不等式选讲——证明不等式的基本方法
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专题23 不等式选讲【母题来源一】【2020年高考全国Ⅱ卷文数】已知函数2()|21|f x x a x a =-+-+. (1)当2a =时,求不等式()4f x 的解集; (2)若()4f x ≥,求a 的取值范围. 【答案】(1)32x x ⎧≤⎨⎩或112x ⎫≥⎬⎭;(2)(][),13,-∞-+∞.【分析】(1)分别在3x ≤、34x <<和4x ≥三种情况下解不等式求得结果; (2)利用绝对值三角不等式可得到()()21f x a ≥-,由此构造不等式求得结果. 【解析】(1)当2a =时,()43f x x x =-+-.当3x ≤时,()43724f x x x x =-+-=-≥,解得:32x ≤;当34x <<时,()4314f x x x =-+-=≥,无解;当4x ≥时,()43274f x x x x =-+-=-≥,解得:112x ≥; 综上所述:()4f x ≥的解集为32x x ⎧≤⎨⎩或112x ⎫≥⎬⎭.(2)()()()()22222121211f x x a x a x ax a aa a =-+-+≥---+=-+-=-,当且仅当221a x a -≤≤时取等号,()214a ∴-≥,解得:1a ≤-或3a ≥,a ∴的取值范围为(][),13,-∞-+∞.【点睛】本题考查绝对值不等式的求解、利用绝对值三角不等式求解最值的问题,属于常考题型. 【母题来源二】【2019年高考全国Ⅱ卷文数】已知()|||2|().f x x a x x x a =-+-- (1)当1a =时,求不等式()0f x <的解集; (2)若(,1)x ∈-∞时,()0f x <,求a 的取值范围. 【答案】(1)(,1)-∞;(2)[1,)+∞【解析】(1)当a =1时,()=|1| +|2|(1)f x x x x x ---.当1x <时,2()2(1)0f x x =--<;当1x ≥时,()0f x ≥.所以,不等式()0f x <的解集为(,1)-∞. (2)因为()=0f a ,所以1a ≥.当1a ≥,(,1)x ∈-∞时,()=() +(2)()=2()(1)<0f x a x x x x a a x x -----. 所以,a 的取值范围是[1,)+∞.【名师点睛】本题主要考查含绝对值的不等式,熟记分类讨论的方法求解即可,属于常考题型. 【母题来源三】【2018年高考全国Ⅱ卷文数】设函数()5|||2|f x x a x =-+--. (1)当1a =时,求不等式()0f x ≥的解集; (2)若()1f x ≤,求a 的取值范围.【答案】(1){|23}x x -≤≤;(2)(,6][2,)-∞-+∞.【解析】(1)当1a =时,24,1,()2,12,26, 2.x x f x x x x +≤-⎧⎪=-<≤⎨⎪-+>⎩可得()0f x ≥的解集为{|23}x x -≤≤. (2)()1f x ≤等价于|||2|4x a x ++-≥.而|||2||2|x a x a ++-≥+,且当2x =时等号成立. 故()1f x ≤等价于|2|4a +≥. 由|2|4a +≥可得6a ≤-或2a ≥, 所以a 的取值范围是(,6][2,)-∞-+∞.【命题意图】1.理解绝对值的几何意义,并能利用含绝对值不等式的几何意义证明以下不等式: (1)a b a b +≤+. (2) a b a c c b -≤-+-.(3)会利用绝对值的几何意义求解以下类型的不等式:; ; ax b c ax b c x a x b c +≤+≥-+-≥.2.了解证明不等式的基本方法:比较法、综合法、分析法、反证法、放缩法.3.主要考查逻辑推理能力、运算求解能力,考查分类讨论、数形结合思想方法,考查逻辑推理、数学运算等核心素养. 【命题规律】从近三年高考情况来看,此类知识点以解答题的形式出现,主要考查绝对值不等式的解法、不等式的证明、求最值问题等. 【方法总结】(一)解绝对值不等式的常用方法有:(1)公式法:对于形如|f (x )|>g (x )或|f (x )|<g (x ),利用公式|x|<a ⇔−a<x<a (a>0)和|x|>a ⇔x>a 或x<−a (a>0)直接求解不等式;(2)平方法:对于形如|f (x )|≥|g (x )|,利用不等式两边平方的技巧,去掉绝对值,需保证不等式两边同正或同负,即|f (x )|≥|g (x )|⇔f (x )2≥g 2(x );(3)零点分段法:对于形如|f (x )|±|g (x )|≥a ,|f (x )|±|g (x )|≤a ,利用零点分区间法脱去绝对值符号,将其转化为与之等价的不含绝对值符号的不等式(组)求解;(4)几何法:对于形如|x±a|±|x±b|≤c ,|x±a|±|x±b|≥c ,利用绝对值三角不等式的性质求解,即 ①定理1:如果a ,b 是实数,则|a+b|≤|a|+|b|,当且仅当ab ≥0时,等号成立.②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. ③推论1:||a|−|b||≤|a+b|. ④推论2:||a|−|b||≤|a−b|.(5)图象法:对于形如|f (x )|+|g (x )|≥a 可构造y=|f (x )|+|g (x )|−a 或y=|f (x )|+|g (x )|与y=a ,在直角坐标系中作出不等式两边所对应的两个函数的图象,利用函数图象求解或通过移项构造一个函数. (二)含绝对值不等式的恒成立问题的常见类型及其解法:(1)分享参数法运用“max min ()(),()()f x a f x a f x a f x a ≤⇔≤≥⇔≥”可解决恒成立中的参数范围问题.求最值的思路:利用基本不等式和不等式的相关性质解决;将函数解析式用分段函数形式表示,作出函数图象,求得最值;利用性质“||||||||||||a b a b a b -≤±≤+”求最值.(2)更换主元法不少含参不等式恒成立问题,若直接从主元入手非常困难或不可能解决时,可转换思维角度,将主元与参数互换,常可得到简捷的解法.(3)数形结合法在研究曲线交点的恒成立问题时,若能数形结合,揭示问题所蕴含的几何背景,发挥形象思维和抽象思维各自的优势,可直接解决问题. (三)不等式的证明(1)比较法证明不等式最常用的是差值比较法,其基本步骤是:作差—变形—判断差的符号—下结论.其中“变形”是证明的关键,一般通过因式分解或配方将差式变形为几个因式的积或配成几个代数式平方和的形式,当差式是二次三项式时,有时也可用判别式来判断差值的符号.个别题目也可用柯西不等式来证明.(2)基本不等式:如果a ,b>0,那么2a b+≥,当且仅当a=b 时,等号成立.用语言可以表述为:两个正数的算术平均数不小于(即大于或等于)它们的几何平均数.(3)算术平均—几何平均定理(基本不等式的推广):对于n 个正数a 1,a 2,…,a n ,它们的算术平均数不小于它们的几何平均数,即12nn a a a n+++≥当且仅当a 1=a 2=…=a n 时,等号成立.1.(2020·山西省高三)已知函数()|1||2|f x x x a =++-. (1)若1a =,解不等式()4f x <;(2)对任意的实数m ,若总存在实数x ,使得224()m m f x -+=,求实数a 的取值范围.【答案】(1)35(,)22-(2)[2,1]-【分析】(1)分类讨论求解绝对值不等式,即可求得结果;(2)求得()f x 的值域以及224y m m =-+的值域,根据二次函数的值域是()f x 值域的子集,求参数的范围即可.【解析】(1)当1a =时,()4|1||2|4f x x x <⇒++-<,化为123x x <-⎧⎨>-⎩或1234x -≤≤⎧⎨<⎩或2214x x >⎧⎨-<⎩ 解得312x -<<-或12x -≤≤或522x <<, 3522x ∴-<<.即不等式()4f x <的解集为35(,)22-.(2)根据题意,得224m m -+的取值范围是()f x 值域的子集.2224(1)33m m m -+=-+≥又由于()1221f x x x a a =++-≥+,()f x ∴的值域为[|21|,)a ++∞故|21|3a +≤,21a ∴-≤≤. 即实数a 的取值范围为[2,1]-.【点睛】本题考查分类讨论求解绝对值不等式,以及由绝对值三角不等式求解绝对值函数的最小值,属综合性基础题.2.(2020·四川省泸县第二中学高三二模)已知函数()211f x x x =-++. (1)求不等式()2f x x ≤+的解集;(2)若函数()y f x =的最小值记为m ,设0a >,0b >,且有a b m +=.求1212a b +++的最小值. 【答案】(1)[]0,1(2【分析】(1)作出函数图象,数形结合即可得到答案;(2)32a b +=⇒9122a b +++=,()()112121212912a b a b a b ⎛⎫+=++++⎡⎤ ⎪⎣⎦++++⎝⎭,在乘开,利用基本不等式即可. 【解析】(1)因为()3,1,12112,1,213,.2x x f x x x x x x x ⎧⎪-<-⎪⎪=-++=-+-≤≤⎨⎪⎪>⎪⎩从图可知满足不等式()2f x x ≤+的解集为[]0,1.(2)由图可知函数()y f x =的最小值为32,即32m =. 所以32a b +=,从而9122a b +++=,从而()()112121212912a b a b a b ⎛⎫+=++++⎡⎤ ⎪⎣⎦++++⎝⎭()2122263391299a b a b ⎡⎡⎤+⎛⎫++=++≥+=⎢⎢⎥ ⎪++⎢⎢⎥⎝⎭⎣⎦⎣当且仅当()21212a b a b ++=++,即1114,22a b -==时,等号成立,∴1212a b +++ 【点睛】本题考查解绝对值不等式以基本不等式求最值的问题,是一道中档题.3.