高中数学第一讲不等式和绝对值不等式滚动训练新人教A版选修4_5
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第一讲 不等式和绝对值不等式滚动训练(一)(第一讲)一、选择题1.已知m ,n ∈R ,则1m >1n成立的一个充要条件是( )A .m >0>nB .n >m >0C .m <n <0D .mn (m -n )<0答案 D解析 若1m >1n且mn >0⇒n >m ⇒m -n <0⇒mn (m -n )<0;若1m >1n 且mn <0⇒n <m ⇒m -n >0⇒mn (m -n )<0,∴1m >1n⇒mn (m -n )<0, 同样mn (m -n )<0⇒1m >1n.2.已知a ,b ,c 均为正数,且abc =27,则a +b +c 的最小值为( ) A .3B .6C .9D .27 答案 C解析 a +b +c ≥33abc =3×3=9, 当且仅当a =b =c 时“=”成立.3.设集合A ={x ||x -a |<1,x ∈R },B ={x ||x -b |>2,x ∈R },若A ⊆B ,则实数a ,b 必满足( ) A .|a +b |≤3 B .|a +b |≥3 C .|a -b |≤3 D .|a -b |≥3答案 D解析 A ={x |a -1<x <a +1},B ={x |x >b +2或x <b -2}.又A ⊆B ,∴a -1≥b +2或a +1≤b -2, ∴a -b ≥3或a -b ≤-3,∴|a -b |≥3.4.若a ,b ,c >0,且a (a +b +c )+bc =4-23,则2a +b +c 的最小值为( ) A.3-1B.3+1C .23+2D .23-2答案 D解析 因为a ,b ,c >0,且a (a +b +c )+bc =4-23,所以a 2+ab +ac +bc =4-23,4-23=a 2+ab +ac +bc =14(4a 2+4ab +4ac +2bc +2bc ) ≤14(4a 2+4ab +4ac +2bc +b 2+c 2), 所以(23-2)2≤(2a +b +c )2, 所以2a +b +c ≥23-2,故选D. 5.不等式|3x -2|>4的解集是( ) A .{x |x >2}B.⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪x <-23 C.⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪x <-23或x >2D.⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪-23<x <2 答案 C解析 方法一 由|3x -2|>4, 得3x -2<-4或3x -2>4. 即x <-23或x >2.所以原不等式的解集为⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪x <-23或x >2. 方法二 (数形结合法)画出函数y =|3x -2|=⎩⎪⎨⎪⎧3x -2,x ≥23,2-3x ,x <23的图象,如图所示.由|3x -2|=4,解得x =2或x =-23.在同一坐标系中画出直线y =4,所以交点坐标为(2,4)与⎝ ⎛⎭⎪⎫-23,4.所以当|3x -2|>4时,x <-23或x >2.所以原不等式的解集为⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪x <-23或x >2.6.已知y =log a (2-ax )在[0,1]上是增函数,则不等式log a |x +1|>log a |x -3|的解集为( ) A .{x |x <-1} B .{x |x <1} C .{x |x <1且x ≠-1} D .{x |x >1}答案 C解析 因为a >0,且a ≠1, 所以函数f (x )=2-ax 为减函数.又因为y =log a (2-ax )在[0,1]上是增函数, 所以0<a <1,则y =log a x 为减函数, 所以|x +1|<|x -3|,且x +1≠0,x -3≠0. 由|x +1|<|x -3|, 得(x +1)2<(x -3)2, 即x 2+2x +1<x 2-6x +9, 解得x <1.又x ≠-1且x ≠3, 所以解集为{x |x <1且x ≠-1}. 二、填空题7.若0<x <1,则函数y =x 4(1-x 2)的最大值是________,此时x =________. 答案427 63解析 y =x 4(1-x 2)=12x 2·x 2·(2-2x 2)≤12⎝ ⎛⎭⎪⎫233=427,当且仅当x 2=2-2x 2,即x =63时取“=”号.8.已知x +2y +3z =6,则2x +4y +8z的最小值为________. 答案 12解析 2x +4y +8z ≥332x ·4y ·8z=332x +2y +3z =3326=12, 当且仅当2x =4y =8z,即x =2y =3z =2时等号成立. 9.不等式|x -x 2-2|>x 2-3x -4的解集为________. 答案 {x |x >-3}解析 ∵|x -x 2-2|=|x 2-x +2|,而x 2-x +2=⎝ ⎛⎭⎪⎫x -122+74>0,∴|x -x 2-2|=|x 2-x +2|=x 2-x +2, 故原不等式等价于x 2-x +2>x 2-3x -4. ∴x >-3.