浙江专用2020年新高考数学一轮复习第七章不等式5第5讲绝对值不等式教学案
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第5讲 绝对值不等式1.绝对值不等式的解法(1)含绝对值的不等式|x |<a 与|x |>a 的解集a >0a =0a <0|x |<a {x |-a <x <a } ∅∅ |x |>a{x |x >a 或x <-a }{x |x ∈R 且x ≠0}Rax b c c ax b c c ①|ax +b |≤c ⇔-c ≤ax +b ≤c ; ②|ax +b |≥c ⇔ax +b ≥c 或ax +b ≤-c . 2.绝对值三角不等式定理1:如果a ,b 是实数,那么|a +b |≤|a |+|b |.当且仅当ab ≥0时,等号成立. 定理2:如果a ,b ,c 是实数,那么|a -c |≤|a -b |+|b -c |.当且仅当(a -b )(b -c )≥0时,等号成立.上述定理还可以推广得到以下几个不等式: (1)|a 1+a 2+…+a n |≤|a 1|+|a 2|+…+|a n |; (2)||a |-|b ||≤|a +b |≤|a |+|b |; (3)||a |-|b ||≤|a -b |≤|a |+|b |.[疑误辨析]判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)若|x |>c 的解集为R ,则c ≤0.( ) (2)不等式|x -1|+|x +2|<2的解集为∅.( )(3)对|a +b |≥|a |-|b |当且仅当a >b >0时等号成立.( ) (4)对|a |-|b |≤|a -b |当且仅当|a |≥|b |时等号成立.( ) (5)对|a -b |≤|a |+|b |当且仅当ab ≤0时等号成立.( ) 答案:(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√ [教材衍化]1.(选修45P20T7改编)不等式3≤|5-2x |<9的解集为________. 解析:由题意得⎩⎪⎨⎪⎧|2x -5|<9,|2x -5|≥3,即⎩⎪⎨⎪⎧-9<2x -5<9,2x -5≥3或2x -5≤-3, 解得⎩⎪⎨⎪⎧-2<x <7,x ≥4或x ≤1,所以不等式的解集为(-2,1]∪[4,7). 答案:(-2,1]∪[4,7)2.(选修45P20T8改编)不等式|x -1|-|x -5|<2的解集是________.解析:①当x ≤1时,原不等式可化为1-x -(5-x )<2,所以-4<2,不等式恒成立,所以x ≤1;②当1<x <5时,原不等式可化为x -1-(5-x )<2,所以x <4,所以1<x <4; ③当x ≥5时,原不等式可化为x -1-(x -5)<2,该不等式不成立. 综上,原不等式的解集为{x |x <4}. 答案:{x |x <4} [易错纠偏](1)含参数的绝对值不等式讨论不清; (2)存在性问题不能转化为最值问题求解.1.若不等式|kx -4|≤2的解集为{x |1≤x ≤3},则实数k =________.解析:因为|kx -4|≤2,所以-2≤kx -4≤2,所以2≤kx ≤6.因为不等式的解集为{x |1≤x ≤3},所以k =2.答案:22.若关于x 的不等式|a |≥|x +1|+|x -2|存在实数解,则实数a 的取值范围是________.解析:由于|x +1|+|x -2|≥|(x +1)-(x -2)|=3,所以|x +1|+|x -2|的最小值为3.要使原不等式有解,只需|a |≥3,则a ≥3或a ≤-3.答案:(-∞,-3]∪[3,+∞)绝对值不等式的解法(1)(2020·嘉兴市高考模拟)已知f (x )=x -2,g (x )=2x -5,则不等式|f (x )|+|g (x )|≤2的解集为________;|f (2x )|+|g (x )|的最小值为________.(2)解不等式|x +3|-|2x -1|<x2+1.