(2020·深圳市宝安中学(集团)高三月考)已知定义在R 上的函数()|1||2|f x x x =++-的最小值为a .(1)求a 的值.(2)若p ,q ,r 为正实数,且p q r a ++=,求证:2223p q r ++≥.【答案】(1)3;(2)证明见解析【分析】(1)根据绝对值的三角不等式求解即可. (2)根据三元的柯西不等式证明即可.【解析】(1)根据绝对值的三角不等式有()()12123x x x x ++-≥+--=. 当且仅当12x -≤≤ 时取等号.故3a =.(2)证明:由(1)有3p q r ++=.利用三元的柯西不等式有()()()22222222221119p q r p q r p q r ++=++++≥++=.故2223p q r ++≥【点睛】本题主要考查了绝对值的三角不等式与三元的柯西不等式运用,属于基础题. 4.(2020·江西省高三)已知函数()221f x x x =-+-. (1)求不等式()6f x <的解集;(2)若函数()f x 的最小值为m ,且实数a ,b 满足222a b m +=,求34a b +的最大值. 【答案】(1)()1,3-.(2)【分析】(1)首先将()f x 写成分段函数的形式,然后解出即可; (2)首先求出()min 1322f x f ⎛⎫==⎪⎝⎭,然后利用柯西不等式求解即可. 【解析】(1)()133,212211,2233,2x x f x x x x x x x ⎧-+≤⎪⎪⎪=-+-=+<<⎨⎪-≥⎪⎪⎩,()6f x <等价于12336x x ⎧≤⎪⎨⎪-+<⎩或12216x x ⎧<<⎪⎨⎪+<⎩或2336x x ≥⎧⎨-<⎩, 解得112x -<≤或122x <<或23x ≤<. 故不等式()6f x <的解集为()1,3-. (2)由(1)知()f x 在1,2⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭上单调递减,在1,2⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭上单调递增,所以()min 1322f x f ⎛⎫==⎪⎝⎭, 则223a b +=,故34a b +≤=(当且仅当a =b =), 即34a b +的最大值为【点睛】本题考查的是含绝对值不等式的解法和利用柯西不等式求最值,考查了分类讨论的思想,属于基础题.5.(2020·山西省高三月考)已知函数()|1|2|2|)(R f x x x x =-+-∈,记()f x 得最小值为m . (1)解不等式()5f x ≤;(2)若2a b m +=,求22a b +的最小值. 【答案】(1)100,3⎡⎤⎢⎥⎣⎦;(2)15. 【分析】(1)利用零点分段法,分1x <,12x ≤≤,2x >三种情况去绝对值,解不等式;(2)利用含绝对值三角不等式求得1m =,即21a b +=,方法一,利用柯西不等式2222(2)(12)()a b a b +≤++,求得22a b +的最小值,方法二,根据12a b =-,代入22a b + ,转化为关于b 的二次函数求最值.【解析】(1)53,1()3,1235,2x x f x x x x x -<⎧⎪=-≤≤⎨⎪->⎩,原不等式可等价于5351x x -≤⎧⎨<⎩,或3512x x -≤⎧⎨≤≤⎩,或3552x x -≤⎧⎨>⎩ 解得:1003x ≤≤, 所以原不等式的解集为100,3⎡⎤⎢⎥⎣⎦(2)由(1)可知()122122f x x x x x x =-+-=-+-+-,()()122121x x x x ≥---+-=+-≥当且仅当2x =时等号成立,所以1m = 即21a b +=方法一 由柯西不等式得2222(2)(12)()a b a b +≤++2215a b ∴+≥, 当且仅当225a b ==时取等号方法二 由题意得12a b =-222222211(12)5415()555a b b b b b b +=-+=-+=-+≥当且仅当12,55a b ==时等号成立.【点睛】本题考查含绝对值不等式的解法,以及含绝对值三角不等式的应用,柯西不等式求最值,意在考查转化与化归的思想,计算能力属于基础题型. 6.(2020·吉林省高三)已知函数()12f x x x =-+(1)在平面直角坐标系中作出函数()f x 的图象,并解不等式()2f x ≥; (2)若不等式()15f x x k +-≥-对任意的x ∈R 恒成立,求证:65k k+≥.【答案】(1)图象见解析,13x x ⎧≤-⎨⎩或}1x ≥;(2)证明见解析.【分析】(1)去掉绝对值号,根据一次函数的图象与性质,即可得到函数()f x 的图象,结合图象,即可求解不等式的解集;(2)不等式()15f x x k +-≥-对任意的x ∈R 恒成立,只需()min 51k f x x -≤⎡+-⎤⎣⎦,求得3k ≥,然后利用作差法,即可证得65k k+≥. 【解析】(1)由题意,函数()31,1121,0131,0x x f x x x x x x x -≥⎧⎪=-+=+<<⎨⎪-+≤⎩,在直角坐标系中作出函数()f x 的图象,如图所示:当13x =-时,可得()2f x =,当1x =时,可得()2f x =,所以根据图象可得解不等式()2f x ≥的解集为13x x ⎧≤-⎨⎩或}1x ≥.(2)由()12222222f x x x x x x +-=-+≥--=,当且仅当()()2220x x -≤,即01x ≤≤时取等号,所以()1f x x +-的最小值为2, 由不等式()15f x x k +-≥-对任意的x ∈R 恒成立, 所以只需()min 512k f x x -≤⎡+-⎤=⎣⎦,可得3k ≥,又由()()22365650k k k k k k k k---++-==≥,所以65k k +≥.【点睛】本题主要考查了绝对值不等式的解法和绝对值不等式恒成立问题,着重考查转化思想和数形结合思想的应用,属于中档试题.7.(2020·山西省高三)已知函数()12f x x x a =++-. (1)若1a =,解不等式()4f x <;(2)对任意的实数m ,若总存在实数x ,使得()224m m f x -+=,求实数a 的取值范围.【答案】(1)35,22⎛⎫-⎪⎝⎭(2)[]2,1- 【分析】(1)根据绝对值定义将不等式化为三个不等式组,最后求并集得结果;(2)先根据绝对值三角不等式得()f x 值域,再根据二次函数性质得值域,最后根据两个值域关系列不等式,解得结果.【解析】(1)当1a =时,()4124f x x x <⇒++-<,化为123x x <-⎧⎨>-⎩或1234x -≤≤⎧⎨<⎩或2214x x >⎧⎨-<⎩, 解得312x -<<-或12x -≤≤或522x <<, ∴3522x -<<.即不等式()4f x <的解集为35,22⎛⎫- ⎪⎝⎭. (2)根据题意,得224m m -+的取值范围是()f x 值域的子集.()2224133m m m -+=-+≥,又由于()1221f x x x a a =++-≥+,∴()f x 的值域为)21,a ⎡++∞⎣ 故213a +≤,∴21a -≤≤.即实数a 的取值范围为[]2,1-【点睛】本题考查分类讨论求解含绝对值不等式、绝对值三角不等式、方程恒有解问题,考查综合分析求解能力,属中档题.8.(2020·山西省太原五中高三月考)已知函数()1211f x x x =-+++(1)求不等式()8f x <的解集;(2)若x R ∀∈,函数()2log f x a ≥恒成立,求实数a 的取值范围.【答案】(1)8,23⎛⎫- ⎪⎝⎭;(2)(]0,8. 【分析】由题意可得()32141131x x f x x x x x +≥⎧⎪=+-<<⎨⎪-≤-⎩,然后分段解不等式可得答案,(2) x R ∀∈,函数()2log f x a ≥恒成立,则()2min log f x a ≥,分段求出函数()f x 的最小值,然后解出答案.【解析】由函数()321121141131x x f x x x x x x x +≥⎧⎪=-+++=+-<<⎨⎪-≤-⎩(1)当1x ≥时,()8f x <,即328x +<,得2x <,所以12x ≤<.当11x -<<时,()8f x <,即48x +<,得4x <,所以11x -<<.当1x ≤-时,()8f x <,即38x -<,得83x >-,所以813x -<≤-所以不等式()8f x <的解集为8,23⎛⎫- ⎪⎝⎭.(2) 若x R ∀∈,函数()2log f x a ≥恒成立,则()2min log f x a ≥ 由()32141131x x f x x x x x +≥⎧⎪=+-<<⎨⎪-≤-⎩,当1x ≥时,()325f x x =+≥,当11x -<<时,()43f x x =+>,当1x ≤-时,()33f x x =-≥所以()min 3f x =,则()2min 3log f x a =≥,可得08a <≤所以x R ∀∈,函数()2log f x a ≥恒成立,则实数a 的取值范围为(]0,8【点睛】本题考查解含绝对值的不等式,不等式恒成立求参数的范围,含绝对值的不等式关键是利用定义打开绝对值,属于中档题.9.(2020·全国高三)设函数()|2|f x x x =+-+,集合M 为不等式()0f x <的解集. (1)求集合M ;(2)当m ,n M ∈时,证明:3mn n ++.【答案】(1){|x x <x >(2)证明见解析;【分析】(1)对x 分三类讨论去掉绝对值,解得结果再相并可得结果;(2)两边平方再作差比较可证不等式成立.