2018版高考数学二轮复习第1部分重点强化专题限时集训18不等式与线性规划文
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专题限时集训(二十)坐标系与参数方程 不等式选讲[建议用时:45分钟] [A 组 高考题体验练]1.(2017·全国卷Ⅰ)选修44:坐标系与参数方程在直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3cos θ,y =sin θ(θ为参数),直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =a +4t ,y =1-t (t 为参数).(1)若a =-1,求C 与l 的交点坐标; (2)若C 上的点到l 距离的最大值为17,求a . [解] (1)曲线C 的普通方程为x 29+y 2=1.1分 当a =-1时,直线l 的普通方程为x +4y -3=0.2分由⎩⎪⎨⎪⎧x +4y -3=0,x 29+y 2=1,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =3,y =0或⎩⎪⎨⎪⎧x =-2125,y =2425.从而C 与l 的交点坐标为(3,0),⎝ ⎛⎭⎪⎫-2125,2425.4分(2)直线l 的普通方程为x +4y -a -4=0,故C 上的点(3cos θ,sin θ)到l 的距离为d =|3cos θ+4sin θ-a -4|17.5分当a ≥-4时,d 的最大值为a +917.由题设得a +917=17,所以a =8;7分当a <-4时,d 的最大值为-a +117.由题设得-a +117=17,所以a =-16.9分 综上,a =8或a =-16.10分(2017·全国卷Ⅰ)选修45:不等式选讲已知函数f (x )=-x 2+ax +4,g (x )=|x +1|+|x -1|.(1)当a =1时,求不等式f (x )≥g (x )的解集;(2)若不等式f (x )≥g (x )的解集包含[-1,1],求a 的取值范围.[解] (1)当a =1时,不等式f (x )≥g (x )等价于x 2-x +|x +1|+|x -1|-4≤0. ①1分当x <-1时,①式化为x 2-3x -4≤0,无解;2分 当-1≤x ≤1时,①式化为x 2-x -2≤0,从而-1≤x ≤1; 3分当x >1时,①式化为x 2+x -4≤0, 从而1<x ≤-1+172.4分所以f (x )≥g (x )的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪⎪-1≤x ≤-1+172. 5分 (2)当x ∈[-1,1]时,g (x )=2,6分所以f (x )≥g (x )的解集包含[-1,1],等价于当x ∈[-1,1]时,f (x )≥2.7分 又f (x )在[-1,1]的最小值必为f (-1)与f (1)之一, 所以f (-1)≥2且f (1)≥2,得-1≤a ≤1. 所以a 的取值范围为[-1,1].10分2.(2017·全国卷Ⅱ)选修44:坐标系与参数方程在直角坐标系xOy 中,以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 1的极坐标方程为ρcos θ=4.(1)M 为曲线C 1上的动点,点P 在线段OM 上,且满足|OM |·|OP |=16,求点P 的轨迹C 2的直角坐标方程;(2)设点A 的极坐标为⎝⎛⎭⎪⎫2,π3,点B 在曲线C 2上,求△OAB 面积的最大值.[解] (1)设P 的极坐标为(ρ,θ)(ρ>0),点M 的极坐标为(ρ1,θ)(ρ1>0). 由题设知|OP |=ρ,|OM |=ρ1=4cos θ.1分 由|OM |·|OP |=16得C 2的极坐标方程ρ=4cos θ(ρ>0). 3分 因此C 2的直角坐标方程为(x -2)2+y 2=4(x ≠0). 5分(2)设点B 的极坐标为(ρB ,α)(ρB >0). 由题设知|OA |=2,ρB =4cos α,6分于是△OAB 的面积S =12|OA |·ρB ·sin∠AOB =4cos α·⎪⎪⎪⎪⎪⎪sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α-π3 =2⎪⎪⎪⎪⎪⎪sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2α-π3-32≤2+ 3. 9分当α=-π12时,S 取得最大值2+ 3.所以△OAB 面积的最大值为2+3.10分(2017·全国卷Ⅱ)选修4-5:不等式选讲已知a >0,b >0,a 3+b 3=2.证明:(1)(a +b )(a 5+b 5)≥4, (2)a +b ≤2.[证明] (1)(a +b )(a 5+b 5)=a 6+ab 5+a 5b +b 62分 =(a 3+b 3)2-2a 3b 3+ab (a 4+b 4)=4+ab (a 2-b 2)2≥4. 5分(2)因为(a +b )3=a 3+3a 2b +3ab 2+b 3=2+3ab (a +b )7分≤2+a +b24(a +b )=2+a +b34, 所以(a +b )3≤8,所以a +b ≤2.10分3.(2017·全国卷Ⅲ)选修44:坐标系与参数方程在直角坐标系xOy 中,直线l 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2+t ,y =kt ,(t 为参数),直线l 2的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =-2+m ,y =mk(m 为参数).设l 1与l 2的交点为P ,当k 变化时,P 的轨迹为曲线C .(1)写出C 的普通方程;(2)以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,设l 3:ρ(cos θ+sin θ)-2=0,M 为l 3与C 的交点,求M 的极径.[解] (1)消去参数t 得l 1的普通方程l 1:y =k (x -2); 1分 消去参数m 得l 2的普通方程l 2:y =1k(x +2).2分设P (x ,y ),由题设得⎩⎪⎨⎪⎧y =k x -,y =1kx +消去k 得x 2-y 2=4(y ≠0).4分所以C 的普通方程为x 2-y 2=4(y ≠0). 5分(2)C 的极坐标方程为ρ2(cos 2θ-sin 2θ)=4(0<θ<2π,θ≠π).6分联立⎩⎨⎧ρ22θ-sin 2θ=4,ρθ+sin θ-2=0得cos θ-sin θ=2(cos θ+sin θ). 8分故tan θ=-13,从而cos 2θ=910,sin 2θ=110.代入ρ2(cos 2θ-sin 2θ)=4得ρ2=5, 所以交点M 的极径为5.10分(2017·全国卷Ⅲ)选修45:不等式选讲已知函数f (x )=|x +1|-|x -2|. (1)求不等式f (x )≥1的解集;(2)若不等式f (x )≥x 2-x +m 的解集非空,求m 的取值范围. [解] (1)f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-3,x <-1,2x -1,-1≤x ≤2,3,x >2. 1分当x <-1时,f (x )≥1无解;2分当-1≤x ≤2时,由f (x )≥1,得2x -1≥1, 解得1≤x ≤2;3分当x >2时,由f (x )≥1,解得x >2. 4分所以f (x )≥1的解集为{x |x ≥1}.5分(2)由f (x )≥x 2-x +m 得m ≤|x +1|-|x -2|-x 2+x .6分而|x +1|-|x -2|-x 2+x ≤|x |+1+|x |-2-x 2+|x | =-⎝⎛⎭⎪⎫|x |-322+54≤54,9分且当x =32时,|x +1|-|x -2|-x 2+x =54.故m 的取值范围为⎝⎛⎦⎥⎤-∞,54.10分[B 组 模拟题提速练]1.(2017·南昌一模)选修4-4:坐标系与参数方程在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 1过点P (a,1),其参数方程为⎩⎨⎧x =a +2t ,y =1+2t(t 为参数,a ∈R ).