∴原不等式的解集为{x |x >-3}.10.设函数f (x )=|2x -1|+x +3,则f (-2)=________,若f (x )≤5,则x 的取值范围是________. 答案 6 [-1,1]解析 f (-2)=|2×(-2)-1|+(-2)+3=6. ∵|2x -1|+x +3≤5⇔|2x -1|≤2-x⇔x -2≤2x -1≤2-x ⇔⎩⎪⎨⎪⎧2x -1≥x -2,2x -1≤2-x .∴-1≤x ≤1. 三、解答题11.设a ,b ,c 均为正数,且a +b +c ≤3, 求证:11+a +11+b +11+c ≥32.证明 ∵11+a +1+a4≥211+a ·1+a4=1, 同理11+b +1+b 4≥1,11+c +1+c4≥1,∴11+a +1+a 4+11+b +b +14+11+c +1+c 4=⎝⎛⎭⎪⎫11+a +11+b +11+c +3+(a +b +c )4≥3.又a +b +c ≤3, ∴11+a +11+b +11+c +64≥3, ∴11+a +11+b +11+c ≥32. 12.设不等式|x -2|<a (a ∈N +)的解集为A ,且32∈A ,12∉A .(1)求a 的值;(2)求函数f (x )=|x +a |+|x -2|的最小值. 解 (1)因为32∈A ,且12∉A ,所以⎪⎪⎪⎪⎪⎪32-2<a ,且⎪⎪⎪⎪⎪⎪12-2≥a ,解得12<a ≤32.又因为a ∈N +,所以a =1.(2)因为f (x )=|x +1|+|x -2|≥|(x +1)-(x -2)|=3, 当且仅当(x +1)(x -2)≤0,即-1≤x ≤2时取到等号.所以f (x )的最小值为3.13.(2018·全国Ⅲ)设函数f (x )=|2x +1|+|x -1|. (1)画出y =f (x )的图象;(2)当x ∈[0,+∞)时,f (x )≤ax +b ,求a +b 的最小值.解 (1)f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-3x ,x <-12,x +2,-12≤x <1,3x ,x ≥1.y =f (x )的图象如图所示.(2)由(1)知,y =f (x )的图象与y 轴交点的纵坐标为2,且各部分所在直线斜率的最大值为3,故当且仅当a ≥3且b ≥2时,f (x )≤ax +b 在[0,+∞)上恒成立,因此a +b 的最小值为5. 四、探究与拓展14.对于c >0,当非零实数a ,b 满足4a 2-2ab +b 2-c =0且使|2a +b |最大时,1a +2b +4c的最小值为________. 答案 -1解析 由题意知,c =4a 2-2ab +b 2=(2a +b )2-6ab , ∴(2a +b )2=c +6ab .若|2a +b |最大,则ab >0. 当a >0,b >0时,(2a +b )2=c +6ab =c +3×2a ·b ≤c +3⎝ ⎛⎭⎪⎫2a +b 22,∴(2a +b )2≤c +34(2a +b )2,∴(2a +b )2≤4c ,|2a +b |≤2c ,当且仅当b =2a ,即⎩⎪⎨⎪⎧a =c 2,b =c时取等号,此时1a +2b +4c=2c+2c +4c>0.当a <0,b <0时,(2a +b )2=c +6ab =c +3(-2a )·(-b )≤c +3⎝ ⎛⎭⎪⎫-2a +b 22, ∴(2a +b )2≤4c ,|2a +b |≤2c ,即-2a -b ≤2c .当且仅当b =2a ,即⎩⎪⎨⎪⎧a =-c 2,b =-c时取等号.此时1a +2b +4c =-2c -2c +4c =4c -4c =4⎝ ⎛⎭⎪⎫1c -122-1≥-1,当1c =12,即c =4时等号成立.综上可知,当c =4,a =-1,b =-2时,⎝ ⎛⎭⎪⎫1a +2b +4c min =-1. 15.设函数f (x )=2|x -1|+x -1,g (x )=16x 2-8x +1,记f (x )≤1的解集为M ,g (x )≤4的解集为N . (1)求M ;(2)当x ∈M ∩N 时,证明:x 2f (x )+x [f (x )]2≤14.(1)解 f (x )=2|x -1|+x -1=⎩⎪⎨⎪⎧3x -3,x ∈[1,+∞),1-x ,x ∈(-∞,1).当x ≥1时,由f (x )≤1,得x ≤43,故1≤x ≤43;当x <1时,由f (x )≤1,得x ≥0,故0≤x <1.综上可知,f (x )≤1的解集为M =⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪0≤x ≤43. (2)证明 由g (x )=16x 2-8x +1≤4, 得16⎝ ⎛⎭⎪⎫x -142≤4,解得-14≤x ≤34.因此N =⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪ -14≤x ≤34, 故M ∩N =⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪0≤x ≤34.当x ∈M ∩N 时,f (x )=1-x ,于是x 2f (x )+x [f (x )]2=xf (x )[x +f (x )]=xf (x ) =x (1-x )=14-⎝ ⎛⎭⎪⎫x -122≤14.。