【解】 (1)因为f (x )=x -2,g (x )=2x -5,所以|f (x )|+|g (x )|≤2, 即|x -2|+|2x -5|≤2,x ≥52时,x -2+2x -5≤2,解得52≤x ≤3,2<x <52时,x -2+5-2x ≤2,解得x ≥1,即2<x <52,x ≤2时,2-x +5-2x ≤2,解得x ≥53,即53≤x ≤2.综上,不等式的解集是[53,3];|f (2x )|+|g (x )|=|2x -2|+|2x -5|≥|2x -2-2x +5|=3,故|f (2x )|+|g (x )|的最小值是3.故填[53,3],3.(2)①当x <-3时,原不等式化为-(x +3)-(1-2x )<x2+1,解得x <10,所以x <-3.②当-3≤x <12时,原不等式化为(x +3)-(1-2x )<x 2+1,解得x <-25,所以-3≤x <-25.③当x ≥12时,原不等式化为(x +3)-(2x -1)<x2+1,解得x >2,所以x >2.综上可知,原不等式的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |x <-25或x >2.|x -a |+|x -b |≥c (或≤c )型不等式的解法(1)分段讨论法:利用绝对值号内式子对应方程的根,将数轴分为(-∞,a ],(a ,b ],(b ,+∞)(此处设a <b )三个部分,在每个部分上去掉绝对值号分别列出对应的不等式求解,然后取各个不等式解集的并集.(2)几何法:利用|x -a |+|x -b |>c (c >0)的几何意义:数轴上到点x 1=a 和x 2=b 的距离之和大于c 的全体,|x -a |+|x -b |≥|x -a -(x -b )|=|a -b |.(3)图象法:作出函数y 1=|x -a |+|x -b |和y 2=c 的图象,结合图象求解.设函数f (x )=|x -a |.(1)当a =2时,解不等式f (x )≥7-|x -1|; (2)若f (x )≤1的解集为[0,2],求a 的值. 解:(1)当a =2时,不等式为|x -2|+|x -1|≥7,所以⎩⎪⎨⎪⎧x <1,2-x +1-x ≥7或⎩⎪⎨⎪⎧1≤x ≤2,2-x +x -1≥7或⎩⎪⎨⎪⎧x >2x -2+x -1≥7, 所以不等式的解集为(-∞,-2]∪[5,+∞). (2)f (x )≤1即|x -a |≤1,解得a -1≤x ≤a +1,而f (x )≤1的解集是[0,2], 所以⎩⎪⎨⎪⎧a -1=0a +1=2,解得a =1.绝对值不等式性质的应用(1)(2020·宁波市九校联考)已知f (x )=|x +1x -a |+|x -1x-a |+2x -2a (x >0)的最小值为32,则实数a =________.(2)(2020·宁波效实中学高三模拟)确定“|x -a |<m 且|y -a |<m ”是“|x -y |<2m ”(x ,y ,a ,m ∈R )的什么条件.【解】 (1)f (x )=|x +1x -a |+|x -1x-a |+2x -2a ≥|(x +1x -a )-(x -1x-a )|+2x -2a=|2x |+2x -2a =2x+2x -2a≥22x·2x -2a =4-2a .当且仅当2x=2x ,即x =1时,上式等号成立.由4-2a =32,解得a =54.故填54.(2)因为|x -y |=|(x -a )-(y -a )|≤|x -a |+|y -a |<m +m =2m , 所以“|x -a |<m 且|y -a |<m ”是“|x -y |<2m ”的充分条件.取x =3,y =1,a =-2,m =2.5,则有|x -y |=2<5=2m ,但|x -a |=5,不满足|x -a |<m =2.5,故“|x -a |<m 且|y -a |<m ”不是“|x -y |<2m ”的必要条件. 故为充分不必要条件.两数和与差的绝对值不等式的性质(1)对绝对值三角不等式定理|a |-|b |≤|a ±b |≤|a |+|b |中等号成立的条件要深刻理解,特别是用此定理求函数的最值时.