以O 为极点,x 轴非负半轴为极轴,建立极坐标系,曲线C 2的极坐标方程为ρcos 2θ+4cos θ-ρ=0. (1)求曲线C 1的普通方程和曲线C 2的直角坐标方程;(2)已知曲线C 1与曲线C 2交于A ,B 两点,且|PA |=2|PB |,求实数a 的值. [解] (1)曲线C 1的参数方程为⎩⎨⎧x =a +2t ,y =1+2t ,∴其普通方程为x -y -a +1=0,2分由曲线C 2的极坐标方程为ρcos 2θ+4cos θ-ρ=0, ∴ρ2cos 2θ+4ρcos θ-ρ2=0, ∴x 2+4x -x 2-y 2=0,即曲线C 2的直角坐标方程为y 2=4x .5分(2)设A ,B 两点所对应参数分别为t 1,t 2,联立⎩⎨⎧y 2=4x ,x =a +2t ,y =1+2t得2t 2-22t +1-4a =0,∵两曲线有两个不同的交点,则Δ=(22)2-4×2(1-4a )>0,即a >0,由根与系数的关系可知⎩⎪⎨⎪⎧t 1+t 2=2,t 1·t 2=1-4a2,根据参数方程的几何意义可知|PA |=2|t 1|,|PB |=2|t 2|, 又由|PA |=2|PB |可得2|t 1|=2×2|t 2|, 即t 1=2t 2或t 1=-2t 2,7分∴当t 1=2t 2时,有⎩⎪⎨⎪⎧t 1+t 2=3t 2=2,t 1·t 2=2t 22=1-4a 2,解得a =136>0,符合题意;8分当t 1=-2t 2时,有⎩⎪⎨⎪⎧t 1+t 2=-t 2=2,t 1·t 2=-2t 22=1-4a 2,解得a =94>0,符合题意.9分 综上所述,实数a 的值为136或94.10分(2017·南昌一模)选修4-5:不等式选讲 已知函数f (x )=|2x -a |+|x -1|,a ∈R .(1)若不等式f (x )≤2-|x -1|有解,求实数a 的取值范围; (2)当a <2时,函数f (x )的最小值为3,求实数a 的值. [解] (1)由题f (x )≤2-|x -1|,即为⎪⎪⎪⎪⎪⎪x -a 2+|x -1|≤1.而由绝对值的几何意义知⎪⎪⎪⎪⎪⎪x -a2+|x -1|≥⎪⎪⎪⎪⎪⎪a2-1, 2分∵不等式f (x )≤2-|x -1|有解,∴⎪⎪⎪⎪⎪⎪a2-1≤1,即0≤a ≤4.∴实数a 的取值范围是[0,4].5分(2)函数f (x )=|2x -a |+|x -1|的零点为a 2和1,当a <2时,a2<1,∴f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-3x +a +1 ⎝ ⎛⎭⎪⎫x <a 2,x -a +1 ⎝ ⎛⎭⎪⎫a 2≤x ≤1,3x -a - 1 x >,7分由图可知f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫-∞,a 2上单调递减,在⎣⎢⎡⎭⎪⎫a2,+∞上单调递增,∴f (x )min =f ⎝ ⎛⎭⎪⎫a 2=-a2+1=3, 解得a =-4<2(符合题意),即a =-4.10分2.选修4-4:坐标系与参数方程平面直角坐标系xOy 中,曲线C :(x -1)2+y 2=1.直线l 经过点P (m,0),且倾斜角为π6.以O 为极点,以x 轴正半轴为极轴,建立极坐标系. (1)写出曲线C 的极坐标方程与直线l 的参数方程;(2)若直线l 与曲线C 相交于A ,B 两点,且|PA |·|PB |=1,求实数m 的值. [解] (1)曲线C 的普通方程为(x -1)2+y 2=1,即x 2+y 2=2x ,即ρ2=2ρcos θ,即曲线C 的极坐标方程为ρ=2cos θ. 2分 直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =m +32t ,y =12t (t 为参数). 5分(2)设A ,B 两点对应的参数分别为t 1,t 2,将直线l 的参数方程代入x 2+y 2=2x 中,得t 2+(3m -3)t +m 2-2m =0,所以t 1t 2=m 2-2m . 8分 由题意得|m 2-2m |=1,得m =1,1+2或1-2. 10分选修4-5:不等式选讲已知函数f (x )=|x +6|-|m -x |(m ∈R ). (1)当m =3时,求不等式f (x )≥5的解集;(2)若不等式f (x )≤7对任意实数x 恒成立,求m 的取值范围.【导学号:04024171】[解] (1)当m =3时,f (x )≥5,即|x +6|-|x -3|≥5, ①当x <-6时,得-9≥5,所以x ∈∅;②当-6≤x ≤3时,得x +6+x -3≥5,即x ≥1,所以1≤x ≤3; ③当x >3时,得9≥5,成立,所以x >3. 4分 故不等式f (x )≥5的解集为{x |x ≥1}. 5分(2)因为|x +6|-|m -x |≤|x +6+m -x |=|m +6|. 由题意得|m +6|≤7,则-7≤m +6≤7, 8分 解得-13≤m ≤1,故m 的取值范围是[-13,1]. 10分3.选修4-4:坐标系与参数方程在直角坐标系xOy 中,以原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,已知直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =-2+22t ,y =22t (t 为参数),P 点的极坐标为(2,π),曲线C的极坐标方程为ρcos 2θ=sin θ.(1)试将曲线C 的极坐标方程化为直角坐标方程,并求曲线C 的焦点坐标; (2)设直线l 与曲线C 相交于两点A ,B ,点M 为AB 的中点,求|PM |的值.[解] (1)把x =ρcos θ,y =ρsin θ代入ρcos 2θ=sin θ,可得曲线C 的直角坐标方程为x 2=y ,它是开口向上的抛物线,焦点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫0,14.5分(2)点P 的直角坐标为(-2,0),它在直线l 上,在直线l 的参数方程中, 设点A ,B ,M 对应的参数为t 1,t 2,t 0. 由题意可知t 0=t 1+t 22.7分把直线l 的参数方程代入抛物线的直角坐标方程,得t 2-52t +8=0.8分因为Δ=(52)2-4×8=18>0, 所以t 1+t 2=52,则|PM |=|t 0|=522.10分选修4-5:不等式选讲 设函数f (x )=|2x +1|-|x -4|. (1)解不等式f (x )>0;(2)若f (x )+3|x -4|≥m 对一切实数x 均成立,求m 的取值范围.[解] (1)当x ≥4时,f (x )=2x +1-(x -4)=x +5>0,得x >-5,所以x ≥4成立.2分当-12≤x <4时,f (x )=2x +1+x -4=3x -3>0,得x >1,所以1<x <4成立.4分当x <-12时,f (x )=-x -5>0,得x <-5,所以x <-5成立.综上,原不等式的解集为{x |x >1或x <-5}.6分 (2)f (x )+3|x -4|=|2x +1|+2|x -4|≥|2x +1-(2x -8)|=9. 8分 当-12≤x ≤4时等号成立,所以m ≤9.10分4.选修4-4:坐标系与参数方程在直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎨⎧x =2+2t ,y =-2+t(t 为参数),在以O 为极点,x 轴的正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C 2的方程为ρ=21+3sin 2θ.(1)求曲线C 1,C 2的直角坐标方程;(2)若A ,B 分别为曲线C 1,C 2上的任意点,求|AB |的最小值. [解] (1)C 1:x -2y -32=0,C 2:x 24+y 2=1.4分(2)设B (2cos θ,sin θ),则|AB |=|2cos θ-2sin θ-32|5=⎪⎪⎪⎪⎪⎪22cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π4-325. 8分当且仅当θ=2k π-π4(k ∈Z )时,|AB |min =25=105.10分选修4-5:不等式选讲 设函数f (x )=|x -1|+|2x -1|. (1)求不等式f (x )≥2的解集;(2)若∀x ∈R ,不等式f (x )≥a |x |恒成立,求实数a 的取值范围. [解] (1)不等式f (x )≥2等价于 ⎩⎪⎨⎪⎧x <12,1-x +1-2x ≥2或⎩⎪⎨⎪⎧12≤x <1,1-x +2x -1≥2或⎩⎪⎨⎪⎧x >1,x -1+2x -1≥2,3分解得x ≤0或x ≥43,因此不等式f (x )≥2的解集为⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪x ≤0或x ≥43. 5分 (2)当x =0时,f (x )=2,a |x |=0,原式恒成立;6分当x ≠0时,原式等价转换为⎪⎪⎪⎪⎪⎪1-1x +⎪⎪⎪⎪⎪⎪2-1x ≥a 恒成立,即a ≤⎝ ⎛⎭⎪⎫⎪⎪⎪⎪⎪⎪1-1x +⎪⎪⎪⎪⎪⎪2-1x min .8分∵⎪⎪⎪⎪⎪⎪1-1x +⎪⎪⎪⎪⎪⎪2-1x ≥⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎝ ⎛⎭⎪⎫1-1x -⎝ ⎛⎭⎪⎫2-1x =1,当且仅当⎝ ⎛⎭⎪⎫1-1x ⎝ ⎛⎭⎪⎫2-1x ≤0,即12≤x ≤1时取等号, ∴a ≤1.10分。
