2010年高考数学一轮复习精品学案(人教版A版)不等式性质及证明

2010年高考数学一轮复习精品学案（人教版A版）不等式性质及证明一．【课标要求】1．不等关系通过具体情境，感受在现实世界和日常生活中存在着大量的不等关系，了解不等式（组）的实际背景；2．基本不等式：（a,b≥0）①探索并了解基本不等式的证明过程；②会用基本不等式解决简单的最大（小）问题.二．【命题走向】不等式历来是高考的重点内容。对于本将来讲，考察有关不等式性质的基础知识、基本方法，而且还考察逻辑推理能力、分析问题、解决问题的能力。本将内容在复习时，要在思想方法上下功夫.预测2010年的高考命题趋势：1．从题型上来看，选择题、填空题都有可能考察，把不等式的性质与函数、三角结合起来综合考察不等式的性质、函数单调性等，多以选择题的形式出现，解答题以含参数的不等式的证明、求解为主；2．利用基本不等式解决像函数)0(,)(axaxxf的单调性或解决有关最值问题是考察的重点和热点，应加强训练。三．【要点精讲】1．不等式的性质比较两实数大小的方法——求差比较法0abab；0abab；0abab。定理1：若ab，则ba；若ba，则ab．即abba。说明：把不等式的左边和右边交换，所得不等式与原不等式异向，称为不等式的对称性。定理2：若ab，且bc，则ac。说明：此定理证明的主要依据是实数运算的符号法则及两正数之和仍是正数；定理2称不等式的传递性。定理3：若ab，则acbc。说明：（1）不等式的两边都加上同一个实数，所得不等式与原不等式同向；（2）定理3的证明相当于比较ac与bc的大小，采用的是求差比较法；（3）定理3的逆命题也成立；（4）不等式中任何一项改变符号后，可以把它从一边移到另一边。定理3推论：若,,abcdacbd且则。说明：（1）推论的证明连续两次运用定理3然后由定理2证出；（2）这一推论可以推广到任意有限个同向不等式两边分别相加，即：两个或者更多个同向不等式两边分别相加，所得不等式与原不等式同向；（3）同向不等式：两个不等号方向相同的不等式；异向不等式：两个不等号方向相反的不等式.定理4．如果ba且0c，那么bcac；如果ba且0c，那么bcac。推论1：如果0ba且0dc，那么bdac。说明：（1）不等式两端乘以同一个正数，不等号方向不变；乘以同一个负数，不等号方向改变；（2）两边都是正数的同向不等式的两边分别相乘，所得不等式与原不等式同向；（3）推论1可以推广到任意有限个两边都是正数的同向不等式两边分别相乘。这就是说，两个或者更多个两边都是正数的同向不等式两边分别相乘，所得不等式与原不等式同向。推论2：如果0ba，那么nnba)1(nNn且。定理5：如果0ba，那么nnba)1(nNn且。2．基本不等式定理1：如果Rba,，那么abba222（当且仅当ba时取“”）。说明：（1）指出定理适用范围：Rba,；（2）强调取“”的条件ba。定理2：如果ba,是正数，那么abba2（当且仅当ba时取“=”）。说明：（1）这个定理适用的范围：,abR；（2）我们称baba,2为的算术平均数，称baab,为的几何平均数。即：两个正数的算术平均数不小于它们的几何平均数。3．常用的证明不等式的方法（1）比较法比较法证明不等式的一般步骤：作差—变形—判断—结论；为了判断作差后的符号，有时要把这个差变形为一个常数，或者变形为一个常数与一个或几个平方和的形式，也可变形为几个因式的积的形式，以便判断其正负。（2）综合法利用某些已经证明过的不等式（例如算术平均数与几何平均数的定理）和不等式的性质，推导出所要证明的不等式，这个证明方法叫综合法；利用某些已经证明过的不等式和不等式的性质时要注意它们各自成立的条件。综合法证明不等式的逻辑关系是：12nABBBB，及从已知条件A出发，逐步推演不等式成立的必要条件，推导出所要证明的结论B。（3）分析法证明不等式时，有时可以从求证的不等式出发，分析使这个不等式成立的充分条件，把证明不等式转化为判定这些充分条件是否具备的问题，如果能够肯定这些充分条件都已具备，那么就可以断定原不等式成立，这种方法通常叫做分析法。（1）“分析法”是从求证的不等式出发，分析使这个不等式成立的充分条件，把证明不等式转化为判定这些充分条件是否具备的问题，即“执果索因”；（2）综合过程有时正好是分析过程的逆推，所以常用分析法探索证明的途径，然后用综合法的形式写出证明过程.四．【典例解析】题型1：考查不等式性质的题目例1．（2009安徽卷理）下列选项中，p是q的必要不充分条件的是A.p:ac＞b+d,q:a＞b且c＞dB.p:a＞1,b1q:()(01)xfxabaa，且的图像不过第二象限C.p:x=1,q:2xxD.p:a＞1,q:()log(01)afxxaa，且在(0,)上为增函数答案A解析由a＞b且c＞dac＞b+d，而由ac＞b+da＞b且c＞d，可举反例。选A。（2）（2009四川卷文）已知a，b，c，d为实数，且c＞d.则“a＞b”是“a－c＞b－d”的A.充分而不必要条件B.必要而不充分条件C.充要条件D.既不充分也不必要条件答案B解析显然，充分性不成立.又，若a－c＞b－d和c＞d都成立，则同向不等式相加得a＞b即由“a－c＞b－d”“a＞b”点评：本题主要考查.不等式恒成立的条件，由于给出的是不完全提干，必须结合选择支，才能得出正确的结论。例2．（1）（2009天津卷理）ab10,若关于x的不等式2()xb＞2()ax的解集中的整数恰有3个，则A.01aB.10aC.31aD.63a答案C（2）（2009重庆卷理）不等式2313xxaa对任意实数x恒成立，则实数a的取值范围为（）A．