(2)该定理可强化为||a |-|b ||≤|a ±b |≤|a |+|b |,它经常用于证明含绝对值的不等式.1.若不等式|x +1|+|x -2|≥a 对任意x ∈R 恒成立,则a 的取值范围是________. 解析:由于|x +1|+|x -2|≥|(x +1)-(x -2)|=3,所以只需a ≤3即可.故a 的取值范围为(-∞,3].答案:(-∞,3]2.(2020·温州模拟)已知a ,b ,c ∈R ,若|a cos 2x +b sin x +c |≤1对x ∈R 成立,则|a sin x +b |的最大值为________.解析:由题意,设t =sin x ,t ∈[-1,1],则|at 2-bt -a -c |≤1恒成立, 不妨设t =1,则|b +c |≤1;t =0,则|a +c |≤1,t =-1, 则|b -c |≤1,若a ,b 同号,则|a sin x +b |的最大值为|a +b |=|a +c +b -c |≤|a +c |+|b -c |≤2; 若a ,b 异号,则|a sin x +b |的最大值为|a -b |=|a +c -b -c |≤|a +c |+|b +c |≤2; 综上所述,|a sin x +b |的最大值为2. 答案:2绝对值不等式的综合应用与证明(2020·杭州学军中学高三模拟)已知函数f (x )=ax 2+bx +c (a ,b ,c ∈R ),当x ∈[-1,1]时,|f (x )|≤1.(1)求证:|b |≤1;(2)若f (0)=-1,f (1)=1,求实数a 的值. 【解】 (1)证明:由题意知f (1)=a +b +c ,f (-1)=a -b +c ,所以b =12[f (1)-f (-1)].因为当x ∈[-1,1]时,|f (x )|≤1, 所以|f (1)|≤1,|f (-1)|≤1, 所以|b |=12|f (1)-f (-1)|≤12[|f (1)|+|f (-1)|]≤1. (2)由f (0)=-1,f (1)=1可得c =-1,b =2-a , 所以f (x )=ax 2+(2-a )x -1.当a =0时,不满足题意,当a ≠0时, 函数f (x )图象的对称轴为x =a -22a ,即x =12-1a. 因为x ∈[-1,1]时,|f (x )|≤1,即|f (-1)|≤1,所以|2a -3|≤1,解得1≤a ≤2. 所以-12≤12-1a ≤0,故|f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12-1a |=|a ⎝ ⎛⎭⎪⎫12-1a 2+(2-a )⎝ ⎛⎭⎪⎫12-1a -1|≤1. 整理得|(a -2)24a+1|≤1,所以-1≤(a -2)24a +1≤1,所以-2≤(a -2)24a ≤0,又a >0,所以(a -2)24a ≥0,所以(a -2)24a=0,所以a =2.(1)研究含有绝对值的函数问题时,根据绝对值的定义,分类讨论去掉绝对值符号,转化为分段函数,然后数形结合解决是常用的思维方法.(2)对于求y =|x -a |+|x -b |或y =|x -a |-|x -b |型的最值问题利用绝对值三角不等式更方便.形如y =|x -a |+|x -b |的函数只有最小值,形如y =|x -a |-|x -b |的函数既有最大值又有最小值.(3)证明含有绝对值的不等式的思路:①充分利用含绝对值的不等式的性质;②证题过程还应考虑添、拆项的技巧,以上两步骤用活,此类问题可快速破解.1.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3.2.设f (x )=x 2-x +b ,|x -a |<1,求证:|f (x )-f (a )|<2(|a |+1). 证明:f (x )-f (a )=x 2-x -a 2+a =(x -a )(x +a -1),所以|f (x )-f (a )|=|(x -a )(x +a -1)|=|x -a |·|x +a -1|<|x +a -1|=|x -a +2a -1|≤|x -a |+|2a -1|≤|x -a |+2|a |+1<2|a |+2=2(|a |+1).