限时规范训练五 不等式及线性规划限时45分钟,实际用时分值80分,实际得分一、选择题(本题共12小题,每小题5分,共60分) 1.设0<a <b <1,则下列不等式成立的是( ) A .a 3>b 3B.1a <1bC .a b >1D .lg(b -a )<a解析:选D.∵0<a <b <1,∴0<b -a <1-a ,∴lg(b -a )<0<a ,故选D. 2.已知a ,b 是正数,且a +b =1,则1a +4b( )A .有最小值8B .有最小值9C .有最大值8D .有最大值9解析:选B.因为1a +4b =⎝ ⎛⎭⎪⎫1a +4b (a +b )=5+b a +4ab≥5+2b a ·4a b =9,当且仅当b a =4a b且a +b =1,即a =13,b =23时取“=”,所以1a +4b的最小值为9,故选B.3.对于任意实数a ,b ,c ,d ,有以下四个命题: ①若ac 2>bc 2,则a >b ;②若a >b ,c >d ,则a +c >b +d ; ③若a >b ,c >d ,则ac >bd ; ④若a >b ,则1a >1b.其中正确的有( ) A .1个 B .2个 C .3个D .4个解析:选B.①ac 2>bc 2,则c ≠0,则a >b ,①正确; ②由不等式的同向可加性可知②正确; ③需满足a 、b 、c 、d 均为正数才成立;④错误,如:令a =-1,b =-2,满足-1>-2,但1-1<1-2.故选B. 4.已知不等式ax 2-bx -1>0的解集是⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪-12<x <-13,则不等式x 2-bx -a ≥0的解集是( )A .{x |2<x <3}B .{x |x ≤2或x ≥3}C.⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪13<x <12 D.⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪x <13或x >12解析:选B.∵不等式ax 2-bx -1>0的解集是⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪-12<x <-13, ∴ax 2-bx -1=0的解是x 1=-12和x 2=-13,且a <0.∴⎩⎪⎨⎪⎧-12-13=ba ,⎝ ⎛⎭⎪⎫-12×⎝ ⎛⎭⎪⎫-13=-1a ,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =-6,b =5.则不等式x 2-bx -a ≥0即为x 2-5x +6≥0,解得x ≤2或x ≥3. 5.若x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧3x -y ≥0,x +y -4≤0,y ≥12x 2,则z =y -x 的取值范围为( )A .[-2,2] B.⎣⎢⎡⎦⎥⎤-12,2C .[-1,2]D.⎣⎢⎡⎦⎥⎤-12,1 解析:选B.作出可行域(图略),设直线l :y =x +z ,平移直线l ,易知当l 过直线3x -y =0与x +y -4=0的交点(1,3)时,z 取得最大值2;当l 与抛物线y =12x 2相切时,z 取得最小值,由⎩⎪⎨⎪⎧z =y -x ,y =12x 2,消去y 得x 2-2x -2z =0,由Δ=4+8z =0,得z =-12,故-12≤z ≤2,故选B.6.设等差数列{a n }的公差是d ,其前n 项和是S n ,若a 1=d =1,则S n +8a n的最小值是( ) A.92 B.72 C .22+12D .22-12解析:选A.∵a n =a 1+(n -1)d =n ,S n =n+n2, ∴S n +8a n=n+n2+8n=12⎝ ⎛⎭⎪⎫n +16n +1≥12⎝⎛⎭⎪⎫2n ·16n +1=92,当且仅当n =4时取等号.∴S n +8a n 的最小值是92,故选A.7.一条长为2的线段,它的三个视图分别是长为3,a ,b 的三条线段,则ab 的最大值为( ) A. 5 B. 6 C.52D .3解析:选C.如图,构造一个长方体,体对角线长为2,由题意知a 2+x 2=4,b 2+y 2=4,x2+y 2=3,则a 2+b 2=x 2+y 2+2=3+2=5,又5=a 2+b 2≥2ab ,所以ab ≤52,当且仅当a =b 时取等号,所以选C.8.设x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x ≥0,y ≥x ,4x +3y ≤12,则x +2y +3x +1的取值范围是( ) A .[1,5] B .[2,6] C .[3,11]D .[3,10]解析:选C.画出约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x ≥0,y ≥x ,4x +3y ≤12的可行域如图阴影部分所示,则x +2y +3x +1=x +1+2y +2x +1=1+2×y +1x +1,y +1x +1的几何意义为过点(x ,y )和(-1,-1)的直线的斜率.由可行域知y +1x +1的取值范围为k MA ≤y +1x +1≤k MB ,即y +1x +1∈[1,5],所以x +2y +3x +1的取值范围是[3,11].9.设x ,y 满足不等式⎩⎪⎨⎪⎧y ≤2,x +y ≥1,x -y ≤1,若M =3x +y ,N =⎝ ⎛⎭⎪⎫12x-72,则M -N 的最小值为( )A.12 B .-12C .1D .-1解析:选A.作出不等式组所表示的平面区域,如图中阴影部分所示,易求得A (-1,2),B (3,2),当直线3x +y -M =0经过点A (-1,2)时,目标函数M =3x +y 取得最小值-1.又由平面区域知-1≤x ≤3,所以函数N =⎝ ⎛⎭⎪⎫12x-72在x =-1处取得最大值-32,由此可得M -N 的最小值为-1-⎝ ⎛⎭⎪⎫-32=12.10.若不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x -y ≥0,2x +y ≤2,y ≥0,x +y ≤a表示的平面区域的形状是三角形,则a 的取值范围是( )A .a ≥43B .0<a ≤1C .1≤a ≤43D .0<a ≤1或a ≥43解析:选D.作出不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x -y ≥0,2x +y ≤2,y ≥0表示的平面区域如图中阴影部分所示.其中直线x -y =0与直线2x +y =2的交点是⎝ ⎛⎭⎪⎫23,23,而直线x +y =a 与x 轴的交点是(a,0).由图知,要使原不等式组表示的平面区域的形状为三角形,只需a ≥23+23或0<a ≤1,所以选D.11.已知不等式组⎩⎪⎨⎪⎧3x +4y -10≥0,x ≤4,y ≤3表示区域D ,过区域D 中任意一点P 作圆x 2+y 2=1的两条切线,切点分别为A 、B ,当∠APB 最大时,cos∠APB =( )A.32 B.12 C .-32D .