【解析】(1)当x <((20x x -++++<,解得x <当3x <-((20x x ++++<, 解得x <当3x -时,原不等式化为((20x x +-++<,解得x >所以{|M x x =<x >.(2)欲证|3||mn m n +>+成立,只需证22(3)||)mn m n +>+成立.因为222222(3)|)339mn m n m n m n +-+=--+.()()2233m n =--.又由m ,n M ∈,得23m >,23n >.所以22(3)|)0mn m n +-+>,即22(3)||)mn m n +>+成立.所以|3|||mn m n +>+成立.【点睛】本题考查了分类讨论法解绝对值不等式,考查了比较法证明不等式,平方后再作差是解题关键,属于中档题.10.(2020·山西省高三)已知不等式23x x -<与不等式()20,x mx n m n R -+<∈的解集相同. (1)求m n -;(2)若(),,0,1a b c ∈,且ab bc ac m n ++=-,求222a b c ++的最小值.【答案】(1)1;(2)1.【分析】(1)解不等式|23|x x -<得出20(,)x mx n m n R -+<∈的解集,从而求得m ,n ;(2)根据题意,利用基本不等式求得222a b c ++的最小值.【解析】(1)当0x ≤时,不等式解集为空集;当0x >时,2323x x x x x -<⇔-<-<,即13x <<,所以1,3是方程20x mx n -+=的两根,所以10,930.m n m n -+=⎧⎨-+=⎩解得4,3.m n =⎧⎨=⎩所以1m n -=.(2)由(1)可知1ab bc ac ++=, 因为222a b ab +≥,222b c bc +≥,222a c ac +≥, 所以222222222222a b b c a c a b c +++++=++ 1ab bc ac ≥++=(当且仅当a b c === 所以222a b c ++的最小值为1.【点睛】本题考查了绝对值不等式的解法,基本不等式的应用,属于中档题.11.(2020·重庆高三)已知函数f (x )=|2x ﹣1|﹣3|x +1|,设f (x )的最大值为M .(1)求M ;(2)若正数a ,b 满足3311a b +=Mab ,证明:a 4b +ab 443≥. 【答案】(1)M =3(2)证明见解析;【分析】(1)由f (x )=|2x ﹣1|﹣3|x +1|=|2x ﹣1|﹣|2x +2|﹣|x +1|,结合绝对值不等式的性质和绝对值的几何意义,可得所求最大值;(2)由(1)可得3311a b +=3ab ,a 4b +ab 4=ab (a 3+b 3)13=(3311a b +)(a 3+b 3),再由基本不等式即可得证.【解析】(1)函数f (x )=|2x ﹣1|﹣3|x +1|=|2x ﹣1|﹣|2x +2|﹣|x +1|≤|2x ﹣1﹣2x ﹣2|﹣|﹣1+1|=3,当x =﹣1时,f (x )取得最大值3,即M =3;(2)证明:正数a ,b 满足3311a b+=3ab , 故a 4b +ab 4=ab (a 3+b 3)13=(3311a b +)(a 3+b 3)13=(1+13333a b b a++)13≥()43=,当且仅当a =b = 故a 4b +ab 443≥.【点睛】此题考查了绝对值不等式,利用基本不等式证明不等式,属于中档题.12.(2020·福建省高三)已知函数()1f x x a x =-+-.(1)当0a =时,求不等式()1f x ≤的解集A .(2)设()32f x x ≤-的解集为B ,若A B ⊆,求这数a 的值. 【答案】(1){|01}A x x =≤≤(2)12 【分析】(1)将0a =代入,则|||1|1x x +-,再利用绝对值不等式的性质即可得解;(2)问题等价于1122x a --在[0x ∈,1]上恒成立,由此建立关于a 的不等式组,解出即可. 【解析】(1)当0a =时,()|||1|f x x x =+-,即解不等式|||1|1x x +-,由绝对值不等式知,|||1||(1)|1x x x x +---=,当且仅当(1)0x x -时取等号,因此()1f x 的解集{|01}A x x =;(2)由A B ⊆,即[0x ∈,1],不等式3()||2f x x -恒成立, 即3||12x a xx -+--,整理得1||2x a -, 故1122x a --在[0x ∈,1]上恒成立, 则1212a x a x ⎧-⎪⎪⎨⎪+⎪⎩在[0x ∈,1]上恒成立,得1212a a ⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩, 故12a =. 【点睛】本题考查含绝对值、参数的不等式有解问题与基本不等式的应用,考查运算求解能力、推理论证能力,考查化归与转化思想等,属于中档题.13.(2020·福建省高三)已知函数()12f x x x =-+-.(1)求不等式()3f x <的解集I ; (2)当a ,b ,c I ∈时,求证:11191111114333a b b c c a ++≤+++---.【答案】(1){}03I x x =<<;(2)见解析.【分析】(1)采用分类讨论的方法,求出各段的范围,然后取并集,可得结果.(2)根据不等式2++≥≤a b a b ,化简式子,可证明该结果. 【解析】(1)当1x ≤时,原不等式化简为323-<x ,即01x <≤;当12x <≤时,原不等式化简为13<,恒成立,即12x <≤;当2x >时,原不等式化简为233x -<,即23x <<. 综上,原不等式的解集{}03I x x =<<.(2)当a ,b ,c I ∈时,a ,b ,c ,3a -,3b -,3c -均为正数, 令111111111333=+++++---T a b b c c a则≤T ()()()33394444+-+-+-≤++=a b b c c a T . 当且仅当32===a b c 时,取等号 【点睛】本题考查绝对值不等式的解法以及基本不等式的应用,熟练使用分类讨论的方法(或零点分段法),同时善于观察,识记基本不等式的使用条件:一正,二定,三相等,属中档题.14.(2020·山西省高三)已知函数()2f x x =. (1)求不等式()1f x >的解集;(2)若正数,,a b c 满足24923a b c f ⎛⎫++=+ ⎪⎝⎭,求149a b c ++的最小值. 【答案】(1)22,3⎛⎫- ⎪⎝⎭;(2)1963. 【分析】(1)化简后根据绝对值中的零点将()f x 转换为分段函数,再求解即可.(2)代入可得()1491149493a b c a b c a b c ⎛⎫++=++++ ⎪⎝⎭,再根据柯西不等式求最小值即可. 【解析】(1)化简得321x x -->①当0x ≤时,()()323f x x x x =---=+,由()1f x >即31x +>,解得2x >-,又0x ≤,所以20x -<≤;②当03x <<时,()33f x x =-,由()1f x >,即231x ->,解得23x <,又02x <<,所以203x <<; ③当3x ≥时,()3f x x =--,不满足()1f x >,此时不等式无解;综上,不等式()1f x >的解集为22,3⎛⎫- ⎪⎝⎭. (2)249233a b c f ⎛⎫++=+= ⎪⎝⎭, 所以()1491149493a b c a b c a b c ⎛⎫++=++++ ⎪⎝⎭∵,,0a b c >,∴由柯西不等式:上式((22222213⎡⎤⎛⎛⎡⎤⎢⎥=++⋅++ ⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎝⎝⎣⎦((213⎡≥⨯⨯⎢⎣()2119614933=++=. 当且仅当314a b c ===时,等号成立. 所以149a b c ++的最小值为1963. 【点睛】本题主要考查了绝对值不等式的求解、柯西不等式求最小值的问题,属于中档题.15.(2020·山西省太原五中高三月考)已知函数()()0, 0f x x a x b a b =-++>>.(1)当1a b ==时,解不等式()2f x x <+;(2)若()f x 的值域为[)3,+∞,证明:()224281a b b a b +++≥+. 【答案】(1){}02x x <<;(2)详见解析.【分析】(1)在1x <-,11x -≤<,1x ≥三种情况下,分别解不等式,最后取并集即可;(2)()f x x a x b a b =-++≥+,结合()f x 的值域为[)3,+∞,可知3a b +=.因此有()()1221a b a b ++≥=⇒++≥⎪⎩()()2218411a b a b ⎧++≥⎪⎨≥⎪+⎩,从而证明出题设不等式. 【解析】(1)当1a b ==时,不等式为112x x x -++<+,当1x <-时,不等式化为2223x x x -<+⇒>-,此时不等式无解; 当11x -≤<时,不等式化为220x x <+⇒>,故01x <<;当1x ≥时,不等式化为222x x x <+⇒<,故12x ≤<.综上可知,不等式的解集为{}02x x <<. (2)()f x x a x b a b =-++≥+,当且仅当x a -与x b +异号时,()f x 取得最小值a b +,∵()f x 的值域为[)3,+∞,且0a >,0b >,故3a b +=.()122a b ++≥=(当且仅当12a b =+=时取等号), ∴()2218a b ++≥.又∵()1a b ++≥12a b =+=时取等号),∴()41a b +≤,∴()411a b +≥, ∴()224(1)91a b a b +++≥+, ∴()224281a b b a b +++≥+. 