所以|f (x )-f (a )|<2(|a |+1).[基础题组练]1.(2020·嘉兴期中)不等式1≤|2x -1|<2的解集为( )A.⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,0∪⎣⎢⎡⎭⎪⎫1,32B.⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,32 C.⎝ ⎛⎦⎥⎤-12,0∪⎣⎢⎡⎭⎪⎫1,32 D .(-∞,0]∪[1,+∞)解析:选C.由题意得,⎩⎪⎨⎪⎧-2<2x -1<22x -1≥1或2x -1≤-1,解得:-12<x ≤0或1≤x <32,故不等式的解集是⎝ ⎛⎦⎥⎤-12,0∪⎣⎢⎡⎭⎪⎫1,32,故选C.2.(2020·温州高三第二次适应性考试)不等式|x -1|+|x +1|<4的解集是( ) A .{x |x >-2} B .{x |x <2} C .{x |x >0或x <-2}D .{x |-2<x <2}解析:选D.根据题意,原不等式等价于⎩⎪⎨⎪⎧x ≤-1,1-x -x -1<4或⎩⎪⎨⎪⎧-1<x ≤1,1-x +x +1<4或⎩⎪⎨⎪⎧x >1,x -1+x +1<4,解之取并集即得原不等式的解集为{x |-2<x <2}.3.(2020·绍兴高三质量检测)对任意实数x ,若不等式|x +2|+|x +1|>k 恒成立,则实数k 的取值范围是( )A .(-∞,0)∪[2,+∞)B .[-2,-1]∪(0,+∞)C .(-∞,1)D .(-∞,1]解析:选C.因为|x +2|+|x +1|≥|x +2-x -1|=1,所以当且仅当k <1时,不等式|x +2|+|x +1|>k 恒成立.4.(2020·绍兴市诸暨市高考模拟)已知f (x )=x 2+3x ,若|x -a |≤1,则下列不等式一定成立的是( )A .|f (x )-f (a )|≤3|a |+3B .|f (x )-f (a )|≤2|a |+4C .|f (x )-f (a )|≤|a |+5D .|f (x )-f (a )|≤2(|a |+1)2解析:选B.因为f (x )=x 2+3x ,所以f (x )-f (a )=x 2+3x -(a 2+3a )=(x -a )(x +a +3),所以|f (x )-f (a )|=|(x -a )(x +a +3)|=|x -a ||x +a +3|,因为|x -a |≤1,所以a -1≤x ≤a +1,所以2a +2≤x +a +3≤2a +4,所以|f (x )-f (a )|=|x -a ||x +a +3|≤|2a +4|≤2|a |+4,故选B.5.(2020·绍兴市柯桥区高三期中)已知x ,y ∈R ,( ) A .若|x -y 2|+|x 2+y |≤1,则(x +12)2+(y -12)2≤32B .若|x -y 2|+|x 2-y |≤1,则(x -12)2+(y -12)2≤32C .若|x +y 2|+|x 2-y |≤1,则(x +12)2+(y +12)2≤32D .若|x +y 2|+|x 2+y |≤1,则(x -12)2+(y +12)2≤32解析:选B.对于A ,|x -y 2|+|x 2+y |≤1,由(x +12)2+(y -12)2≤32化简得x 2+x +y 2-y ≤1,二者没有对应关系;对于B ,由(x 2-y )+(y 2-x )≤|x 2-y |+|y 2-x |=|x -y 2|+|x 2-y |≤1,所以x 2-x +y 2-y ≤1,即(x -12)2+(y -12)2≤32,命题成立;对于C ,|x +y 2|+|x 2-y |≤1,由(x +12)2+(y +12)2≤32化简得x 2+x +y 2+y ≤1,二者没有对应关系;对于D ,|x +y 2|+|x2+y |≤1,化简(x -12)2+(y +12)2≤32得x 2-x +y 2+y ≤1,二者没有对应关系.