-12解析:选B.画出不等式组表示的可行域如图中阴影部分所示,易知当点P 到点O 距离最小时,∠APB 最大,此时|OP |=|3×0+4×0-10|32+42=2,又OA =1,故∠OPA =π6, ∴∠APB =π3,∴cos∠APB =12.12.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:选C.由0<f (-1)=f (-2)=f (-3)≤3,得0<-1+a -b +c =-8+4a -2b +c =-27+9a -3b +c ≤3,由-1+a -b +c =-8+4a -2b +c ,得3a -b -7=0,① 由-1+a -b +c =-27+9a -3b +c ,得 4a -b -13=0,②由①②,解得a =6,b =11,∴0<c -6≤3, 即6<c ≤9,故选C.二、填空题(本题共4小题,每小题5分,共20分)13.函数f (x )=1+log a x (a >0,且a ≠1)的图象恒过定点A ,若点A 在直线mx +ny -2=0上,其中mn >0,则1m +1n的最小值为________.解析:因为log a 1=0,所以f (1)=1,故函数f (x )的图象恒过定点A (1,1). 由题意,点A 在直线mx +ny -2=0上,所以m +n -2=0,即m +n =2.而1m +1n =12⎝ ⎛⎭⎪⎫1m +1n ×(m +n ) =12⎝⎛⎭⎪⎫2+n m +m n ,因为mn >0,所以nm >0,m n>0. 由均值不等式,可得n m +m n ≥2×n m ×mn=2(当且仅当m =n 时等号成立), 所以1m +1n =12⎝ ⎛⎭⎪⎫2+n m +m n ≥12×(2+2)=2,即1m +1n 的最小值为2.答案:214.设P (x ,y )是函数y =2x(x >0)图象上的点,则x +y 的最小值为________.解析:因为x >0,所以y >0,且xy =2.由基本不等式得x +y ≥2xy =22,当且仅当x =y 时等号成立.答案:2 215.若变量x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x ≥1,y ≥x ,3x +2y ≤15,则w =4x ·2y的最大值是________.解析:作出不等式组表示的可行域如图阴影部分所示.w =4x ·2y =22x +y,要求其最大值,只需求出2x +y =t 的最大值即可,由平移可知t =2x +y 在A (3,3)处取得最大值t =2×3+3=9,故w =4x·2y的最大值为29=512.答案:51216.已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-x 2+x ,x ≤1,log 13x ,x >1,若对任意的x ∈R ,不等式f (x )≤m 2-34m 恒成立,则实数m 的取值范围为________.解析:由题意知,m 2-34m ≥f (x )max .当x >1时,f (x )=log 13x 是减函数,且f (x )<0;当x ≤1时,f (x )=-x 2+x ,其图象的对称轴方程是x =12,且开口向下,∴f (x )max =-14+12=14.∴m 2-34m ≥14,即4m 2-3m -1≥0,∴m ≤-14或m ≥1.答案:⎝ ⎛⎦⎥⎤-∞,-14∪[1,+∞)。
限时规范训练三算法、框图与推理限时45分钟,实际用时分值80分,实际得分一、选择题(本题共12小题,每小题5分,共60分)1.请仔细观察1,1,2,3,5,( ),13,运用合情推理,可知写在括号里的数最可能是( ) A.8 B.9C.10 D.11解析:选A.观察题中所给各数可知,2=1+1,3=1+2,5=2+3,8=3+5,13=5+8,∴括号中的数为8.故选A.2.执行如图所示的程序框图,若输入的x的值为2,则输出的y的值为( )A.2 B.5C.11 D.23解析:选D.x=2,y=5,|2-5|=3<8;x=5,y=11,|5-11|=6<8;x=11,y=23,|11-23|=12>8.满足条件,输出的y的值为23,故选D.3.观察(x2)′=2x,(x4)′=4x3,(cos x)′=-sin x,由归纳推理可得:若定义在R上的函数f(x)满足f(-x)=f(x),记g(x)为f(x)的导函数,则g(-x)等于( ) A.f(x) B.-f(x)C.g(x) D.-g(x)解析:选D.由所给等式知,偶函数的导数是奇函数.∵f(-x)=f(x),∴f(x)是偶函数,从而g(x)是奇函数.∴g(-x)=-g(x).4.执行如图所示的程序框图,输出的S值为-4时,则输入的S0的值为( )A.7 B.8C.9 D.10解析:选D.根据程序框图知,当i=4时,输出S.第1次循环得到S=S0-2,i=2;第2次循环得到S=S0-2-4,i=3;第3次循环得到S=S0-2-4-8,i=4.由题意知S0-2-4-8=-4,所以S0=10,故选D.5.(2017·高考山东卷)执行如图所示的程序框图,当输入的x的值为4时,输出的y的值为2,则空白判断框中的条件可能为( )A.x>3 B.x>4C.x≤4D.x≤5解析:选B.输入x=4,若满足条件,则y=4+2=6,不符合题意;若不满足条件,则y=log24=2,符合题意,结合选项可知应填x>4.故选B.6.如图所示的程序框图的运行结果为( )A .-1B .12C .1D .2解析:选A.a =2,i =1,i ≥2 019不成立;a =1-12=12,i =1+1=2,i ≥2 019不成立; a =1-112=-1,i =2+1=3,i ≥2 019不成立;a =1-(-1)=2,i =3+1=4,i ≥2 019不成立;…,由此可知a 是以3为周期出现的,结束时,i =2 019=3×673,此时a =-1,故选A. 7.设△ABC 的三边长分别为a ,b ,c ,△ABC 的面积为S ,内切圆半径为r ,则r =2Sa +b +c.类比这个结论可知:四面体S ABC 的四个面的面积分别为S 1,S 2,S 3,S 4,内切球半径为R ,四面体S ABC 的体积为V ,则R 等于( )A.VS 1+S 2+S 3+S 4B.2VS 1+S 2+S 3+S 4C.3VS 1+S 2+S 3+S 4D.4VS 1+S 2+S 3+S 4解析:选C.把四面体的内切球的球心与四个顶点连起来分成四个小三棱锥,其高都是R ,四个小三棱锥的体积和等于四面体的体积,因此V =13S 1R +13S 2R +13S 3R +13S 4R ,解得R =3VS 1+S 2+S 3+S 4.8.按照如图所示的程序框图执行,若输出的结果为15,则M 处的条件为( )A .k ≥16B .k <8C .k <16D .k ≥8解析:选A.根据框图的循环结构依次可得S =0+1=1,k =2×1=2;S =1+2=3,k =2×2=4;S =3+4=7,k =2×4=8;S =7+8=15,k =2×8=16,根据题意此时跳出循环,输出S =15.所以M 处的条件应为k ≥16.故A 正确.9.如图所示的程序框图中,输出S =( )A .45B .-55C .-66D .66解析:选B.由程序框图知,第一次运行T =(-1)2·12=1,S =0+1=1,n =1+1=2;第二次运行T =(-1)3·22=-4,S =1-4=-3,n =2+1=3;第三次运行T =(-1)4·32=9,S =-3+9=6,n =3+1=4…直到n =9+1=10时,满足条件n >9,运行终止,此时T =(-1)10·92,S =1-4+9-16+…+92-102=1+(2+3)+(4+5)+(6+7)+(8+9)-100=1+92×9-100=-55.故选B.10.在整数集Z 中,被5除所得余数为k 的所有整数组成一个“类”,记为[k ],即[k ]={5n +k |n ∈Z },k =0,1,2,3,4.给出如下四个结论:①2 018∈[3]; ②-2∈[2];③Z =[0]∪[1]∪[2]∪[3]∪[4];④整数a ,b 属于同一“类”的充要条件是“a -b ∈[0]”. 其中正确结论的个数为( ) A .1 B .2 C .3D .4解析:选C.