【点睛】本题主要考查了绝对值不等式的解法,考查了基本不等式的应用,属于中档题. 16.(2020·山西省高三)已知函数()()220f x x a x a a =-++>.(1)求不等式()3f x a ≥的解集;(2)若()f x 的最小值为()20b b ->【答案】(1){0x x ≤或4}3a x ≥;(2)见解析 【分析】(1)首先根据题意得到()3,3,3,x a x a f x x a a x a x a x a -+<-⎧⎪=-+-≤≤⎨⎪->⎩,再对a 分类讨论解不等式即可.(2)首先根据函数()f x 的单调性得到22a b +=,再利用柯西不等式证明即可.【解析】(1)()3,3,3,x a x a f x x a a x a x a x a -+<-⎧⎪=-+-≤≤⎨⎪->⎩,①当x a <-时,由33x a a -+≥,解得x a <-;②当a x a -≤≤时,由33x a a -+≥得0a x -≤≤;③当x a >时,由33x a a -≥得43a x ≥. 综上可得不等式()3f x a ≥的解集为{0x x ≤或4}3a x ≥. (2)由()3,3,3,x a x a f x x a a x a x a x a -+<-⎧⎪=-+-≤≤⎨⎪->⎩,可知:当x a ≤时,()f x 为减函数,当x a >时,()f x 为增函数.所以当x a =时,()f x 取到最小值2a ,所以22a b =-,即22a b +=.== 当12a =,1b=时取等号.≤【点睛】本题第一问考查绝对值不等式的解法,第二问考查不等式的证明,熟练掌握柯西不等式为解题的关键,属于中档题.17.(2020·陕西省西安中学高三)已知,,a b c R +∈,x R ∀∈,不等式|1||2|x x a b c ---≤++恒成立.(1)求证:22213a b c ++≥(2)求证【答案】(1)证明见解析(2)证明见解析【分析】(1)先根据绝对值不等式求得|1||2|x x ---的最大值,从而得到1a b c ++≥,再利用基本不等式进行证明;(2)利用基本不等式222a b ab +≥变形得222()2a b a b ++≥,两边开平方得到新的不等式,利用同理可得另外两个不等式,再进行不等式相加,即可得答案.【解析】(1)∵|1||2||12|1x x x x ---≤--+=,∴1a b c ++≥.∵222a b ab +≥,222b c bc +≥,222c a ac +≥,∴222222222a b c ab bc ac ≥++++,∴2222222333222()1a b c a b c ab bc ac a b c ++≥+++++=++≥, ∴22213a b c ++≥. (2)∵222a b ab +≥,()2222222()a ba ab b a b +≥++=+,即222()2a b a b ++≥||()22a b a b ≥+=+.)2b c ≥+)c a ≥+.)a b c ≥++≥【点睛】本题考查绝对值不等式、应用基本不等式证明不等式,考查函数与方程思想、转化与化归思想,考查逻辑推理能力和推理论证能力.18.(2020·江苏省高三)已知x ,y ,z 均为正数,且11131112x y z ++≤+++,求证:4910x y z ++≥. 【答案】详见解析【分析】由x ,y ,z 均为正数,运用柯西不等式和不等式的性质,即可得证;【解析】因为x ,y ,z 均为正数,所以1x +,1y +,1z +均为正数,由柯西不等式得()()()214191111(123)36111x y z x y z ⎛⎫++≥++=⎪+++++++⎡⎭⎤⎣⎦+⎝, 当且仅当222(1)4(1)9(1)x y z +=+=+时,等式成立.因为11131112x y z ++≤+++, 所以2(1)4(1)9(1)36243x y z +++++≥⨯=, 所以4910x y z ++≥.【点睛】本题考查不等式的证明,注意运用柯西不等式和不等式的性质,考查推理和运算能力,属于中档题.19.(2019·四川省高三月考)已知函数f (x )=|2x ﹣1|﹣|x +1|. (1)求不等式f (x )≤﹣1的解集M ;(2)结合(1),若m 是集合M 中最大的元素,且a +b =m (a >0,b >0),求+ 【答案】(1)1,13⎡⎤⎢⎥⎣⎦;(2)5【分析】(1)分段去不等式中的绝对值再求解即可. (2)根据(1)可得1m =,再根据柯西不等式求解最大值即可. 【解析】(1)不等式f (x )≤﹣1即|2x ﹣1|﹣|x +1|≤﹣1,可得11211x x x ≤-⎧⎨-++≤-⎩或1121211x x x ⎧-⎪⎨⎪---≤-⎩<<或122111x x x ⎧≥⎪⎨⎪---≤-⎩, 解得:无解或13≤x 12<或12≤x ≤1, 综上可得13≤x ≤1,即所求解集为[13,1];(2)由(1)可得a +b =1(a ,b >0),由柯西不等式可得(2≤(32+42)(a +b ),即为(2≤25,可得≤5,当且仅当a 925=,b 1625=时取得等号,则5.【点睛】本题主要考查了绝对值不等式的求解以及柯西不等式的运用,属于中等题型. 20.(2020·广东省高三月考) 已知函数()()20,0f x x a x b a b =-++>>. (1)当1a b ==时,解不等式()2f x x ≥-;(2)若函数()f x 的值域为[)2,+∞,求2242a b b a+的最小值. 【答案】(1){3x x ≤-或}1x ≥-;(2)2.【分析】(1)可知所求不等式为122x x x -++≥-,然后分2x -≤、21x -<<、1x ≥三种情况解该不等式,即可得出原不等式的解集;(2)利用绝对值三角不等式可得()min 22f x a b =+=,然后将所求代数式变形为2222442222a b a b b a b a b a ⎛⎫⎛⎫+=+++- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,利用基本不等式可求得2242a b b a +的最小值. 【解析】(1)根据题意得原不等式为122x x x -++≥-.当2x -≤时,则有122x x x ---≥-,解得3x ≤-,此时3x ≤-; 当21x -<<时,则有122x x x -++≥-,解得1x ≥-,此时11x -≤<; 当1x ≥时,则有122x x x -++≥-,解得13x ≥,此时1x ≥. 综上所述,不等式()2f x x ≥-的解集为{3x x ≤-或}1x ≥-; (2)()222f x x a x b x a x b a b =-++≥---=+, 当且仅当()()20x a x b -+≤时等号成立,0a >,0b >,函数()y f x =的值域为[)2,+∞,即22a b +=.()2222224442222222a b a b a b a b b a b a b a b a ⎛⎫⎛⎫⎛⎫∴+=+++-=+++- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭()22222a b ≥=+-=,当且仅当21a b ==时取等号,因此,2242a b b a+的最小值为2.【点睛】本题考查绝对值不等式的求解,同时也考查了利用基本不等式求最值,涉及绝对值三角不等式的应用,考查计算能力,属于中等题.21.(2020·宁夏回族自治区银川一中高三)已知()12f x x x =-+-. (1)求使得()2f x >的x 的取值集合M ;(2)求证:对任意实数a ,()0b a ≠,当R x C M ∈时,()a b a b a f x ++-≥恒成立. 【答案】(1)12x x ⎧<⎨⎩或52x ⎫>⎬⎭;(2)见解析 【分析】(1)利用|1||2|x x -+-的几何意义,表示数轴上的x 对应点到1和2对应点的距离之和,分析即得解.(2)把||||||()a b a b a f x ++-≥,转化为()||||||a b a b f x a ++-≤,利用绝对值的性质求得||||||a b a b a ++-得最小值即得解.【解析】(1)由()2f x >,即|1||2|2x x -+->.而|1||2|x x -+-表示数轴上的x 对应点到1和2对应点的距离之和,而数轴上满足|1||2|2x x -+-=的点的坐标为12和52, 故不等式|1||2|2x x -+->的解集为15{|}22x x <>或.(2)证明:要证||||||()a b a b a f x ++-≥,只需证()||||||a b a b f x a ++-≤,∵||||||2||a b a b a b a b a ++-≥++-=,当且仅当()()0a b a b +-≥时取等号,∴||||2||a b a b a ++-≥由(1),当R x C M ∈时,()2f x ≤∴||||()||a b a b f x a ++-≤∴原命题成立..【点睛】本题考查了绝对值不等式得解集及不等式证明,考查了学生综合分析,转化与划归,逻辑推理得能力,属于中档题.22.(2020·河南省高三三模)已知是a ,b ,c 正实数,且21a b c ++=.()1求111abc++的最小值;()2求证:22216a b c ++≥.【答案】()16+;()2证明见解析.【分析】()1根据a ,b ,c 是正实数,且21a b c ++=,可得()1111112a b c a b c a b c ⎛⎫++=++++ ⎪⎝⎭,然后利用基本不等式求出111a b c++的最小值即可;()2由柯西不等式可得()()()22222221122a b c a b c ++++≥++,再结合21a b c ++=,即可证明22216a b c ++≥成立. 