不等式章末小结
预习案
一、 知识梳理 (一)不等式与不等关系
1、应用不等式(组)表示不等关系; 不等式的主要性质: (1)对称性: (2)传递性: (3)加法法则: (4)乘法法则: (5)倒数法则: (6)乘方法则: (7)开方法则:
2、应用不等式的性质比较两个实数的大小; 作差法
3、应用不等式性质证明
(二)一元二次不等式及其解法 一元二次不等式的解法
一元二次不等式()00022≠<++>++a c bx ax c bx ax 或的解集:
设相应的一元二次方程()002≠=++a c bx ax 的两根为2121x x x x ≤且、,ac b 42
-=?,
则不等式的解的各种情况如下表:(让学生独立完成课本第86页的表格) 0>?
0=?
0
二次函数
c bx ax y ++=2
(0>a )的图象
c bx ax y ++=2
c bx ax y ++=2
c bx ax y ++=2
一元二次方程
()的根
00
2
>=++a c bx ax
有两相异实根 )(,2121x x x x < 有两相等实根
a
b x x 221-
==
无实根
的解集
)0(02>>++a c bx ax
{}2
1
x x x x x ><或
?
?????-≠a b x x 2
R
的解集
)0(02><++a c bx ax
{}21
x x x
x <<
?
?
(三)线性规划
1、用二元一次不等式(组)表示平面区域
二元一次不等式Ax +By +C >0在平面直角坐标系中表示直线Ax +By +C =0某一侧所有点组成的平面区域.(虚线表示区域不包括边界直线) 2、二元一次不等式表示哪个平面区域的判断方法
由于对在直线Ax +By +C =0同一侧的所有点(y x ,),把它的坐标(y x ,)代入Ax +By +C ,所得到实数的符号都相同,所以只需在此直线的某一侧取一特殊点(x 0,y 0),从Ax 0+By 0+C 的正负即可判断Ax +By +C >0表示直线哪一侧的平面区域.(特殊地,当C ≠0时,常把原点作为此特殊点)
3、线性规划的有关概念:
①线性约束条件:在上述问题中,不等式组是一组变量x 、y 的约束条件,这组约束条件都是关于x 、y 的一次不等式,故又称线性约束条件.
②线性目标函数:
关于x 、y 的一次式z =2x +y 是欲达到最大值或最小值所涉及的变量x 、y 的解析式,叫线性目标函数.
③线性规划问题: 一般地,求线性目标函数在线性约束条件下的最大值或最小值的问题,统称为线性规划问题.
④可行解、可行域和最优解:
满足线性约束条件的解(x ,y )叫可行解. 由所有可行解组成的集合叫做可行域.
使目标函数取得最大或最小值的可行解叫线性规划问题的最优解. 4、求线性目标函数在线性约束条件下的最优解的步骤:
(1)寻找线性约束条件,线性目标函数;
(2)由二元一次不等式表示的平面区域做出可行域; (3)在可行域内求目标函数的最优解
(四)基本不等式2a b
ab +≤
1、如果a,b 是正数,那么).""(2号时取当且仅当==≥+b a ab b
a 2、基本不等式2
a b
ab +≤几何意义是“半径不小于半弦”
二、
一试身手
1.已知-1<a <0,那么-a ,-a 3
,a 2
的大小关系是 .
2. 下列结论正确的是 .
①不等式x 2
≥4的解集为{x |x ≥±2} ②不等式x 2-9<0的解集为{x |x <3}
③不等式(x -1)2
<2的解集为{x |1-2<x <1+2}
④设x 1,x 2为ax 2+bx +c =0的两个实根,且x 1<x 2,则不等式ax 2
+bx +c <0的解集为{x |x 1<x <x 2}
3. 若实数x ,y 满足??
???≤≥+≥+-,0,
0,
01x y x y x 则z =3x +2y
的最小值是 . 4. 若x ,y ∈R +,且x +4y =1,则x ·y 的最大值是 .
导学案
一、 学习目标
1.会用不等式(组)表示不等关系;
2.熟悉不等式的性质,能应用不等式的性质求解“范围问题”,会用作差法比较大小; 3.会解一元二次不等式,熟悉一元二次不等式、一元二次方程和二次函数的关系; 4.会作二元一次不等式(组)表示的平面区域,会解简单的线性规划问题; 5.明确均值不等式及其成立条件,会灵活应用均值不等式证明或求解最值。 二、 学习过程
(1) 课内探究
(2) 典型例题
一、一元二次不等式的解集
例1 已知不等式ax 2-3x +6>4的解集为{x |x <1或x >b }, (1)求a ,b ;
(2)解不等式ax 2-(ac +b )x +bc <0.
