第2讲 不等式选讲(大题)
热点一 含绝对值不等式的解法 1.用零点分段法解绝对值不等式的步骤 (1)求零点;
(2)划区间、去绝对值符号; (3)分别解去掉绝对值的不等式;
(4)取每个结果的并集,注意在分段时不要遗漏区间的端点值.
2.用图象法、数形结合法可以求解含有绝对值的不等式,使得代数问题几何化,既通俗易懂,又简洁直观,是一种较好的方法.
例1 (2019·郴州质检)已知函数f(x)=|x+1|+2|x-1|. (1)求不等式f(x)≤3的解集;
21
(2)若函数y=f(x)的图象的最低点为(m,n),正数a,b满足ma+nb=2,求+的取值范围.
ab解 (1)当x≤-1时,f(x)=-3x+1≤3, 2
得x≥-,所以x∈?,
3
当-1 4 当x≥1时,f(x)=3x-1≤3,得x≤, 34 所以1≤x≤, 3 40,?. 综上,不等式的解集为??3?-3x+1,x≤-1, ?? (2)由f(x)=?-x+3,-1 ??3x-1,x≥1 的图象的最低点为(1,2), 即m=1,n=2,所以a+2b=2, 因为a>0,b>0, 21?1?4ba?211 所以+=(a+2b)??a+b?=2?4+a+b? ab21 ≥(4+24)=4, 2 当且仅当a=2b=1时等号成立, 21 所以+的取值范围是[4,+∞). ab 跟踪演练1 设函数f(x)=|2x-a|+5x,其中a>0. (1)当a=3时,求不等式f(x)≥5x+1的解集; (2)若不等式f(x)≤0的解集为{x|x≤-1},求a的值. 解 (1)当a=3时,不等式f(x)≥5x+1, 即|2x-3|+5x≥5x+1, 即|2x-3|≥1,解得x≥2或x≤1, ∴不等式f(x)≥5x+1的解集为{x|x≤1或x≥2}. (2)由f(x)≤0,得|2x-a|+5x≤0, aa??x≥,x2?2,即?或? ???7x-a≤0?3x+a≤0,又a>0, ?a? x≤-?, ∴不等式f(x)≤0的解集为?x?3? ? ? a 由题意得-=-1,解得a=3. 3 热点二 含绝对值不等式恒成立(存在)问题 绝对值不等式的成立问题的求解策略 (1)分离参数:根据不等式将参数分离,化为a≥f(x)或a≤f(x)的形式. (2)转化最值:f(x)>a恒成立?f(x)min>a;f(x)a有解?f(x)max>a;f(x)a无解?f(x)max≤a;f(x) 例2 (2019·聊城模拟)已知函数f(x)=|x-a|+2|x+1|. (1)当a=1时,求不等式f(x)≤4 的解集; (2)设不等式f(x)≤|2x+4|的解集为M,若[0,3]?M,求a的取值范围. 解 (1)当a=1时,f(x)=|x-1|+2|x+1|, 当x≥1时,若f(x)≤4,即x-1+2x+2≤4, 解得x≤1,故x=1, 当-1 当x≤-1时,若f(x)≤4,即1-x-2x-2≤4, 55 解得x≥-,故-≤x≤-1, 335 -,1?. 综上,不等式的解集是??3?(2)若[0,3]?M, 则问题转化为|x-a|+2|x+1|≤|2x+4|在[0,3]上恒成立, 即|x-a|≤2x+4-2x-2=2, 故-2≤x-a≤2, 故-2-x≤-a≤2-x在[0,3]上恒成立, 即x-2≤a≤x+2在[0,3]上恒成立, 故1≤a≤2, 即a的取值范围是[1,2]. 跟踪演练2 (2019·广州模拟)已知函数f(x)=|2x-a|+|2x+3|,g(x)=|x-1|+2. (1)解不等式|g(x)|<5. (2)若对任意x1∈R,都有x2∈R,使得f(x1)=g(x2)成立,求实数a的取值范围. 解 (1)由||x-1|+2|<5,得-5<|x-1|+2<5, 所以-7<|x-1|<3, 解得-2 故所求不等式的解集为(-2,4). (2)因为对任意x1∈R,都有x2∈R, 使得f(x1)=g(x2)成立, 所以{y|y=f(x)}?{y|y=g(x)}, 又f(x)=|2x-a|+|2x+3|≥|(2x-a)-(2x+3)| =|a+3|, 当且仅当(2x-a)(2x+3)≤0时等号成立, g(x)=|x-1|+2≥2,所以|a+3|≥2, 解得a≥-1或a≤-5, 所以实数a的取值范围为(-∞,-5]∪[-1,+∞). 热点三 不等式的证明 1.证明不等式的基本方法有综合法、分析法等,也常用到基本不等式进行证明. 2.对于含有绝对值的不等式,在证明时常用到绝对值三角不等式. 3.对于含有根号的不等式,在证明时可用平方法(前提是不等式两边均为正数). 4.如果所证明命题是否定性命题或唯一性命题,或以“至少”“至多”等方式给出,可以考虑反证法. 例3 已知函数f(x)=|x-1|+|x-3|. (1)解不等式f(x)≤x+1; a2b2 (2)设函数f(x)的最小值为c,实数a,b满足a>0,b>0,a+b=c,求证:+≥1. a+1b+1(1)解 f(x)≤x+1,即|x-1|+x-3≤x+1. ①当x<1时,不等式可化为4-2x≤x+1,解得x≥1. 又∵x<1,∴x∈?; ②当1≤x≤3时,不等式可化为2≤x+1,解得x≥1. 又∵1≤x≤3,∴1≤x≤3; ③当x>3时,不等式可化为2x-4≤x+1,解得x≤5. 又∵x>3,∴3 当且仅当(x-1)(x-3)≤0,即1≤x≤3时,等号成立, ∴c=2,即a+b=2. 令a+1=m,b+1=n, 则m>1,n>1,a=m-1,b=n-1,m+n=4, a2 b2 m-1)?n-1?(=+ 2 2 || [] | || ( )| +a+1b+1 mn 1144 =m+n++-4=≥=1, mnmn?m+n? ??2 ?2? 当且仅当m=n=2时,等号成立,∴原不等式得证. 跟踪演练3 已知函数f(x)=|3x+1|+|3x-1|,M为不等式f(x)<6的解集. (1)求集合M; (2)若a,b∈M,求证:|ab+1|>|a+b|. (1)解 f(x)=|3x+1|+|3x-1|<6. 1 当x<-时,f(x)=-3x-1-3x+1=-6x, 3