因为2 018=403×5+3,所以2 018∈[3],①正确;-2=-1×5+3,-2∈[3],所以②不正确;因为整数集中被5除的数可以且只可以分成五类,所以③正确;整数a ,b 属于同一“类”,因为整数a ,b 被5除的余数相同,从而a -b 被5除的余数为0,反之也成立,故整数a ,b 属于同一“类”的充要条件是“a -b ∈[0]”,故④正确.所以正确的结论有3个,故选C.11.执行如图所示的程序框图,如果输入x ,t 的值均为2,最后输出S 的值为n ,在区间[0,10]上随机选取一个数D ,则D ≤n 的概率为( )A.25B.12C.35D.710解析:选D.这是一个循环结构,循环的结果依次为M =2,S =2+3=5,k =1+1=2;M =2,S =2+5=7,k =2+1=3.最后输出7,所以在区间[0,10]上随机选取一个数D ,则D ≤n 的概率P=710,故选D. 12.定义方程f (x )=f ′(x )的实数根x 0叫做函数f (x )的“新驻点”,若函数g (x )=x ,h (x )=ln(x +1),φ(x )=x 3-1的“新驻点”分别为α,β,γ,则α,β,γ的大小关系为( )A .α>β>γB .β>α>γC .γ>α>βD .β>γ>α解析:选C.g (x )=g ′(x ),即x =1,所以α=1;h (x )=h ′(x ),即ln(x +1)=1x +1,0<x<1,所以β∈(0,1);φ(x)=φ′(x),即x3-1=3x2,即x3-3x2=1,x2(x-3)=1,x>3,所以γ>3.所以γ>α>β.二、填空题(本题共4小题,每小题5分,共20分)13.执行如图所示的程序框图,若输出的结果是8,则输入的数是________.解析:令a≥b得,x2≥x3,解得x≤1.所以当x≤1时,输出a=x2,当x>1时,输出b=x3.当x≤1时,由题意得a=x2=8,解得x=-8=-2 2.当x>1时,由题意得b=x3=8,得x=2,所以输入的数为2或-2 2.14.刘老师带甲、乙、丙、丁四名学生去西安参加自主招生考试,考试结束后刘老师向四名学生了解考试情况.四名学生回答如下:甲说:“我们四人都没考好.”乙说:“我们四人中有人考得好.”丙说:“乙和丁至少有一人没考好.”丁说:“我没考好.”结果,四名学生中有两人说对了,则这四名学生中的________两人说对了.解析:甲与乙的关系是对立事件,二人说话矛盾,必有一对一错,如果选丁正确,则丙也是对的,所以丁错误,可得丙正确,此时乙正确.故答案为乙,丙.答案:乙,丙15.已知实数x∈[2,30],执行如图所示的程序框图,则输出的x不小于103的概率是________.解析:实数x ∈[2,30],经过第一次循环得到x =2x +1,n =2;经过第二次循环得到x =2(2x +1)+1,n =3;经过第三次循环得到x =2[2(2x +1)+1]+1,n =4,此时输出x ,输出的值为8x +7.令8x +7≥103,解得x ≥12.由几何概型的概率公式,得到输出的x 不小于103的概率为30-1230-2=914. 16.集合{1,2,3,…,n }(n ≥3)中,每两个相异数作乘积,将所有这些乘积的和记为T n ,如:T 3=1×2+1×3+2×3=12×[62-(12+22+32)]=11;T 4=1×2+1×3+1×4+2×3+2×4+3×4=12×[102-(12+22+32+42)]=35; T 5=1×2+1×3+1×4+1×5+…+3×5+4×5=12×[152-(12+22+32+42+52)]=85.则T 7=________.(写出计算结果)解析:由T 3,T 4,T 5归纳得出T n =12[(1+2+…+n )2-(12+22+…+n 2)],则T 7=12×[282-(12+22+…+72)].又∵12+22+…+72=16×7×8×15=140,∴T 7=12×(784-140)=322.答案:322。
【母题原题1】【2018新课标1,文14】若,满足约束条件,则的最大值为_____________.【答案】6由可得,画出直线,将其上下移动,结合的几何意义,可知当直线过点B时,z取得最大值,由,解得,此时,故答案为6.点睛:该题考查的是有关线性规划的问题,在求解的过程中,首先需要正确画出约束条件对应的可行域,之后根据目标函数的形式,判断z的几何意义,之后画出一条直线,上下平移,判断哪个点是最优解,从而联立方程组,求得最优解的坐标,代入求值,要明确目标函数的形式大体上有三种:斜率型、截距型、距离型;根据不同的形式,应用相应的方法求解.【母题原题2】【2017新课标1,文7】设x,y满足约束条件则z=x+y的最大值为()A.0 B.1 C.2 D.3【答案】D【解析】如图,作出不等式组表示的可行域,则目标函数经过时z取得最大值,故,故选D.点睛:本题主要考查线性规划问题,首先由不等式组作出相应的可行域,并明确可行域对应的是封闭区域还是开放区域、分界线是实线还是虚线,其次确定目标函数的几何意义,是求直线的截距、两点间距离的平方、直线的斜率、还是点到直线的距离等等,最后结合图形确定目标函数的最值取法或值域范围.【母题原题3】【2016新课标1,文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1.5kg,乙材料1kg,用5个工时;生产一件产品B需要甲材料0.5kg,乙材料0.3kg,用3个工时,生产一件产品A的利润为2100元,生产一件产品B的利润为900元。
该企业现有甲材料150kg,乙材料90kg,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.【答案】216000【解析】试题分析:设生产产品和产品的件数分别为件,利润之和为元,则根据题意可得考点:线性规划的应用.【方法点晴】本题是结合实际应用的线性规划问题,根据条件列出限制条件,即得到可行域,根据问题明确目标函数;线性规划的实质是把代数问题几何化,即数形结合的思想,需要注意的是:一、准确无误的做出可行域;二、画目标函数所对应的直线时,要注意与约束条件中的直线的斜率进行比较,避免出错;三、一般情况下,目标函数的最大或最小值会在可行域的端点或边界上取得.【命题意图】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. 【命题规律】1.二元一次不等式(组)的解集满足二元一次不等式(组)的x 和y 的取值构成有序数对(x ,y ),所有这样的有序数对(x ,y )构成的集合称为二元一次不等式(组)的解集. 2.二元一次不等式所表示的平面区域一般地,二元一次不等式Ax +By +C >0在平面直角坐标系中表示直线Ax +By +C =0某一侧所有点组成的平面区域.我们把直线画成虚线以表示区域不包括边界.当我们在坐标系中画不等式Ax +By +C ≥0所表示的平面区域时,此区域应包括边界,则把边界画成实线. 3.二元一次不等式表示平面区域的判断方法直线l :Ax +By +C =0把坐标平面内不在直线l 上的点分为两部分,直线l 的同一侧点的坐标使式子Ax +By +C 的值具有相同的符号,并且两侧点的坐标使Ax +By +C 的值的符号相反,一侧都大于0,另一侧都小于0. 4.线性规划中的基本概念约束条件:由变量x ,y 组成的不等式组.线性约束条件:由x ,y 的线性不等式(或方程)组成的不等式组; 目标函数:关于x ,y 的函数(,)f x y ,如z =2x +3y 等; 线性目标函数:关于x ,y 的线性目标函数. 可行解:满足线性约束条件的解. 可行域:所有可行解组成的平面区域.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 【方法总结】1.求目标函数最值的一般步骤:一画二移三求.其关键是准确作出可行域,理解目标函数的意义.2.常见的目标函数有:(1)截距型:形如z =ax +by .求这类目标函数的最值常将函数z =ax +by 转化为直线的斜截式:y =-a b x +z b ,通过求直线的截距zb的最值间接求出z 的最值.(2)距离型:形如z=(x-a)2+(y-b)2.(3)斜率型:形如z=y-b x-a.3.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——将数学问题的答案还原为实际问题的答案.1.【2018年北京市石景山区高三统一测试】设满足约束条件则下列不等式恒成立的是()A. B. C. D.【答案】C2.