高考数学选修-不等式

学修4—5教案1高考数学选修不等式课题：第01课时不等式的基本性质一、引入：不等关系是自然界中存在着的基本数学关系。《列子•汤问》中脍炙人口的“两小儿辩日”：“远者小而近者大”、“近者热而远者凉”，就从侧面表明了现实世界中不等关系的广泛存在；日常生活中息息相关的问题，如“自来水管的直截面为什么做成圆的，而不做成方的呢?”、“电灯挂在写字台上方怎样的高度最亮？”、“用一块正方形白铁皮，在它的四个角各剪去一个小正方形，制成一个无盖的盒子。要使制成的盒子的容积最大，应当剪去多大的小正方形？”等，都属于不等关系的问题，需要借助不等式的相关知识才能得到解决。而且，不等式在数学研究中也起着相当重要的作用。本专题将介绍一些重要的不等式（含有绝对值的不等式、柯西不等式、贝努利不等式、排序不等式等）和它们的证明，数学归纳法和它的简单应用等。人与人的年龄大小、高矮胖瘦，物与物的形状结构，事与事成因与结果的不同等等都表现出不等的关系，这表明现实世界中的量，不等是普遍的、绝对的，而相等则是局部的、相对的。还可从引言中实际问题出发，说明本章知识的地位和作用。生活中为什么糖水加糖甜更甜呢?转化为数学问题：a克糖水中含有b克糖(ab0)，若再加m(m0)克糖，则糖水更甜了，为什么?分析：起初的糖水浓度为ab，加入m克糖后的糖水浓度为mamb，只要证mambab即可。怎么证呢?二、不等式的基本性质：1、实数的运算性质与大小顺序的关系：数轴上右边的点表示的数总大于左边的点所表示的数，从实数的减法在数轴上的表示可知：0baba0baba0baba得出结论：要比较两个实数的大小，只要考察它们的差的符号即可。2、不等式的基本性质：①、如果ab，那么ba，如果ba，那么ab。(对称性)②、如果ab，且bc，那么ac，即ab，bcac。③、如果ab，那么a+cb+c，即aba+cb+c。推论：如果ab，且cd，那么a+cb+d．即ab，cda+cb+d．④、如果ab，且c0，那么acbc；如果ab，且c0，那么acbc．⑤、如果ab0，那么nnba(nN，且n1)⑥、如果ab0，那么nnba(nN，且n1)。三、典型例题：例1、已知ab，cd，求证：a-cb-d．例2已知ab0，c0，求证：bcac。学修4—5教案2选修4_5不等式选讲课题：第02课时含有绝对值的不等式的解法一、引入：在初中课程的学习中，我们已经对不等式和绝对值的一些基本知识有了一定的了解。在此基础上，本节讨论含有绝对值的不等式。关于含有绝对值的不等式的问题，主要包括两类：一类是解不等式，另一类是证明不等式。下面分别就这两类问题展开探讨。1、解在绝对值符号内含有未知数的不等式（也称绝对值不等式），关键在于去掉绝对值符号，化成普通的不等式。主要的依据是绝对值的意义.请同学们回忆一下绝对值的意义。在数轴上，一个点到原点的距离称为这个点所表示的数的绝对值。即0000xxxxxx，如果，如果，如果。2、含有绝对值的不等式有两种基本的类型。第一种类型。设a为正数。根据绝对值的意义，不等式ax的解集是}|{axax，它的几何意义就是数轴上到原点的距离小于a的点的集合是开区间（－a，a），如图所示。a图1-1a如果给定的不等式符合上述形式，就可以直接利用它的结果来解。第二种类型。设a为正数。根据绝对值的意义，不等式ax的解集是{|xax或ax}它的几何意义就是数轴上到原点的距离大于a的点的集合是两个开区间),(),,(aa的并集。如图1-2所示。–aa图1-2同样，如果给定的不等式符合这种类型，就可以直接利用它的结果来解。二、典型例题：例1、解不等式213xx。例2、解不等式xx213。方法1：分域讨论★方法2：依题意，xx213或213xx，（为什么可以这么解？）学修4—5教案3例3、解不等式52312xx。例4、解不等式512xx。解本题可以按照例3的方法解，但更简单的解法是利用几何意义。原不等式即数轴上的点x到1，2的距离的和大于等于5。因为1，2的距离为1，所以x在2的右边，与2的距离大于等于2（＝（5－1）)2；或者x在1的左边，与1的距离大于等于2。这就是说，4x或.1x例5、不等式31xxa，对一切实数x都成立，求实数a的取值范围。四、练习：解不等式1、.1122x2、01314x3、423xx.4、xx21.5、1422xx6、212xx.7、42xx8、.631xx9、21xx10、.24xx选修4_5不等式选讲课题：第02课时含有绝对值的不等式的证明一、引入：证明一个含有绝对值的不等式成立，除了要应用一般不等式的基本性质之外，经常还要用到关于绝对值的和、差、积、商的性质：（1）baba（2）baba（3）baba（4）)0(bbaba请同学们思考一下，是否可以用绝对值的几何意义说明上述性质存在的道理？实际上，性质baba和)0(bbaba可以从正负数和零的乘法、除法法则直接推出；而绝对值的差的性质可以利用和的性质导出。因此，只要能够证明baba对于任意实数都成立即可。我们将在下面的例题中研究它的证明。现在请同学们讨论一个问题：设a为实数，a和a哪个大？显然aa，当且仅当0a时等号成立（即在0a时，等号成立。在0a时，等号不成立）。同样，.aa当且仅当0a时，等号成立。