【解析】()121a b c ++=,∴()11111122b a c a b ca b c a b c a b a⎛⎫++=++++=+++ ⎪⎝⎭ 246a c bc b c+++≥+当且仅当a b ==时,等号成立.又由21a b c ++=,∴a b ==,c =时,等号成立,即111a b c++的最小值为6+. ()2由柯西不等式可得()()()222222211221a b c a b c ++++≥++=即2221 6a b c ++≥当且仅当112a b c==时,等号成立.又由21a b c ++=,∴13c =,16a b ==时,等号成立.∴22216a b c ++≥成立.【点睛】本题考查利用综合法证明不等式,基本不等式和柯西不等式的运用,考查转化思想,属于中档题. 23.(2020·江西省高三三模)已知()|||1|.f x k x x =+- (Ⅰ)若2k =,解不等式()5f x ≤.(Ⅱ)若关于x 的不等式()|1||22|f x x x ≤++-的充分条件是1,22x ⎡∈⎤⎢⎥⎣⎦,求k 的取值范围.【答案】(Ⅰ)4,23⎡⎤-⎢⎥⎣⎦(Ⅱ)(],2-∞. 【分析】(Ⅰ)分区间讨论,去掉绝对值号即可求解;(Ⅱ)由题意可转化为11x x k x ++-≤在1,22x ⎡∈⎤⎢⎥⎣⎦恒成立,根据绝对值不等式可求出11112x x x x x x++-++-≥=,即可求解. 【解析】(Ⅰ)若2k =,不等式()5f x ≤可化为215x x +-≤. 当0x <时,()215x x ---≤,即43x ≥-,∴403x -≤<; 当01x ≤<时,()215x x --≤,即4x ≤,∴01x ≤<; 当1x ≥时,()215x x +-≤,即2x ≤,∴12x ≤≤.故不等式的解集为4,23⎡⎤-⎢⎥⎣⎦.(Ⅱ)关于x 的不等式()122f x x x ≤+++在1,22x ⎡∈⎤⎢⎥⎣⎦恒成立,即1221k x x x x ≤+++--在1,22x ⎡∈⎤⎢⎥⎣⎦恒成立,∴11x x k x ++-≤在1,22x ⎡∈⎤⎢⎥⎣⎦恒成立,∵11112x x x x x x++-++-≥=,等号在1x +,1x -同号时等号成立,所以,所求实数k 的范围是(],2-∞.【点睛】本题主要考查了含绝对值不等式的解法,不等式恒成立求参数取值范围,分类讨论思想,转化思想,属于中档题.24.(2020·河北省高三)已知a ,b ,c 为正实数,且a+b+c=1.(Ⅰ)证明:1111118a b c ⎛⎫⎛⎫⎛⎫---≥ ⎪⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭; (Ⅱ)证明:32a b c b c a c a b ++≥+++. 【答案】(Ⅰ)证明见解析;(Ⅱ)证明见解析.【分析】(Ⅰ)每个式子通分后把1用a b c ++代换后分子应用基本不等式可证结论;(Ⅱ)变形111a b c a b c a b c a b c b c a c a b b c a c a b ++++++⎛⎫⎛⎫⎛⎫++=-+-+- ⎪ ⎪ ⎪++++++⎝⎭⎝⎭⎝⎭,三个分式中分子a b c ++提取出来并变为()()()12b c a c a b ⎡⎤+++++⎣⎦,即原不等式左边()()()111132b c a c a b b c a c a b ⎛⎫⎡⎤=+++++++- ⎪⎣⎦+++⎝⎭,再用柯西不等式可证得结论.【解析】(Ⅰ)1111111118a b c b c a c a b a b c a b c a b c ---+++⎛⎫⎛⎫⎛⎫---=⋅⋅=⋅⋅≥=⎪⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭,当且仅当“a=b=c ”时取等号; (Ⅱ)111a b c a b c a b c a b c b c a c a b b c a c a b ++++++⎛⎫⎛⎫⎛⎫++=-+-+- ⎪ ⎪ ⎪++++++⎝⎭⎝⎭⎝⎭()()()111132b c a c a b b c a c a b ⎛⎫⎡⎤=+++++++- ⎪⎣⎦+++⎝⎭22113333222≥+-=⨯-=, 当且仅当“a =b =c ”时取等号.【点睛】本题考查用基本不等式和柯西不等式证明不等式成立,解题关键是要凑出基本不等式和柯西不等式的形式,然后才可得出结论,掌握基本不等式和柯西不等式是解题.25.(2020·南昌市新建一中高三)已知函数()21f x x x =---,函数()421g x x x m =---+-. (1)当()0f x >时,求实数x 的取值范围;(2)当()g x 与()f x 的图象有公共点时,求实数m 的取值范围. 【答案】(1)1,2⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭;(2)[)1,+∞.【分析】(1)去绝对值,转化为分段函数,解不等式即可;(2)函数()y g x =与()y f x =的图象有公共点,则方程()()f x g x =有解,利用参变量分离法得出224m x x =-+-有解,利用绝对值三角不等式可求得m 的取值范围.【解析】(1)当()0f x >时,即21x x ->+. 当2x ≥时,则21x x ->+,此时x ∈∅; 当2x <时,则21x x ->+,解得12x <,此时12x <. 综上所述,实数x 的取值范围为1,2⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭; (2)因为函数()421g x x x m =---+-与函数()y f x =的图象有公共点, 则42121x x m x x ---+-=---有解.即224m x x =-+-有解,由绝对值三角不等式得()24242x x x x -+-≥---=,所以22m ≥,m 1≥. 所以当()y g x =与()y f x =的图象有公共点时,实数m 的取值范围为[)1,+∞.【点睛】本题考查解绝对值不等式,以及函数图象有交点的问题,考查绝对值三角不等式以及分类讨论思想的应用,属于中档题.26.(2020·四川省高三三模)已知函数()||f x x a =-. (1)当1a =时,求不等式11()x f x +>的解集; (2)设不等式|21|()x f x x -+的解集为M ,若1,12M ⎡⎤⊆⎢⎥⎣⎦,求实数a 的取值范围. 【答案】(1)(0,1)(1,)⋃+∞;(2){1}.【分析】(1)将1a =代入,通过讨论x 的范围,去掉绝对值,解各个区间上的x 的范围,取并集即可; (2)问题转化为||1x a x -≤-+,求出x 的范围,得到关于a 的不等式组,解出即可. 【解析】(1)1a =时,111|1|(1)|1|x x x x x +>⇔+>-≠-111x x x >⎧⇔⎨+>-⎩或111x x x <⎧⎨+>-⎩,解之得:1x >或01x <<∴不等式的解集为(0,1)(1,)⋃+∞ (2)不等式的解集为M ,且1,12M ⎡⎤⊆⎢⎥⎣⎦,依题意不等式21x x a x -+-≤在1,12x ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦上恒成立,∴210x -≥,∴|21|()21||x f x x x x a x -+≤⇔-+-≤||111x a x x x a x ⇔-≤-+⇔-≤-≤-+112a a x ≤⎧⎪∴⎨+≤⎪⎩,当1a >时,M 为∅,显然不满足1,12M ⎡⎤⊆⎢⎥⎣⎦; 当1a ≤时,1,2a M +⎛⎤=-∞ ⎥⎝⎦1,12M ⎡⎤⊆⎢⎥⎣⎦,112a +∴≥即1a ≥,1a综上,a 的取值范围为{1}.【点睛】本题主要考查了解绝对值不等式问题,考查分类讨论思想,属于中档题. 27.(2020·福建省高三)已知函数()212f x x x =--+,()221g x x m x =-++. (1)求不等式()2f x <的解集;(2)若存在1x ,2x ∈R ,使得()()120f x g x +=,求m 的取值范围. 【答案】(1){}15x x -<<;(2)73,44⎡⎤-⎢⎥⎣⎦【分析】(1)根据分类讨论的方法,讨论2x -≤,122x -<<,12x ≥三种情况,分别求解,即可得出结果;(2)根据题意,先得到A B ⋂≠∅,其中集合(){},A y y f x x ==∈R ,(){},B y y g x x ==-∈R ,根据绝对值三角不等式,分别求出A ,B ,再由集合间的关系,即可求出结果. 【解析】(1)因为()2f x <,2,2122,x x x ≤-⎧⇔⎨-+++<⎩或12,22122,x x x ⎧-<<⎪⎨⎪-+--<⎩或1,22122x x x ⎧≥⎪⎨⎪---<⎩2,1,x x ≤-⎧⇔⎨>⎩或12,21,x x ⎧-<<⎪⎨⎪>-⎩或1,25x x ⎧≥⎪⎨⎪<⎩ x ⇔∈∅或112x -<<或15152x x ≤<⇔-<<, 所以()2f x <的解集为{}15x x -<<.(2)因为存在1x ,2x ∈R ,使得()()12f x g x =-成立,所以A B ⋂≠∅,其中集合(){},A y y f x x ==∈R ,(){},B y y g x x ==-∈R . 因为()1212222f x x x x x =--+=--+ 11222x x x =-+--+ ()150222x x ⎛⎫≥---+=- ⎪⎝⎭,当且仅当12x =时,“=”成立, 所以52A y y ⎧⎫=≥-⎨⎬⎩⎭.因为()()2221g x x m x -=--++()222121x m x m ≤---+=-+, 当且仅当()()22210x m x -+≤时,“=”成立, 所以{}21B y y m =≤-+ 所以5212m -+≥-,即5212m +≤,即552122m -≤+≤, 解得7344m -≤≤,所以m 的取值范围为73,44⎡⎤-⎢⎥⎣⎦. 