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1、2022年高考數(shù)學(xué)第二輪復(fù)習(xí) 不等式教學(xué)案
考綱指要:
利用基本不等式解決像函數(shù)的單調(diào)性或解決有關(guān)最值問題是考察的重點(diǎn)和熱點(diǎn),解答題以含參數(shù)的不等式的證明、求解為主.
考點(diǎn)掃描:
1.不等關(guān)系
通過具體情境,感受在現(xiàn)實(shí)世界和日常生活中存在著大量的不等關(guān)系,了解不等式(組)的實(shí)際背景;
2.基本不等式:(a,b≥0)
①探索并了解基本不等式的證明過程;
②會用基本不等式解決簡單的最大(?。﹩栴}。
3.常用的證明不等式的方法:(1)比較法;(2)綜合法;(3)分析法。
4.不等式及它的解法:(1)一元一次不等式; (2)一元二次不等式; (3)分式不等式
2、;
(4)簡單的絕對值不等式; (5)指數(shù)不等式;(6)對數(shù)不等式;(7)二元一次不等式(線性規(guī)劃)。
考題先知:
例1. 設(shè)函數(shù),其中。
(1)解不等式; (2)當(dāng)時,求函數(shù)的最小值。
分析:(1)所解不等式即為,從知,實(shí)施等價變形后對a分類討論可得解;
(2)求函數(shù)的最小值,可從單調(diào)性入手,因此,細(xì)化函數(shù)表達(dá)(即去絕對值符號)成為解決問題的第一步。
解:(1)由得,,原不等式可化為,
當(dāng)時,有,而,故;
當(dāng)時,有;
當(dāng)時,有,而,故;
綜上所述,當(dāng)時,解集為;當(dāng)時,解集為。
(2)由得當(dāng)時,在為增函數(shù),在為減函數(shù),所以;當(dāng)時,,所以
,綜上所述
3、,。
點(diǎn)評:本題第(1)題也可作出函數(shù)與的圖象,利用數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想求之。
例2.已知:且,求證:。
分析:觀察條件不等式的特征,存在不少證法,若從消元角度入手,可構(gòu)造一元二次方程,用判別式法證之;若從基本不等式出發(fā),可用放縮法證之;若著眼,則可用均值換元法證之;若無從下手,則可用分析法或反證法證之;若從不等式的幾何意義出發(fā),又可用幾何法證之。
證一(判別式法):記,則由代入得:,整理得,,得,即。
證二(比較法):,得證。
證三(放縮法):,得證。
證四(換元法):設(shè),則,得證。
證五(分析法):欲證,僅需證,即證
,顯然成立,因上述過程可逆,故原不等式成立。
4、證六(反證法):假設(shè),則,即,矛盾,故假設(shè)不成立,從而。
證七(幾何法):因?yàn)橹本€上的點(diǎn)到點(diǎn)的最小距離等于
,所以。
點(diǎn)評:在高考中,不等式的證明常作為某一綜合題的其中一步,放縮與換元是兩種重要的方法,應(yīng)值得注意。
復(fù)習(xí)智略:
例3.求使≤a(x>0,y>0)恒成立的a的最小值。
分析:本題實(shí)質(zhì)是給定條件求最值的題目,所求a的最值蘊(yùn)含于恒成立的不等式中,因此需利用不等式的有關(guān)性質(zhì)把a(bǔ)呈現(xiàn)出來。
解法一:由于a的值為正數(shù),將已知不等式兩邊平方,
得:x+y+2≤a2(x+y),即2≤(a2-1)(x+y),①
∴x,y>0,∴x+y≥2,②
當(dāng)且僅當(dāng)x=y時,②
5、中有等號成立。
比較①、②得a的最小值滿足a2-1=1,
∴a2=2,a= (因a>0),∴a的最小值是。
解法二:設(shè)
∵x>0,y>0,∴x+y≥2 (當(dāng)x=y時“=”成立),∴≤1,的最大值是1。
從而可知,u的最大值為,又由已知,得a≥u,∴a的最小值為,
解法三:∵y>0,∴原不等式可化為+1≤a,設(shè)=tanθ,θ∈(0,)。
∴tanθ+1≤a,即tanθ+1≤asecθ
∴a≥sinθ+cosθ=sin(θ+), ③
又∵sin(θ+)的最大值為1(此時θ=),由③式可知a的最小值為。
點(diǎn)評:本題解法三利用三角換元后確定a的取值范圍,此時我們習(xí)慣是將x、y與
6、cosθ、sinθ來對應(yīng)進(jìn)行換元,即令=cosθ,=sinθ(0<θ<,這樣也得a≥sinθ+cosθ,但是這種換元是錯誤的 其原因是:(1)縮小了x、y的范圍;(2)這樣換元相當(dāng)于本題又增加了“x、y1”這樣一個條件,顯然這是不對的。
除了解法一經(jīng)常用的重要不等式外,解法二的方法也很典型,即若參數(shù)a滿足不等關(guān)系,a≥f(x),則amin=f(x)max 若 a≤f(x),則amax=f(x)min,利用這一基本事實(shí),可以較輕松地解決這一類不等式中所含參數(shù)的值域問題。還有三角換元法求最值用的恰當(dāng)好處,可以把原問題轉(zhuǎn)化。
檢測評估:
1、設(shè)關(guān)于的不等式和的解
7、集分別是、。下列說法中不正確的是( )
(A)不存在一個常數(shù)使得、同時為.
