若a >b ,c >d ,则a -c >b -d 错误,如3>2,-1>-3,而3-(-1)=4<5=2-(-3);③若a >b ,c >d ,则ac >bd 错误,如3>1,-2>-3,而3×(-2)<1×(-3);④若a >b >0,则1a <1b,当c >0时,c a <c b,④错误.∴正确命题的个数只有1个,故选C.答案 C利用不等式性质求参数取值范围问题12.已知△ABC 的三边长分别为a ,b ,c ,且满足b +c ≤3a ,则c a的取值范围为( )A.(1,+∞)B.(0,2)C.(1,3)D.(0,3)解析由已知及三角形三边关系得⎩⎨⎧a <b +c ≤3a ,a +b >c ,a +c >b ,∴⎩⎪⎨⎪⎧1<b a +c a≤3,1+b a >c a ,1+c a >b a ,∴⎩⎪⎨⎪⎧1<b a +ca ≤3,-1<c a -ba <1,两式相加得,0<2×c a<4,即0<c a<2.∴c a的取值范围为(0,2),故选B.答案 B。
2021年高考数学一轮总复习第7章不等式推理与证明第一节不等式的概念与性质AB卷文新人教A版1.(xx·浙江,5)已知a,b>0且a≠1,b≠1,若log a b>1,则( )A.(a-1)(b-1)<0B.(a-1)(a-b)>0C.(b-1)(b-a)<0D.(b-1)(b-a)>0解析由a,b>0且a≠1,b≠1,及log a b>1=log a a可得:当a>1时,b>a>1,当0<a<1时,0<b<a<1,代入验证只有D满足题意.答案D2.(xx·浙江,6)有三个房间需要粉刷,粉刷方案要求:每个房间只用一种颜色,且三个房间颜色各不相同.已知三个房间的粉刷面积(单位:m2)分别为x,y,z,且x<y <z,三种颜色涂料的粉刷费用(单位:元/m2)分别为a,b,c,且a<b<c.在不同的方案中,最低的总费用(单位:元)是( )A.ax+by+czB.az+by+cxC.ay+bz+cxD.ay+bx+cz解析作差比较,∵x<y<z,a<b<c,则(az+by+cx)-(ax+by+cz)=a(z-x)+c(x-z)=(a-c)(z-x)<0,∴az+by+cx<ax+by+cz;(az+by+cx)-(ay+bz +cx )=a (z -y )+b (y -z )=(a -b )(z -y )<0,∴az +by +cx <ay +bz +cx ;(ay+bz +cx )-(ay +bx +cz )=b (z -x )+c (x -z )=(b -c )(z -x )<0,∴ay +bz +cx <ay +bx +cz ,∴az +by +cx 最小.故选B.答案 B3.(xx·浙江,7)已知函数f (x )=x 3+ax 2+bx +c ,且0<f (-1)=f (-2)=f (-3)≤3,则( ) A.c ≤3 B.3<c ≤6 C.6<c ≤9D.c >9解析 由已知得⎩⎨⎧-1+a -b +c =-8+4a -2b +c ,-1+a -b +c =-27+9a -3b +c ,解得⎩⎨⎧a =6,b =11,又0<f (-1)=c -6≤3,所以6<c ≤9.答案 C4.(xx·四川,5)若a >b >0,c <d <0,则一定有( ) A.a d >b c B.a d <b c C.a c >b dD.a c <b d解析 ∵c <d <0,∴0>1c >1d,∴-1d >-1c>0,又a >b >0,∴-a d >-b c,故选B. 答案 B5.(xx·北京,2)设a ,b ,c ∈R ,且a >b ,则( ) A.ac >bc B.1a <1bC.a 2>b 2D.a 3>b 3解析 A 选项中若c 小于等于0则不成立,B 选项中若a 为正数b 为负数则不成立,C 选项中若a ,b 均为负数则不成立,故选D. 答案 D6.(xx·浙江,10)设a ,b ∈R ,定义运算“∧”和“∨”如下:a ∧b =⎩⎨⎧a ,a ≤b ,b ,a >b ,a ∨b =⎩⎨⎧b ,a ≤b ,a ,a >b .若正数a ,b ,c ,d 满足ab ≥4,c +d ≤4,则( ) A.a ∧b ≥2,c ∧d ≤2 B.a ∧b ≥2,c ∨d ≥2 C.a ∨b ≥2,c ∧d ≤2 D.a ∨b ≥2,c ∨d ≥2解析 由题意知,运算“∧”为两数中取小,运算“∨”为两数中取大,由ab ≥4知,正数a ,b 中至少有一个大于等于2.由c +d ≤4知,c ,d 中至少有一个小于等于2,故选C. 答案 C7.(xx·四川,16)设a ,b 为正实数.现有下列命题: ①若a 2-b 2=1,则a -b <1; ②若1b -1a=1,则a -b <1;③若|a -b |=1,则|a -b |<1; ④若|a 3-b 3|=1,则|a -b |<1.其中的真命题有________(写出所有真命题的编号). 解析 ①中,∵a 2-b 2=1, ∴a -b =1a +b, 而a >0,b >0,又a 2=b 2+1>1, ∴a >1,从而1a +b<1,即a -b <1, ∴①正确.②中,取a =5,b =56,验证知②错误.③中,取a =4,b =1,验证知③错误. ④∵a ,b 是正实数,不妨设a >b , ∴a 3-b 3=(a -b )(a 2+b 2+ab ),∴a -b =a 3-b 3a 2+ab +b 2=1a 2+ab +b 2, ∵a 3=1+b 3>1,∴a 2>1,∴a 2+ab +b 2>1, 则0<1a 2+ab +b 2<1,∴a-b=1a2+ab+b2<1,即|a-b|<1.同理,设a<b,也能得到|a-b|<1的结论,故④正确.答案①④。
2021年高考数学一轮总复习第7章不等式推理与证明第三节简单的线性规划AB 卷文新人教A 版1.(xx·新课标全国Ⅱ,9)设x ,y 满足约束条件⎩⎨⎧x +y -1≥0,x -y -1≤0,x -3y +3≥0,则z =x +2y 的最大值为( ) A.8 B.7 C.2D.1解析 约束条件表示的平面区域如图中阴影部分所示,由z =x +2y ,得y =-12x +z 2,z 2为直线y =-12x +z2在y 轴上的截距,要使z 最大,则需z 2最大,所以当直线y =-12x+z2经过点B (3,2)时,z 最大,最大值为3+2×2=7,故选B.答案 B2.(xx·新课标全国Ⅰ,11)设x ,y 满足约束条件⎩⎨⎧x +y ≥a ,x -y ≤-1,且z =x +ay 的最小值为7,则a =( ) A.-5 B.3 C.-5或3D.5或-3解析 联立方程⎩⎨⎧x +y =a ,x -y =-1,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =a -12,y =a +12,代入x +ay =7中,解得a =3或-5,当a =-5时,z =x +ay 的最大值是7;当a =3时,z =x +ay 的最小值是7,故选B. 答案 B3.(xx·新课标全国Ⅱ,3)设x ,y 满足约束条件⎩⎨⎧x -y +1≥0,x +y -1≥0,x ≤3,则z =2x -3y 的最小值是( ) A.-7B.-6C.-5D.-3解析 画出可行域,化简目标函数得截距最小时z 最大,在点(3,4)取得.∴z min =2×3-3×4=-6. 答案 B4.(xx·新课标全国Ⅲ,13)设x ,y 满足约束条件⎩⎨⎧2x -y +1≥0,x -2y -1≤0,x ≤1,则z =2x +3y -5的最小值为________.解析 可行域为一个三角形ABC 及其内部,其中A (1,0),B (-1,-1),C (1,3),直线z =2x +3y -5过点B 时取最小值-10. 答案 -105.(xx·新课标全国Ⅱ,14)若x ,y 满足约束条件⎩⎨⎧x -y +1≥0,x +y -3≥0,x -3≤0,则z =x -2y 的最小值为________.解析画出可行域,数形结合可知目标函数的最小值在直线x=3与直线x-y+1=0的交点(3,4)处取得,代入目标函数z=x-2y得到-5.答案-56.(xx·新课标全国Ⅰ,16)某高科技企业生产产品A和产品B需要甲、乙两种新型材料.生产一件产品A需要甲材料1.5 kg,乙材料1 kg,用5个工时;生产一件产品B 需要甲材料0.5 kg,乙材料0.3 kg,用3个工时,生产一件产品A的利润为2 100元,生产一件产品B的利润为900元.该企业现有甲材料150 kg,乙材料90 kg,则在不超过600个工时的条件下,生产产品A,产品B的利润之和的最大值为________元.解析设生产A产品x件,B产品y件,根据所耗费的材料要求、工时要求等其他限制条件,得线性约束条件为⎩⎪⎨⎪⎧1.5x +0.5y ≤150,x +0.3y ≤90,5x +3y ≤600,x ≥0,y ≥0,x ∈N *,y ∈N *,目标函数z =2 100x +900y .作出可行域为图中的四边形,包括边界,顶点为(60,100),(0,200),(0,0),(90,0),在(60,100)处取得最大值,z max =2 100×60+900×100=216 000(元). 答案 216 0007.(xx·新课标全国Ⅰ,15)若x ,y 满足约束条件⎩⎨⎧x +y -2≤0,x -2y +1≤0,2x -y +2≥0,则z =3x +y 的最大值为________.解析 x ,y 满足条件的可行域如图所示的阴影部分,当z =3x +y 过A (1,1)时有最大值,z =4. 答案 48.(xx·新课标全国Ⅱ,14)若x ,y 满足约束条件⎩⎨⎧x +y -5≤0,2x -y -1≥0,x -2y +1≤0,则z =2x +y 的最大值为________. 解析 画出约束条件⎩⎨⎧x +y -5≤0,2x -y -1≥0,x -2y +1≤0表示的可行域,为如图所示的阴影三角形ABC .作直线l 0:2x +y =0,平移l 0到过点A 的直线l 时,可使直线z =x +y 在y 轴上的截距最大,即z 最大,解⎩⎨⎧x +y -5=0,x -2y +1=0得⎩⎨⎧x =3,y =2即A (3,2),故z 最大=2×3+2=8.答案 89.(xx·大纲全国,15)若x ,y 满足约束条件⎩⎨⎧x ≥0,x +3y ≥4,3x +y ≤4,则z =-x +y 的最小值为________.解析 画出可行域如图所示.画出直线-x +y =0,并平移,当直线经过点C (1,1)时,z 取最小值,且最小值为z =-1+1=0. 答案 01.(xx·重庆,10)若不等式组⎩⎨⎧x +y -2≤0,x +2y -2≥0,x -y +2m ≥0表示的平面区域为三角形,且其面积等于43,则m 的值为( ) A.-3 B.1 C.43D.3解析 不等式组表示的区域如图,则图中A 点纵坐标y A =1+m ,B 点纵坐标y B =2m +23,C 点横坐标x C =-2m ,∴S =S △ACD -S △BCD =12×(2+2m )×(1+m )-12×(2+2m )×2m +23=(m +1)23=43,∴m +1=2或-2(舍),∴m =1. 答案 B2.(xx·福建,11)已知圆C :(x -a )2+(y -b )2=1,平面区域Ω:⎩⎨⎧x +y -7≤0,x -y +3≥0,y ≥0.若圆心C ∈Ω,且圆C 与x 轴相切,则a 2+b 2的最大值为( ) A.5 B.29 C.37D.49解析 平面区域Ω为如图所示的阴影部分的△ABD ,因圆心C (a ,b )∈Ω,且圆C 与x 轴相切,所以点C 在如图所示的线段MN 上,线段MN 的方程为y =1(-2≤x ≤6),由图形得,当点C 在点N (6,1)处时,a 2+b 2取得最大值62+12=37,故选C.答案 C3.(xx·安徽,13)不等式组⎩⎨⎧x +y -2≥0,x +2y -4≤0,x +3y -2≥0表示的平面区域的面积为________.解析 作出不等式组表示的平面区域如图中阴影部分所示,可知S △ABC =12×2×(2+2)=4.答案 44.(xx·安徽,12)若非负变量x ,y 满足约束条件⎩⎨⎧x -y ≥-1,x +2y ≤4,则x +y 的最大值为________.解析 画出约束条件对应的平面区域是第一象限的四边形区域,当目标函数y =-x+z 经过边界上点(4,0)时,z =x +y 取得最大值4. 答案 45.(xx·山东,4)若变量x ,y 满足⎩⎨⎧x +y ≤2,2x -3y ≤9,x ≥0,则x 2+y 2的最大值是()A.4B.9C.10D.12解析满足条件⎩⎨⎧x +y ≤2,2x -3y ≤9,x ≥0的可行域如图阴影部分(包括边界).x 2+y 2是可行域上动点(x ,y )到原点(0,0)距离的平方,显然当x =3,y=-1时,x 2+y 2取最大值,最大值为10.故选C. 答案 C6.(xx·浙江,4)若平面区域⎩⎨⎧x +y -3≥0,2x -y -3≤0,x -2y +3≥0夹在两条斜率为1的平行直线之间,则这两条平行直线间的距离的最小值是( ) A.355 B.2C.322D.5解析 已知不等式组所表示的平面区域如图所示阴影部分,由⎩⎨⎧x -2y +3=0,x +y -3=0,解得A (1,2),由⎩⎨⎧x +y -3=0,2x -y -3=0,解得B (2,1).由题意可知,当斜率为1的两条直线分别过点A 和点B 时,两直线的距离最小, 即|AB |=(1-2)2+(2-1)2= 2. 答案 B7.(xx·安徽,5)已知x ,y 满足约束条件⎩⎨⎧x -y ≥0,x +y -4≤0,y ≥1,则z =-2x +y 的最大值是( )A.-1B.-2C.-5D.1解析 (x ,y )在线性约束条件下的可行域如图, ∴z max =-2×1+1=-1.故选A.答案 A8.(xx·广东,11)若变量x ,y 满足约束条件⎩⎨⎧x +2y ≤2,x +y ≥0,x ≤4,则z =2x +3y 的最大值为( )A.2B.5C.8D.10解析 如图,过点(4,-1)时,z 有最大值z max =2×4-3=5.答案 B9.(xx·天津,2)设变量x ,y 满足约束条件⎩⎨⎧x -2≤0,x -2y ≤0,x +2y -8≤0,则目标函数z =3x +y 的最大值为( )A.7B.8C.9D.14解析 作出约束条件对应的可行域,如图中阴影部分,作直线l :3x +y =0,平移直线l 可知,经过点A 时,z =3x +y 取得最大值,由⎩⎨⎧x -2=0,x +2y -8=0,得A (2,3), 故z max =3×2+3=9.选C. 答案 C10.(xx·陕西,11)某企业生产甲、乙两种产品均需用A ,B 两种原料,已知生产1吨每种产品所需原料及每天原料的可用限额如表所示,如果生产1吨甲、乙产品可获利润分别为3万元、4万元,则该企业每天可获得最大利润为( )甲 乙 原料限额A (吨) 3 2 12B (吨)128A.12万元B.16万元C.17万元D.18万元解析设甲、乙的产量分别为x 吨,y 吨,由已知可得⎩⎪⎨⎪⎧3x +2y ≤12,x +2y ≤8,x ≥0,y ≥0,目标函数z =3x +4y ,线性约束条件表示的可行域如图阴影部分所示:可得目标函数在点A 处取到最大值.由⎩⎨⎧x +2y =8,3x +2y =12,得A (2,3). 则z max =3×2+4×3=18(万元). 答案 D11.(xx·福建,10)变量x ,y 满足约束条件⎩⎨⎧x +y ≥0,x -2y +2≥0,mx -y ≤0.若z =2x -y 的最大值为2,则实数m 等于( ) A.-2 B.-1 C.1D.2解析 由图形知A ⎝ ⎛⎭⎪⎫-23,23,B ⎝ ⎛⎭⎪⎫22m -1,2m 2m -1,O (0,0).只有在B 点处取最大值2,∴2=42m -1-2m 2m -1. ∴m =1. 答案 C12.(xx·湖北,4)若变量x ,y 满足约束条件⎩⎨⎧x +y ≤4,x -y ≤2,x ≥0,y ≥0,则2x +y 的最大值是()A.2B.4C.7D.8解析 画出可行域如图(阴影部分).设目标函数为z =2x +y ,由⎩⎨⎧x +y =4,x -y =2解得A (3,1),当目标函数过A (3,1)时取得最大值,∴z max =2×3+1=7,故选C. 答案 C13.(xx·山东,10)已知x ,y 满足约束条件⎩⎨⎧x -y -1≤0,2x -y -3≥0,当目标函数z =ax +by (a>0,b >0)在该约束条件下取到最小值25时,a 2+b 2的最小值为( ) A.5 B.4 C. 5D.2解析 不等式组⎩⎨⎧x -y -1≤0,2x -y -3≥0表示的平面区域为图中的阴影部分.由于a >0,b >0,所以目标函数z =ax +by 在点A (2,1)即2a +b =2 5.法一 a 2+b 2=a 2+(25-2a )2=5a 2-85a +20 =(5a -4)2+4≥4,即a 2+b 2的最小值为4. 法二a 2+b 2表示坐标原点与直线2a +b =25上的点之间的距离,故a 2+b 2的最小值为2522+12=2,即a 2+b 2的最小值为4.答案 B14.(xx·广东,4)若变量x ,y 满足约束条件⎩⎨⎧x +2y ≤8,0≤x ≤4,0≤y ≤3,则z =2x +y 的最大值等于( )A.7B.8C.10D.11解析 由约束条件画出如图所示的可行域,由z =2x +y 得y =-2x +z .当直线y =-2x +z 过点A 时,z 有最大值,由⎩⎨⎧x =4,x +2y =8,得A (4,2),∴z max =2×4+2=10.