【点睛】本题主要考查绝对值不等式的解法,以及绝对值三角不等式求函数的最值问题,属于常考题型. 28.(2020·青海省高三)设函数()21|1|f x x x =---. (1)求不等式()3f x <的解集;(2)若方程2()f x x ax =+有两个不等实数根,求a 的取值范围.【答案】(1)(,3)-∞;(2)()()03-∞⋃+∞,,. 【分析】(1)函数()f x 写成分段函数的形式,分类讨论不等式的解集取并集即可;(2)方程2()f x x ax=+有两个不等实数根等价于2211x x x a x-+---=有两个不等实数根,利用基本不等式求出当x <0时23x x--+的范围,然后数形结合求出a 的取值范围. 【解析】(1)321()21|1|1x x f x x x x x -≤⎧=---=⎨>⎩,,,∵()3f x <,∴3231x x -<⎧⎨≤⎩或31x x <⎧⎨>⎩,∴1x ≤或13x <<,即3x <,∴不等式的解集为(,3)-∞;(2)方程2()f x x ax =+,即221|1|x x x ax ---=+,显然0x =不是方程的根,故2211x x x a x-+---=,令[)()()211211()23001x x x x x g x x x x x ⎧-∈+∞-+---⎪==⎨--+∈-∞⋃⎪⎩,,,,,, 当x <0时,22333x x x x ⎛⎫--+=-++≥ ⎪-⎝⎭,当且仅当x = 作出()g x 的图象,如图所示:∵方程2()f x x ax =+有两个不等实数根,∴由图象可知()()03a ∈-∞⋃+∞,,. 【点睛】本题考查绝对值不等式的解法、根据方程的根的个数求参数的取值范围、分段函数的图象与性质,属于中档题.29.(2020·贵州省高三)设函数()16f x x x a =++--.(1)当2a =时,求不等式()0f x ≤的解集;(2)若()23f x a ≥-,求a 的取值范围.【答案】(1)5722x x ⎧⎫-≤≤⎨⎬⎩⎭;(2)4,3⎛⎤-∞- ⎥⎝⎦. 【分析】(1)分类讨论x 的值,解不等式()0f x ≤即可;(2)利用绝对值三角不等式得出()min f x ,再解不等式()min 23f x a ≥-,即可得出a 的取值范围.【解析】(1)当2a =时,()|1||2|6f x x x =++--当1x <-时,()(1)(2)625f x x x x =-+---=--当12x -≤≤时,()1(2)63f x x x =+---=-当2x >时,()12627f x x x x =++--=-则()25,13,1227,2x x f x x x x --<-⎧⎪=--≤≤⎨⎪->⎩()0f x ≤等价于1250x x <-⎧⎨--≤⎩或1230x -≤≤⎧⎨-≤⎩或2270x x >⎧⎨-≤⎩ 解得5722x -≤≤,则不等式()0f x ≤的解集为5722x x ⎧⎫-≤≤⎨⎬⎩⎭. (2)要使()23f x a ≥-,只需()min 23f x a ≥-即可.又()1616f x x x a a =++--≥+-,且当()()10x x a +-≤时等号成立.∴()min 1623f x a a =+-≥-,则123a a +≥+当230a +≤,即32a ≤-时,123a a +≥+恒成立 当230a +>,即32a >-时,()22123a a +≥+,得231080a a ++≤ 故423a -≤≤-,从而3423a -<≤- 综上,4,3a ⎛⎤∈-∞- ⎥⎝⎦. 【点睛】本题主要考查了分类讨论解绝对值不等式以及求绝对值不等式中参数的范围,属于中档题. 30.(2020·重庆高三)已知函数()22f x x x =+-的最小值为m .(1)求m 的值;(2)若实数a ,b 满足22a b m +=,求221112a b +++的最小值. 【答案】(1)2m =;(2)45【分析】(1)由绝对值三角不等式可得()()222f x x x x x ≥+--=+≥,即可得解;(2)由柯西不等式可得()222221112(11)12a b ab ⎛⎫++++≥+ ⎪++⎝⎭,结合222a b +=即可得解. 【解析】(1)由题意()()2222f x x x x x x x x =++-≥+--=+≥,当且仅当0x =时等号成立,故2m =;(2)由题意222a b +=, 由柯西不等式得()222221112(11124)a b a b ⎛⎫++++≥+⎪++⎭=⎝, 当且仅当232a =,212b =时,等号成立, ∴222211441235a b a b +≥=++++, 故221112a b +++的最小值为45. 【点睛】本题考查了绝对值三角不等式与柯西不等式的应用,属于中档题.31.(2020·广州市天河外国语学校高三月考)已知函数()123f x x x =--+.(1)求不等式()1f x <的解集;。
第2讲 选修4-5 不等式选讲[做小题——激活思维]1.已知正实数a ,b ,c 满足a +b +c =1,则a 2+b 2+c 2的最小值为________. [答案] 132.不等式|3x -1|≤2的解集为________.[答案] ⎣⎢⎡⎦⎥⎤-13,1 3.若关于x 的不等式|x -3|+|x -4|<a 的解集不是空集,则参数a 的取值范围是________.[答案] (1,+∞) 4.已知a >b >c ,若1a -b +1b -c +n c -a≥0恒成立,则n 的取值范围是________. [答案] (-∞,4]5.函数y =5x -1+10-2x 的最大值为________. [答案] 63[扣要点——查缺补漏]1.|x -a |+|x -b |≥c (c >0)和|x -a |+|x -b |≤c (c >0)型不等式的解法 (1)利用绝对值不等式的几何意义求解,体现了数形结合的思想.如T 2. (2)利用“零点分区间法”求解,体现了分类讨论的思想.(3)通过构造函数,利用函数的图象求解,体现了函数与方程的思想. 2.不等式的证明 (1)绝对值三角不等式||a |-|b ||≤|a ±b |≤|a |+|b |.如T 3. (2)算术—几何平均不等式 如果a 1,a 2,…,a n 为n 个正数,则a 1+a 2+…+a n n≥na 1a 2…a n ,当且仅当a 1=a 2=…=a n 时,等号成立.如T 1,T 4.(3)证明不等式的基本方法有比较法、综合法、分析法和反证法,其中比较法和综合法是基础,综合法证明的关键是找到证明的切入点.含绝对值不等式的解法(5年8考)[高考解读] 绝对值不等式的解法是每年高考的热点内容,主要为含两个绝对值的不等式的求解,难度适中.[一题多解](2017·全国卷Ⅰ)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. 切入点:将g (x )=|x +1|+|x -1|的解析式化为分段函数的形式. 关键点:正确求出f (x )≥g (x )的解集,然后利用集合间的包含关系求解.[解] (1)法一:当a =1时,不等式f (x )≥g (x )等价于x 2-x +|x +1|+|x -1|-4≤0.① 当x <-1时,①式化为x 2-3x -4≤0,无解;当-1≤x ≤1时,①式化为x 2-x -2≤0,从而-1≤x ≤1; 当x >1时,①式化为x 2+x -4≤0, 从而1<x ≤-1+172.所以f (x )≥g (x )的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪⎪-1≤x ≤-1+172. 法二:g (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2x ,x ≥1,2,-1≤x <1,-2x ,x <-1,当a =1时,f (x )=-x 2+x +4,在同一平面直角坐标系中,画出g (x )与f (x )的图象如图,易求得A (-1,2),B ⎝⎛⎭⎪⎫-1+172,-1+17,所以f (x )≥g (x )的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪⎪-1≤x ≤-1+172.(2)法一:当x ∈[-1,1]时,g (x )=2,所以f (x )≥g (x )的解集包含[-1,1]等价于当x ∈[-1,1]时,f (x )≥2. 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].法二:当x ∈[-1,1]时,g (x )=2,所以f (x )≥g (x )的解集包含[-1,1]等价于当x ∈[-1,1]时f (x )≥2,即-x 2+ax +4≥2.当x =0时,-x 2+ax +4≥2成立.当x ∈(0,1]时,-x 2+ax +4≥2化为a ≥x -2x.而y =x -2x在(0,1]上单调递增,所以最大值为-1,所以a ≥-1.当x ∈[-1,0)时,-x 2+ax +4≥2化为a ≤x -2x.而y =x -2x在[-1,0)上单调递增,所以最小值为1,所以a ≤1.综上,a 的取值范围为[-1,1]. [教师备选题]1.(2018·全国卷Ⅱ)设函数f (x )=5-|x +a |-|x -2|. (1)当a =1时,求不等式f (x )≥0的解集; (2)若f (x )≤1,求a 的取值范围.[解] (1)当a =1时,f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2x +4,x ≤-1,2,-1<x ≤2,-2x +6,x >2.