2019年高考數(shù)學(xué) 考綱解讀與熱點難點突破 專題06 不等式教學(xué)案 理(含解析)
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1、不等式 【2019年高考考綱解讀】 高考對本內(nèi)容的考查主要有: (1)一元二次不等式是C級要求,線性規(guī)劃是A級要求. (2)基本不等式是C級要求,理解基本不等式在不等式證明、函數(shù)最值的求解方面的重要應(yīng)用.試題類型可能是填空題,同時在解答題中經(jīng)常與函數(shù)、實際應(yīng)用題綜合考查,構(gòu)成中高檔題. 【重點、難點剖析】 1.不等式的解法 (1)求解一元二次不等式的基本思路:先化為一般形式ax2+bx+c>0(a>0),再求相應(yīng)一元二次方程ax2+bx+c=0(a>0)的根,最后根據(jù)相應(yīng)二次函數(shù)圖象與x軸的位置關(guān)系,確定一元二次不等式的解集. (2)解含參數(shù)不等式的難點在于對參數(shù)的恰當(dāng)分類,
2、關(guān)鍵是找到對參數(shù)進行討論的原因.確定好分類標(biāo)準(zhǔn)、層次清楚地求解. 2.基本不等式 (1)基本不等式a2+b2≥2ab取等號的條件是當(dāng)且僅當(dāng)a=b. (2)幾個重要的不等式:①ab≤2(a,b∈R). ② ≥≥≥(a>0,b>0). ③a+≥2(a>0,當(dāng)a=1時等號成立). ④2(a2+b2)≥(a+b)2(a,b∈R,當(dāng)a=b時等號成立). (3)最值問題:設(shè)x,y都為正數(shù),則有 ①若x+y=s(和為定值),則x=y(tǒng)時,積xy取得最大值; ②若xy=p(積為定值),則當(dāng)x=y(tǒng)時,和x+y取得最小值2. 3.不等式的恒成立、能成立、恰成立問題 (1)恒成立問題 若不等
3、式f(x)>A在區(qū)間D上恒成立,則等價于在區(qū)間D上f(x)min>A; 若不等式f(x)A成立,則等價于在區(qū)間D上f(x)max>A; 若在區(qū)間D上存在實數(shù)x使不等式f(x)A在區(qū)間D上恰成立,則等價于不等式f(x)>A的解集為D; 若不等式f(x)
4、,基本的技巧是創(chuàng)造使用這些不等式的條件,如各變數(shù)都是正數(shù),某些變數(shù)之積或者之和為常數(shù)等,解題中要根據(jù)這個原則對求解目標(biāo)進行適當(dāng)?shù)淖儞Q,使之達(dá)到能夠使用這些不等式求解最值的目的.在使用基本不等式求函數(shù)的最值、特別是求二元函數(shù)最值時一定要注意等號成立的條件,盡量避免二次使用基本不等式. 5.平面區(qū)域的確定方法是“直線定界、特殊點定域”,二元一次不等式組所表示的平面區(qū)域是各個不等式所表示的半平面的交集.線性目標(biāo)函數(shù)z=ax+by中的z不是直線ax+by=z在y軸上的截距,把目標(biāo)函數(shù)化為y=-x+,可知是直線ax+by=z在y軸上的截距,要根據(jù)b的符號確定目標(biāo)函數(shù)在什么情況下取得最大值、什么情況下取
5、得最小值. 【題型示例】 題型一、不等式的解法及應(yīng)用 【例1】(2018年全國I卷理數(shù))已知集合,則 A. B. C. D. 【答案】B 【解析】解不等式得,所以, 所以可以求得,故選B. 【變式探究】【2017浙江,4】若,滿足約束條件,則的取值范圍是 A.[0,6] B.[0,4] C.[6, D.[4, 【答案】D 【解析】如圖,可行域為一開放區(qū)域,所以直線過點時取最小值4,無最大值,選D. 【變式探究】【2016高考新課標(biāo)1卷】若,則( ) (A) (B) (C) (D) 【答案】C 【解析】用特殊值法,令,
6、,得,選項A錯誤,,選項B錯誤,,選項C正確,,選項D錯誤,故選C.