【浙江省杭州市第二中学2018届高三仿真考】已知不等式组表示的平面区域的面积为9,若点,则的最大值为()A. 3B. 6C. 9D. 12【答案】C【解析】分析:先画出满足约束条件对应的平面区域,利用平面区域的面积为9求出,然后分析平面点睛:该题考查的是有关线性规划的问题,在求解的过程中,首先需要正确画出约束条件对应的可行域,之后根据目标函数的形式,判断z的几何意义,之后画出一条直线,上下平移,判断哪个点是最优解,从而联立方程组,求得最优解的坐标,代入求值,要明确目标函数的形式大体上有三种:斜率型、截距型、距离型;根据不同的形式,应用相应的方法求解.3.【安徽省安庆市第一中学2018届高三热身考】记不等式组的解集为,若,则实数的最小值是( )A. 0B. 1C. 2D. 4【答案】C【解析】分析:首先根据题干所给的约束条件,画出相应的可行域,再分析可得目标函数所表示的直线经过定点,分析参数的几何意义可知当直线经过点时,取最小值为.详解:作出约束条件所表示的可行域,如图所示,直线经过点,而经过两点的直线的斜率为,所以要使得, 成立,则,所以实数的最小值是,故选C.点睛:本题在求解时,首先要根据约束条件正确画出可行域,之后根据目标函数的形式,判断参数的几何意义,判断哪个点是最优解,从而联立方程组,求得最优解的坐标,代入求值即可.4.【北京市十一学校2018届高三三模】已知实数满足若的最小值是-5,则实数取值集合是()A. B. C. D.【答案】B的最小值是-5,此时-5,此时目标函数过定点,作出-5的图象,由图象知当时,直线经过B时,取得最小值-5;当时,由平移可知当直线经过点A时,目标函数取得最小值-5,此时满足条件,点睛:与二元一次不等式(组)区域有关问题的解决方法(1)求解与平面区域有关的问题的关键是作出平面区域,在含有参数的问题中注意对参数的取值范围进行讨论;(2)在含有参数的二元一次不等式组所表示的平面区域问题中,首先把不含参数的平面区域确定好,然后用数形结合的方法根据参数的不同取值情况画图观察区域的形状,根据求解要求确定问题的答案.5.【福建省莆田第九中学2018届高三高考模拟】设关于,的不等式组,表示的平面区域内存在点,满足,求得取值范围是()A. B. C. D.【答案】B【解析】分析:先根据约束条件,画出可行域,要使可行域存在,必有,要求可行域包含直线上的点,只要边界点在直线的上方,且在直线下方,从而建立关于的不等式组,解之可得结论.详解:点睛:本题主要考查可行域、含参数约束条件,属于难题.含参变量的线性规划问题是近年来高考命题的热点,由于参数的引入,提高了思维的技巧、增加了解题的难度,此类问题的存在增加了探索问题的动态性和开放性,此类问题一般从目标函数的结论入手,对目标函数变化过程进行详细分析,对变化过程中的相关量的准确定位,是求最优解的关键.6.【湖北省华中师范大学第一附属中学2018届高三5月押题考】已知变量,满足,则的取值范围是()A. B. C. D.【答案】B【解析】分析:由约束条件作出可行域,再由的几何意义,即可行域内的动点与定点连线的斜故选B.点睛:本题主要考查简单线性规划.解决此类问题的关键是正确画出不等式组表示的可行域,将目标函数赋予几何意义;求目标函数的最值的一般步骤为:一画二移三求.其关键是准确作出可行域,理解目标函数的意义.常见的目标函数有:(1)截距型:形如,求这类目标函数的最值常将函数转化为直线的斜截式:,通过求直线的截距的最值间接求出的最值;(2)距离型:形如;(3)斜率型:形如,而本题属于斜率型.7.【湖北省2018届高三5月冲刺】已知实数、满足条件,则的最大值为()A. B. C. D. 1【答案】A点睛:线性规划问题,首先明确可行域对应的是封闭区域还是开放区域、分界线是实线还是虚线,其次确定目标函数的几何意义,是求直线的截距、两点间距离的平方、直线的斜率、还是点到直线的距离等等,最后结合图形确定目标函数最值取法、值域范围.8.【山东省潍坊市青州市2018届高三第三次高考模拟考试】某旅行社租用两种型号的客车安排名客人旅行,两种车辆的载客量分别为人和人,租金分别为元/辆和元/辆,旅行社要求租车总数不超过辆,且型车不多于型车辆,则租金最少为()A. 元B. 元C. 元D. 元【答案】C【解析】设租A型车x辆,B型车y辆时租金为z元则z=1600x+2400yx、y满足画出可行域观察可知,直线过点A(5,12)时纵截距最小,∴z min=5×1 600+2 400×12=36800,故租金最少为36800元.选C.9.【湖南省长沙市长郡中学2018届高考模拟卷(二)】已知变量,满足条件则目标函数的最大值为()A. B. C. D.【答案】C其中为向量与的夹角,由图可知,时有最小值,在直线上时,有最大值,即,,目标函数的最大值为,故选C.点睛:本题主要考查线性规划中,利用可行域求目标函数的最值,属于简单题.求目标函数最值的一般步骤是“一画、二找、三求”:(1)作出可行域(一定要注意是实线还是虚线);(2)找到目标函数对应的最优解对应点(在可行域内平移或旋转变形后的目标函数,最先通过或最后通过的顶点就是最优解);(3)将最优解坐标代入目标函数求出最值.10.【安徽省江南十校2018届高三冲刺联考(二模)】已知实数,满足,则的最大值是()A. B. C. D.【答案】B点睛:线性规划问题中,关键是作出可行域,作出目标函数对应的直线,然后平移直线得出最优解,如果目标函数不是一次的,一般要确定其几何意义,如直线的斜率,两点间距离等,再利用几何意义求解.11.【福建省两大名校2018届高三下学期第一次模拟考试】若变量、满足约束条件,则的最大值为______________.【答案】【解析】分析:先根据约束条件画出可行域,再利用几何意义求最值.详解:画出可行域,如图:点睛:本小题主要考查线性规划知识、作图、识图能力及计算能力,以及利用几何意义求最值,是基础题.12.【江苏省南通市2018届高三最后一卷】已知实数满足,且恒成立,则实数的最小值是__________.【答案】.【解析】分析:若恒成立,满足的可行域在直线下面,结合图形可得结果.详解:点睛:本题主要考查可行域、含参数目标函数最优解,属于难题.含参变量的线性规划问题是近年来高考命题的热点,由于参数的引入,提高了思维的技巧、增加了解题的难度,此类问题的存在增加了探索问题的动态性和开放性,此类问题一般从目标函数的结论入手,对目标函数变化过程进行详细分析,对变化过程中的相关量的准确定位,是求最优解的关键.13.【福建省三明市第一中学2018届高三模拟卷(一)】已知实数,满足约束条件,且的最小值为3,则常数__________.【答案】-2.【解析】分析:画出可行域,将变形为,平移直线由图可知当直经过点时,直线在轴上的截距最小,根据的最小值为列方程求解即可.详解:点睛:本题主要考查线性规划中,利用可行域求目标函数的最值,属于简单题.求目标函数最值的一般步骤是“一画、二移、三求”:(1)作出可行域(一定要注意是实线还是虚线);(2)找到目标函数对应的最优解对应点(在可行域内平移变形后的目标函数,最先通过或最后通过的顶点就是最优解);(3)将最优解坐标代入目标函数求出最值.14.【江苏省南通市2018届高三最后一卷】甲、乙两种食物的维生素含量如下表:维生素/分别取这两种食物若干并混合,且使混合物中维生素的含量分别不低于单位,则混合物重量的最小值为__________.【答案】.点睛:本题主要考查线性规划中利用可行域求目标函数的最值,属简单题.求目标函数最值的一般步骤是“一画、二移、三求”:(1)作出可行域(一定要注意是实线还是虚线);(2)找到目标函数对应的最优解对应点(在可行域内平移变形后的目标函数,最先通过或最后通过的定点就是最优解);(3)将最优解坐标代入目标函数求出最值.。
2018高考全国卷及自主招生数学高考真题线性规划专题真题整理(附答案解析)1.(18全国卷I,文数14,理数13题)若x ,y 满足约束条件220100x y x y y --≤⎧⎪-+≥⎨⎪≤⎩,则32z x y =+的最大值为.解析:不等式组220100x y x y y --≤⎧⎪-+≥⎨⎪≤⎩所表示可行域如图中阴影部分所示。
目标函数32z x y =+可化为31y x z =-+,作3y x =-即320x y +=图象,32z x y =+的最大值点应为使3122y x z =-+的截距最大的点,由图易知为点(2,0)。
∴把(2,0)代入32z x y =+得max 32206z =⨯+⨯=。