可得f (x )≥0的解集为{x |-2≤x ≤3}. (2)f (x )≤1等价于|x +a |+|x -2|≥4.而|x +a |+|x -2|≥|a +2|,且当x =2时等号成立. 故f (x )≤1等价于|a +2|≥4. 由|a +2|≥4可得a ≤-6或a ≥2.所以a 的取值范围是(-∞,-6]∪[2,+∞). 2.(2016·全国卷Ⅰ)已知函数f (x )=|x +1|-|2x -3|. (1)画出y =f (x )的图象; (2)求不等式|f (x )|>1的解集.[解] (1)由题意得f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x -4,x ≤-1,3x -2,-1<x ≤32,-x +4,x >32,故y =f (x )的图象如图所示.(2)由f (x )的函数表达式及图象可知, 当f (x )=1时,可得x =1或x =3; 当f (x )=-1时,可得x =13或x =5.故f (x )>1的解集为{x |1<x <3},f (x )<-1的解集为⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪x <13或x >5. 所以|f (x )|>1的解集为⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪x <13或1<x <3或x >5.|x -a |+|x -b |≥c 或≤cc ,|x -a |-|x -b |≥c 或≤c c 型不等式的解法可通过零点分区间法或利用绝对值的几何意义进行求解.零点分区间法的一般步骤①令每个绝对值符号内的代数式为零,并求出相应的根; ②将这些根按从小到大排列,把实数集分为若干个区间;③由所分区间去掉绝对值符号得若干个不等式,解这些不等式,求出解集; ④取各个不等式解集的并集就是原不等式的解集.利用绝对值的几何意义解题由于|x -a |+|x -b |与|x -a |-|x -b |分别表示数轴上与x 对应的点到a ,b 对应的点的距离之和与距离之差,因此对形如|x -a |+|x -b |≤c c 或|x -a |-|x -b |≥c c的不等式,用绝对值的几何意义求解更直观.1.(绝对值不等式的解法、恒成立问题)已知函数f (x )=|x -1|-|x +2|. (1)若不等式f (x )≤|a +1|恒成立,求a 的取值范围; (2)求不等式|f (x )-|x +2||>3的解集.[解] (1)f (x )=|x -1|-|x +2|≤|(x -1)-(x +2)|=3,由f (x )≤|a +1|恒成立得|a +1|≥3,即a +1≥3或a +1≤-3,得a ≥2或a ≤-4. ∴a 的取值范围是(-∞,-4]∪[2,+∞).(2)不等式|f (x )-|x +2||=||x -1|-2|x +2||>3等价于|x -1|-2|x +2|>3或|x -1|-2|x +2|<-3,令g (x )=|x -1|-2|x +2|=⎩⎪⎨⎪⎧-x -5,x ≥1,-3x -3,-2≤x <1,x +5,x <-2,由x +5=-3得x =-8, 由-3x -3=-3得x =0, 作出g (x )的图象如图所示,由图可得原不等式的解集为{x |x <-8或x >0}.2.(绝对值不等式的解法、有解问题)已知函数f (x )=|a -3x |,若不等式f (x )<2的解集为⎝ ⎛⎭⎪⎫-43,0.(1)解不等式f (x )≤|x -2|+4;(2)若不等式f (x )+3|2+x |≤t -4有解,求实数t 的取值范围. [解] (1)f (x )<2即|a -3x |<2,解得a -23<x <a +23,则由题意得⎩⎪⎨⎪⎧a -23=-43,a +23=0,得a =-2.∴f (x )≤|x -2|+4可化为|3x +2|-|x -2|≤4, ∴⎩⎪⎨⎪⎧x <-23,-x ++x -或⎩⎪⎨⎪⎧-23≤x ≤2,x ++x -或⎩⎪⎨⎪⎧x >2,x +-x -,解得-4≤x ≤1,∴不等式f (x )≤|x -2|+4的解集为{x |-4≤x ≤1}.(2)不等式f (x )+3|2+x |≤t -4等价于|3x +2|+|3x +6|≤t -4. ∵|3x +2|+|3x +6|≥|(3x +2)-(3x +6)|=4, ∴由题意,知t -4≥4,解得t ≥8, 故实数t 的取值范围是[8,+∞).不等式的证明(5年5考)[高考解读] 不等式的证明也是高考考查的重点,主要考查作差法和基本不等式法的应用,难度适中,考查学生的逻辑推理核心素养.1.(2019·全国卷Ⅰ)已知a ,b ,c 为正数,且满足abc =1.证明: (1)1a +1b +1c≤a 2+b 2+c 2;(2)(a +b )3+(b +c )3+(c +a )3≥24. 切入点:abc =1.关键点:①“1”的代换;②将(a +b )3+(b +c )3+(c +a )3改编为3(a +b )(b +c )(c +a ). [证明] (1)因为a 2+b 2≥2ab ,b 2+c 2≥2bc ,c 2+a 2≥2ac ,又abc =1,故有a 2+b 2+c 2≥ab +bc +ca=ab +bc +caabc=1a +1b +1c.当且仅当a =b =c =1时,等号成立. 所以1a +1b +1c≤a 2+b 2+c 2.(2)因为a ,b ,c 为正数且abc =1,故有 (a +b )3+(b +c )3+(c +a )3≥33a +b3b +c3a +c3=3(a +b )(b +c )(a +c )≥3×(2ab )×(2bc )×(2ac ) =24.当且仅当a =b =c =1时,等号成立. 所以(a +b )3+(b +c )3+(c +a )3≥24.2.(2016·全国卷Ⅱ)已知函数f (x )=⎪⎪⎪⎪⎪⎪x -12+⎪⎪⎪⎪⎪⎪x +12,M 为不等式f (x )<2的解集. (1)求M ;(2)证明:当a ,b ∈M 时,|a +b |<|1+ab |. 切入点:M 为不等式f (x )<2的解集. 关键点:平方后作差比较.[解] (1)f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-2x ,x ≤-12,1,-12<x <12,2x ,x ≥12.当x ≤-12时,由f (x )<2得-2x <2,解得x >-1;当-12<x <12时,f (x )<2;当x ≥12时,由f (x )<2得2x <2,解得x <1.所以f (x )<2的解集M ={x |-1<x <1}.(2)证明:由(1)知,当a ,b ∈M 时,-1<a <1,-1<b <1,从而(a +b )2-(1+ab )2=a 2+b 2-a 2b 2-1=(a 2-1)(1-b 2)<0.因此|a +b |<|1+ab |. [教师备选题]1.(2014·全国卷Ⅱ)设函数f (x )=⎪⎪⎪⎪⎪⎪x +1a +|x -a |(a >0).(1)证明:f (x )≥2;(2)若f (3)<5,求a 的取值范围.[解] (1)证明:由a >0,有f (x )=⎪⎪⎪⎪⎪⎪x +1a +|x -a |≥⎪⎪⎪⎪⎪⎪x +1a-x -a =1a +a ≥2.所以f (x )≥2.(2)f (3)=⎪⎪⎪⎪⎪⎪3+1a +|3-a |.当a >3时,f (3)=a +1a ,由f (3)<5,得3<a <5+212.当0<a ≤3时,f (3)=6-a +1a ,由f (3)<5,得1+52<a ≤3.综上,a 的取值范围是⎝⎛⎭⎪⎫1+52,5+212.2.(2015·全国卷Ⅱ)设a ,b ,c ,d 均为正数,且a +b =c +d ,证明: (1)若ab >cd ,则a +b >c +d ;(2)a +b >c +d 是|a -b |<|c -d |的充要条件. [证明] (1)因为(a +b )2=a +b +2ab , (c +d )2=c +d +2cd , 由题设a +b =c +d ,ab >cd , 得(a +b )2>(c +d )2. 因此a +b >c +d .(2)①若|a -b |<|c -d |,则(a -b )2<(c -d )2, 即(a +b )2-4ab <(c +d )2-4cd . 因为a +b =c +d ,所以ab >cd . 由(1)得a +b >c +d .②若a +b >c +d ,则(a +b )2>(c +d )2, 即a +b +2ab >c +d +2cd . 因为a +b =c +d ,所以ab >cd .于是(a -b )2=(a +b )2-4ab <(c +d )2-4cd =(c -d )2. 因此|a -b |<|c -d |.综上,a +b >c +d 是|a -b |<|c -d |的充要条件.证明不等式的方法和技巧如果已知条件与待证明的结论之间的联系不明显,可考虑用分析法;如果待证的命题以“至少”“至多”等方式给出,或是否定性命题、唯一性命题,则考虑用反证法.在必要的情况下,可能还需要使用换元法、构造法等技巧简化对问题的表述和证明.尤其是对含绝对值不等式的解法和证明,其简化的基本思路是化去绝对值符号,转化为常见的不等式组求解.多以绝对值的几何意义或“找零点、分区间、逐个解、并起来”为简化策略,而绝对值三角不等式,往往作为不等式放缩的依据.1.(利用基本不等式证明)已知函数f (x )=|x -1|. (1)求不等式f (x )≥3-2|x |的解集;(2)若函数g (x )=f (x )+|x +3|的最小值为m ,正数a ,b 满足a +b =m ,求证:a 2b +b 2a≥4.