【感悟提升】(1)對于和函數(shù)有關(guān)的不等式,可先利用函數(shù)的單調(diào)性進行轉(zhuǎn)化;(2)求解一元二次不等式的步驟:第一步,二次項系數(shù)化為正數(shù);第二步,解對應(yīng)的一元二次方程;第三步,若有兩個不相等的實根,則利用“大于在兩邊,小于夾中間”得不等式的解集;(3)含參數(shù)的不等式的求解,要對參數(shù)進行分類討論.
【舉一反三】(2015·江蘇,7)不等式2x2-x<4的解集為________.
【解析】∵2x2-x<4=22,∴x2-x<2,即x2-x-2<0,解得-1 7、實數(shù),且a D.a(chǎn)2>ab>b2
【解析】∵c為實數(shù),∴取c=0,得ac2=0,bc2=0,此時ac2=bc2,故選項A不正確;-=,∵a0,ab>0,∴>0,即>,故選項B不正確;∵a0,∴a2>ab,又∵ab-b2=b(a-b)>0,∴ab>b2,故選項D正確,故選D.
【答案】D
【方法技巧】解不等式的四種策略
(1)解一元二次不等式的策略:先化為一般形式ax2+b 8、x+c>0(a>0),再結(jié)合相應(yīng)二次方程的根及二次函數(shù)圖象確定一元二次不等式的解集.
(2)解簡單的分式不等式的策略:將不等式一邊化為0,再將不等式等價轉(zhuǎn)化為整式不等式(組)求解.
(3)解含指數(shù)、對數(shù)不等式的策略:利用指數(shù)、對數(shù)函數(shù)的單調(diào)性將其轉(zhuǎn)化為整式不等式求解.
(4)解含參數(shù)不等式的策略:根據(jù)題意確定參數(shù)分類的標(biāo)準(zhǔn),依次討論求解.
【變式探究】 (1)若不等式x2+ax+1≥0對于一切x∈成立,則a的取值范圍是________.
(2)已知一元二次不等式f(x)<0的解集為,則f(10x)>0的解集為______.
【答案】(1)[-,+∞) (2){x|x<-lg 2}
9、
【規(guī)律方法】解一元二次不等式一般要先判斷二次項系數(shù)的正負(fù)也即考慮對應(yīng)的二次函數(shù)圖象的開口方向,再考慮方程根的個數(shù)也即求出其判別式的符號,有時還需要考慮其對稱軸的位置,根據(jù)條件列出方程組或結(jié)合對應(yīng)的函數(shù)圖象求解.
題型二、線性規(guī)劃問題
【例2】(2018年全國I卷理數(shù))若,滿足約束條件,則的最大值為_____________.
【答案】6
【解析】根據(jù)題中所給的約束條件,畫出其對應(yīng)的可行域,如圖所示:
由可得,畫出直線,將其上下移動,結(jié)合的幾何意義,可知當(dāng)直線過點B時,z取得最大值,由,解得,此時,故答案為6.
【舉一反三】(2018年全國Ⅱ卷理數(shù))若滿足約束條件則的最大值 10、為__________.
【答案】9
【解析】作可行域,則直線過點A(5,4)時取最大值9.
【變式探究】(2018·天津卷)設(shè)變量x,y滿足約束條件則目標(biāo)函數(shù)z=3x+5y的最大值為( )
A.6 B.19
C.21 D.45
【解析】由變量x,y滿足的約束條件畫出可行域(如圖中陰影部分所示).
作出初始直線l0:3x+5y=0,平移直線l0,當(dāng)直線經(jīng)過點A(2,3)時,z取最大值,即zmax=3×2+5×3=21,故選C.
【答案】C
【變式探究】【2017北京,理4】若x,y滿足 則x + 2y的最大值為
(A)1 11、 (B)3
(C)5 (D)9
【答案】D
【解析】如圖,畫出可行域,
表示斜率為的一組平行線,當(dāng)過點時,目標(biāo)函數(shù)取得最大值,故選D.