故选B.6.不等式|x -1|+|x +2|≥5的解集为________.解析:由⎩⎪⎨⎪⎧x ≤-2,-(x -1)-(x +2)≥5得x ≤-3;由⎩⎪⎨⎪⎧-2<x <1,-(x -1)+(x +2)≥5得无解;由⎩⎪⎨⎪⎧x ≥1,(x -1)+(x +2)≥5得x ≥2. 即所求的解集为{x |x ≤-3或x ≥2}. 答案:{x |x ≤-3或x ≥2}7.对于实数x ,y ,若|x -1|≤1,|y -2|≤1,则|x -2y +1|的最大值为________. 解析:|x -2y +1|=|(x -1)-2(y -1)|≤|x -1|+|2(y -2)+2|≤1+2|y -2|+2≤5,即|x -2y +1|的最大值为5.答案:58.(2020·温州市高三高考模拟)若关于x 的不等式|x |+|x +a |<b 的解集为(-2,1),则实数对(a ,b )=________.解析:因为不等式|x |+|x +a |<b 的解集为(-2,1),所以⎩⎪⎨⎪⎧2+|-2+a |=b 1+|1+a |=b ,解得a=1,b =3.答案:(1,3)9.(2020·绍兴市柯桥区高三模拟)对任意x ∈R 不等式x 2+2|x -a |≥a 2恒成立,则实数a 的取值范围是________.解析:因为不等式x 2+2|x -a |≥a 2对任意的x ∈R 恒成立, ①x ≥a 时,(x +a )(x -a )+2(x -a )≥0, (x -a )(x +a +2)≥0,因为x -a ≥0,因此只需x +a +2≥0,x ≥-(a +2), -(a +2)≤a ,解得a ≥-1. ②x <a 时,(x +a )(x -a )-2(x -a )≥0, (x -a )(x -2+a )≥0,因为x -a <0,只需x ≤2-a ,2-a ≥a ,解得a ≤1. 综上所述:-1≤a ≤1. 答案:[-1,1]10.(2020·宁波市六校联盟模拟)已知函数f (x )=|x +a |+|x -2|.当a =-4时,不等式f (x )≥6的解集为________;若f (x )≤|x -3|的解集包含[0,1],则实数a 的取值范围是________.解析:当a =-4时,f (x )≥6,即|x -4|+|x -2|≥6,即⎩⎪⎨⎪⎧x ≤24-x +2-x ≥6或⎩⎪⎨⎪⎧2<x <44-x +x -2≥6或⎩⎪⎨⎪⎧x ≥4x -4+x -2≥6,解得x ≤0或x ≥6. 所以原不等式的解集为(-∞,0]∪[6,+∞). 由题可得f (x )≤|x -3|在[0,1]上恒成立. 即|x +a |+2-x ≤3-x 在[0,1]上恒成立,即-1-x ≤a ≤1-x 在[0,1]上恒成立.即-1≤a ≤0. 答案:(-∞,0]∪[6,+∞) [-1,0]11.若函数f (x )=|x +1|+2|x -a |的最小值为5,求实数a 的值.解:由于f (x )=|x +1|+2|x -a |, 当a >-1时,f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-3x +2a -1,x <-1,-x +2a +1,-1≤x ≤a ,3x -2a +1,x >a .作出f (x )的大致图象如图所示, 由函数f (x )的图象可知f (a )=5, 即a +1=5,所以a =4.同理,当a ≤-1时,-a -1=5,所以a =-6. 所以实数a 的值为4或-6.12.已知函数f (x )=|x -3|-|x -a |. (1)当a =2时,解不等式f (x )≤-12;(2)若存在实数x ,使得不等式f (x )≥a 成立,求实数a 的取值范围. 解:(1)因为a =2,所以f (x )=|x -3|-|x -2| =⎩⎪⎨⎪⎧1,x ≤2,5-2x ,2<x <3,-1,x ≥3,所以f (x )≤-12等价于⎩⎪⎨⎪⎧x ≤2,1≤-12或⎩⎪⎨⎪⎧2<x <3,5-2x ≤-12或⎩⎪⎨⎪⎧x ≥3,-1≤-12,解得114≤x <3或x ≥3,所以不等式的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪⎪x ≥114.