故答案为C.答案 C15.(xx·四川,8)若变量x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x +y ≤8,2y -x ≤4,x ≥0,y ≥0,且z =5y -x 的最大值为a ,最小值为b ,则a -b 的值是( ) A.48 B.30 C.24D.16解析 约束条件对应的平面区域是第一象限的四边形区域,当目标函数y =15x +15z .经过点(8,0)时,z =5y -x 取得最小值为b =-8,经过点(4,4)时取得最大值a =16,所以a -b =24. 答案 C16.(xx·北京,13)如图,△ABC 及其内部的点组成的集合记为D ,P (x ,y )为D 中任意一点,则z =2x +3y 的最大值为________.解析 z =2x +3y ,化为y =-23x +13z ,当直线y =-23x +z3在点A (2,1)处时,z 取最大值,z =2×2+3=7.答案 717.(xx·湖北,12)设变量x ,y满足约束条件⎩⎨⎧x +y ≤4,x -y ≤2,3x -y ≥0,则3x +y 的最大值为________.解析 作出约束条件表示的可行域如图所示:易知可行域边界三角形的三个顶点坐标分别是(3,1),(1,3),(-1,-3),将三个点的坐标依次代入3x +y ,求得的值分别为10,6,-6,比较可得3x +y 的最大值为10. 答案 1018.(xx·湖南,13)若变量x ,y 满足约束条件⎩⎨⎧y ≤x ,x +y ≤4,y ≥1,则z =2x +y的最大值为________.解析 画出不等式组表示的平面区域,如图中阴影部分所示是一个三角形,三个顶点坐标分别为A (1,1),B (2,2),C (3,1),画出直线2x +y =0,平移直线2x +y =0可知,z 在点C (3,1)处取得最大值,所以z max =2×3+1=7.答案 1019.(xx·北京,13)若x ,y 满足⎩⎨⎧y ≤1,x -y -1≤0,x +y -1≥0,则z =3x +y 的最小值为________.解析 根据题意画出可行域如图,由于z =3x +y 对应的直线斜率为-3,且z 与x 正相关,结合图形可知,当直线过点A (0,1)时,z 取得最小值1.]答案 120.(xx·浙江,12)若实数x ,y 满足⎩⎨⎧x +2y -4≤0,x -y -1≤0,x ≥1,则x +y 的取值范围是________.解析 由不等式组可画出变量满足的可行域,求出三个交点坐标分别为(1,0),⎝ ⎛⎭⎪⎫1,32,(2,1),代入z =x +y ,可得1≤z ≤3. 答案 [1,3]。
不等式及其应用练习一、选择题(6×5分=30分)1.(xx·天津高考)设a >0,b >0,若3是3a与3b的等比中项,则1a +1b的最小值为( )A .8B .4C .1D.14解析:由题意知3a ·3b =3,即3a +b =3,所以a +b =1.因为a >0,b >0,所以1a +1b =⎝ ⎛⎭⎪⎫1a +1b (a +b )=2+b a +a b≥2+2b a ·ab=4,当且仅当a =b 时,等号成立.答案:B2.(xx·开封模拟)已知x >0,y >0,lg2x +lg8y =lg2,则1x +13y 的最小值是( )A .2B .22C .4D .23解析:因为x >0,y >0,且lg2x +lg8y =lg2,所以x +3y =1,于是有1x +13y =(x +3y )(1x +13y )=2+(3y x +x3y)≥4.答案:C3.函数f (x )=xx +1的最大值为( )A.25B.12C.22D .1解析:显然x ≥0.x =0时,f (x )=0; 当x >0时,x +1≥2x ,∴f (x )≤12,当且仅当x =1时,取等号,f (x )max =12.答案:B4.(xx·重庆高考)已知a >0,b >0,则1a +1b+2ab 的最小值是( )A .2B .22C .4D .5解析:1a +1b+2ab ≥2ab+2ab ≥22×2=4.当且仅当⎩⎨⎧a =b ,ab =1,时,等号成立,即a =b =1,不等式取最小值4.答案:C5.已知不等式(x+y)(1x+ay)≥9对任意正实数x,y恒成立,则正实数a的最小值为( )A.8 B.6 C.4 D.2解析:(x+y)(1x+ay)=1+a·xy+yx+a≥a+1+2 a·xy ·yx=a+2a+1,当且仅当a·xy =yx等号成立,所以(a)2+2a+1≥9,即(a)2+2a-8≥0,得a≥2或a≤-4(舍),所以a≥4,即a的最小值为4.答案:C6.(xx·长春质检)某学生用一不准确的天平(两臂不等长)称10 g药品,他先将5 g的砝码放在左盘,将药品放在右盘使之平衡;然后又将5 g的砝码放在右盘,将药品放在左盘使之平衡,则此学生实际所得药品( )A.小于10 g B.大于10 gC.大于等于10 g D.小于等于10 g解析:设左、右臂长分别为t1、t2,第一次称的药品为x1,第二次称的药品为x 2,则有5t 1=x 1t 2,x 2t 1=5t 2,所以x 1+x 2=5(t 1t 2+t 2t 1)>5×2=10,即大于10 g.答案:B二、填空题(3×5分=15分)7.(xx·济宁模拟)函数y =x 2+2x +2x +1(x >-1)的图象的最低点坐标是________.解析:y =(x +1)+1x +1≥2,当且仅当x =0时,取等号. 答案:(0,2)8.函数y =a x -1(a >0,且a ≠1)的图象恒过定点A ,若点A 在一次函数y =mx+n 的图象上,其中m ,n >0,则1m +1n的最小值为________.解析:由题知A (1,1),∴m +n =1,m ,n >0. ∴1m +1n =m +n m +m +n n =2+n m +m n≥4.答案:49.(xx·忻州模拟)设x ,y ,z 为正实数,满足x -2y +3z =0,则y 2xz 的最小值是________.解析:由x -2y +3z =0得y =x +3z 2,代入y 2xz 得x 2+9z 2+6xz 4xz ≥6xz +6xz 4xz =3,当且仅当x =3z 时取“=”. 答案:3三、解答题(共37分)10.(12分)经过长期观测得到:在交通繁忙的时段内,某公路段汽车的车流量y (千辆/小时)与汽车的平均速度v (千米/小时)之间的函数关系式为y =920vv 2+3v +1 600(v >0).(1)在该时段内,当汽车的平均速度v 为多少时,车流量最大?最大车流量为多少?(精确到0.1千辆/小时);(2)若要求在该时段内车流量超过10千辆/小时,则汽车的平均速度应在什么范围内?解析:(1)依题意,y =9203+v +1 600v≤9203+2 1 600=92083, 当且仅当v =1 600v,即v =40时,上式等号成立.所以y max =92083≈11.1(千辆/小时).所以当v =40千米/小时时,车流量最大,最大车流量约为11.1千辆/小时.(2)由条件得920vv2+3v+1 600>10,整理得v2-89v+1 600<0,即(v-25)(v-64)<0,解得25<v<64.所以如果要求在该时段内车流量超过10千辆/小时,则汽车的平均速度应大于25千米/小时且小于64千米/小时.11.(理)(12分)(xx·福州质检)(1)已知a,b是正常数,a≠b,x,y∈(0,+∞),求证:a2x+b2y≥a+b2x+y,并指出等号成立的条件.(2)求函数f(x)=2x +91-2x,x∈(0,12)的最小值,指出取最小值时x的值.(1)证明:∵a,b,x,y都是正数,∴(a2x+b2y)(x+y)=a2+b2+b2xy+a2yx≥a2+b2+2ab=(a+b)2,当且仅当b2xy=a2yx,即bx=ay时取“=”.∴a2x+b2y≥a+b2x+y,当且仅当bx=ay时等号成立.(2)∵0<x<12,∴0<1-2x<1.由(1),知f(x)=42x +91-2x≥2+321=25,当且仅当3·2x=2·(1-2x),即x=15∈(0,12)时取“=”.∴x=15时,f(x)的最小值为25.(文)(12分)(1)设x>-1,求函数y=x+5x+2x+1的最小值.(2)求y=x(a-2x)(0<x<a2,且a为常数)的最大值.解析:(1)∵x>-1,∴y=x2+7x+10x+1=x+12+5x+1+4x+1=(x+1)+4x+1+5≥2 x+1·4x+1+5=9.当且仅当x+1=4x+1,即x=1时取等号.∴函数的最小值为9.(2)∵0<x<a2,∴a-2x>0,∴y=x(a-2x)=12·2x(a-2x)≤12·(2x+a-2x2)2=a28.当且仅当2x=a-2x,即x=a4时取等号,∴当x=a4时,函数的最大值为a28.12.(13分)(xx·南通模拟)某房地产开发公司计划在一楼区内建造一个长方形公园ABCD,公园由长方形的休闲区A1B1C1D1和环公园人行道(阴影部分)组成.已知休闲区A1B1C1D1的面积为4 000平方米,人行道的宽分别为4米和10米(如图).(1)若设休闲区的长和宽的比A1 B1B1C1=x,求公园ABCD所占面积S关于x的函数S(x)的解析式;(2)要使公园所占面积最小,休闲区A1B1C1D1的长和宽该如何设计?解析:(1)设休闲区的宽B1C1为a米,则其长A1B1为ax米,∴a2x=4 000⇒a=2010x,∴S=(a+8)(ax+20)=a2x+(8x+20)a+160=4 000+(8x+20)·2010x+160=8010(2x+5x)+4 160(x>1).(2)S≥1 600+4 160=5 760(当且仅当2x=5x⇒x=2.5),即当x=2.5时,公园所占面积最小.此时a=40,ax=100,即休闲区A1B1C1D1的长为100米,宽为40米.%21488 53F0 台25676 644C 摌24167 5E67 幧B27908 6D04 洄Z%39879 9BC7 鯇21042 5232 刲M24252 5EBC 庼30949 78E5 磥34075 851B 蔛。
2021年高考数学一轮总复习第7章不等式推理与证明第5节推理与证明模拟创新题理一、选择题1.(xx·辽宁抚顺模拟)对累乘运算Π有如下定义: a k =a 1·a 2·…·a n ,则下列命题中的真命题是( )A. Π1 007k =12k 不能被10100整除 B.2015120141(42)(21)k k k k ==∏-∏-=22 015C. Π1 008k =1(2k -1)不能被5100整除 D. Π1 008k =1 (2k -1) Π1 007k =12k =Π2 015k =1k 解析Π1 008k =1 (2k -1)Π1 007k =12k =(1×3×5×…×2 015)×(2×4×6×…×2 014)=1×2×3×…×2 014×2 015=Π2 015k =1k ,故选D. 答案 D2.(xx·上海闸北二模)平面内有n 条直线,最多可将平面分成f (n )个区域,则f (n )的表达式为( ) A.n +1B.2nC.n 2+n +22D.n 2+n +1解析 1条直线将平面分成1+1个区域;2条直线最多可将平面分成1+(1+2)=4个区域;3条直线最多可将平面分成1+(1+2+3)=7个区域;……,n 条直线最多可将平面分成1+(1+2+3+…+n )=1+n (n +1)2=n 2+n +22个区域,选C.答案 C 二、填空题3.(xx·山东枣庄模拟)设n 为正整数,f (n )=1+12+13+…+1n ,计算得f (2)=32,f (4)>2,f (8)>52,f (16)>3,…,观察上述式子,可推测一般的结论为________.解析 由f (2)=32,f (4)>2,f (8)>52,f (16)>3可得f (21)=1+22,f (22)>2+22,f (23)>3+22, f (24)>4+22.从而可推测f (2n )≥n +22,(n ∈N *). 答案 f (2n)≥n +22(n ∈N *)4.(xx·广东模拟)已知n ,k ∈N * ,且k ≤n ,k C k n =n C k -1n -1,则可推出C 1n +2C 2n +3C 3n +…+k C k n +…+n C n n =n (C 0n -1+C 1n -1+…C k -1n -1+…C n -1n -1)=n ·2n -1,由此,可推出C 1n +22C 2n +32C 3n +…+k 2C k n +…+n 2C n n =________.解析 C 1n +22C 2n +32C 3n +…+k 2C k n +…+n 2C n n =n (C 0n -1+2C 1n -1+…+k C k -1n -1+…+n C n -1n -1)=n [(C 0n -1+C 1n -1+…+C k -1n -1+…+C n -1n -1)+(C 1n -1+2C 2n -1+…+(k -1)C k -1n -1+…+(n -1)C n -1n -1)].答案 n (n +1)·2n -25.(xx·扬州质检)设f (n )=1+12+13+14+…+13n -1(n ∈N *),则f (n +1)-f (n )=________.解析 ∵f (n )=1+12+13+14+…+13n -1,∴f (n +1)=1+12+13+…+13n -1+13n +13n +1+13n +2.∴f (n +1)-f (n )=13n +13n +1+13n +2. 答案13n +13n +1+13n +26.(xx·甘肃酒泉模拟)已知12=16×1×2×3,12+22=16×2×3×5,12+22+32=16×3×4×7,12+22+32+42=16×4×5×9,则12+22+…+n 2=________(其中n ∈N *).解析 根据题意归纳出12+22+…+n 2=16n (n +1)·(2n +1),故填16n (n +1)(2n +1).答案 16n (n +1)(2n +1)归纳推理问题7.(xx·广东深圳调研二,8)如图,我们知道,圆环也可以看作线段AB 绕圆心O 旋转一周所形成的平面图形,又圆环的面积S =π(R 2-r 2)=(R -r )×2π×R +r2,所以,圆环的面积等于以AB =R -r 为宽,以AB 中点绕圆心O 旋转一周所形成圆的周长2π×R +r2为长的矩形面积.请你将上述想法拓展到空间,并解决以下问题:若将平面区域M ={(x ,y )|(x -d )2+y 2≤r 2}(其中0<r <d )绕y 轴旋转一周,则所形成的旋转体的体积是( ) A.2πr 2d B.2π2r 2d C.2πrd 2D.2π2rd 2解析 已知中圆环的面积等于以AB =R -r 为宽,以AB 中点绕圆心O 旋转一周所形成圆的周长2π×R +r2为长的矩形面积,由此拓展到空间,可知:将平面区域M ={(x ,y )|(x -d )2+y 2≤r 2}(其中0<r <d )绕y 轴旋转一周所形成的旋转体的体积应等于以圆(x -d )2+y 2=r 2围成的圆面为底面,以圆心(d ,0)绕y 轴旋转一周所形成的圆的周长2π×d 为高的圆柱的体积.故该旋转体的体积V =πr 2·2πd =2π2r 2d .故选B. 答案 B专项提升测试 模拟精选题一、选择题8.(xx·大连二模)已知f 1(x )=sin x +cos x ,记f 2(x )=f ′1(x ),f 3(x )=f ′2(x ),…,f n (x )=f ′n -1(x )(n ∈N *,且n ≥2),则f 1⎝ ⎛⎭⎪⎫π2+f 2⎝ ⎛⎭⎪⎫π2+…+f 2 012⎝ ⎛⎭⎪⎫π2=( )A.503B.1 006C.0D.2 012解析 ∵f 1(x )=sin x +cos x ,f 2(x )=cos x -sin x ,f 3(x )=-sin x -cos x ,f 4(x )=-cos x +sin x ,f 5(x )=sin x +cos x ,∴f n (x )是以4为周期的函数,又f 1(x )+f 2(x )+f 3(x )+f 4(x )=0,∴f 1⎝ ⎛⎭⎪⎫π2+f 2⎝ ⎛⎭⎪⎫π2+…+f 2 012⎝ ⎛⎭⎪⎫π2=⎣⎢⎡⎦⎥⎤f 1⎝ ⎛⎭⎪⎫π2+f 2⎝ ⎛⎭⎪⎫π2+f 3⎝ ⎛⎭⎪⎫π2+f 4⎝ ⎛⎭⎪⎫π2×503=0. 答案 C 二、填空题9.(xx·湖南岳阳模拟)已知2+23=223,3+38=338,4+415=4415,…,若7+a b =7ab,(a 、b 均为正实数),则类比以上等式,可推测a 、b 的值,进而可得a +b =________. 解析 观察下列等式2+23=223, 3+38=338, 4+415=4415,…, 照此规律,第7个等式中:a =7,b =72-1=48,∴a +b =55,故答案为:55.答案 5510.(xx·西安师大附中模拟)观察下列等式:13+23=1,73+83+103+113=12,163+173+193+203+223+233=39,…,则当n <m 且m ,n ∈N 时,3n +13+3n +23+…+3m -23+3m -13=________(最后结果用m ,n 表示).解析 当n =0,m =1时,为第一个式子13+23=1,此时1=12-0=m 2-n 2,当n =2,m =4时,为第二个式子73+83+103+113=12;此时12=42-22=m 2-n 2,当n =5,m =8时,为第三个式子163+173+193+203+223+233=39,此时39=82-52=m 2-n 2,由归纳推理可知观察下列等式:3n +13+3n +23+…+3m -23+3m -13=m 2-n 2.