第五部分:不等式专题(线性规划,一元二次不等式,基本不等式)
不等式是高中数学重要的知识,考试中涉及的考点也很多,从江苏目前的高中数学要求来说,除了不等式证
明以外,其他形式的考察还是很多的。就内容来说,这部分分为高一难度和高考难度;从题型上来说,包含:线性规划,基本不等式,解不等式,不等式恒(能)成立,还有一些转化为不等式问题的题型。
高一难度的不等式问题主要是线性规划,基本不等式的常规考察,解不等式(包含含参形式),涉及常规函数
的不等式恒(能)成立问题。
1、线性规划
(1)掌握好线性规划,首先需要知道,线性规划的考题特点:已知条件一般是一个不等式组或者一条曲线方程,问题一般是求解一个含有两个变量式子的范围、最值。所以,有的时候是要根据题目的条件形式和所求问题的形式,将所求解问题转化为线性规划问题。
比如:已知等差数列?an?,a5?1,a8?2,则a12的取值范围是
(2)线性规划性的常规考题相对简单一些,从问题来说有三个常见形式:(1)截距型:ax?by;(2)距离型:
?x?a?2??y?b?2;(3)斜率型:
y?b;如果直接考这几个类型倒还好。 x?a?x?0?比如:已知x,y满足条件?x?2y?1?0,则2x?y的最大值是 ,
?y?0?值是 ,
(3)有的时候会求解不等式组对应区域的面积等稍微活一点的题目。 比如:
?x?2?2??y?1?2的最小
y的取值范围是 。 x?3?2x?y?0?① 已知P(a,b)满足不等式组?x?2y?0,则P所在区域的面积是
?x?y?4?0??x?0?② 已知x,y满足条件?x?2y?1?0,使得ax?y取得最大值的点有无数个,则实数a的值是
?y?0??x?0?③ 已知x,y满足条件?x?2y?1?0,且ax?y在点(1,0)处取得最大值,则实数a的范围是
?y?0?
(4)稍微难的是需要转化为这几个类型的的时候要能够看得出。
?x?0xy?2x?5y?6?y2?比如:已知x,y满足条件?x?2y?1?0,则的取值范围是 2(x?1)?y?0? 2、解不等式
解不等式分为含参和不含参之分,普通解不等式倒还好,不管是解一元一次不等式,一元二次不等式,分数不等式(注意分母不为零),指数、对数不等式,还是需要用“换元”解决的一些复合不等式,都还不算难;有时候可以用函数单调性解不等式,但是需要考虑定义域,这个需要在解题的时候能够想到,一般会条件这么给“已知或者能求出单调性,知道函数的零点”。
另外需要注意的是,其实解不等式和解方程的过程是差不多的,所以不等式的解集中式“边界”和不等 式对应的根式有关系的,比如:已知不等式ax?bx?1?0的解是?的解是________.
解含参不等式是相对难一点的,不过过了高一后,真正到后面的函数学习中,又不多见这种情况,只是作为不等式的内容之一,也要好好的学一学,理清楚分类讨论的思路和步骤。
而含参不等式中,最为重要的就是一元二次不等式的分类讨论,因为在高二所学的导数那部分知识中会涉及这个内容。关于这个分类讨论,条理性要注意的:首先考虑是否是一元二次不等式,其次考虑对应的一元二次方程根的情况(是否有根,有几个根,大小怎么样,是否在定义域中),最后根据题目变量x的取值范围去得出不等式的解集。 例1、解不等式x?(a?
分析: 首先因式分解(x?a)(x?),二次函数y?(x?a)(x?)的两根为x1?a,x2?之间,但是两根大小关系不确定,这就需要进行分情况讨论,
1°a?2211?x??,则不等式x2?bx?a?0 231)x?1?0 (a?0) a1a1a1,解应该是两根a1111,解不存在;2°a?,即a?1或?1?a?0,?x?a;3°a?,即a??1或0?a?1,aaaaa?x?