【變式探究】【2016年高考北京理數(shù)】若,滿足,則的最大值為( )
A.0 B.3 C.4 D.5
【答案】C
【解析】作出如圖可行域,則當(dāng)經(jīng)過點時,取最大值,而,∴所求最大值為4,故選C.
【感悟提升】(1)線性規(guī)劃問題一般有三種題型:一是求最值; 12、二是求區(qū)域面積;三是確定目標(biāo)函數(shù)中的字母系數(shù)的取值范圍.(2)一般情況下,目標(biāo)函數(shù)的最大或最小值會在可行域的端點或邊界上取得.
【舉一反三】已知實數(shù)x,y滿足約束條件若z=2x+y的最小值為3,則實數(shù)b=( )
A. B.
C.1 D.
【解析】作出不等式組對應(yīng)的平面區(qū)域,如圖中陰影部分所示.
由z=2x+y得y=-2x+z,
平移初始直線y=-2x,
由圖可知當(dāng)直線y=-2x+z經(jīng)過點A時,直線y=-2x+z的縱截距最小,此時z最小,為3,
即2x+y=3.
由解得即A,
又點A也在直線y=-x+b上,即=-+b,∴b=.故選A.
【答案】A
【變 13、式探究】(1)設(shè)x,y滿足約束條件則z=2x-y的最大值為( )
A.10 B.8 C.3 D.2
(2)(2014·浙江)當(dāng)實數(shù)x,y滿足時,1≤ax+y≤4恒成立,則實數(shù)a的取值范圍是________.
【命題意圖】(1)本題主要考查線性規(guī)劃問題的求解,意在考查考生的數(shù)形結(jié)合能力與運算求解能力.
(2)本題主要考查線性規(guī)則、不等式恒成立問題,考查考生的數(shù)形結(jié)合與運算求解能力.
【答案】(1)B (2)
【解析】(1)作出可行域如圖中陰影部分所示,由z=2x -y得y=2x-z,作出直線y=2x,平移使之經(jīng)過可行域,觀察可知,當(dāng)直線經(jīng)過點B(5,2)時,對應(yīng)的 14、z值最大.故zmax=2×5-2=8.
(2)作出題中線性規(guī)劃條件滿足的可行域如圖中陰影部分所示,令z=ax+y,即y=-ax+z.作直線l0:y=-ax,平移l0,最優(yōu)解可在A(1,0),B(2,1),C處取得.
故由1≤z≤4恒成立,可得
解得1≤a≤.
【感悟提升】
1.線性規(guī)劃問題的三種題型
(1)求最值,常見形如截距式z=ax+by,斜率式z=,距離式z=(x-a)2+(y-b)2.
(2)求區(qū)域面積.
(3)由最優(yōu)解或可行域確定參數(shù)的值或取值范圍.
2.解答線性規(guī)劃問題的步驟及應(yīng)注意的問題
(1)解決線性規(guī)劃問題首先要找到可行域,再注意目標(biāo)函數(shù)所表示的幾 15、何意義,數(shù)形結(jié)合找到目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最值時可行域的頂點(或邊界上的點),但要注意作圖一定要準(zhǔn)確,整點問題要驗證解決.
(2)畫可行域時應(yīng)注意區(qū)域是否包含邊界.
(3)對目標(biāo)函數(shù)z=Ax+By中的B的符號,一定要注意B的正負(fù)與z的最值的對應(yīng),要結(jié)合圖形分析.
題型三、基本不等式及其應(yīng)用
例3、【2017山東,理7】若,且,則下列不等式成立的是
(A) (B)
(C) (D)
【答案】B
【解析】因為,且,所以
,所以選B.
【變式探究】【2016高考天津理數(shù)】設(shè)變量x,y滿足約束條件則目標(biāo)函數(shù)的最小 16、值為( )
(A) (B)6 (C)10 (D)17
【答案】B
【解析】可行域為一個三角形ABC及其內(nèi)部,其中,直線過點B時取最小值6,選B.
【感悟提升】在利用基本不等式求最值時,要特別注意“拆、拼、湊”等技巧,使其滿足基本不等式中“正”(即條件要求中字母為正數(shù))、“定”(不等式的另一邊必須為定值)、“等”(等號取得的條件)的條件才能應(yīng)用,否則會出現(xiàn)錯誤.