故答案为:m 2-n 2. 答案 m 2-n 211.(xx·山东威海模拟)对大于1的自然数m 的三次幂可用奇数进行以下方式的“分裂”23⎩⎨⎧35,33⎩⎨⎧7911,43⎩⎪⎨⎪⎧13151719,…仿此,若m 3的“分裂”数中有一个是2 015,则m 的值为________.解析 由题意,从23到m 3,正好用去从3开始的连续奇数共2+3+4+…+m =(m +2)(m -1)2个,2 015是从3开始的第1 007个奇数,当m =44时,从23到443,用去从3开始的连续奇数共46×432=989个.当m =45时,从23到453,用去从3开始的连续奇数共47×442=1 034个.答案 45 三、解答题12.(xx·黄冈二模)设f (x )=sin(2x +φ)(-π<φ<0),f (x )图象的一条对称轴是x =π8. (1)求φ的值;(2)求y =f (x )的递增区间;(3)证明:直线5x -2y +c =0与函数y =f (x )的图象不相切. (1)解 由对称轴是x =π8得sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4+φ=±1,π4+φ=k π+π2(k ∈Z ), 即φ=k π+π4(k ∈Z ),而-π<φ<0,∴φ=-3π4.(2)解 f (x )=sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x -3π4,令2k π-π2≤2x -3π4≤2k π+π2(k ∈Z ),∴k π+π8≤x ≤k π+5π8(k ∈Z ),即f (x )的递增区间为⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π+π8,k π+5π8(k ∈Z ).(3)证明 f (x )=sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x -3π4,f ′(x )=2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -3π4≤2,即曲线的切线的斜率不大于2,而直线5x -2y +c =0的斜率为52>2,即直线5x -2y +c =0与函数y =f (x )的图象不相切.13.(xx·湖南常德4月)设a >0,f (x )=axa +x,令a 1=1,a n +1=f (a n ),n ∈N *.(1)写出a 2,a 3,a 4的值,并猜想数列{a n }的通项公式; (2)用数学归纳法证明你的结论.(1)解 ∵a 1=1,∴a 2=f (a 1)=f (1)=a1+a;a 3=f (a 2)=a 2+a ;a 4=f (a 3)=a3+a. 猜想a n =a(n -1)+a(n ∈N *). (2)证明 (ⅰ)易知,n =1时,猜想正确.(ⅱ)假设n =k 时猜想正确,即a k =a(k -1)+a,则a k +1=f (a k )=a ·a ka +a k=a ·a(k -1)+aa +a(k -1)+a=a (k -1)+a +1=a[(k +1)-1]+a . 这说明,n =k +1时猜想正确.由(ⅰ)(ⅱ)知,对于任何n ∈N *,都有a n =a(n -1)+a .创新导向题利用数学归纳法,放缩法证明不等式问题14.已知数列{a n }中,a 1=1,a n +1=1-4a n +3,数列{b n }满足 b n =1a n +1(n ∈N *). (1)求数列{b n }的通项公式; (2)证明:1b 21+1b 22+…+1b 2n<7.(1)解 ∵数列{a n }中,a 1=1,a n +1=1-4a n +3, ∴a n +1+1=2-4a n +3=2a n +2a n +3, b n +1=1a n +1+1=a n +32a n +2=(a n +1)+22(a n +1)=1a n +1+12=b n +12, 又b 1=12,所以数列{b n }是首项为12,公差为12的等差数列,b n =n 2(也可以求出b 1=12,b 2=22,b 3=32,b 4=42猜想并用数学归纳法证明,数学归纳法证明过程如下:①当n =1时,b 1=12符合通项公式b n =n2;②假设当n =k 时猜想成立,即b k =1a k +1=k 2,a k =2k-1, 那么当n =k +1时a k +1=a k -1a k +3=2k -1-12k-1+3=1-k 1+k,b k +1=1a k +1+1=11-k 1+k+1=k +12,即n =k +1时猜想也能成立,综合①②可知,对任意的n ∈N *都有b n =n2).(2)证明 当n =1时,左边=1b 21=4<7不等式成立;当n =2时,左边=1b 21+1b 22=4+1=5<7不等式成立;当n ≥3时,1b 2n =4n2<4n (n -1)=4⎝ ⎛⎭⎪⎫1n -1-1n ,左边=1b 21+1b 22+…+1b 2n<4+1+4⎝ ⎛⎭⎪⎫12-13+13-14+…+1n -1-1n=5+4⎝ ⎛⎭⎪⎫12-1n =7-<7,不等式成立.。
2021-2022年高三数学一轮总复习第七章不等式课时跟踪检测理1.实数大小顺序与运算性质之间的关系a-b>0⇔a>b;a-b=0⇔a=b;a-b<0⇔a<b.2.不等式的性质(1)对称性:a>b⇔b<a;(2)传递性:a>b,b>c⇒a>c;(3)可加性:a>b⇔a+c>b+c;a>b,c>d⇒a+c>b+d;(4)可乘性:a>b,c>0⇒ac>bc;a>b>0,c>d>0⇒ac>bd;(5)可乘方:a>b>0⇒a n>b n(n∈N,n≥1);(6)可开方:a>b>0⇒na >nb(n∈N,n≥2).[小题体验]1.(教材习题改编)用不等号“>”或“<”填空:(1)a>b,c<d⇒a-c________b-d;(2)a>b>0,c<d<0⇒ac________bd;(3)a>b>0⇒3a________3b.答案:(1)>(2)<(3)>2.限速40 km/h的路标,指示司机在前方路段行驶时,应使汽车的速度v不超过40 km/h ,写成不等式就是__________.答案:v ≤40 km/h3.若x ≠2且y ≠-1,M =x 2+y 2-4x +2y ,N =-5,则M 与N 的大小关系是________.解析:M -N =x 2+y 2-4x +2y -(-5)=(x -2)2+(y +1)2. 又x ≠2且y ≠-1,∴x -2≠0,且y +1≠0,∴M >N . 答案:M >N1.在应用传递性时,注意等号是否传递下去,如a ≤b ,b <c ⇒a <c . 2.在乘法法则中,要特别注意“乘数c 的符号”,例如当c ≠0时,有a >b ⇒ac 2>bc 2;若无c ≠0这个条件,a >b ⇒ac 2>bc 2就是错误结论(当c =0时,取“=”).[小题纠偏]1.若1a <1b <0,则下列不等式:①1a +b <1ab ;②|a |+b >0;③a -1a >b -1b;④lna 2>lnb 2中,正确的序号是______.解析:法一:由1a <1b<0,可知b <a <0.①中,因为a +b <0,ab >0,所以1a +b <0,1ab >0,故有1a +b <1ab,即①正确; ②中,因为b <a <0,所以-b >-a >0,则-b >|a |,即|a |+b <0,故②错误;③中,因为b<a<0,又1a<1b<0,所以a-1a>b-1b,故③正确;④中,因为b<a<0,根据y=x2在(-∞,0)上为减函数,可得b2>a2>0,而y =ln x在其定义域上为增函数,所以ln b2>ln a2,故④错误.由以上分析,知①③正确.法二:因为1a<1b<0,故可取a=-1,b=-2.显然1a+b=-13,1ab=12,此时①正确;因为|a|+b=1-2=-1<0,所以②错误;因为a-1a=-1-1-1=0,b-1b=-2-1-2=-32,所以③正确;因为ln a2=ln(-1)2=0,ln b2=ln(-2)2=ln 4>0,所以④错误.综上所述,②④错误,①③正确.答案:①③2.若ab>0,且a>b,则1a与1b的大小关系是________.答案:1a <1b考点一 比较两个数式的大小基础送分型考点——自主练透[题组练透]1.已知a 1,a 2∈(0,1),记M =a 1a 2,N =a 1+a 2-1,则M 与N 的大小关系是________. 解析:M -N =a 1a 2-(a 1+a 2-1) =a 1a 2-a 1-a 2+1=(a 1-1)(a 2-1),又∵a 1∈(0,1),a 2∈(0,1),∴a 1-1<0,a 2-1<0. ∴(a 1-1)(a 2-1)>0, 即M -N >0.∴M >N . 答案:M >N2.(易错题)若a =ln 22,b =ln 33,则a ____b (填“>”或“<”).解析:易知a ,b 都是正数,b a =2ln 33ln 2=log 89>1,所以b >a .答案:<3.若实数a ≠1,比较a +2与31-a的大小.解:a +2-31-a =-a 2-a -11-a =a 2+a +1a -1∴当a >1时,a +2>31-a ;当a <1时,a +2<31-a.[谨记通法]比较两个数(式)大小的2种方式如“题组练透”第2题易忽视作商法.考点二 不等式的性质重点保分型考点——师生共研[典例引领]1.设a ,b ∈R 则“(a -b )·a 2<0”是“a <b ”的________条件.解析:(a -b )·a 2<0,则必有a -b <0,即a <b ;而a <b 时,不能推出(a -b )·a 2<0,如a =0,b =1,所以“(a -b )·a 2<0”是“a <b ”的充分不必要条件.答案:充分不必要2.若a >0>b >-a ,c <d <0,则下列结论:①ad >bc ;②a d +b c<0;③a -c >b -d ;④a (d -c )>b (d -c )中成立的个数是________.解析:∵a >0>b ,c <d <0,∴ad <0,bc >0, ∴ad <bc ,故①错误.∵a >0>b >-a ,∴a >-b >0, ∵c <d <0,∴-c >-d >0, ∴a (-c )>(-b )(-d ), ∴ac +bd <0,∴a d +b c =ac +bdcd<0,故②正确.∵c <d ,∴-c >-d ,∵a >b ,∴a +(-c )>b +(-d ), 即a -c >b -d ,故③正确.∵a >b ,d -c >0,∴a (d -c )>b (d -c ),故④正确. 答案:3[由题悟法]不等式性质应用问题的3大常见类型及解题策略(1)利用不等式性质比较大小.熟记不等式性质的条件和结论是基础,灵活运用是关键,要注意不等式性质成立的前提条件.(2)与充要条件相结合问题.用不等式的性质分别判断p ⇒q 和q ⇒p 是否正确,要注意特殊值法的应用.(3)与命题真假判断相结合问题.解决此类问题除根据不等式的性质求解外,还经常采用特殊值验证的方法.[即时应用]1.已知下列四个条件:①b >0>a ,②0>a >b ,③a >0>b ,④a >b >0,能推出1a <1b成立的有________(填序号).解析:由a >b ,ab >0, 可得1a <1b,②④正确.又正数大于负数,①正确,③错误.答案:①②④2.若x >y ,a >b ,则在①a -x >b -y ,②a +x >b +y ,③ax >by ,④x -b >y -a ,⑤a y >b x这五个式子中,恒成立的不等式的所有序号是________.解析:令x =-2,y =-3,a =3,b =2, 符合题设条件x >y ,a >b ,因为a -x =3-(-2)=5,b -y =2-(-3)=5, 所以a -x =b -y ,因此①不成立; 又因为ax =-6,by =-6, 所以ax =by ,因此③也不正确;又因为a y =3-3=-1,b x =2-2=-1,所以a y =b x,因此⑤不正确; 由不等式的性质可推出②④成立. 答案:②④考点三 不等式性质的应用题点多变型考点——纵引横联[典型母题]已知-1<x <4,2<y <3,则x -y 的取值范围是________,3x +2y 的取值范围是________. 解析:∵-1<x <4,2<y <3, ∴-3<-y <-2,∴-4<x -y <2. 由-1<x <4,2<y <3,得-3<3x <12,4<2y <6,∴1<3x +2y <18. 答案:(-4,2) (1,18)[类题通法]利用不等式性质可以求某些代数式的取值范围,但应注意两点:一是必须严格运用不等式的性质;二是在多次运用不等式的性质时有可能扩大了变量的取值范围.解决的途径是先建立所求范围的整体与已知范围的整体的等量关系,最后通过“一次性”不等关系的运算求解范围.[越变越明][变式1] 将母题条件改为“-1<x <y <3”,求x -y 的取值范围. 解:∵-1<x <3,-1<y <3,∴-3<-y <1, ∴-4<x -y <4.① 又∵x <y ,∴x -y <0,②由①②得-4<x -y <0.故x -y 的取值范围为(-4,0).[变式2] 若将母题条件改为“-1<x +y <4,2<x -y <3”,求3x +2y 的取值范围. 解:设3x +2y =m (x +y )+n (x -y ),则⎩⎪⎨⎪⎧m +n =3,m -n =2,∴⎩⎪⎨⎪⎧m =52,n =12,即3x +2y =52(x +y )+12(x -y ),又-1<x +y <4,2<x -y <3, ∴-52<52(x +y )<10,1<12(x -y )<32,∴-32<52(x +y )+12(x -y )<232,即-32<3x +2y <232.故3x +2y 的取值范围为⎝ ⎛⎭⎪⎫-32,232.[变式3] 已知函数f (x )=ax 2+bx ,且1≤f (-1)≤2,2≤f (1)≤4.求f (-2)的取值范围.解:由题意知f (-1)=a -b ,f (1)=a +b .f (-2)=4a -2b .设m (a +b )+n (a -b )=4a -2b . 则⎩⎪⎨⎪⎧m +n =4,m -n =-2,解得⎩⎪⎨⎪⎧m =1,n =3.∴f (-2)=(a +b )+3(a -b )=f (1)+3f (-1). ∵1≤f (-1)≤2,2≤f (1)≤4, ∴5≤f (-2)≤10.即f (-2)的取值范围为[5,10]. [破译玄机]由a <f (x ,y )<b ,c <g (x ,y )<d 求F (x ,y )的取值范围,要利用待定系数法解决,即设F (x ,y )=mf (x ,y )+ng (x ,y ),用恒等变形求得m ,n ,再利用不等式的性质求得F (x ,y )的取值范围.[变式4] 若母题条件变为“已知1≤lg xy ≤4,-1≤lg x y ≤2”,求lg x 2y的取值范围.解:由1≤lg xy ≤4,-1≤lg xy≤2, 得1≤lg x +lg y ≤4,-1≤lg x -lg y ≤2,而lg x 2y =2lg x -lg y =12(lg x +lg y )+32(lg x -lg y ),所以-1≤lg x 2y≤5,即lg x 2y的取值范围是[-1,5].一抓基础,多练小题做到眼疾手快1.设a ,b ∈[0,+∞),A =a +b ,B =a +b ,则A ,B 的大小关系是________. 解析:由题意得,B 2-A 2=-2ab ≤0, 且A ≥0,B ≥0,可得A ≥B . 答案:A ≥B2.设a =2-5,b =5-2,c =5-25,则a ,b ,c 之间的大小关系为________. 解析:a =2-5=4-5<0,所以b >0.c =5-25=25-20>0.b -c =35-7=45-49<0.所以c >b >a . 答案:c >b >a3.(xx·西安八校联考)“x 1>3且x 2>3”是“x 1+x 2>6且x 1x 2>9”的________条件(填“充要”“充分不必要”“必要不充分”“既不充分又不必要”).解析:x 1>3,x 2>3⇒x 1+x 2>6,x 1x 2>9;反之不成立,例如x 1=12,x 2=20.答案:充分不必要4.现给出三个不等式:①a 2+1>2a ;②a 2+b 2>2⎝ ⎛⎭⎪⎫a -b -32;③ 7+10>3+14.其中恒成立的不等式共有________个.解析:因为a 2-2a +1=(a -1)2≥0,所以①不恒成立;对于②,a 2+b 2-2a +2b +3=(a -1)2+(b +1)2+1>0,所以②恒成立;对于③,因为(7+10)2-(3+14)2=270-242>0,且7+10>0,3+14>0,所以7+10>3+14,即③恒成立.答案:25.设α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2,β∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π2,那么2α-β3的取值范围是________.解析:由题设得0<2α<π,0≤β3≤π6,所以-π6≤-β3≤0,所以-π6<2α-β3<π.答案:⎝ ⎛⎭⎪⎫-π6,π二保高考,全练题型做到高考达标1.若a 1<a 2,b 1<b 2,则a 1b 1+a 2b 2与a 1b 2+a 2b 1的大小关系是________. 