学修4—5教案4含有绝对值的不等式的证明中，常常利用aa、aa及绝对值的和的性质。二、典型例题：例1、证明（1）baba，（2）baba。证明（1）如果,0ba那么.baba所以.bababa如果,0ba那么).(baba所以babababa)()(（2）根据（1）的结果，有bbabba，就是，abba。所以，baba。例2、证明bababa。例3、证明cbcaba。思考：如何利用数轴给出例3的几何解释？（设A，B，C为数轴上的3个点，分别表示数a，b，c，则线段.CBACAB当且仅当C在A，B之间时，等号成立。这就是上面的例3。特别的，取c＝0（即C为原点），就得到例2的后半部分。）探究：试利用绝对值的几何意义，给出不等式baba的几何解释？含有绝对值的不等式常常相加减，得到较为复杂的不等式，这就需要利用例1，例2和例3的结果来证明。例4、已知2,2cbycax，求证.)()(cbayx证明)()()()(byaxbayxbyax（1）2,2cbycax，∴cccbyax22（2）由（1），（2）得：cbayx)()(例5、已知.6,4ayax求证：ayx32。证明6,4ayax，∴23,22ayax，由例1及上式，aaayxyx223232。注意：在推理比较简单时，我们常常将几个不等式连在一起写。但这种写法，只能用于不等号方向相同的不等式。四、练习：1、已知.2,2cbBcaA求证：cbaBA)()(。学修4—5教案52、已知.6,4cbycax求证：cbayx3232。链接：不等式的图形借助图形的直观性来研究不等式的问题，是学习不等式的一个重要方法，特别是利用绝对值和绝对值不等式的几何意义来解不等式或者证明不等式，往往能使问题变得直观明了，帮助我们迅速而准确地寻找到问题的答案。关键是在遇到相关问题时，能否准确地把握不等式的图形，从而有效地解决问题。我们再来通过几个具体问题体会不等式图形的作用。1．解不等式121xxx。题意即是在数轴上找出到11与22的距离之和不大于到点13的距离的所有流动点x。首先在数轴上找到点11，22，13（如图）。31x122xx-10123从图上判断，在1与2之间的一切点显示都合乎要求。事实上，这种点到1与2的距离和正好是1，而到3的距离是)21(1)1(2xxx。现在让流动点x由点1向左移动，这样它到点3的距离变，而到点1与2的距离增大，显然，合乎要求的点只能是介于13与11之间的某一个点1x。由),1()2()1(111xxx可得.321x再让流动点x由点2向右移动，虽然这种点到1与2的距离的和及到3的距离和都在增加，但两相比较，到1与2的距离的和增加的要快。所以，要使这种点合乎要求，也只能流动到某一点2x而止。由),1()2()1(222xxx可得.42x从而不等式的解为.432x2．画出不等式1yx的图形，并指出其解的范围。先考虑不等式在平面直角坐标系内第一象限的情况。在第一象限内不等式等价于：0x，0y，1yx.其图形是由第一象限中直线xy1下方的点所组成。同样可画出二、三、四象限的情况。从而得到不等式1yx的图形是以原点O为中心，四个等点分别在坐标轴上的正方形。不等式解的范围一目了然。探究：利用不等式的图形解不等式学修4—5教案61.111xx;2．.12yxA组1．解下列不等式：（1）2132x（2）1743x（3）142xx（4）xxx21222．解不等式：（1）112xx（2）112xx3．解不等式：（1）321xx（2）.0312xx4．利用绝对值的几何意义，解决问题：要使不等式34xxa有解，a要满足什么条件？5．已知.3,3,3scCsbBsaA求证：（1）scbaCBA)()(；（2）.)()scbaCBA6．已知.,ayax求证：.axy7．已知.0,cychx求证：.hyxB组*****8．求证.111bbaababa*****9．已知.1,1ba求证：.11abba10．若,为任意实数，c为正数，求证：.)11()1(222cc（2222，而2112222cccc）选修4_5不等式选讲课题：第03课时指数不等式的解法二、典型例题：例1、解不等式)1(332)21(22xxx解：原不等式可化为：)1(332222xxx∵底数21学修4—5教案7∴)1(3322xxx整理得：062xx解之，不等式的解集为{x|-3x2}例2、解不等式2931831xx。解：原不等式可化为：018329332xx即：0)233)(93(xx解之：93x或323x∴x2或32log3x∴不等式的解集为{x|x2或32log3x}例3、解不等式：)10(,422aaaaxxx且(当a1时),4()1,(x当0a1时)4,1(x)例4、解不等式：xx4)21(32(-1x3)选修4_5不等式选讲课题：第04课时对数不等式的解法二、典型例题：例1、解不等式2)1(log3xx。解：原不等式等价于2)3(11301xxxx或2)3(113001xxxx解之得：4x≤5∴原不等式的解集为{x|4x≤5}例2、解关于x的不等式：)1,0(,2log)12(log)34(log2aaxxxaaa解：原不等式可化为)12(2log)34(log2xxxaa当a1时有221234121)12(23403401222