[解] (1)当x ≥1时,x -1≥3-2x ,解得x ≥43,∴x ≥43;当0<x <1时,1-x ≥3-2x ,解得x ≥2,无解; 当x ≤0时,1-x ≥3+2x ,解得x ≤-23,∴x ≤-23.∴原不等式的解集为⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪x ≥43或x ≤-23. (2)∵g (x )=|x -1|+|x +3|≥|(x -1)-(x +3)|=4, ∴m =4,即a +b =4.又a 2b +b ≥2a , b 2a+a ≥2b , ∴两式相加得⎝ ⎛⎭⎪⎫a 2b +b +⎝ ⎛⎭⎪⎫b 2a +a ≥2a +2b , ∴a 2b +b 2a≥a +b =4. 当且仅当a =b =2时等号成立.2.(作差法和分析法证明不等式)已知函数f (x )=|x +1|. (1)求不等式f (x )<|2x +1|-1的解集M ; (2)设a ,b ∈M ,证明:f (ab )>f (a )-f (-b ).[解] (1)①当x ≤-1时,原不等式可化为-x -1<-2x -2,解得x <-1;②当-1<x <-12时,原不等式可化为x +1<-2x -2,解得x <-1,此时原不等式无解;③当x ≥-12时,原不等式可化为x +1<2x ,解得x >1.综上,M ={x |x <-1或x >1}.(2)证明:因为f (a )-f (-b )=|a +1|-|-b +1|≤|a +1-(-b +1)|=|a +b |. 所以要证f (ab )>f (a )-f (-b ), 只需证|ab +1|>|a +b |,即证|ab+1|2>|a+b|2,即证a2b2+2ab+1>a2+2ab+b2,即证a2b2-a2-b2+1>0,即证(a2-1)(b2-1)>0.因为a,b∈M,所以a2>1,b2>1.所以(a2-1)(b2-1)>0成立,所以原不等式成立.含绝对值不等式的恒成立问题(5年4考)[高考解读]与绝对值不等式有关的恒成立问题也是每年高考的热点,其实质还是考查绝对值不等式的解法,难度适中.(2019·全国卷Ⅱ)已知f(x)=|x-a|x+|x-2|(x-a).(1)当a=1时,求不等式f(x)<0的解集;(2)若x∈(-∞,1)时,f(x)<0,求a的取值范围.切入点:去绝对值号.关键点:正确确立f(x)的值域.[解](1)当a=1时,f(x)=|x-1|x+|x-2|(x-1).当x<1时,f(x)=-2(x-1)2<0;当x≥1时,f(x)≥0,所以,不等式f(x)<0的解集为(-∞,1).(2)因为f(a)=0,所以a≥1.当a≥1,x∈(-∞,1)时,f(x)=(a-x)x+(2-x)(x-a)=2(a-x)(x-1)<0.所以,a的取值范围是[1,+∞).[教师备选题](2018·全国卷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,+∞)上成立,因此a +b 的最小值为5.解决含绝对值不等式的恒成立问题,用等价转化思想利用三角不等式求出最值进行转化;利用分类讨论思想,转化成求函数值域;数形结合转化.1.(2019·贵阳模拟)已知f (x )=|x +1|-|2x -1|.(1)求不等式f (x )>0的解集;(2)若x ∈R 时,不等式f (x )≤a +x 恒成立,求实数a 的取值范围.[解] (1)f (x )=|x +1|-|2x -1|=⎩⎪⎨⎪⎧ x -2,x <-1,3x ,-1≤x ≤12,-x +2,x >12. 当x <-1时,由x -2>0得x >2,即解集为∅;当-1≤x ≤12时,由3x >0得x >0,解集为⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪ 0<x ≤12; 当x >12时,由-x +2>0得x <2,解集为⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪ 12<x <2. 综上所述,f (x )>0的解集为{x |0<x <2}.(2)不等式f (x )≤a +x 恒成立等价于f (x )-x ≤a 恒成立,则a ≥[f (x )-x ]max ,令g (x )=f (x )-x =⎩⎪⎨⎪⎧-2,x <-1,2x ,-1≤x ≤12,-2x +2,x >12,则g (x )max =1, 所以实数a 的取值范围是[1,+∞). 2.[一题多解](2019·福州模拟)已知函数f (x )=|2x +a |+3a ,a ∈R . (1)若对于任意x ∈R ,总有f (x )=f (4-x )成立,求a 的值; (2)若存在x ∈R ,使得f (x )≤-|2x -1|+a 成立,求a 的取值范围. [解] (1)法一:因为f (x )=f (4-x ),x ∈R , 所以f (x )的图象关于直线x =2对称. 又f (x )=2⎪⎪⎪⎪⎪⎪x +a 2+3a 的图象关于直线x =-a 2对称, 所以-a 2=2,所以a =-4. 法二:因为f (x )=f (4-x ),x ∈R ,所以|2x +a |+3a =|2(4-x )+a |+3a ,所以|2x +a |=|8-2x +a |,即2x +a =-(8-2x +a )或2x +a =8-2x +a (舍去), 所以a =-4.(2)法一:存在x ∈R ,使得f (x )≤-|2x -1|+a 成立,等价于存在x ∈R , 使得|2x +a |+|2x -1|+2a ≤0成立,等价于(|2x +a |+|2x -1|+2a )min ≤0.令g (x )=|2x +a |+|2x -1|+2a ,则g (x )min =|(2x +a )-(2x -1)|+2a =|a +1|+2a . 所以|a +1|+2a ≤0.当a ≥-1时,a +1+2a ≤0,a ≤-13,所以-1≤a ≤-13; 当a <-1时,-a -1+2a ≤0,a ≤1,所以a <-1.综上,a ≤-13. 法二:由f (x )≤-|2x -1|+a 得,|2x +a |+|2x -1|≤-2a , 而|2x +a |+|2x -1|≥|a +1|,由题意知,只需满足|a +1|≤-2a ,即2a ≤a +1≤-2a , 即⎩⎪⎨⎪⎧ 2a ≤a +1,a +1≤-2a ,所以a ≤-13.。
基本不等式专题辅导之阿布丰王创作一、知识点总结1、基本不等式原始形式(1(22、基本不等式一般形式(均值不等式)3、基本不等式的两个重要变形(1(2总结:当两个正数的积为定植时,它们的和有最小值;当两个正数的和为定植时,它们的积4、求最值的条件:“一正,二定,三相等”5、经常使用结论(1当且仅那时=”)(2当且仅那时=”)(3当且仅那=”)(4(5)若,则6、柯西不等式 (1)若,则(2则有:(3两组实数,则有题型一:利用基本不等式证明不等式1、设均为正数,证明不等2,求3、已知,求证:4求证:abc c b a 8)1)(1)(1(≥---5、已知,,a b c R +∈,且1a b c ++=,求证:1111118a b c ⎛⎫⎛⎫⎛⎫---≥ ⎪⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭6、(2013年新课标Ⅱ卷数学(理)选修4—5:不等式选讲设,,a b c 均为正数,且1a b c ++=,证明: (Ⅰ)13ab bc ca ++≤;(Ⅱ)2221a b c b c a++≥.7、(2013年江苏卷(数学)选修4—5:不等式选讲 已知>≥b a ,求证:b a ab b a 223322-≥-题型二:利用不等式求函数值域1、求下列函数的值域(1)22213x x y += (2))4(x x y -=(3))0(1>+=x x x y (4))0(1<+=x x x y题型三:利用不等式求最值 (一)(凑项) 1、已知2>x ,求函数42442-+-=x x y 的最小值; 变式1:已知2>x ,求函数4242-+=x x y 的最小值;变式2:已知2<x ,求函数4242-+=x x y 的最年夜值;练习:1、已知54x >,求函数14245y x x =-+-的最小值;2、已知54x <,求函数14245y x x =-+-的最年夜值;题型四:利用不等式求最值 (二)(凑系数)1、那时,求(82)y x x =-的最年夜值; 变式1:那时,求4(82)y x x =-的最年夜值;变式2:设230<<x ,求函数)23(4x x y -=的最年夜值.202<<x ,y x x =-()63的最年夜值;变式40<<x ,)28(x x y -=的最年夜值;3、求函数)2521(2512<<-+-=x x x y 的最年夜值;(提示:平方,利用基本不等式) 变式:求函数)41143(41134<<-+-=x x x y 的最年夜值;题型五:巧用“1”的代换求最值问题1最小值; 法一: 法二:变式1:已知,求变式2最小值;变式3:已求.变式4:已求变式5:(1最小值;(2)求变式6:使得题型六:分离换元法求最值(了解)1域;变式:2、示:换元法)变式:题型七:基本不等式的综合应用1小值2、(2009天津)已知,求变式1:(2010求小值;变式2:(2012湖北武汉诊断)已知,那时像恒过定点,若点在直线,3、已,求变式1:变式2:(2010山东)已知值;(提示:通分或三角换元)变式3:(2011浙江)已知年夜值;4、(2013年山东(理))取得最年夜值时值为()()A(提示:代入换元,利用基本不等式以及函数求最值)变式:设是正数,满足题型八:利用基本不等式求参数范围1、(2012且,最小值;2、已知且,4)(提示:分离参数,换元法)变式:已若,题型九:利用柯西不等式求最值1、二维柯西不等式若,则2、二维形式的柯西不等式的变式3、二维形式的柯西不等式的向量形式4、三维柯西不等式则有:5,。