解析:(a 1b 1+a 2b 2)-(a 1b 2+a 2b 1)=(a 1-a 2)(b 1-b 2)>0. 答案:a 1b 1+a 2b 2>a 1b 2+a 2b 12.设a =lg e ,b =(lg e)2,c =lg e ,则三者大小关系是________.解析:0<lg e<1,即0<a <1;b =(lg e)2=a 2<a ;c =lg e =12lg e =12a <a ,又b =(lge)2<lg 10·lg e=12lg e =c ,因此a >c >b .答案:a >c >b3.若角α,β满足-π2<α<β<π,则α-β的取值范围是________.解析:∵-π2<α<π,-π2<β<π,∴-π<-β<π2,∴-3π2<α-β<3π2.又∵α<β,∴α-β<0,从而-3π2<α-β<0.答案:⎝ ⎛⎭⎪⎫-3π2,0 4.(xx·南京名校联考)设a ,b 是实数,则“a >b >1”是“a +1a >b +1b”的________条件(填“充要”“充分不必要”“必要不充分”“既不充分又不必要”).解析:因为a +1a-⎝ ⎛⎭⎪⎫b +1b =a -bab -1ab,若a >b >1,显然a +1a-⎝ ⎛⎭⎪⎫b +1b =a -bab -1ab>0,则充分性成立,当a =12,b =23时,显然不等式a +1a >b +1b成立,但a >b >1不成立,所以必要性不成立.答案:充分不必要5.某高速公路对行驶的各种车辆的速度v 的最大值限速为120 km/h ,行驶过程中,同一车道上的车间距d 不得小于10 m ,用不等式表示为________.解析:最大值即为小于或等于, 不小于即为大于或等于.故用不等式表示为⎩⎪⎨⎪⎧v ≤120,d ≥10.答案:⎩⎪⎨⎪⎧v ≤120,d ≥106.用一段长为30 m 的篱笆围成一个一边靠墙的矩形菜园,墙长18 m ,要求菜园的面积不小于216 m 2,靠墙的一边长为x m ,其中的不等关系可用不等式(组)表示为________.解析:矩形靠墙的一边长为x m ,则另一边长为30-x 2 m ,即⎝ ⎛⎭⎪⎫15-x 2m ,根据题意知⎩⎪⎨⎪⎧0<x ≤18,x ⎝⎛⎭⎪⎫15-x 2≥216.答案:⎩⎪⎨⎪⎧0<x ≤18,x ⎝⎛⎭⎪⎫15-x 2≥2167.已知存在实数a 满足ab 2>a >ab ,则实数b 的取值范围是__________. 解析:∵ab 2>a >ab ,∴a ≠0, 当a >0时,b 2>1>b ,即⎩⎪⎨⎪⎧ b 2>1,b <1,解得b <-1;当a <0时,b 2<1<b ,即⎩⎪⎨⎪⎧b 2<1,b >1,此式无解.综上可得实数b 的取值范围为(-∞,-1). 答案:(-∞,-1)8.已知a +b >0,则a b2+b a2与1a +1b的大小关系是________.解析:a b 2+b a 2-⎝ ⎛⎭⎪⎫1a +1b =a -b b 2+b -a a 2=(a -b )·⎝ ⎛⎭⎪⎫1b 2-1a 2=a +b a -b 2a 2b 2.∵a +b >0,(a -b )2≥0, ∴a +ba -b2a 2b 2≥0.∴a b2+b a2≥1a +1b . 答案:a b2+b a2≥1a +1b9.若a >b >0,c <d <0,e <0.求证:e a -c2>e b -d2.证明:∵c <d <0,∴-c >-d >0.又∵a >b >0,∴a -c >b -d >0.∴(a -c )2>(b -d )2>0. ∴0<1a -c2<1b -d2.又∵e <0,∴e a -c2>e b -d2.10.(xx·南京学情调研)(1)设x ≥1,y ≥1,证明:x +y +1xy ≤1x +1y+xy ;(2)设1<a ≤b ≤c ,证明:log a b +log b c +log c a ≤log b a +log c b +log a c . 证明:(1)由于x ≥1,y ≥1,所以x +y +1xy ≤1x +1y+xy ⇔xy (x +y )+1≤y +x +(xy )2.将上式中的右式减左式, 得[y +x +(xy )2]-[xy (x +y )+1] =[(xy )2-1]-[xy (x +y )-(x +y )] =(xy +1)(xy -1)-(x +y )(xy -1) =(xy -1)(xy -x -y +1) =(xy -1)(x -1)(y -1).因为x ≥1,y ≥1,所以(xy -1)(x -1)(y -1)≥0, 从而所要证明的不等式成立.(2)设log a b =x ,log b c =y ,x ≥1,y ≥1,由对数的换底公式得log c a =1xy ,log b a =1x,log c b =1y,log a c =xy .于是,所要证明的不等式即为x +y +1xy ≤1x +1y+xy .由(1)知所要证明的不等式成立.三上台阶,自主选做志在冲刺名校1.若1<α<3,-4<β<2,则α-|β|的取值范围是________. 解析:∵-4<β<2,∴0≤|β|<4.∴-4<-|β|≤0. ∴-3<α-|β|<3. 答案:(-3,3)2.(xx·合肥质检)已知△ABC 的三边长分别为a ,b ,c ,且满足b +c ≤3a ,则c a的取值范围为________.解析:由已知及三角形三边关系得⎩⎪⎨⎪⎧a <b +c ≤3a ,a +b >c ,a +c >b ,∴⎩⎪⎨⎪⎧1<b a +c a≤3,1+b a >ca ,1+c a >b a ,∴⎩⎪⎨⎪⎧1<b a +ca ≤3,-1<c a -ba <1,两式相加得,0<2×c a<4,∴c a的取值范围为(0,2).答案:(0,2)3.某单位组织职工去某地参观学习需包车前往.甲车队说:“如果领队买一张全票,其余人可享受7.5折优惠.”乙车队说:“你们属团体票,按原价的8折优惠.”这两个车队的原价、车型都是一样的,试根据单位去的人数比较两车队的收费哪家更优惠.解:设该单位职工有n 人(n ∈N *),全票价为x 元,坐甲车需花y 1元,坐乙车需花y 2元, 则y 1=x +34x ·(n -1)=14x +34xn ,y 2=45nx .所以y 1-y 2=14x +34xn -45nx=14x -120nx =14x ⎝ ⎛⎭⎪⎫1-n 5. 当n =5时,y 1=y 2; 当n >5时,y 1<y 2; 当n <5时,y 1>y 2.因此当单位去的人数为5人时,两车队收费相同; 多于5人时,甲车队更优惠; 少于5人时,乙车队更优惠.第二节 一元二次不等式及其解法“三个二次”的关系判别式Δ=b 2-4acΔ>0 Δ=0 Δ<0二次函数y =ax 2+bx +c (a >0)的图象一元二次方程ax 2+bx +c =0 (a >0)的根有两相异实根x 1,x 2(x 1<x 2)有两相等实根x 1=x 2=-b 2a没有实数根ax 2+bx +c >0(a >0)的解集(-∞,x 1)∪(x 2,+∞)⎝⎛⎭⎪⎫-∞,-b 2a ∪⎝ ⎛⎭⎪⎫-b 2a ,+∞ Rax 2+bx +c <0 (a >0)的解集(x 1,x 2) ∅∅[小题体验]1.(教材习题改编)函数f (x )=-x 2+x +6x -1的定义域是________.解析:依题意有⎩⎪⎨⎪⎧-x 2+x +6≥0,x -1≠0,得⎩⎪⎨⎪⎧-2≤x ≤3,x ≠1,即定义域为[-2,1)∪(1,3].答案:[-2,1)∪(1,3]2.(教材习题改编)已知集合A ={x |x 2-5x -6≤0},集合B ={x |x >a },若A ∩B ≠∅,则实数a 的取值范围是________.解析:集合A =[-1,6],在数轴上画出集合A 所表示的部分,因为A ∩B ≠∅,由数轴可知实数a 的取值范围为(-∞,6).答案:(-∞,6)3.已知集合A ={}x |-5<x <1,集合B ={x ∈R|(x -m )(x -2)<0},且A ∩B =(-1,n ),则m =________,n =________.答案:-1 11.对于不等式ax 2+bx +c >0,求解时不要忘记讨论a =0时的情形. 2.当Δ<0时,ax 2+bx +c >0(a ≠0)的解集为R 还是∅,要注意区别. 3.含参数的不等式要注意选好分类标准,避免盲目讨论. [小题纠偏]1.不等式ax 2+bx +2>0的解集是⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,13,则a +b 的值是________.解析:由题意知-12,13是ax 2+bx +2=0的两根,则a =-12,b =-2.所以a +b =-14. 答案:-142.若不等式mx 2+2mx +1>0的解集为R ,则m 的取值范围是________. 解析:①当m =0时,1>0显然成立.②当m ≠0时,由条件知⎩⎪⎨⎪⎧m >0,Δ=4m 2-4m <0.得0<m <1,由①②知0≤m <1. 答案:[0,1)3.若不等式(a -2)x 2+2(a -2)x -4<0对x ∈R 恒成立,则实数a 的取值范围是________. 解析:当a -2=0,即a =2时,原不等式为-4<0,所以a =2时成立, 当a -2≠0,即a ≠2时,由题意得⎩⎪⎨⎪⎧a -2<0,Δ<0,即⎩⎪⎨⎪⎧a -2<0,4a -22-4a -2×-4<0,解得-2<a <2. 综上所述,-2<a ≤2. 答案:(-2,2]考点一 一元二次不等式的解法基础送分型考点——自主练透[题组练透]1.已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2x 2+1,x ≤0,-2x ,x >0,则不等式f (x )-x ≤2的解集是________.解析:当x ≤0时,原不等式等价于2x 2+1-x ≤2,∴-12≤x ≤0;当x >0时,原不等式等价于-2x -x ≤2,∴x >0.综上所述,原不等式的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫xx ≥-12.答案:⎩⎨⎧⎭⎬⎫xx ≥-12 2.函数y =x-x 2-3x +4的定义域为________. 解析:由-x 2-3x +4>0,得x 2+3x -4<0,解得-4<x <1,所以函数的定义域为(-4,1). 答案:(-4,1) 3.解下列不等式:(1)(易错题)-3x 2-2x +8≥0; (2)0<x 2-x -2≤4.解:(1)原不等式可化为3x 2+2x -8≤0, 即(3x -4)(x +2)≤0. 解得-2≤x ≤43,所以原不等式的解集为⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪-2≤x ≤43. (2)原不等式等价于⎩⎪⎨⎪⎧x 2-x -2>0,x 2-x -2≤4⇔⎩⎪⎨⎪⎧x 2-x -2>0,x 2-x -6≤0⇔⎩⎪⎨⎪⎧x -2x +1>0,x -3x +2≤0⇔⎩⎪⎨⎪⎧x >2或x <-1,-2≤x ≤3.借助于数轴,如图所示,所以原不等式的解集为{}x |-2≤x <-1或2<x ≤3.[谨记通法]解一元二次不等式的4个步骤(1)化:把不等式变形为二次项系数大于零的标准形式,如“题组练透”第3题中(1)题;(2)判:计算对应方程的判别式;(3)求:求出对应的一元二次方程的根,或根据判别式说明方程有没有实根; (4)写:利用“大于取两边,小于取中间”写出不等式的解集.考点二 含参数的一元二次不等式的解法重点保分型考点——师生共研[典例引领](xx·青岛模拟)求不等式12x 2-ax >a 2(a ∈R)的解集. 解:原不等式可化为12x 2-ax -a 2>0, 即(4x +a )(3x -a )>0,令(4x +a )(3x -a )=0, 解得x 1=-a 4,x 2=a3.当a >0时,不等式的解集为⎝ ⎛⎭⎪⎫-∞,-a 4∪⎝ ⎛⎭⎪⎫a3,+∞;当a =0时,不等式的解集为(-∞,0)∪(0,+∞);当a <0时,不等式的解集为⎝ ⎛⎭⎪⎫-∞,a 3∪⎝ ⎛⎭⎪⎫-a4,+∞. [由题悟法]解含参数的一元二次不等式时分类讨论的依据(1)二次项中若含有参数应讨论是等于0,小于0,还是大于0,然后将不等式转化为一次不等式或二次项系数为正的形式.(2)当不等式对应方程的根的个数不确定时,讨论判别式Δ与0的关系.(3)确定无根时可直接写出解集,确定方程有两个根时,要讨论两根的大小关系,从而确定解集形式.[提醒] 当不等式中二次项的系数含有参数时,不要忘记讨论其等于0的情况.[即时应用]1.若不等式ax 2+bx -2<0的解集为⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪-2<x <14,则ab =________. 解析:由已知得⎩⎪⎨⎪⎧-2+14=-ba,-2×14=-2a ,所以a =4,b =7,所以ab =28.答案:282.解关于x 的不等式:ax 2-(a +1)x +1<0. 解:原不等式可化为(x -1)(ax -1)<0, ∴①当a =0时,可解得x >1,②当a >0时,不等式可化为(x -1)⎝⎛⎭⎪⎫x -1a <0,∴当a =1时,不等式可化为(x -1)2<0,解集为∅;当0<a <1时,1a>1,不等式的解集为⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪ 1<x <1a; 当a >1时,1a<1,不等式的解集为⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪1a<x <1;③当a <0时,不等可化为(x -1)⎝⎛⎭⎪⎫x -1a >0,∴不等式的解集为⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪x >1或x <1a . 综上可知,当a <0时,不等式的解集为⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪x >1或x <1a ; 当a =0时,不等式的解集为{x |x >1};当0<a <1时,不等式的解集为⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪1<x <1a ; 当a =1时,不等式的解集为∅;当a >1时,不等式的解集为⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪1a<x <1.考点三 一元二次不等式恒成立问题常考常新型考点——多角探明[命题分析]一元二次不等式与其对应的函数与方程之间存在着密切的联系.在解决具体的数学问题时,要注意三者之间的相互联系,并在一定条件下相互转换.对于一元二次不等式恒成立问题,常根据二次函数图象与x 轴的交点情况确定判别式的符号,进而求出参数的取值范围.常见的命题角度有:(1)形如f (x )≥0(f (x )≤0)(x ∈R)确定参数的范围; (2)形如f (x )≥0(x ∈[a ,b ])确定参数范围; (3)形如f (x )≥0(参数m ∈[a ,b ])确定x 的范围.[题点全练]角度一:形如f (x )≥0(f (x )≤0)(x ∈R)确定参数的范围1.已知不等式mx 2-2x -m +1<0,是否存在实数m 对所有的实数x ,不等式恒成立?若存在,求出m 的取值范围;若不存在,请说明理由.解:要使不等式mx 2-2x -m +1<0恒成立,即函数f (x )=mx 2-2x -m +1的图象全部在x 轴下方. 当m =0时,1-2x <0,则x >12,不满足题意;当m ≠0时,函数f (x )=mx 2-2x -m +1为二次函数, 需满足开口向下且方程mx 2-2x -m +1=0无解,即⎩⎪⎨⎪⎧m <0,Δ=4-4m 1-m <0,不等式组的解集为空集,即m 无解.综上可知不存在这样的实数m 使不等式恒成立. 角度二:形如f (x )≥0(x ∈[a ,b ])确定参数范围2.设函数f (x )=mx 2-mx -1(m ≠0),若对于x ∈[1,3],f (x )<-m +5恒成立,求m 的取值范围.解:要使f (x )<-m +5在[1,3]上恒成立, 则mx 2-mx +m -6<0,即m ⎝ ⎛⎭⎪⎫x - 12 2+34m -6<0在x ∈[1,3]上恒成立.有以下两种方法:法一:令g (x )=m ⎝ ⎛⎭⎪⎫ x -12 2+34m -6,x ∈[1,3].当m >0时,g (x )在[1,3]上是增函数, 所以g (x )max =g (3)=7m -6<0, 所以m <67,则0<m <67;当m <0时,g (x )在[1,3]上是减函数,所以g (x )max =g (1)=m -6<0,所以m <6,即m <0. 综上所述,m 的取值范围是(-∞,0)∪⎝ ⎛⎭⎪⎫ 0,67 .法二:因为x 2-x +1=⎝ ⎛⎭⎪⎫ x -12 2+34>0,又因为m (x 2-x +1)-6<0,所以m <6x 2-x +1.因为函数y =6x 2-x +1=6⎝ ⎛⎭⎪⎫ x -12 2+34在[1,3]上的最小值为67,所以只需m <67即可.因为m ≠0,所以m 的取值范围是(-∞,0)∪⎝ ⎛⎭⎪⎫0,67 . 角度三:形如f (x )≥0(参数m ∈[a ,b ])确定x 的范围3.对任意m ∈[-1,1],函数f (x )=x 2+(m -4)x +4-2m 的值恒大于零,求x 的取值范围.