【舉一反三】(1)已知不等式<0的解集為{x|a 17、 m3,高為1 m的無蓋長方體容器.已知該容器的底面造價是每平方米20元,側(cè)面造價是每平方米10元,則該容器的最低總造價是________(單位:元).
【命題意圖】(1)本題主要考查解分式不等式、均值不等式等基礎(chǔ)知識,對學(xué)生的轉(zhuǎn)化思想、運算能力有一定要求.
(2)本題主要考查空間幾何體的表面積、基本不等式等基礎(chǔ)知識,意在考查考生處理實際問題的能力、空間想象能力和運算求解能力.
【答案】(1)C (2)160
【解析】(1)易知不等式<0的解集為(-2,-1),所以a=-2,b=-1,則2m+n=1,+=(2m+n)·=5++≥5+4=9當(dāng)且僅當(dāng)m=n=時取等號,所以+的最小值為9.
18、
設(shè)該容器的總造價為y元,長方體的底面矩形的長為x m,因為無蓋長方體的容積為4 m3,高為1 m,所以長方體的底面矩形的寬為m,依題意,得y=20×4+10·=80+20≥80+20×2=160,所以該容器的最低總造價為160元.
【感悟提升】
(1)一般地,分子、分母有一個一次、一個二次的分式結(jié)構(gòu)的函數(shù)以及含有兩個變量的函數(shù),特別適合用基本不等式求最值.
(2)在利用基本不等式求最值時,要特別注意“拆、拼、湊”等技巧,使其滿足基本不等式中“正”(即條件要求中字母為正數(shù))、“定”(不等式的另一邊必須為定值)、“等”(等號取得的條件)的條件.
(3)若兩次連用基本不等式,要注意等號的取 19、得條件的一致性,否則就會出錯.
【舉一反三】下列結(jié)論中正確的是( )
A.lgx+的最小值為2
B.+的最小值為2
C.的最小值為4
D.當(dāng)0 20、kg,乙材料1kg,用5個工時;生產(chǎn)一件產(chǎn)品B需要甲材料0.5kg,乙材料0.3kg,用3個工時.生產(chǎn)一件產(chǎn)品A的利潤為2100元,生產(chǎn)一件產(chǎn)品B的利潤為900元.該企業(yè)現(xiàn)有甲材料150kg,乙材料90kg,則在不超過600個工時的條件下,生產(chǎn)產(chǎn)品A、產(chǎn)品B的利潤之和的最大值為 元.
【答案】
二元一次不等式組①等價于
②
作出二元一次不等式組②表示的平面區(qū)域(如圖),即可行域.
將變形,得,平行直線,當(dāng)直線經(jīng)過點時, 取得最大值.
解方程組,得的坐標(biāo).
所以當(dāng),時,.
故生產(chǎn)產(chǎn)品、產(chǎn)品的利潤之和的最大值為元.
【舉一反三】已知x,y滿足約束條件 21、當(dāng)目標(biāo)函數(shù)z=ax+by(a>0,b>0)在該約束條件下取到最小值2時,a2+b2的最小值為( )
A.5 B.4 C. D.2
法二 把2a+b=2看作平面直角坐標(biāo)系aOb中的直線,則a2+b2的幾何意義是直線上的點與坐標(biāo)原點距離的平方,顯然a2+b2的最小值是坐標(biāo)原點到直線2a+b=2距離的平方,即=4.
【答案】B
【變式探究】在平面直角坐標(biāo)系xOy中,M為不等式組所表示的區(qū)域上一動點,則直線OM斜率的最小值為( )
A.2 B.1 C.- D.-
【解析】已知的不等式組表示的平面區(qū)域如圖中陰影所示,顯然當(dāng)點M與點A重合時直線OM的斜率最小,由直線方程x+2y-1=0和3x+y-8=0,解得A(3,-1),故OM斜率的最小值為-.
【答案】C
【舉一反三】設(shè)關(guān)于x,y的不等式組表示的平面區(qū)域內(nèi)存在點P(x0,y0),滿足x0-2y0=2,求得m的取值范圍是( )
A. B.
C. D.
15
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