答案:62.(18全国卷Ⅱ,文数、理数14)若,x y 满足约束条件25023050x y x y x +-≥⎧⎪-+≥⎨⎪-≤⎩,,,则z x y =+的最大值为.解析:不等式组25023050x y x y x +-≥⎧⎪-+≥⎨⎪-≤⎩,,,表示的可行域如图中阴影部分所示。
目标函数z x y =+可化为y x z =-+,作y x =-即0x y +=的图象(虚线所示),易知z x y =+中z 取最大值的点应为使y x z =-+截距最大的点,为点()5,4A ,把()5,4A 坐标代入z x y =+中得max 549z =+=答案:93.(18全国卷Ⅲ,文数15)若变量x y ,满足约束条件23024020.x y x y x ++≥⎧⎪-+≥⎨⎪-≤⎩,,则13z x y =+的最大值是________.解析:不等式组23024020.x y x y x ++≥⎧⎪-+≥⎨⎪-≤⎩,,所表示的可行域如右图中阴影部分所示,目标函数13z x y =+可化为33y x z =-+,作出函数3y x =-即30x y +=的图象(图中虚线所示),易知13z x y =+的最大值点为33y x z =-+在y 轴截距的最大值点,为点()2,3A ,把()2,3A 代入目标函数13z x y =+中,得max 12333z =+⨯=答案:34.(18年北京卷文数13、理数12)若x ,y 满足12x y x +≤≤,则2y x -的最小值是.解析:不等式12x y x +≤≤等价于12y x y x ≥+⎧⎨≤⎩,其可行域如图中阴影部分所示。
专题限时集训(十八)不等式与线性规划[建议A 、B 组各用时:45分钟] [A 组 高考题、模拟题重组练]一、基本不等式1.(2016·安庆二模)已知a >0,b >0,a +b =1a +1b ,则1a +2b的最小值为( )A .4B .2 2C .8D .16B [由a +b =1a +1b,有ab =1,则1a +2b≥21a ×2b=2 2.]2.(2016·长沙一模)若实数a ,b 满足1a +2b=ab ,则ab 的最小值为( )A. 2 B .2 C .2 2D .4C [依题意知a >0,b >0,则1a +2b ≥22ab=22ab,当且仅当1a =2b,即b =2a 时,“=”成立,因为1a +2b=ab ,所以ab ≥22ab,即ab ≥22,所以ab 的最小值为22,故选C.]3.某公司一年购买某种货物600吨,每次购买x 吨,运费为6万元/次,一年的总存储费用为4x 万元.要使一年的总运费与总存储费用之和最小,则x 的值是________. 30 [一年的总运费为6×600x =3 600x(万元).一年的总存储费用为4x 万元. 总运费与总存储费用的和为⎝ ⎛⎭⎪⎫3 600x +4x 万元.因为3 600x+4x ≥23 600x·4x =240,当且仅当3 600x=4x ,即x =30时取得等号,所以当x =30时,一年的总运费与总存储费用之和最小.]4.若a ,b ∈R ,ab >0,则a 4+4b 4+1ab的最小值为________.4[∵a ,b ∈R ,ab >0,∴a 4+4b 4+1ab ≥4a 2b 2+1ab =4ab +1ab≥24ab ·1ab=4,当且仅当⎩⎪⎨⎪⎧a 2=2b 2,4ab =1ab,即⎩⎪⎨⎪⎧a 2=22,b 2=24时取得等号.故a 4+4b 4+1ab的最小值为4.]二、线性规划问题5.(2017·全国卷Ⅲ)设x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧3x +2y -6≤0,x ≥0,y ≥0,则z =x -y 的取值范围是( ) A .[-3,0] B .[-3,2] C .[0,2]D .[0,3]B [画出不等式组表示的平面区域,如图中阴影部分所示.由题意可知,当直线y =x -z 过点A (2,0)时,z 取得最大值,即z max =2-0=2;当直线y =x -z 过点B (0,3)时,z 取得最小值,即z min =0-3=-3. 所以z =x -y 的取值范围是[-3,2]. 故选B.]6.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 .12C [作出不等式组表示的平面区域,如图中阴影部分所示.x 2+y 2表示平面区域内的点到原点距离的平方,由⎩⎪⎨⎪⎧x +y =2,2x -3y =9得A (3,-1),由图易得(x 2+y 2)max =|OA |2=32+(-1)2=10.故选C.]7.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. 2 C.322D. 5B [根据约束条件作出可行域如图阴影部分,当斜率为1的直线分别过A点和B 点时满足条件,联立方程组⎩⎪⎨⎪⎧x +y -3=0,x -2y +3=0求得A (1,2),联立方程组⎩⎪⎨⎪⎧2x -y -3=0,x +y -3=0求得B (2,1),可求得分别过A ,B 点且斜率为1的两条直线方程为x -y +1=0和x -y -1=0,由两平行线间的距离公式得距离为|1+1|2=2,故选B.] 8.(2015·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________.3 [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.][B 组 “12+4”模拟题提速练]一、选择题1.(2017·成都模拟)若a >b >0,c <d <0,则一定有( )A.a d >b c B .a d <b cC.a c >b dD.a c <b dB [由c <d <0得-1d >-1c >0,又a >b >0,则-a d >-b c >0,即a d <bc,故选B.]2.(2016·长春一模)已知一元二次不等式f (x )<0的解集为⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪x <-1或x >13,则f (e x)>0的解集为( )A .{x |x <-1或x >-ln 3}B .{x |-1<x <-ln 3}C .{x |x >-ln 3}D .{x |x <-ln 3}D [f (x )>0的解集为⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪-1<x <13, 则由f (e x )>0得-1<e x<13,解得x <-ln 3,即f (e x)>0的解集为{x |x <-ln 3}.] 3.(2017·平顶山一模)若对于任意的x >0,不等式xx 2+3x +1≤a 恒成立,则实数a 的取值范围为( )A .a ≥15B .a >15C .a <15D .a ≤15A [由x >0得xx 2+3x +1=1x +1x+3≤12x ·1x+3=15. 当且仅当x =1时等号成立,则a ≥15,故选A.]4.已知g (x )是R 上的奇函数,当x <0时,g (x )=-ln(1-x ),函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 3,x ≤0,g x ,x >0,若f (2-x 2)>f (x ),则实数x 的取值范围是( )A .(-∞,1)∪(2,+∞)B .(-∞,-2)∪(1,+∞)C .(1,2)D .(-2,1)D [设x >0,则-x <0,所以g (-x )=-ln(1+x ),因为g (x )是R 上的奇函数,所以g (x )=-g (-x )=ln(1+x ),所以f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 3,x ≤0,+x ,x >0,易知f (x )是R上的单调递增函数,所以原不等式等价于2-x 2>x ,解得-2<x <1.故选D.]5.(2016·德阳模拟)已知P (x ,y )为区域⎩⎪⎨⎪⎧y 2-x 2≤0,0≤x ≤a 内的任意一点,当该区域的面积为4时,z =2x -y 的最大值是( ) A .6 B .0 C.2D .2 2A [由⎩⎪⎨⎪⎧y 2-x 2≤0,0≤x ≤a 作出可行域如图,易求得A (a ,-a ),B (a ,a ),由题意知S △OAB =12·2a ·a =4,得a =2.∴A (2,-2),当y =2x -z 过A 点时,z 最大,z max =2×2-(-2)=6.故选A.]6.