(,1][4,)B．(,2][5,)C．[1,2]D．(,1][2,)答案A解析因为24314313xxxxaa对对任意x恒成立，所以22343041aaaaaa即，解得或点评：本题考查不等式的基本性质.题型2：基本不等式例3．（2009天津卷理）设0,0.ab若11333abab是与的等比中项，则的最小值为A.8B.4C.1D.14考点定位本小题考查指数式和对数式的互化，以及均值不等式求最值的运用，考查了变通能力。答案C解析因为333ba，所以1ba，4222)11)((11baabbaabbababa，当且仅当baab即21ba时“=”成立，故选择C例4．（1）若实数a、b满足a+b=2，则3a+3b的最小值是（）A.18B.6C.23D.243（2）若a＞b＞1，P＝balglg，Q＝21（lga＋lgb），R＝lg（2ba），则（）A.R＜P＜QB.P＜Q＜RC.Q＜P＜RD.P＜R＜Q解析：（1）答案：B；3a+3b≥2baba3233=6，当且仅当a=b=1时取等号。故3a+3b的最小值是6；（2）答案：B；∵lga＞lgb＞0，∴21（lga＋lgb）＞balglg，即Q＞P，又∵a＞b＞1，∴abba2，∴21lg)2lg(abba（lga＋lgb），即R＞Q，∴有P＜Q＜R，选B。点评：本题考查不等式的平均值定理，要注意判断等号成立的条件。题型3：不等式的证明例5．已知a＞0，b＞0，且a+b=1.求证：(a+a1)(b+b1)≥425。证法一：(分析综合法）欲证原式，即证4(ab)2+4(a2+b2)－25ab+4≥0，即证4(ab)2－33(ab)+8≥0，即证ab≤41或ab≥8.∵a＞0，b＞0，a+b=1，∴ab≥8不可能成立∵1=a+b≥2ab，∴ab≤41，从而得证。证法二：(均值代换法)设a=21+t1，b=21+t2。∵a+b=1，a＞0，b＞0，∴t1+t2=0，|t1|＜21，|t2|＜21，.4254116254123162541)45(41)141)(141()21)(21()141)(141(211)21(211)21(11)1)(1(2242222222222222222112122221122212122tttttttttttttttttttttbbaabbaa显然当且仅当t=0，即a=b=21时，等号成立.证法三：(比较法)∵a+b=1，a＞0，b＞0，∴a+b≥2ab，∴ab≤41，425)1)(1(04)8)(41(4833442511425)1)(1(2222bbaaabababababbabbaabbaa证法四：(综合法)∵a+b=1，a＞0，b＞0，∴a+b≥2ab，∴ab≤41，22225(1)1139(1)1251611(1)1441644abababababab425)1)(1(bbaa即。证法五：(三角代换法)∵a＞0，b＞0，a+b=1，故令a=sin2α，b=cos2α，α∈(0，2)，.425)1)(1(4252sin4)2sin4(412sin125162sin24.3142sin4,12sin2sin416)sin4(2sin42cossin2cossin)cos1)(cossin1(sin)1)(1(2222222222222442222bbaabbaa即得点评：比较法证不等式有作差(商)、变形、判断三个步骤，变形的主要方向是因式分解、配方，判断过程必须详细叙述：如果作差以后的式子可以整理为关于某一个变量的二次式，则考虑用判别式法证.例6．求使yx≤ayx(x＞0，y＞0)恒成立的a的最小值。分析：本题解法三利用三角换元后确定a的取值范围，此时我们习惯是将x、y与cosθ、sinθ来对应进行换元，即令x=cosθ，y=sinθ(0＜θ＜2＝，这样也得a≥sinθ+cosθ，但是这种换元是错误的.其原因是：(1)缩小了x、y的范围；(2)这样换元相当于本题又增加了“x、y=1”这样一个条件，显然这是不对的。除了解法一经常用的重要不等式外，解法二的方法也很典型，即若参数a满足不等关系，a≥f(x)，则amin=f(x)max，若a≤f(x)，则amax=f(x)min，利用这一基本事实，可以较轻松地解决这一类不等式中所含参数的值域问题。还有三角换元法求最值用的恰当好处，可以把原问题转化。解法一：由于a的值为正数，将已知不等式两边平方，得：x+y+2xy≤a2(x+y)，即2xy≤(a2－1)(x+y)，①∴x，y＞0，∴x+y≥2xy，②当且仅当x=y时，②中有等号成立。比较①、②得a的最小值满足a2－1=1，∴a2=2，a=2(因a＞0)，∴a的最小值是2。解法二：设yxxyyxxyyxyxyxyxyxu212)(2.∵x＞0，y＞0，∴x+y≥2xy(当x=y时“=”成立)，∴yxxy2≤1，yxxy2的最大值是1。从而可知，u的最大值为211，又由已知，得a≥u，∴a的最小值为2，解法三：∵y＞0，∴原不等式可化为yx+1≤a1yx，设yx=tanθ，θ∈(0，2)。∴tanθ+1≤a1tan2，即tanθ+1≤asecθ∴a≥sinθ+cosθ=2sin(θ+4)，③又∵sin(θ+4)的最大值为1(此时θ=4)。由③式可知a的最小值为2。点评：本题考查不等式证明、求最值函数思想、以及学生逻辑分析能力。该题实质是给定条件求最值的题目，所求a的最值蕴含于恒成立的不等式中，因此需利用不等式的有关性质把a呈现出来，等价转化的思想是解决题目的突破口，然后再利用函数思想和重要不等式等