解:由f (x )=x 2+(m -4)x +4-2m =(x -2)m +x 2-4x +4, 令g (m )=(x -2)m +x 2-4x +4.由题意知在[-1,1]上,g (m )的值恒大于零,∴⎩⎪⎨⎪⎧g -1=x -2×-1+x 2-4x +4>0,g1=x -2+x 2-4x +4>0,解得x <1或x >3.故当x ∈(-∞,1)∪(3,+∞)时,对任意的m ∈[-1,1],函数f (x )的值恒大于零.[方法归纳]一元二次型不等式恒成立问题的3大破解方法 方法解读适合题型判别 式法(1)ax 2+bx +c ≥0对任意实数x 恒成立的条件是{ a >0,Δ≤0; (2)ax 2+bx +c ≤0对任意实数x 恒成立的条件是{ a <0,Δ≤0 二次不等式在R 上恒成立 (如“题点全练”第1题、第2题)分离参 数法如果不等式中的参数比较“孤单”,分离后其系数与0能比较大小,便可将参数分离出来,利用下面的结论求解.a ≥f (x )恒成立等价于a ≥f (x )max ;a ≤f (x )恒成立等价于a ≤f (x )min适合参数与变量能分离且f (x )的最值易求(如“题点全练”第2题)主参换 位法把变元与参数交换位置,构造以参数为变量的函数,根据原变量的取值范围列式求解.常见的是转化为一次函数f (x )=ax +b (a ≠0)在[m ,n ]恒成立问题,若f (x )>0恒成立⇔{ f m >0,f n >0,若f (x )<0恒成立⇔{ f m<0,f n <0若在分离参数时会遇到讨论参数与变量,使求函数的最值比较麻烦,或者即使能容易分离出却难以求出时 (如“题点全练”第3题)一抓基础,多练小题做到眼疾手快1.设集合A ={x |x 2+x -6≤0},集合B 为函数y =1x -1的定义域,则A ∩B 等于________.解析:A ={x |x 2+x -6≤0}={x |-3≤x ≤2},由x -1>0得x >1,即B ={x |x >1},所以A ∩B ={x |1<x ≤2}.答案:(1,2]2.不等式2x 2-x -1<0的解集为________.解析:不等式2x 2-x -1<0可化为(2x +1)(x -1)<0,解得-12<x <1.答案:⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,1 3.若集合A ={x |ax 2-ax +1<0}=∅,则实数a 的取值范围是________. 解析:由题意知a =0时,满足条件.a ≠0时,由⎩⎪⎨⎪⎧a >0,Δ=a 2-4a ≤0,得0<a ≤4,所以实数a 的取值范围是[0,4].答案:[0,4]4.不等式|x (x -2)|>x (x -2)的解集是________.解析:不等式|x (x -2)|>x (x -2)的解集即x (x -2)<0的解集,解得0<x <2. 答案:{x |0<x <2}5.已知关于x 的不等式ax 2+2x +c >0的解集为⎝ ⎛⎭⎪⎫-13,12,则不等式-cx 2+2x -a >0的解集为________.解析:依题意知,⎩⎪⎨⎪⎧-13+12=-2a,-13×12=ca ,∴解得a =-12,c =2, ∴不等式-cx 2+2x -a >0,即为-2x 2+2x +12>0,即x 2-x -6<0, 解得-2<x <3.所以不等式的解集为(-2,3). 答案:(-2,3)二保高考,全练题型做到高考达标1.已知不等式x 2-2x -3<0的解集为A ,不等式x 2+x -6<0的解集为B ,不等式x 2+ax +b <0的解集为A ∩B ,则a +b 等于________.解析:由题意得,A ={x |-1<x <3},B ={x |-3<x <2},∴A ∩B ={x |-1<x <2},由根与系数的关系可知,a =-1,b =-2,则a +b =-3.答案:-32.不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x 2-4x +3<0,2x 2-7x +6>0的解集是________.解析:∵x 2-4x +3<0,∴1<x <3. 又∵2x 2-7x +6>0, ∴(x -2)(2x -3)>0, ∴x <32或x >2,∴原不等式组的解集为⎝ ⎛⎭⎪⎫1,32∪(2,3). 答案:⎝ ⎛⎭⎪⎫1,32∪(2,3) 3.(xx·盐城调研)若不等式2kx 2+kx -38<0对一切实数x 都成立,则k 的取值范围为________.解析:当k =0时,显然成立;当k ≠0时,即一元二次不等式2kx 2+kx -38<0对一切实数x 都成立,则⎩⎪⎨⎪⎧k <0,k 2-4×2k ×⎝ ⎛⎭⎪⎫-38<0,解得-3<k <0.综上,满足不等式2kx 2+kx -38<0对一切实数x 都成立的k 的取值范围是(-3,0].答案:(-3,0]4.某商场若将进货单价为8元的商品按每件10元出售,每天可销售100件,现准备采用提高售价来增加利润.已知这种商品每件销售价提高1元,销售量就要减少10件.那么要保证每天所赚的利润在320元以上,销售价每件应定为________.(用区间表示)解析:设销售价定为每件x 元,利润为y ,则:y =(x -8)[100-10(x -10)],依题意有,(x -8)[100-10(x -10)]>320, 即x 2-28x +192<0, 解得12<x <16,所以每件销售价应为12元到16元之间.答案:(12,16)5.若不等式x 2-(a +1)x +a ≤0的解集是[-4,3]的子集,则a 的取值范围是________. 解析:原不等式为(x -a )(x -1)≤0, 当a <1时,不等式的解集为[a,1], 此时只要a ≥-4即可,即-4≤a <1;当a =1时,不等式的解为x =1,此时符合要求; 当a >1时,不等式的解集为[1,a ], 此时只要a ≤3即可,即1<a ≤3.综上可得-4≤a ≤3. 答案:[-4,3]6.不等式x 2+ax +4<0的解集不是空集,则实数a 的取值范围是________. 解析:∵不等式x 2+ax +4<0的解集不是空集, ∴Δ=a 2-4×4>0,即a 2>16. ∴a >4或a <-4.答案:(-∞,-4)∪(4,+∞)7.若0<a <1,则不等式(a -x )⎝⎛⎭⎪⎫x -1a >0的解集是________.解析:原不等式为(x -a )⎝⎛⎭⎪⎫x -1a <0,由0<a <1得a <1a,∴a <x <1a.答案:⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪a <x <1a 8.(xx·常州调研)在R 上定义运算:⎪⎪⎪⎪⎪⎪ab cd =ad -bc .若不等式⎪⎪⎪⎪⎪⎪x -1 a -2a +1 x ≥1对任意实数x 恒成立,则实数a 的最大值为________.解析:原不等式等价于x (x -1)-(a -2)(a +1)≥1, 即x 2-x -1≥(a +1)(a -2)对任意x 恒成立,x 2-x -1=⎝⎛⎭⎪⎫x -122-54≥-54,所以-54≥a 2-a -2,解得-12≤a ≤32.答案:329.已知f (x )=-3x 2+a (6-a )x +6. (1)解关于a 的不等式f (1)>0;(2)若不等式f (x )>b 的解集为(-1,3),求实数a ,b 的值. 解:(1)∵f (x )=-3x 2+a (6-a )x +6, ∴f (1)=-3+a (6-a )+6=-a 2+6a +3, ∴原不等式可化为a 2-6a -3<0, 解得3-23<a <3+2 3.∴原不等式的解集为{a |3-23<a <3+23}.(2)f (x )>b 的解集为(-1,3)等价于方程-3x 2+a (6-a )x +6-b =0的两根为-1,3,等价于⎩⎪⎨⎪⎧-1+3=a 6-a3,-1×3=-6-b3,解得⎩⎨⎧a =3±3,b =-3.10.已知函数f (x )=x 2-2ax -1+a ,a ∈R. (1)若a =2,试求函数y =f xx(x >0)的最小值; (2)对于任意的x ∈[0,2],不等式f (x )≤a 成立,试求a 的取值范围.解:(1)依题意得y =f x x =x 2-4x +1x =x +1x-4.因为x >0,所以x +1x≥2.当且仅当x =1x时,即x =1时,等号成立.所以y ≥-2. 所以当x =1时,y =f xx的最小值为-2. (2)因为f (x )-a =x 2-2ax -1,所以要使得“∀x ∈[0,2],不等式f (x )≤a 成立”只要“x 2-2ax -1≤0在[0,2]恒成立”.不妨设g (x )=x 2-2ax -1,则只要g (x )≤0在[0,2]上恒成立即可.所以⎩⎪⎨⎪⎧g 0≤0,g 2≤0,即⎩⎪⎨⎪⎧0-0-1≤0,4-4a -1≤0,解得a ≥34.则a 的取值范围为⎣⎢⎡⎭⎪⎫34,+∞. 三上台阶,自主选做志在冲刺名校1.(xx·苏州名校联考)若关于x 的不等式x 2-4x -2-a >0在区间(1,4)内有解,则实数a 的取值范围是________.解析:不等式x 2-4x -2-a >0在区间(1,4)内有解等价于a <(x 2-4x -2)max , 令g (x )=x 2-4x -2,x ∈(1,4), ∴g (x )<g (4)=-2, ∴a <-2.答案:(-∞,-2)2.在R 上定义运算⊙:x ⊙y =x (1-y ),若不等式(x -a )⊙(x +a )<1对任意实数x 都成立,则实数a 的取值范围是______________.解析:由题意知,(x -a )⊙(x +a )<1⇔(x -a )(1-x -a )<1⇔x 2-x -(a 2-a -1)>0. 因上式对x ∈R 都成立, 所以Δ=1+4(a 2-a -1)<0, 即4a 2-4a -3<0.所以-12<a <32.答案:⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,32 3.甲厂以x 千克/小时的速度匀速生产某种产品(生产条件要求1≤x ≤10),每小时可获得利润是100⎝ ⎛⎭⎪⎫5x +1-3x 元.(1)要使生产该产品2小时获得的利润不低于3 000元,求x 的取值范围;(2)要使生产900千克该产品获得的利润最大,问:甲厂应该选取何种生产速度?并求最大利润.解:(1)根据题意, 200⎝ ⎛⎭⎪⎫5x +1-3x ≥3 000,整理得5x -14-3x≥0,即5x 2-14x -3≥0,又1≤x ≤10,可解得3≤x ≤10.即要使生产该产品2小时获得的利润不低于3 000元,x 的取值范围是[3,10]. (2)设利润为y 元,则y =900x·100⎝ ⎛⎭⎪⎫5x +1-3x=9×104⎝ ⎛⎭⎪⎫5+1x -3x 2=9×104⎣⎢⎡⎦⎥⎤-3⎝ ⎛⎭⎪⎫1x -162+6112,故x =6时,y max =457 500元.即甲厂以6千克/小时的生产速度生产900千克该产品获得的利润最大,最大利润为457 500元.第三节 二元一次不等式(组)及简单的线性规划问题1.一元二次不等式(组)表示的平面区域不等式表示区域Ax +By +C >0 直线Ax +By +C =0某一侧的所有点组成的平面区域不包括边界直线 Ax +By +C ≥0包括边界直线不等式组各个不等式所表示平面区域的公共部分名称 意义约束条件由变量x ,y 组成的不等式(组)线性约束条件 由x ,y 的一次不等式(或方程)组成的不等式(组) 目标函数关于x ,y 的函数解析式,如z =2x +3y 等线性目标函数 关于x ,y 的一次解析式 可行解 满足线性约束条件的解(x ,y ) 可行域 所有可行解组成的集合最优解使目标函数取得最大值或最小值的可行解线性规划问题 在线性约束条件下求线性目标函数的最大值或最小值问题 [小题体验]1.(教材习题改编)若点(-2,t )在直线2x -3y +6=0的下方区域,则实数t 的取值范围为________.解析:在直角坐标系中画出直线2x -3y +6=0的图象(图略),可知坐标原点在其下方,又2×0-3×0+6=6>0,从而有2×(-2)-3t +6>0,得t <23,即实数t 的取值范围为⎝⎛⎭⎪⎫-∞,23. 答案:⎝⎛⎭⎪⎫-∞,232.(教材习题改编)若实数x ,y 满足不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x +y ≥2,2x -y ≤4,x -y ≥0,则2x +3y 的最小值是________.解析:设z =2x +3y , 通过画出其线性规划, 可知直线y =-23x +z3过点(2,0)时, (2x +3y )min =4. 答案:43.若点P (a,3)在y <-2x +3表示的区域内,则实数a 的取值范围是________. 解析:点P (a,3)在y <-2x +3表示的区域内, 则3<-2a +3,解得a <0. 答案:(-∞,0)1.画出平面区域.避免失误的重要方法就是首先使二元一次不等式化为ax +by +c >0(a >0).2.线性规划问题中的最优解不一定是唯一的,即可行域内使目标函数取得最值的点不一定只有一个,也可能有无数多个,也可能没有.3.在通过求直线的截距z b 的最值间接求出z 的最值时,要注意:当b >0时,截距z b取最大值时,z 也取最大值;截距z b 取最小值时,z 也取最小值;当b <0时,截距z b取最大值时,z 取最小值;截距z b取最小值时,z 取最大值.[小题纠偏]1.设变量x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧2x +y -2≥0,x -2y +4≥0,x -1≤0,则目标函数z =3x -2y 的最小值为________.解析:不等式组表示的平面区域是如图所示的阴影部分,结合图形,可知当直线3x -2y =z 平移到过点(0,2)时,z =3x -2y 的值最小,最小值为-4.答案:-42.在平面直角坐标系xOy 中,若不等式组⎩⎪⎨⎪⎧y ≥0,y ≤2x ,y ≤k x -1-1表示一个三角形区域,则实数k 的取值范围是________.解析:直线y =k (x -1)-1过定点(1,-1),当这条直线的斜率为负值时,该直线与y 轴的交点必须在坐标原点上方,即直线的斜率k ∈(-∞,-1)时,可构成三角形区域如图(1)所示;当这条直线的斜率为正值时,y ≤k (x -1)-1所表示的是直线y =k (x -1)-1及其下方的平面,这个区域和已知区域的交集是一个无界区域如图(2)所示,不能构成三角形;当直线的斜率为0时,构不成平面区域.因此k 的取值范围是(-∞,-1).答案:(-∞,-1)考点一 二元一次不等式组表示平面区域基础送分型考点——自主练透[题组练透]1.(xx·徐州一模)不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x +y ≥2,2x -y ≤4,x -y ≥0所围成的平面区域的面积为________.解析:如图,不等式组所围成的平面区域为△ABC ,其中A (2,0),B (4,4),C (1,1),所求平面区域的面积为S △ABO -S △ACO =12(2×4-2×1)=3.答案:32.(易错题)若满足条件⎩⎪⎨⎪⎧x -y ≥0,x +y -2≤0,y ≥a的整点(x ,y )恰有9个,其中整点是指横、纵坐标都是整数的点,则整数a 的值为________.解析:不等式组所表示的平面区域如图中阴影部分,当a =0时,只有4个整点(1,1),(0,0),(1,0),(2,0);当a =-1时,正好增加(-1,-1),(0,-1),(1,-1),(2,-1),(3,-1)共5个整点,所以a =-1.答案:-13.如图阴影部分表示的区域可用二元一次不等式组表示为________.解析:两直线方程分别为x -2y +2=0与x +y -1=0.由(0,0)点在直线x -2y +2=0 右下方可知x -2y +2≥0, 又(0,0)点在直线x +y -1=0 左下方可知x +y -1≥0,即⎩⎪⎨⎪⎧x +y -1≥0,x -2y +2≥0为所表示的可行域.答案:⎩⎪⎨⎪⎧x +y -1≥0,x -2y +2≥0[谨记通法]确定二元一次不等式(组)表示的平面区域的方法(1)“直线定界,特殊点定域”,即先作直线,再取特殊点并代入不等式组.若满足不等式组,则不等式(组)表示的平面区域为直线与特殊点同侧的那部分区域;否则就对应与特殊点异侧的平面区域.如“题组练透”第2题易忽视边界.(2)当不等式中带等号时,边界为实线;不带等号时,边界应画为虚线,特殊点常取原点.考点二 求目标函数的最值常考常新型考点——多角探明[命题分析]线性规划问题是高考的重点,而线性规划问题具有代数和几何的双重形式,多与函数、平面向量、数列、三角、概率、解析几何等问题交叉渗透,自然地融合在一起,使数学问题的解答变得更加新颖别致.常见的命题角度有:(1)求线性目标函数的最值; (2)求非线性目标的最值(范围); (3)线性规划中的参数问题.[题点全练]角度一:求线性目标函数的最值1.若实数x ,y 满足不等式组⎩⎪⎨⎪⎧y -x ≥0,x +y -7≤0,x ≥0,则2x +y 的最大值为________.解析:不等式组表示的平面区域如图为三角形AOB 对应的区域,平行移动直线2x +y =0,显然当直线经过点B 时2x +y 最大,而B 点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫ 72,72 ,所以所求的最大值为2×72+72=212.