?变式训练1 解关于x 的不等式56x 2+ax -a 2<0.
二、利用基本不等式求最值
例2 (1)设0 (2)求3a -4 +a (a <4)的取值范围; (3)已知x >0,y >0,且x +y =1,求8x +2 y 的最小值. ?变式训练2 (1)求函数y =x 2+7x +10 x +1 (x >-1)的最小值; (2)已知:x >0,y >0且3x +4y =12.求lg x +lg y 的最大值及相应的x ,y 值. 三、简单的线性规划 例3 已知x 、y 满足约束条件???? ? x ≥1x -3y ≤-43x +5y ≤30 . (1)求目标函数z =2x -y 的最大值和最小值; (2)求z =y +5 x +5 的取值范围. ?变式训练3 实系数一元二次方程x2+ax+2b=0有两个根,一个根在区间(0,1)内,另一根在区间(1,2)内,求: (1)点(a ,b)对应的区域的面积; (2) 2 1 b a --的取值范围; (3)(a -1)2+(b -2)2的值域. (3) 当堂检测 一、选择题 1.若a <0,b <-1,则下列不等式成立的是( ) A .a >a b >a b 2 B.a b 2>a b >a C.a b >a b 2>a D.a b >a >a b 2 2.不等式组? ???? x -1>a 2 x -4<2a 有解,则实数a 的取值范围是( ) A .(-1,3) B .(-∞,-1)∪(3,+∞) C .(-3,1) D .(-∞,-3)∪(1,+∞) 3.(2008·山东)不等式x +5 (x -1)2 ≥2的解集是( ) A.????-3,12 B.????-1 2,3 C.????12,1∪(1,3] D.??? ?-1 2,1∪(1,3] 4,向量 ()0,1,DA = ()1,1OB = D 为坐标原点,动点P (x ,y )满足条件 01, 01, OP OA OP OB ?? ? ,则点P 的变化范围用阴影表示为( ) 5.(2009·山东)设x ,y 满足约束条件????? 3x -y -6≤0,x -y +2≥0, x ≥0,y ≥0, 若目标函数z =ax +by (a >0,b >0) 的最大值为12,则2a +3 b 的最小值为( ) A.256 B.83 C.11 3 D . 4 二、填空题 6.若A =(x +3)(x +7),B =(x +4)(x +6),则A 、B 的大小关系为________. 7.(2009·广东茂名一模)已知实数x ,y 满足不等式组???? ? x -y +2≥0,x +y -4≥0,2x -y -5≤0,若目标函数z = y -ax (a ∈R )取最大值时的唯一最优解是(1,3),则实数a 的取值范围是__________. 8.(2010·吉林长春第一次调研)若正数a 、b 满足1a +4 b =2,则a +b 的最小值为________. 三、解答题 9.若不等式(1-a )x 2-4x +6>0的解集是{x |-3 (2)b 为何值时,ax 2+bx +3≥0的解集为R . 10.某商店预备在一个月内分批购买每张价值为20元的书桌共36台,每批都购入x 台(x 是正整数),且每批均需付运费4元,储存购入的书桌一个月所付的保管费与每批购入书桌的总价值(不含运费)成正比,若每批购入4台,则该月需用去运费和保管费共52元,现在全月只有48元资金可以用于支付运费和保管费. (1)求该月需用去的运费和保管费的总费用f (x ); (2)能否恰当地安排每批进货的数量,使资金够用?写出你的结论,并说明理由. (4) 课堂小结 1.不等式的基本性质是比较大小、不等式性质的证明、不等式的证明、解不等式的主要依据. 2.不等式ax 2+bx +c >0,ax 2+bx +c <0的解集就是使二次函数y =ax 2+bx +c 的函数值大于0或小于0时的x 的取值范围,应结合一元二次函数的图象去理解一元二次不等式的解集,解集的端点即为相应方程的实根或相应函数的零点. 3.应用基本不等式时,要创设符合定理的条件,合理拆分项或配凑因式是常用的解题技巧,而拆与凑的目的在于使等号能够成立. 拓展案 章末检测 一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分) 1.原点和点(1,1)在直线x +y =a 两侧,则a 的取值范围是( ) A .a <0或a >2 B .0 2.如果a ∈R ,且a 2+a <0,那么a ,a 2,-a ,-a 2的大小关系是( ) A .a 2>a >-a 2>-a B .-a >a 2>-a 2>a C .-a >a 2>a >-a 2 D .a 2>-a >a >-a 2 3.不等式1x <1 2 的解集是( ) A .(-∞,2) B .(2,+∞) C .(0,2) D .(-∞,0)∪(2,+∞) 4.