(B)至少存在一個常數(shù)使得、都是僅含有一個元素的集合.
(C)當(dāng)、都是僅含有一個元素的集合時,總有.
(D)當(dāng)、都是僅含有一個元素的集合時,總有.
2.若對任意,不等式恒成立,則實(shí)數(shù)的取值范圍是 ( )
A. B. C. D.
3.已知x、y滿足約束條件則(x+3)2+y2的最小值為
A. B.2 C.8 D.10
4.已知兩個正數(shù)滿足,則取最小值時的值分別為 ( )
A. B. C. D.
8、
5.設(shè)定義域?yàn)榈暮瘮?shù)滿足以下條件:①對任意;②對任意當(dāng)時,有,則以下不等式不一定成立的是( )
A、 B、 C、 D、
6.已知時,不等式恒成立,則實(shí)數(shù)的取值范圍是
7.取得,原不等式化為,從而,得。
8.設(shè)函數(shù)f(x)=,已知f(a)>1,則a的取值范圍是
9. 系數(shù)方程的一個根大于0且小于1,另一根大于1且小于2,則的取值范圍是______________.
10.設(shè),則的最小值是 。
11. 已知 ; (1).當(dāng)時,求的最小值;
(2).若不等式,對恒成立,求的
9、取值范圍。
12.對1個單位質(zhì)量的含污物體進(jìn)行清洗,清洗前其清潔度(含污物體的清潔度定義為:
為,要求清洗完后的清潔度為。有兩種方案可供選擇,方案甲:一次清洗;方案乙: 分兩次清洗。該物體初次清洗后受殘留水等因素影響,其質(zhì)量變?yōu)?。設(shè)用單位質(zhì)量的水初次清洗后的清潔度是,用單位質(zhì)量的水第二次清洗后的清潔度是,其中是該物體初次清洗后的清潔度。
(Ⅰ)分別求出方案甲以及時方案乙的用水量, 并比較哪一種方案用水量較少;
(Ⅱ)若采用方案乙,當(dāng)為某固定值時,如何安排初次與第二次清洗的用水量,使總用水量最小? 并討論取不同數(shù)值時對最少總用水量多少的影響。
點(diǎn)撥與全解:
1.由得時
10、,集合A僅含有一個元素;由得或6,
集合B僅含有一個元素。說法中不正確的是C。
2.解:記,則由條件得,解之得,故選B。
3.作出如圖所示的可行區(qū)域,知(x+3)2+y2的最小值為|AC|2=10.故選D。
4.由得,所以當(dāng),即時,取最小值25,故選B。
5.解:因,且,而在區(qū)間的單調(diào)性無法確定,所以無法判斷,故選C。
6.解:原不等式可化為,當(dāng)時,不等式顯然成立;當(dāng)時,,而函數(shù)在上單調(diào)遞減,故,所以。
7.f(x)是定義在(0,+∞)上的增函數(shù),對正實(shí)數(shù)x,y都有:f(xy)=f(x)+f(y)成立,則不等式f(log2x)<0的解集為_____
11、____
8.解析 由f(x)及f(a)>1可得 ① 或 ② 或 ③
解①得a<-2,解②得-<a<1,解③得x∈ ∴a的取值范圍是(-∞,-2)∪(-,1)
9.解:由條件得:,作出以為坐標(biāo)的線性區(qū)域,而表示在可行區(qū)域內(nèi)的動點(diǎn)與定點(diǎn)之間的斜率,從而可得其范圍是。
10.解:顯然取此時,所以當(dāng)時,有最小值。
解:(1). 當(dāng)時,
,∴當(dāng),即時,;
(2).由,得,設(shè)則
,即或,或。由于,故顯然不成立,于是問題轉(zhuǎn)化為:若對恒成立,確定的取值范圍。
設(shè),則,∴當(dāng)時,為減函數(shù);當(dāng)時,為增函數(shù),當(dāng)時,為極小值,這樣,對有①,或②,或③
12.解:(
12、Ⅰ)設(shè)方案甲與方案乙的用水量分別為x與z,由題設(shè)有=0.99,解得x=19。
由得方案乙初次用水量為3, 第二次用水量y滿足方程:
解得y=4,故z=4+3.即兩種方案的用水量分別為19與4+3。
因?yàn)楫?dāng),故方案乙的用水量較少。
(II)設(shè)初次與第二次清洗的用水量分別為與,類似(I)得,(*),
于是+,
當(dāng)為定值時,,
當(dāng)且僅當(dāng)時等號成立。
此時
將代入(*)式得
故時總用水量最少, 此時第一次與第二次用水量分別為:
, 最少總用水量是.
當(dāng),故T()是增函數(shù)(也可以用二次函數(shù)的單調(diào)性判斷)。這說明,隨著的值的最少總用水量, 最少總用水量最少總用水量。