答案:2122.(xx·南京师大附中检测)已知实数x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x +y +5≥0,x -y ≤0,y ≤0,则z =2x+4y -3的最大值是________.解析:满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x +y +5≥0,x -y ≤0,y ≤0的区域如图所示,目标函数z =2x +4y -3在点(0,0)处取得最大值,则z max =-3.答案:-3角度二:求非线性目标的最值(范围)3.(xx·全国卷Ⅰ)若x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x -1≥0,x -y ≤0,x +y -4≤0,则y x的最大值为________.解析:画出可行域如图阴影所示,∵y x表示过点(x ,y )与原点(0,0)的直线的斜率,∴点(x ,y )在点A 处时yx 最大.由⎩⎪⎨⎪⎧x =1,x +y -4=0,得⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =3.∴A (1,3).∴yx的最大值为3.答案:34.设变量x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x -y ≤1,x +y ≥2,y ≤2,则目标函数z =x 2+y 2的取值范围为________.解析:作出可行域,如图中阴影部分,将目标函数看作是可行域内的点到原点的距离的平方,从而可得z min =|OA |2=⎝ ⎛⎭⎪⎫|0+0-2|12+122=2,z max =|OB |2=32+22=13.故z 的取值范围为[2,13].答案:[2,13]角度三:线性规划中的参数问题5.(xx·山东高考改编)已知x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x -y ≥0,x +y ≤2,y ≥0.若z =ax +y 的最大值为4,则a =________.解析:画出不等式组表示的平面区域如图阴影部分所示,若z =ax +y 的最大值为4,则最优解为x =1,y =1或x =2,y =0,经检验知x =2,y =0符合题意,∴2a +0=4,此时a =2.答案:26.已知x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x +y -2≤0,x -2y -2≤0,2x -y +2≥0.若z =y -ax 取得最大值的最优解不唯一,则实数a 的值为________.解析:由题中条件画出可行域如图中阴影部分所示, 可知A (0,2),B (2,0),C (-2,-2), 则z A =2,z B =-2a ,z C =2a -2,要使目标函数取得最大值的最优解不唯一, 只要z A =z B >z C 或z A =z C >z B 或z B =z C >z A , 解得a =-1或a =2.。
2021年高考数学一轮总复习第7章不等式推理与证明第二节不等式的解法模拟创新题文新人教A 版选择题1.(xx·珠海模拟)不等式-2x 2+x +3<0的解集是( ) A.{x |x <-1}B.⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪x >32 C.⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪-1<x <32D.⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪x <-1或x >32解析 -2x 2+x +3<0,2x 2-x -3>0即(2x -3)(x +1)>0,x >32或x <-1.答案 D2.(xx·江西八所重点中学联考)设集合A ={x |a -2<x <a +2},B ={x |x 2-4x -5<0},若A ⊆B ,则实数a 的取值范围为( ) A.[1,3] B.(1,3) C.[-3,-1]D.(-3,-1)解析 由题意知A ≠∅,B ={x |-1<x <5},由A ⊆B 得⎩⎨⎧a -2≥-1,a +2≤5,解得1≤a ≤3,故选A. 答案 A3.(xx·辽宁丹东调研)关于x 的不等式(x -a )(x -b )x -c≥0的解为{x |-1≤x <2或x ≥3},则点P (a +b ,c )位于( )A.第一象限B.第二象限C.第三象限D.第四象限解析 由不等式的解集可知-1,3是方程的两个根,且c =2,不妨设a =-1,b =3,∴a +b =2,即点P (a +b ,c )的坐标为(2,2),位于第一象限,选A. 答案 A4.(xx·长春第二次调研)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2(x ≥0),x 2(x <0),则f [f (x )]≥1的充要条件是( )A.x ∈(-∞,-2]B.x ∈[42,+∞)C.x ∈(-∞,-1]∪[42,+∞)D.x ∈(-∞,-2]∪[4,+∞) 解析 当x ≥0时,f [f (x )]=x4≥1, 所以x ≥4;当x <0时,f [f (x )]=x 22≥1,所以x 2≥2,解得x ≥2(舍去)或x ≤- 2.因此f [f (x )]≥1的充要条件是x ∈(-∞,-2]∪[4,+∞),选D. 答案 D一元二次不等式的求解5.已知函数f (x )=⎩⎨⎧x 2+1,x ≥0,1,x <0,则满足不等式f (1-x 2)>f (2x )的x 的取值范围是________.解析 结合函数图象求解.由函数f (x )的图象可得不等式f (1-x 2)>f (2x )⇔⎩⎨⎧1-x 2>0,2x <0或⎩⎨⎧1-x 2>2x ,2x ≥0,解得-1<x <2-1,所以不等式f (1-x 2)>f (2x )的解集为(-1,2-1). 答案 (-1,2-1) 有关新定义的不等式求解6.对于实数x ,规定[x ]表示不大于x 的最大整数,那么不等式4[x ]2-36[x ]+45<0的解集为________.解析 由题意解得32<[x ]<152,又[x ]表示不大于x 的最大整数,所以[x ]的取值为2,3,4,5,6,7,故2≤x <8. 答案 [2,8)专项提升测试 模拟精选题一、选择题7.(xx·河南洛阳质检)若不等式x 2-2ax +a >0对一切实数x ∈R 恒成立,则关于t 的不等式at 2+2t -3<1的解集为( ) A.(-3,1) B.(-∞,-3)∪(1,+∞) C.∅D.(0,1)解析 不等式x 2-2ax +a >0对一切实数x ∈R 恒成立, 则Δ=(-2a )2-4a <0,即a 2-a <0,解得0<a <1,所以不等式at 2+2t -3<1转化为t 2+2t -3>0,解得t <-3或t >1,故选B. 答案 B8.(xx·山西省三诊)正数a ,b 满足1a +9b=1,若不等式a +b ≥-x 2+4x +18-m 对任意实数x 恒成立,则实数m 的取值范围是( ) A.[3,+∞) B.(-∞,3] C.(-∞,6]D.[6,+∞)解析 a +b =(a +b )⎝ ⎛⎭⎪⎫1a +9b =10+⎝ ⎛⎭⎪⎫b a+9a b ≥10+2b a ·9a b =16.当且仅当b a =9a b 且1a+9b=1,即b =3a =12时取“=”. ∴-x 2+4x +18-m ≤16,即x 2-4x +m -2≥0对任意x 恒成立. ∴Δ=16-4(m -2)≤0,∴m ≥6. 答案 D 二、填空题9.(xx·四川绵阳诊断)已知函数f (x )=-x 2+ax +b (a ,b ∈R )的值域为(-∞,0],若关于x 的不等式f (x )>c -1的解集为(m -4,m +1),则实数c 的值为________.解析 Δ=0⇒a 2+4b =0,f (x )>c -1⇒-x 2+ax +b -c +1>0⇒x 2-ax -b +c -1<0,此不等式的解集为(m -4,m +1)⇒|x 1-x 2|=5⇒(x 1+x 2)2-4x 1x 2=25⇒a 2-4(-b +c-1)=a 2+4b -4c +4=25⇒-4c =21⇒c =-214.答案 -21410.(xx·山东威海一模)已知f (x )=⎩⎨⎧x ,x ≥0,-x ,x <0,则不等式x +xf (x )≤2的解集是________.解析 (1)当x ≥0时,原不等式可化为x 2+x -2≤0, 解得-2≤x ≤1,即0≤x ≤1.(2)当x <0时,原不等式可化为x 2-x +2≥0,得(x -12)2+74≥0恒成立,即x <0.综合(1)(2)知x ≤1,所以解集为(-∞,1]. 答案 (-∞,1] 三、解答题11.(xx·山东省实验中学二诊)已知函数f (x )=x 2+2ax -a +2. (1)若对于任意x ∈R ,f (x )≥0恒成立,求实数a 的取值范围; (2)若对于任意x ∈[-1,1],f (x )≥0恒成立,求实数a 的取值范围; (3)若对于任意a ∈[-1,1],x 2+2ax -a +2>0恒成立,求实数x 的取值范围. 解 (1)要使对于任意x ∈R ,f (x )≥0恒成立,需满足Δ=4a 2-4(-a +2)≤0范围,解得-2≤a ≤1,即实数a 的取值范围为[-2,1]. (2)对称轴x =-a .当-a <-1,即a >1时,f (x )min =f (-1)=3-3a ≥0, ∴a ≤1(舍).当-a >1,即a <-1时,f (x )min =f (1)=a +3≥0, ∴-3≤a <-1.当-1≤-a ≤1,即-1≤a ≤1时,f (x )min =f (-a )=-a 2-a +2≥0,∴-1≤a ≤1.综上所述,实数a 的取值范围[]-3,1.(3)对于任意a ∈[-1,1],x 2+2ax -a +2>0恒成立等价于g (a )=(2x -1)a +x 2+2>0,则⎩⎨⎧g (1)>0,g (-1)>0,即⎩⎨⎧x 2+2x -1+2>0,x 2-2x +1+2>0,解得x ≠-1. 所以实数x 的取值范围是{x |x ≠-1}.创新导向题不等式恒成立求参数取值范围问题12.若命题“∀x ∈R ,x 2+(a -1)x +1>0”是假命题,则实数a 的取值范围是( ) A.[-1,3) B.(-1,3)C.(-∞,-1]∪[3,+∞)D.(-∞,-1)∪(3,+∞)解析 由∀x ∈R ,x 2+(a -1)x +1>0得Δ=(a -1)2-4<0,解得-1<a <3,因为命题为假命题,所以a 的取值范围为(-∞,-1]∪[3,+∞).] 答案 C不等式与充要条件的综合问题 13.设a ∈R ,则“a -1a 2-a +1<0”是“|a |<1”成立的( )A.充分必要条件B.充分不必要条件C.必要不充分条件D.既非充分也非必要条件解析 因为a 2-a +1=(a -12)2+34>0,所以由a -1a 2-a +1<0得a <1,不能得知|a |<1;反过来,由|a |<1得-1<a <1,所以a -1a 2-a +1<0.因此,“a -1a 2-a +1<0”是“|a |<1”成立的必要不充分条件,选C.答案 C。
归纳法(理)练习一、选择题(6×5分=30分)1.(xx·怀化模拟)用数学归纳法证明命题“当n是正奇数时,x n+y n能被x +y整除”,在第二步时,正确的证法是( )A.假设n=k(k∈N*),证明n=k+1命题成立B.假设n=k(k是正奇数),证明n=k+1命题成立C.假设n=2k+1(k∈N*),证明n=k+1命题成立D.假设n=k(k是正奇数),证明n=k+2命题成立解析:A、B、C中,k+1不一定表示奇数,只有D中k为奇数,k+2为奇数.答案:D2.(xx·鹤壁模拟)用数学归纳法证明“1+12+13+…+12n-1<n(n∈N*,n>1)”时,由n=k(k>1)不等式成立,推证n=k+1时,左边应增加的项数是( ) A.2k-1B.2k-1C.2k D.2k+1解析:增加的项数为(2k+1-1)-(2k-1)=2k+1-2k=2k.答案:C3.(xx·巢湖联考)对于不等式n2+n<n+1(n∈N*),某同学用数学归纳法的证明过程如下:(1)当n=1时,12+1<1+1,不等式成立.(2)假设当n=k(k∈N*)时,不等式成立,即k2+k<k+1,则当n=k+1时,k+12+k+1=k2+3k+2<k2+3k+2+k+2=k+22=(k+1)+1,∴当n=k+1时,不等式成立,则上述证法( )A.过程全部正确B.n=1验得不正确C.归纳假设不正确D.从n=k到n=k+1的推理不正确解析:在n=k+1时,没有应用n=k时的假设,不是数学归纳法.答案:D4.(xx·漯河模拟)用数学归纳法证明“n3+(n+1)3+(n+2)3(n∈N*)能被9整除”,要利用归纳假设证n=k+1时的情况,只需展开( )A.(k+3)3B.(k+2)3C.(k+1)3D.(k+1)3+(k+2)3解析:假设当n=k(k∈N*)时,原式能被9整除,即k3+(k+1)3+(k+2)3能被9整除.当n=k+1时,(k+1)3+(k+2)3+(k+3)3为了能用上面的归纳假设,只需将(k+3)3展开,让其出现k3即可.答案:A5.(xx·潮州二模)证明1+12+13+14+…+12n<n+1(n>1),当n=2时,左边式子等于( )A.1 B.1+1 2C.1+12+13D.1+12+13+14解析:当n=2时,左边的式子为1+12+13+122=1+12+13+14.答案:D6.已知数列{a n}的前n项和S n=n2a n(n≥2),而a1=1,通过计算a2,a3,a4,猜想a n=( )A.2n+12B.2n n+1C.22n-1D.22n-1解析:由S n=n2a n,知S n+1=(n+1)2a n+1∴S n+1-S n=(n+1)2a n+1-n2a n∴a n+1=(n+1)2a n+1-n2a n,∴a n+1=nn+2an(n≥2)当n=2时,S2=4a2,又S2=a1+a2∴a2=a13=13,a3=24a2=16,a4=35a3=110.由a1=1,a2=13,a3=16,a4=110,猜想a n=2n n+1.答案:B二、填空题(3×5分=15分)7.在数列{a n}中,a1=13且S n=n(2n-1)a n,通过计算a2,a3,a4猜想a n的表达式是________.解析:∵a1=13且S n=n(2n-1)·a n,∴a1+a2=2×(2×2-1)×a2,∴a2=13×5.又∵a1+a2+a3=3×(2×3-1)×a3,∴a3=15×7.又a1+a2+a3+a4=4×(2×4-1)×a4,a4=17×9.猜想:a n=12n-1×2n+1.答案:a n=12n-1×2n+18.(xx·绍兴月考)用数学归纳法证明1+12+13+…+12n-1<2(n∈N,且n>1),第一步要证的不等式是_____________________________.解析:n=2时,左边=1+12+122-1=1+12+13,右边=2.答案:1+12+13<29.(xx·东莞调研)已知整数对的序列如下:(1,1),(1,2),(2,1),(1,3),(2,2),(3,1),(1,4),(2,3),(3,2),(4,1),(1,5),(2,4),…,则第60个数对是________.解析:本题规律:2=1+1;3=1+2=2+1;4=1+3=2+2=3+1;5=1+4=2+3=3+2=4+1;…;一个整数n所拥有数对为(n-1)对.设1+2+3+…+(n-1)=60,∴n-1n2=60,∴n=11时还多5对数,且这5对数和都为12,12=1+11=2+10=3+9=4+8=5+7,∴第60个数对为(5,7).答案:(5,7)三、解答题(共37分)10.(12分)用数学归纳法证明下面的等式:12-22+32-42+…+(-1)n-1·n2=(-1)n-1n n+12.证明:(1)当n=1时,左边=12=1,右边=(-1)0·1×1+12=1,∴原等式成立.(2)假设n=k(k∈N*,k≥1)时,等式成立,即有12-22+32-42+…+(-1)k-1·k2=(-1)k-1k k+12.那么,当n=k+1时,则有12-22+32-42+…+(-1)k-1·k2+(-1)k(k+1)2=(-1)k-1k k+12+(-1)k·(k+1)2=(-1)k·k+12[-k+2(k+1)]=(-1)k k+1k+22,∴n=k+1时,等式也成立,由(1)(2)得对任意n∈N*有12-22+32-42+…+(-1)n-1·n2=(-1)n-1n n+12.11.(12分)(xx·东北六校联考)设数列{a n}的前n项和为S n,且方程x2-a n x -a n=0有一根为S n-1,n=1,2,3,….(1)求a1,a2;(2)猜想数列{S n}的通项公式,并给出严格的证明.解析:(1)当n=1时,x2-a1x-a1=0有一根为S1-1=a1-1,于是(a1-1)2-a1(a1-1)-a1=0,解得a1=12 .当n=2时,x2-a2x-a2=0有一根为S2-1=a2-1 2,于是(a2-12)2-a2(a2-12)-a2=0,解得a2=16.(2)由题设(S n-1)2-a n(S n-1)-a n=0,S n 2-2Sn+1-a n S n=0.当n≥2时,a n=S n-S n-1,代入上式得S n-1S n-2S n+1=0.①由(1)得S1=a1=12,S2=a1+a2=12+16=23.由①可得S3=34.由此猜想S n=nn+1,n=1,2,3….下面用数学归纳法证明这个结论.(ⅰ)n=1时已知结论成立.(ⅱ)假设n=k(k∈N*,k≥1)时结论成立,即S k=kk+1,当n=k+1时,由①得S k+1=12-S k,即S k+1=k+1k+2,故n=k+1时结论也成立.综上,由(ⅰ)、(ⅱ)可知S n=nn+1对所有正整数n都成立.12.(13分)(xx·温州模拟)已知f(x)=x n-x-nx n+x-n,n∈N*,试比较f(2)与n2-1n2+1的大小,并且说明理由.解析:f(2)=2n-2-nr(2n+2-n)=2n-12n+1=1-22n+1,而n2-1n2+1=1-2n2+1,∴f(2)与n2-1n2+1的大小等价于2n与n2的大小.当n=1时,21>12;当n=2时,22=22;当n=3时,23<32;当n=4时,24=42;当n=5时,25>52.猜想当n≥5时,2n>n2.以下用数学归纳法证明:①当n=5时,由上可知不等式成立;②假设n=k(k≥5,k∈N*)时,不等式成立,即2k>k2,则当n=k+1时,2k+1=2·2k>2k2,又∵2k2-(k+1)2=(k-1)2-2>0(∵k≥5),即2k+1>(k+1)2,∴n=k+1时,不等式成立.综合①②对n≥5,n∈N*不等式2n>n2成立.∴当n=1或n≥5时,f(2)>n2-1 n2+1;当n=3时,f(2)<n2-1 n2+1;当n=2或4时,f(2)=n2-1n2+1.HR37839 93CF 鏏629271 7257 牗38286 958E 閎 23636 5C54 屔z36500 8E94 躔)35076 8904 褄25868 650C 攌。