(2017·郑州二模)已知直线y =k (x +1)与不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x +y -4≤0,3x -y ≥0,x >0,y >0表示的区域有公共点,则k 的取值范围为( ) A .[0,+∞)B.⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,32C.⎝ ⎛⎦⎥⎤0,32D.⎝ ⎛⎭⎪⎫32,+∞ C [不等式组表示的平面区域是以点(0,0),(4,0),(1,3)为顶点的三角形区域(不包含x 轴上的点)(图略).当直线经过点(1,3)时,k 取得最大值32,因为直线恒过定点(-1,0),所以直线与不等式组表示的区域有公共点,k 必须大于0,所以0<k ≤32,故选C.]7.若变量x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x -y +1≤0,y ≤1,x >-1,则(x -2)2+y 2的最小值为( )A.322B. 5C.92D.5D [作出不等式组对应的平面区域如图,设z =(x -2)2+y 2,则z 的几何意义为区域内的点到定点D (2,0)的距离的平方,由图知C ,D 间的距离最小,此时z 最小.由⎩⎪⎨⎪⎧y =1,x -y +1=0,得⎩⎪⎨⎪⎧x =0,y =1,即C (0,1),此时z min =(x -2)2+y 2=4+1=5,故选D.]8.(2016·石家庄模拟)已知x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x ≥1,y ≥-1,4x +y ≤9,x +y ≤3,若目标函数z =y -mx (m>0)的最大值为1,则m 的值是( ) A .-209B .1C .2D .5B [作出可行域,如图所示的阴影部分.∵m >0,∴当z =y -mx 经过点A 时,z 取最大值,由⎩⎪⎨⎪⎧x =1,x +y =3,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =2,即A (1,2),∴2-m =1,解得m =1.故选B.]9.(2017·江西师大附中模拟)若关于x ,y 的不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x ≤0,x +y ≥0,kx -y +1≥0表示的平面区域是等腰直角三角形,则其表示的区域面积为( ) A .1或14B.12或18 C .1或12D.12或14D [可行域由三条直线x =0,x +y =0,kx -y +1=0所围成,因为x =0与x +y =0的夹角为π4,所以x =0与kx -y +1=0的夹角为π4或x +y =0与kx -y +1=0的夹角为π4.当x =0与kx -y +1=0的夹角为π4时,可知k =1,此时等腰三角形的直角边长为22,面积为14;当x +y =0与kx -y +1=0的夹角为π4时,k =0,此时等腰三角形的直角边长为1,面积为12,所以选D.]10.(2017·泰安模拟)设正实数x ,y ,z 满足x 2-3xy +4y 2-z =0,则当z xy取得最小值时,x +2y -z 的最大值是( )A .0 B.98 C .2D.94C [z xy =x 2-3xy +4y 2xy =x y -3+4y x≥2x y ·4y x -3=1,当且仅当x y =4yx,即x =2y 时等号成立.此时z =x 2-3xy +4y 2=(2y )2-3·2y ·y +4y 2=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 取最大值,最大值为2,故选C.]11.(2016·武汉二模)设m >1,x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧y ≥x ,y ≤mx ,x +y ≤1,且目标函数z =x +my的最大值为2,则m 的取值为( ) A .2 B .1+ 2 C .3D .2+ 2B [因为m >1,由约束条件⎩⎪⎨⎪⎧y ≥x ,y ≤mx ,x +y ≤1作出可行域如图,直线y =mx 与直线x +y =1交于B ⎝ ⎛⎭⎪⎫1m +1,m m +1,目标函数z =x +my 对应的直线与直线y =mx 垂直,且在B ⎝⎛⎭⎪⎫1m +1,m m +1处取得最大值,由题意可知1+m2m +1=2,又因为m >1,解得m =1+ 2.]12.已知x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧x ≥2,y ≥2,x +y ≤8时,z =x a +yb(a ≥b >0)的最大值为2,则a +b 的最小值为( ) A .4+2 3 B .4-2 3 C .9D .8A [由约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x ≥2,y ≥2,x +y ≤8作出可行域如图,联立⎩⎪⎨⎪⎧x =2,x +y =8,解得A (2,6),化目标函数z =x a +y b 为y =-b ax +bz , 由图可知,当直线y =-b ax +bz 过点A 时, 直线在y 轴上的截距最大,z 有最大值为2a +6b=2,即1a +3b=1.所以a +b =(a +b )⎝ ⎛⎭⎪⎫1a +3b =4+b a +3a b≥4+2b a ·3ab=4+2 3. 当且仅当⎩⎪⎨⎪⎧1a +3b =1,b =3a ,即a =3+1,b =3+3时取等号.] 二、填空题13.(2016·全国卷Ⅱ)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________.-5 [不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x -y +1≥0,x +y -3≥0,x -3≤0表示的可行域如图阴影部分所示.由z =x -2y 得y =12x -12z .平移直线y =12x ,易知经过点A (3,4)时,z 有最小值,最小值为z =3-2×4=-5.]14.(2016·青岛模拟)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________.2 [当x >0,y >0时,x ⊗y +(2y )⊗x =x 2-y 2xy +4y 2-x 22yx =x 2+2y 22xy ≥22xy2xy= 2.所以所求的最小值为 2.]15.设不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x -y ≤0,x +y ≤4,x ≥1表示的平面区域为M ,若直线l :y =k (x +2)上存在区域M内的点,则k 的取值范围是________.⎣⎢⎡⎦⎥⎤13,1 [作出不等式组对应的平面区域,如图所示.直线y =k (x +2)过定点D (-2,0),由图象可知当直线l 经过点A 时,直线斜率最大, 当经过点B 时,直线斜率最小,由⎩⎪⎨⎪⎧x =1,x +y =4,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =3,即A (1,3),此时k =31+2=33=1, 由⎩⎪⎨⎪⎧ x =1,x -y =0,解得⎩⎪⎨⎪⎧ x =1,y =1,即B (1,1),此时k =11+2=13, 故k 的取值范围是⎣⎢⎡⎦⎥⎤13,1.] 16.(2017·武汉联考)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ lg x ,x ≥1-lg x ,0<x <1,若f (a )=f (b )(0<a <b ),则1a +4b取最小值时,f (a +b )=________. 1-2lg 2 [由题意知,0<a <1<b ,由f (a )=f (b )得-lg a =lg b ,即lg a +lg b=0,所以ab =1,从而1a +4b ≥21a ×4b =4,当且仅当⎩⎪⎨⎪⎧ 1a =4b ab =1,即⎩⎪⎨⎪⎧ a =12b =2时等号成立,所以f (a +b )=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫52=lg 52=1-2lg 2.]。