1 a2例2、解不等式:ax??a?1?x?1?0
分析:因式分解(ax?1)(x?1)?0,考虑到影响因素,到底解是在两根之间还是两根之外是由二次项系数决定的,所以a的取值是关键,联系到二次函数y?(ax?1)(x?1),两根为x1??1°a?0,不等式变为x?1?0,解为x??1, 2°a?0,?1,x2??1 a11??1,x2?x?x1,解为?1?x??, aa1和?1的大小关系不一定,这个时候就需要进行二者的讨论, a1111 当?>?1时,即a?1,x??或x??1,当?=?1时,即a?1,x??1,当???1时,x??1aaaa1或x??
a3°a?0,?
例3、解不等式m?1x?4x?1?0?m?R?
22??
分析:当m+1=0时,它是一个关于x的一元一次不等式;当m+1?1时,还需对m+1>0及m+1<0来分类讨
论,并结合判别式及图象的开口方向进行分类讨论:
⑴ 当m<-1时,⊿=4(3-m)>0,图象开口向下,与x轴有两个不同交点,不等式的解集取两边。 ⑵ 当-1
⑷ 当m>3时,⊿=4(3-m)<0,图象开口向上全部在x轴的上方,不等式的解集为?。
3、不等式恒成立、不等式有解常见方法
1) 恒成立问题
(1)若不等式f?x??A在区间D上恒成立,则等价于在区间D上f?x?min?A (2)若不等式f?x??B在区间D上恒成立,则等价于在区间D上f?x?max?B (3)特别的,若上述的f?x?max2f?x?min取不到,则最后的参数范围需要加上“=”.
(4)有一些可以转化为恒成立问题的,比如:“函数f?x?的图像横在g?x?的图像的上方?f?x??g?x?恒成立”。
2) 能成立问题(也就是有解问题)
若在区间D上存在实数x使不等式f?x??A成立,则等价于在区间D上f?x?max?A; 若在区间D上存在实数x使不等式f?x??B成立,则等价于在区间D上的f?x?min?B.
3) 恰成立问题(相对少见)
若不等式f?x??A在区间D上恰成立, 则等价于不等式f?x??A的解集为D; 若不等式f?x??B在区间D上恰成立, 则等价于不等式f?x??B的解集为D. 以上题型和方法在函数解答题的材料中有涉及,这里就不具体展开了。
4、基本不等式 一、知识点总结
a2?b21、基本不等式原始形式:(1)若a,b?R,则a?b?2ab (2)若a,b?R,则ab?
222*2、基本不等式一般形式:若a,b?R,则a?b?2ab
a?b*?a?b? 3、基本不等式的两个重要变形:(1)若a,b?R,则?ab (2)若a,b?R,则ab???2?2?*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,它们的积有最小值; 特别说明:以上不等式中,当且仅当a?b时取“=” 4、求最值的条件:“一正,二定,三相等” 5、常用:若a,b?R,则
*a?ba2?b2
?ab??1122?ab1特别说明:以上不等式中,当且仅当a?b时取“=”
二、题型分析
题型:利用不等式求最值 (一)(凑项) 1、已知x?2,求函数y?2x?4?
2、已知x?
题型:巧用“1”的代换求最值问题或者两者相乘
4的最小值;
2x?45,求函数y?4x?2?1的最大值; 44x?51、已知a,b?0,a?2b?1,求t?法一:
变式:已知a,b?0,a?2b?1,求
变式:已知a,b?0,a?2b?1,求
11?的最小值; ab
法二:
11?的最小值; a?1bb1?的最小值; a?1b变式:已知a,b?0,ab?2a?1,求
变式:已知a?b?0,求
变式:已知a,b?0,a?b?2,求
21?的最小值; ba212的最小值; ??a2a?abab2b2a的最小值; ?a2?1b2?1a2?1b2?变式:已知a,b?0,a?b?2,求的最小值; ab?1
变式:已知x?y?z?0且(提示:分离参数,换元法)
变式:已知x,y?0,11n???恒成立,如果n?N,求n的最小值;(参考:4) x?yy?zx?z28??1,求xy的最小值; xy