二次不等式及其解法练习一、选择题(6×5分=30分)1.若集合A ={x |ax 2-ax +1<0}=∅,则实数a 的取值集合是( ) A .{a |0<a <4} B .{a |0≤a <4} C .{a |0<a ≤4}D .{a |0≤a ≤4}解析:由题意知a =0时,满足条件,a ≠0时, 由⎩⎨⎧a >0Δ=a 2-4a ≤0得0<a ≤4,所以0≤a ≤4. 答案:D2.(xx·济宁模拟)设A ={x |x 2-2x -3>0},B ={x |x 2+ax +b ≤0},若A ∪B =R ,A ∩B =(3,4],则a +b 等于( )A .7B .-1C .1D .-7解析:A =(-∞,-1)∪(3,+∞), ∵A ∪B =R ,A ∩B =(3,4],则B =[-1,4], ∴a =-(-1+4)=-3,b =-1×4=-4, ∴a +b =-7.答案:D3.(xx·济南统考)已知函数f (x )=ax 2+bx +c 的图象过点(-1,3)和(1,1),若0<c <1,则实数a 的取值范围是( )A .[2,3]B .[1,3]C .(1,2)D .(1,3)解析:由题意⎩⎨⎧a -b +c =3,a +b +c =1,解之得b =-1,a +c =2.又0<c <1,∴0<2-a <1,∴1<a <2. 答案:C4.(xx·天津联考)已知函数f (x )=⎩⎨⎧-x +1,x <0,x -1,x ≥0,则不等式x +(x +1)f (x +1)≤1的解集是( )A .{x |-1≤x ≤ 2-1}B .{x |x ≤1}C .{x |x ≤2-1}D .{x |-2-1≤x ≤2-1} 解析:当x +1<0时,f (x +1)=-(x +1)+1=-x , 原不等式等价于⎩⎨⎧x +1<0x -x x +1≤1⇔x <-1;当x +1≥0时,f (x +1)=x +1-1=x ,原不等式等价于⎩⎨⎧x +x x +1≤1,x +1≥0,解之得-1≤x ≤-1+ 2.综上可知,x ≤2-1,即原不等式解集为{x |x ≤2-1},选C. 答案:C5.(xx·西安质检)已知a 1>a 2>a 3>0,则使得(1-a i x )2<1(i =1,2,3)都成立的x 取值范围是( )A .(0,1a 1)B .(0,2a 1)C .(0,1a 3)D .(0,2a 3)解析:由(1-a i x )2<1,得0<a i x <2.又a i >0,∴0<x <2a i对a i (i =1,2,3)恒成立.则x 小于2a i的最小值.又a 1>a 2>a 3,∴2a i 的最小值为2a 1,则x <2a 1,因此x 的取值范围为(0,2a 1),选B.答案:B6.(xx·汕头模拟)在R 上定义运算:x *y =x (1-y ).若不等式(x -a )*(x +a )<1对任意实数x恒成立,则( )A.-1<a<1 B.0<a<2C.-12<a<32D.-32<a<12解析:依题意得x-a-x2+a2<1恒成立,即(x-12)2+(a+34-a2)>0恒成立⇔a2-a-34<0恒成立⇔-12<a<32,故选C.答案:C二、填空题(3×5分=15分)7.(xx·江南十校素质测试)二次函数y=ax2+bx+c(x∈R)的部分对应值如表:∴不等式ax2+bx+c>0的解为x<-2或x>3.答案:(-∞,-2)∪(3,+∞)8.(xx·沈阳模拟)不等式x2+ax+4<0的解集不是空集,则实数a的取值范围是________.解析:x2+ax+4<0的解集不是空集,只需Δ=a2-16>0,∴a<-4或a>4.答案:a<-4或a>49.若关于x的方程x2+ax+a2-1=0有一正根和一负根,则a的取值范围为________.解析:令f(x)=x2+ax+a2-1,∵二次函数图象开口向上,若方程有一正一负根,则只需f(0)<0,即a2-1<0,∴-1<a<1.答案:-1<a<1三、解答题(共37分)10.(12分)解关于x的不等式56x2+ax-a2<0.解析:原不等式可化为(7x+a)(8x-a)<0,即(x+a7)(x-a8)<0.①当-a7<a8,即a>0时,-a7<x<a8;②当-a7=a8,即a=0时,原不等式解集为∅;③当-a7>a8,即a<0时,a8<x<-a7.综上知,当a >0时,原不等式的解集为{x |-a 7<x <a8};当a =0时,原不等式的解集为∅;当a <0时,原不等式的解集为{x |a 8<x <-a7}.11.(12分)(xx·广州调研)某摩托车厂上xx 生产摩托车的投入成本为1万元/辆,出厂价为1.2万元/辆,年销售量为1 000辆.本xx 为适应市场需求,计划提高产品质量,适度增加投入成本.若每辆车投入成本增加的比例为x (0<x <1),则出厂价相应地提高比例为0.75x ,同时预计年销售量增加的比例为0.6x ,已知年利润=(出厂价-投入成本)×年销售量.(1)写出本xx 预计的年利润y 与投入成本增加的比例x 的关系式;(2)为使本xx 的年利润比上xx 有所增加,则投入成本增加的比例x 应在什么范围内?解析:(1)由题意得y =[1.2×(1+0.75x )-1×(1+x )]×1 000(1+0.6x )(0<x <1),整理得y =-60x 2+20x +200(0<x <1). (2)要保证本xx的年利润比上xx有所增加,必须有⎩⎨⎧y - 1.2-1×1 000>0,0<x <1,即⎩⎨⎧-60x 2+20x >0,0<x <1.解得0<x <13.∴投入成本增加的比例应在(0,13)范围内.12.(13分)(xx·黄冈质检)当0≤x ≤2时,不等式18(2t -t 2)≤x 2-3x +2≤3-t 2恒成立,试求t 的取值范围.解析:令y =x 2-3x +2,0≤x ≤2. ∵y =x 2-3x +2=(x -32)2-14,∴y 在[0,2]上取得最小值为-14,最大值为2.若18(2t -t 2)≤x 2-3x +2≤3-t 2 在[0,2]上恒成立,则错误!即⎩⎨⎧t 2-2t -2≥0,t 2-1≤0,∴⎩⎨⎧t ≤1-3-1≤t ≤1或⎩⎨⎧t ≥1+ 3.-1≤t ≤1.∴t 的取值范围为-1≤t ≤1- 3.P25737 6489 撉30117 75A5 疥31988 7CF4 糴w23951 5D8F 嶏&37877 93F5 鏵 f34221 85AD 薭284166F00 漀(20379 4F9B 供X。
证明与间接证明练习一、选择题(6×5分=30分)1.(xx·揭阳一模)a,b,c为互不相等的正数,且a2+c2=2bc,则下列关系中可能成立的是( )A.a>b>c B.b>c>aC.b>a>c D.a>c>b解析:由a2+c2>2ac⇒2bc>2ac⇒b>a,可排除A、D,令a=2,b=52,可得c=1或4,可知C可以成立.答案:C2.若x,y∈R,则下面四个式子中恒成立的是( )A.log2(1+2x2)>0 B.x2+y2≥2(x-y-1)C.x2+3xy>2y2 D.xy<x+1 y+1解析:∵1+2x2≥1,∴log2(1+2x2)≥0,故A不正确;x2+y2-2(x-y-1)=(x-1)2+(y+1)2≥0,故B正确;令x=0,y=1,则x2+3xy<2y2,故C不正确;令x=3,y=2,则32>3+12+1,故D不正确.答案:B3.设a,b是两个实数,给出下列条件:①a+b>1;②a+b=2;③a+b>2;④a2+b2>2;⑤ab>1.其中能推出:“a,b中至少有一个大于1”的条件是( ) A.②③B.①②③C.③D.③④⑤解析:若a=12,b=23,则a+b>1,但a<1,b<1,故①推不出;若a=b=1,则a+b=2,故②推不出;若a=-2,b=-3,则a2+b2>2,故④推不出;若a=-2,b=-3,则ab>1,故⑤推不出;对于③,即a+b>2,则a,b中至少有一个大于1,反证法:假设a≤1且b≤1,则a+b≤2与a+b>2矛盾,因此假设不成立,a,b中至少有一个大于1.答案:C4.已知实数a、b、c满足a+b+c=0,abc>0,则1a +1b+1c的值( )A.一定是正数B.一定是负数C.可能是0 D.正、负不能确定解析:1a +1b+1c=bc+ac+ababc=c a+b+ababc=-c2+ababc=-a+b2+ababc=-a2+b2+ababc<0.故选B.答案:B5.(xx·烟台调研)已知a>b>0,且ab=1,若0<c<1,p=log c(a2+b22),q=log c(1a+b)2,则p,q的大小关系是( )A.p>q B.p<q C.p=q D.p≥q解析:∵a2+b22>ab=1,∴p=log c(a2+b22)<0,又q=log c(1a+b)2=log c1a+b+2ab>log c14ab=log c14>0,∴q>p.答案:B6.(xx·菏泽模拟)已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,点P1(x1,y1)、P2(x2,y2)、P3(x3,y3)在抛物线上,且2x2=x1+x3,则有( )A.|FP1|+|FP2|=|FP3| B.|FP1|2+|FP2|2=|FP3|2C.2|FP2|=|FP1|+|FP3| D.|FP2|2=|FP1|·|FP3|解析:如图所示,y2=2px的准线为x=-p2,P1A⊥l,P2B⊥l,P3C⊥l.由抛物线定义知:P1F=P1A=x1+p2,P2F=P2B=x2+p2,P3F=P3C=x3+p2,∴2|FP2|=2(x2+p2)=2x2+p,|FP1|+|FP3|=(x1+p2)+(x3+p2)=x1+x3+p.又∵2x2=x1+x3,∴2|FP2|=|FP1|+|FP3|.答案:C二、填空题(3×5分=15分)7.(xx·揭阳第一次质检)设a,b,u都是正实数,且a,b满足1a+9b=1,则使得a+b≥u恒成立的u的取值范围是_____________________.解析:∵1a+9b=1,∴a+b=(a+b)(1a +9 b)=1+ab ×9+ba+9≥10+2·9ab×ba=16.当且仅当9ab=ba,即a=4,b=12时取等号.若a+b≥u恒成立,∴0<u≤16.答案:(0,16]8.(xx·湖州模拟)设x,y,z是空间的不同直线或不同平面,且直线不在平面内,下列条件中能保证“若x⊥z,且y⊥z,则x∥y”为真命题的是______________(填所有正确条件的代号).①x为直线,y,z为平面;②x,y,z为平面;③x,y为直线,z为平面;④x,y为平面,z为直线;⑤x,y,z为直线.解析:由空间位置关系的判定及性质可知①③④正确.答案:①③④9.(xx·启东模拟)某校对文明班的评选设计了a 、b 、c 、d 、e 五个方面的多元评价指标,并通过经验公式s =a b +c d +1e 来计算各班的综合得分,s 的值越高,则评价效果越好,若某班在自测过程中各项指标显示出0<c <d <e <b <a ,则下阶段要把其中一个指标的值增加一个单位,而使s 的值增多最多,那么该指标应为________.(填入a 、b 、c 、d 、e 中的某个字母)解析:在0<c <d <e <b <a 的条件下要使某一指标增加一个单位,而使s 增加最多,可分析出可能为a 或c .若a 增加一个单位,令s 1=a +1b +c d +1e.若c 增加一个单位,令s 2=a b +c +1d +1e.又s 1-s 2=a +1b +cd +1e -(a b +c +1d +1e) =1b -1d =d -bbd<0,∴s 1<s 2,∴该指标应为c . 答案:c三、解答题(共37分)10.(12分)(xx·济宁模拟)若a ,b ,c 是不全相等的正数,求证:lga +b 2+lgb +c 2+lgc +a 2>lg a +lg b +lg c .证明:要证lg a+b2+lgb+c2+lgc+a2>lg a+lg b+lg c,只需证lg(a+b2·b+c2·c+a2)>lg(a·b·c),只需证a+b2·b+c2·c+a2>abc.(中间结果)因为a,b,c是不全相等的正数,则a+b2≥ab>0,b+c2≥bc>0,c+a2≥ca>0.且上述三式中的等号不同时成立,所以a+b 2·b+c2·c+a2>abc.(中间结果)所以lg a+b2+lgb+c2+lgc+aa>lg a+lg b+lg c.11.(12分)(xx·绍兴月考)△ABC的三个内角A,B,C成等差数列,三条边为a、b、c,求证:(a+b)-1+(b+c)-1=3(a+b+c)-1.证明:∵△ABC三个内角A,B,C成等差数列,∴B=60°,由余弦定理,有b2=c2+a2-2ca cos60°,得c2+a2=ac+b2,两边同加上ab+bc,得c(b+c)+a(a+b)=(a+b)(b+c),两边同除以(a+b)(b+c),得ca+b +ab+c=1,∴(ca+b+1)+(ab+c+1)=3,即1a+b +1b+c=3a+b+c.∴(a+b)-1+(b+c)-1=3(a+b+c)-1.12.(13分)(xx·宁波五校联考)已知函数f(x)=a x+x-2x+1(a>1).(1)证明:函数f(x)在(-1,+∞)上为增函数;(2)证明方程f(x)=0没有负根.证明:(1)法一:任取x1,x2∈(-1,+∞),不妨设x1<x2,则x2-x1>0,ax2-x1>1且ax1>0,∴ax2-ax1=ax1(ax2-x1-1)>0,又∵x1+1>0,x2+1>0,∴x2-2x2+1-x1-2x1+1=x2-2x1+1-x1-2x2+1x1+1x2+1=3x2-x1x1+1x2+1>0.于是f(x2)-f(x1)=ax2-ax1+x2-2x2+1-x1-2x1+1>0,故函数f(x)在(-1,+∞)上为增函数.法二:f(x)=a x+1-3x+1(a>1),求导数得f′(x)=a x ln a+3x+12,∵a>1,∴当x>-1时,a x ln a>0,3x+12>0,f′(x)>0在(-1,+∞)上恒成立,则f(x)在(-1,+∞)上为增函数.(2)法一:设存在x0<0(x0≠-1)满足f(x0)=0,则ax0=-x-2x0+1,且0<ax0<1,∴0<-x-2x+1<1,即12<x0<2,与假设x0<0矛盾,故方程f(x)=0没有负根.法二:设存在x0<0(x0≠-1)满足f(x0)=0,①若-1<x0<0,则x-2x0+1<-2,ax0<1,∴f(x0)<-1与f(x0)=0矛盾.②若x0<-1,则x-2x0+1>1,ax0>0,∴f(x0)>1与f(x0)=0矛盾,故方程f(x)=0没有负根.9j31871 7C7F 籿23025 59F1 姱38122 94EA 铪 27852 6CCC 泌u34634 874A 蝊28299 6E8B 溋32679 7FA7 羧34550 86F6 蛶8w。