(2)由不等式的性质可知f (x )=|x -3|-|x -a |≤|(x -3)-(x -a )|=|a -3|,所以若存在实数x ,使得不等式f (x )≥a 成立,则|a -3|≥a ,解得a ≤32, 所以实数a 的取值范围是⎝⎛⎦⎥⎤-∞,32. [综合题组练]1.已知a ∈R ,函数f (x )=⎪⎪⎪⎪⎪⎪x +4x -a +a 在区间[1,4]上的最大值是5,则a 的取值范围是________.解析:因为x ∈[1,4],所以x +4x ∈[4,5],①当a ≤92时,f (x )max =|5-a |+a =5-a +a =5,符合题意;②当a >92时,f (x )max =|4-a |+a =2a -4=5,所以a =92(矛盾),故a 的取值范围是⎝⎛⎦⎥⎤-∞,92. 答案:⎝⎛⎦⎥⎤-∞,92 2.(2020·浙江省五校协作体联考)已知函数f (x )=|2x -a |+a .(1)若不等式f (x )≤6的解集为{x |-2≤x ≤3},求实数a 的值;(2)在(1)的条件下,若存在实数t ,使f ⎝ ⎛⎭⎪⎫t 2≤m -f (-t )成立,求实数m 的取值范围. 解:(1)由|2x -a |+a ≤6,得|2x -a |≤6-a ,所以a -6≤2x -a ≤6-a ,即a -3≤x ≤3,所以a -3=-2,所以a =1.(2)因为f ⎝ ⎛⎭⎪⎫t 2≤m -f (-t ),所以|t -1|+|2t +1|+2≤m , 令y =|t -1|+|2t +1|+2,则y =⎩⎪⎨⎪⎧-3t +2,t ≤-12,t +4,-12<t <1,3t +2,t ≥1.所以y min =72,所以m ≥72. 3.(2020·杭州高考科目教学质检)已知函数f (x )=|x -4|+|x -a |(a <3)的最小值为2.(1)解关于x 的方程f (x )=a ;(2)若存在x ∈R ,使f (x )-mx ≤1成立,求实数m 的取值范围.解:(1)由f (x )=|x -4|+|x -a |≥|x -4-(x -a )|=|a -4|(当(x -4)(x -a )≤0时取等号),知|a -4|=2,解得a =6(舍去)或a =2.方程f (x )=a 即|x -4|+|x -2|=2,由绝对值的几何意义可知2≤x ≤4.(2)不等式f (x )-mx ≤1即f (x )≤mx +1,由题意知y =f (x )的图象至少有一部分不在直线y =mx +1的上方,作出对应的图象观察可知,m ∈(-∞,-2)∪⎣⎢⎡⎭⎪⎫14,+∞. 4.(2020·温州校级月考)已知函数f (x )=x 2+|x -t |.(1)当t =1时,求不等式f (x )≥1的解集;(2)设函数f (x )在[0,2]上的最小值为h (t ),求h (t )的表达式.解:(1)当t =1时,f (x )=x 2+|x -1|.因为f (x )≥1,所以当x ≥1时,x 2+x -1≥1,所以x ≥1或x ≤-2.所以x ≥1.当x <1时,x 2-x +1≥1,所以x ≥1或x ≤0.所以x ≤0.综上,不等式的解集为{x |x ≥1或x ≤0}.(2)因为f (x )=x 2+|x -t |,x ∈[0,2],所以当t ≥2时,f (x )=x 2-x +t ,h (t )=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12=t -14, 当t ≤0时,f (x )=x 2+x -t ,h (t )=f (0)=-t ,当0<t <2时,f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2-x +t ,x ∈[0,t ]x 2+x -t ,x ∈(t ,2]. 所以h (t )=⎩⎪⎨⎪⎧t -14,12≤t <2t 2,0<t <12. 所以h (t )=。