2021年高考数学一轮总复习第七章不等式及推理与证明题组训练43基本不等式理1.(xx·沈阳四校联考)下列各点中,与点(1,2)位于直线x +y -1=0的同一侧的是( )A .(0,0)B .(-1,1)C .(-1,3)D .(2,-3)答案 C解析 点(1,2)使x +y -1>0,点(-1,3)使x +y -1>0,所以此两点位于x +y -1=0的同一侧.故选C.2.不等式(x +2y +1)(x -y +4)≤0表示的平面区域为( )答案 B解析 方法一:可转化为①⎩⎨⎧x +2y +1≥0,x -y +4≤0或②⎩⎨⎧x +2y +1≤0,x -y +4≥0.由于(-2,0)满足②,所以排除A ,C ,D 选项.方法二:原不等式可转化为③⎩⎨⎧x +2y +1≥0,-x +y -4≥0或④⎩⎨⎧x +2y +1≤0,-x +y -4≤0.两条直线相交产生四个区域,分别为上下左右区域,③表示上面的区域,④表示下面的区域,故选B.3.(xx·天津,理)设变量x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧2x +y≥0,x +2y -2≥0,x ≤0,y ≤3,则目标函数z =x +y 的最大值为( )A.23 B.1 C.32 D .3答案 D解析 作出约束条件所表示的可行域如图中阴影部分所示,由z =x +y 得y =-x +z ,作出直线y =-x ,平移使之经过可行域,观察可知,最大值在B(0,3)处取得,故z max =0+3=3,选项D 符合.4.设关于x ,y 的不等式组⎩⎪⎨⎪⎧2x -y +1>0,x +m<0,y -m>0,表示的平面区域内存在点P(x 0,y 0),满足x 0-2y 0=2,则m 的取值范围是( ) A .(-∞,43)B .(-∞,13)C .(-∞,-23)D .(-∞,-53)答案 C解析 作出可行域如图.图中阴影部分表示可行域,要求可行域包含y =12x -1的上的点,只需要可行域的边界点(-m ,m)在y =12x -1下方,也就是m<-12m -1,即m<-23.5.(xx·北京,理)若x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧2x -y≤0,x +y≤3,x ≥0,则2x +y 的最大值为( )A .0B .3C .4D .5答案 C解析 不等式组⎩⎪⎨⎪⎧2x -y≤0,x +y≤3,x ≥0表示的可行域如图中阴影部分所示(含边界),由⎩⎪⎨⎪⎧2x -y =0,x +y =3,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =2,故当目标函数z =2x +y 经过点A(1,2)时,z 取得最大值,z max =2×1+2=4.故选C.6.(xx·西安四校联考)设变量x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧3x +y -6≥0,x -y -2≤0,y -3≤0,则目标函数z =y -2x 的最小值为( ) A .-7 B .-4 C .1 D .2答案 A解析 画出由x ,y 满足的约束条件⎩⎪⎨⎪⎧3x +y -6≥0,x -y -2≤0,y -3≤0,如图所示,得它们的交点分别为A(2,0),B(5,3),C(1,3).可知z =y -2x 过点B(5,3)时,z 最小值为3-2×5=-7.7.(xx·贵阳监测)已知实数x ,y 满足:⎩⎪⎨⎪⎧x -2y +1≥0,x<2,x +y -1≥0,则z =2x -2y -1的取值范围是( ) A .[53,5]B .[0,5]C .[53,5)D .[-53,5)答案 D解析 画出不等式组所表示的区域,如图中阴影部分所示,作直线l :2x -2y -1=0,平移l 可知2×13-2×23-1≤z<2×2-2×(-1)-1,即z 的取值范围是[-53,5).8.(xx·南昌调研)设变量x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧y≥x,x +3y≤4,x ≥-2,则z =|x -3y|的最大值为( )A .10B .8C .6D .4答案 B解析 不等式组⎩⎪⎨⎪⎧y≥x,x +3y≤4,x ≥-2,所表示的平面区域如图中阴影部分所示.当平移直线x -3y =0过点A 时,m =x -3y 取最大值; 当平移直线x -3y =0过点C 时,m =x -3y 取最小值.由题意可得A(-2,-2),C(-2,2),所以m max =-2-3×(-2)=4,m min =-2-3×2=-8,所以-8≤m≤4,所以|m|≤8,即z max =8.9.(xx·安徽,理)x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x +y -2≤0,x -2y -2≤0,2x -y +2≥0,若z =y -ax 取得最大值的最优解不唯一,则实数a 的值为( ) A.12或-1 B .2或12C .2或1D .2或-1答案 D解析 作出约束条件满足的可行域,根据z =y -ax 取得最大值的最优解不唯一,通过数形结合分析求解.如图,由y =ax +z 知z 的几何意义是直线在y 轴上的截距,故当a>0时,要使z =y -ax 取得最大值的最优解不唯一,则a =2;当a<0时,要使z =y -ax 取得最大值的最优解不唯一,则a =-1.10.(xx·福建)变量x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x +y≥0,x -2y +2≥0,mx -y≤0,若z =2x -y 的最大值为2,则实数m 等于( ) A .-2 B .-1 C .1 D .2答案 C解析 如图所示,目标函数z =2x -y 取最大值2即y =2x -2时,画出⎩⎪⎨⎪⎧x +y≥0,x -2y +2≥0,表示的区域,由于mx -y≤0过定点(0,0),要使z =2x -y 取最大值2,则目标函数必过两直线x -2y +2=0与y =2x -2的交点A(2,2),因此直线mx -y =0过点A(2,2),故有2m -2=0,解得m =1.11.(xx·泉州质检)已知O 为坐标原点,A(1,2),点P 的坐标(x ,y)满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x +|y|≤1,x ≥0,则z =OA →·OP →的最大值为( ) A .-2 B .-1 C .1 D .2答案 D解析 作出可行域如图中阴影部分所示,易知B(0,1),z =OA →·OP →=x +2y ,平移直线x +2y =0,显然当直线z =x +2y 经过点B 时,z 取得最大值,且z max =2.故选D.12.已知实数x ,y 满足条件⎩⎪⎨⎪⎧(x -3)2+(y -2)2≤1,x -y -1≥0,则z =yx -2的最小值为( ) A .3+ 2 B .2+ 2 C.34 D.43答案 C解析 不等式组表示的可行域如图阴影部分所示.目标函数z =y x -2=y -0x -2表示在可行域取一点与点(2,0)连线的斜率,可知过点(2,0)作半圆的切线,切线的斜率为z =yx -2的最小值,设切线方程为y =k(x -2),则A 到切线的距离为1,故1=|k -2|1+k 2.解得k =34.13.(xx·苏州市高三一诊)实数x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧y≥0,x -y≥0,2x -y -2≤0,则使得z =2y -3x 取得最小值的最优解是( ) A .(1,0) B .(0,-2) C .(0,0) D .(2,2)答案 A解析 约束条件所表示的可行域为三角形,其三个顶点的坐标分别为(0,0),(1,0),(2,2),将三个顶点的坐标分别代入到目标函数z =2y -3x 中,易得在(1,0)处取得最小值,故取得最小值的最优解为(1,0).14.(xx·湖北宜昌市)设x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧y -x≤1,x +y≤3,y ≥m ,若z =x +3y 的最大值与最小值的差为7,则实数m =( ) A.32 B .-32C.14 D .-14答案 C解析 作出不等式组表示的平面区域(图略),由图易得目标函数z =x +3y 在点(1,2)处取得最大值;z max =1+3×2=7,在点(m -1,m)处取得最小值,z min =m -1+3m =4m -1.又由题知7-(4m -1)=7,解得m =14,故选C.15.(xx·兰州模拟)已知M(-4,0),N(0,-3),P(x ,y)的坐标x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧x≥0,y ≥0,3x +4y≤12,则△PMN 面积的取值范围是( ) A .[12,24] B .[12,25] C .[6,12] D .[6,252]答案 C解析 作出不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x≥0,y ≥0,3x +4y≤12表示的平面区域如图中阴影部分所示.又过点M(-4,0),N(0,-3)的直线的方程为3x +4y +12=0,而它与直线3x +4y =12平行,其距离d =|12+12|32+42=245,所以当P 点在原点O 处时,△PMN 的面积最小,其面积为△OMN 的面积,此时S △OMN =12×3×4=6;当P 点在线段AB 上时,△PMN 的面积最大,为12×32+42×245=12,故选C.16.(xx·陕西质检一)点(x ,y)满足不等式|x|+|y|≤1,Z =(x -2)2+(y -2)2,则Z 的最小值为________. 答案 92解析 |x|+|y|≤1所确定的平面区域如图中阴影部分所示,目标函数Z =(x -2)2+(y -2)2的几何意义是点(x ,y)到点P(2,2)距离的平方,由图可知Z 的最小值为点P(2,2)到直线x +y =1距离的平方,即为(|2+2-1|2)2=92.17.已知整数x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧2x -y≤0,x -3y +5≥0,则z =4-x·(12)y 的最小值为________.答案116解析 z =4-x ·(12)y =2-2x ·2-y =2-2x -y.设m =-2x -y ,要使z 最小,则只需m 最小.作出不等式组所表示的平面区域如图中阴影部分所示.由m =-2x -y 得y =-2x -m ,平移可知当直线y =-2x -m 经过点B 时,m 最小,由⎩⎪⎨⎪⎧2x -y =0,x -3y +5=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =2,即B(1,2),此时m =-2-2=-4,所以z =4-x ·(12)y 的最小值为2-4=116.18.某工厂生产甲、乙两种产品,其产量分别为45个与55个,所用原料为A ,B 两种规格金属板,每张面积分别为2 m 2与3 m 2.用A 种规格金属板可造甲种产品3个、乙种产品5个;用B 种规格金属板可造甲、乙两种产品各6个.问A ,B 两种规格金属板各取多少张才能完成计划,并使总用料面积最省? 答案 A ,B 两种金属板各取5张.解析 设A ,B 两种金属板各取x 张,y 张,总用料面积为z , 则约束条件为⎩⎪⎨⎪⎧3x +6y≥45,5x +6y≥55,x ,y ∈N ,目标函数z =2x +3y.作出不等式组的可行域,如图所示.将z =2x +3y 化成y =-23x +z 3,得到斜率为-23,在y 轴上截距为z3,且随z 变化的一组平行直线.当直线z =2x +3y 经过可行域上点M 时,截距最小,z 取得最小值.解方程组⎩⎪⎨⎪⎧5x +6y =55,3x +6y =45,得点M 的坐标为(5,5).此时z min =2×5+3×5=25.所以两种金属板各取5张时,总用料面积最省.1.(xx·兰州市高考诊断考试)设变量x ,y 满足不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x +y≥3,x -y≥-1,2x -y≤3,则x 2+y 2的最小值是( ) A.322B.92 C. 5 D .2 5答案 B解析 约束条件所表示的可行域为一个三角形,而目标函数可视为可行域内的点到原点的距离的平方,其距离的最小值为原点到直线x +y =3的距离.∵原点到直线x +y =3的距离为32=322,∴x 2+y 2的最小值为92. 2.(课本习题改编)不等式x -2y +6>0表示的区域在直线x -2y +6=0的( ) A .左下方B .左上方C .右下方D .右上方答案 C解析 画出直线及区域范围,如:当B<0时,Ax +By +C>0表示直线Ax +By +C =0的下方区域;Ax +By +C<0表示直线Ax +By +C =0的上方区域.故选C.3.(xx·安徽,文)不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x +y -2≥0,x +2y -4≤0,x +3y -2≥0表示的平面区域的面积为________.答案 4解析 不等式组表示的平面区域如图阴影部分所示.由⎩⎪⎨⎪⎧x +3y -2=0,x +2y -4=0,得A(8,-2). 由x +y -2=0,得B(0,2).又|CD|=2, 故S 阴影=12×2×2+12×2×2=4.4.(xx·课标全国Ⅲ,理)若x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x -y +1≥0,x -2y≤0,x +2y -2≤0,则z =x +y 的最大值为________. 答案 32解析 约束条件对应的平面区域是以点(1,12)、(0,1)和(-2,-1)为顶点的三角形,当目标函数y =-x +z 经过点(1,12)时,z 取得最大值32.5.(xx·沈阳质检)在满足不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x -y +1≥0,x +y -3≤0,y ≥0,的平面点集中随机取一点M(x 0,y 0),设事件A 为“y 0<2x 0”,那么事件A 发生的概率是( ) A.14 B.34 C.13D.23答案 B解析 不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x -y +1≥0,x +y -3≤0,y ≥0,表示的平面区域的面积为12×(1+3)×2=4;不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x -y +1≥0,x +y -3≤0,y ≥0,y ≤2x ,表示的平面区域的面积为12×3×2=3,因此所求的概率等于34,选B. 6.(xx·陕西)某企业生产甲、乙两种产品均需用A ,B 两种原料.已知生产1吨每种产品需原料及每天原料的可用限额如表所示,如果生产1吨甲、乙产品可获利润分别为3万元、4万元,则该企业每天可获得最大利润为( )甲 乙 原料限额 A(吨) 3 2 12 B(吨)128A.12万元 C .17万元 D .18万元答案 D解析 设该企业每天生产甲、乙两种产品分别为x ,y 吨,则利润z =3x +4y.由题意可列⎩⎪⎨⎪⎧3x +2y≤12,x +2y≤8,x ≥0,y ≥0,其表示如图阴影部分区域:.当直线3x +4y -z =0过点A(2,3)时,z 取得最大值,所以z max =3×2+4×3=18,故选D 项.7.(xx·安徽,文)已知x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x -y≥0,x +y -4≤0,y ≥1,则z =-2x +y 的最大值是( )A .-1B .-2C .-5D .1答案 A解析 作出满足条件的可行域,如图中阴影部分所示,易知在点A(1,1)处,z 取得最大值,故z max =-2×1+1=-1.8.(xx·课标全国Ⅱ,文)若x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x -y +1≥0,x +y -3≥0,x -3≤0,则z =x -2y 的最小值为________. 答案 -5解析 通性通法:作出可行域,如图中阴影部分所示,由z =x -2y 得y =12x -12z ,作直线y =12x 并平移,观察可知,当直线经过点A(3,4)时,z min =3-2×4=-5.光速解法:因为可行域为封闭区域,所以线性目标函数的最值只可能在边界点处取得,易求得边界点分别为(3,4),(1,2),(3,0),依次代入目标函数可求得z min =-5.9.已知实数x ,y 满足不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x -y +2≥0,x +y -4≥0,2x -y -5≤0,目标函数z =y -ax(a∈R ).若z 取最大值时的唯一最优解是(1,3),则实数a 的取值范围是________. 答案 (1,+∞)解析 作出可行域,可行域为三条直线所围成的区域,则它的最大值在三条直线的交点处取得,三个交点分别为(1,3),(7,9),(3,1),所以⎩⎪⎨⎪⎧3-a>9-7a ,3-a>1-3a.所以a>1.10.(xx·安徽安庆模拟)若实数x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧y -2x≤-2,y ≥1,x +y≤4,则z =x 2+y2xy的取值范围是________.答案 [2,103]解析 因为z =x 2+y 2xy =x y +y x ,所以令k =y x ,则z =k +1k ,其中k 表示可行域内的点与坐标原点连线的斜率.根据不等式组画出可行域,则A(2,2),B(3,1),C(32,1),如图.由图形可知,13≤k ≤1,根据函数z =1k +k 的单调性得2≤z≤103.所以z∈[2,103].。