设0 A .log a b +log b a ≥2 B .log a b +log b a ≥-2 C .log a b +log b a ≤-2 D .log a b +log b a >2 5.在R 上定义运算D ○×:xD ○×y =x (1-y ),若不等式(x -a )D ○×(x +a )<1对任意实数x 成立,则( ) A .-1 B .0 C .-12 D .-32 6.如果a >b ,则下列不等式成立的个数为( ) ①1a <1b ;②a 3>b 3;③a 2>b 2;④2a >2b ;⑤a b >1; ⑥????12a c 2?? ?12bc 2;⑦lg(a 2+1)>lg(b 2+1); ⑧若a >b 且c >d ,则lg(a -d )>lg(b -c ). A .0个 B .1个 C .2个 D .3个 7.(2009·广东中山期末统考)若实数x ,y 满足条件????? x +2y -5≤0,2x +y -4≤0, x ≥0, y ≥1, 目标函数 z =2x -y ,则( ) A .z max =5 2 B .z max =-1 C .z max =2 D .z min =0 8.下列不等式:①a 2+1>2a ;②|x +1x |≥2;③a +b ab ≤2 (a ,b 为正实数);④x 2+1 x 2+1≥1. 其中正确的个数是( ) A .0 B .1 C .2 D .3 9.(2009·天津)设x ,y ∈R ,a >1,b >1,若a x =b y =3,a +b =23,则1x +1 y 的最大值为( ) A .2 B.32 C .1 D.1 2 10.若正数a ,b 满足ab -(a +b )=1,则a +b 的最小值为( ) A .2+2 2 B .22-2 C.5+2 D.5-2 11.若不等式组? ???? x 2-x -2>0 2x 2+(5+2k )x +5k <0的整数解只有-2,则k 的取值范围是( ) A .-3≤k <2 B .-3 C .k <-2 D .k ≥-3 12.若a 是1+2b 与1-2b 的等比中项,则2ab |a |+2|b | 的最大值为( ) A.2515 B.24 C.55 D.22 二、填空题(本大题共4小题,每小题4分,共16分) 13.不等式x -1 x 2-x -30 >0的解集是________. 14.(2009·潮州模拟)已知实数x ,y 满足????? x +2y -5≤0,x ≥1, y ≥0, x +2y -3≤0 则y x 的最大值为________. 15.函数f (x )=(2-a 2)x +a 在区间[0,1]上恒为正,则实数a 的取值范围是________. 16.一批货物随17列货车从A 市以v 千米/小时匀速直达B 市,已知两地铁路线长400 千米,为了安全,两列货车的间距不得小于??? ?v 202千米,那么这批货物全部运到B 市,最快 需要________小时. 三、解答题(本大题共6小题,共74分) 17.(12分)设a 、b ∈R ,解关于x 的不等式a 2x +b 2(1-x )≥[ax +b (1-x )]2. 18.(12分)若x 19.(12分)(2009·上海卢湾区一模)解不等式:log 12(3x 2-2x -5)≤log 1 2 (4x 2+x -5). 20.(12分)已知f (x )=x 2-2ax +2,当x ∈[-1,+∞)时,f (x )≥a 恒成立,求a 的取值范围. 21.(12分)某房地产开发公司计划在一楼区内建造一个长 方形公园ABCD ,公园由长方形的休闲区A1B1C1D1和环公园人行道(阴影部分)组成.已知休闲区A1B1C1D1的面积为4 000平方米,人行道的宽分别为4米和10米(如图所示). (1)若设休闲区的长和宽的比11 11 ,A B x B C = 求公园ABCD 所占面积S 关于x 的函数S(x)的解析式; (2)要使公园所占面积最小,休闲区A1B1C1D1的长和宽该如何设计? 22.(14分)某营养学家指出,成人良好的日常饮食应该至少提供0.075 kg 的碳水化合物,0.06 kg 的蛋白质,0.06 kg 的脂肪.1 kg 食物A 含有0.105 kg 碳水化合物,0.07 kg 蛋白质,0.14 kg 脂肪,花费28元.而1 kg 食物B 含有0.105 kg 碳水化合物,0.14 kg 蛋白质,0.07 kg 脂肪,花费21元.为了满足营养专家指出的日常饮食要求,同时使花费最低,需要同时食用食物A 和食物B 多少千克? 参考答案 一、知识梳理 (1)a b b a >,(2)c a c b b a >?>>,, (3)c b c a b a +>+?>;d b c a d c b a +>+?>>,, (4)bc ac c b a >?>>0,;bc ac c b a <>0, bd ac d c b a >?>>>>0,0 (5)b a a b b a 1 10, >> (6))1*(0>∈>?>>n N n b a b a n n 且 (7))1*(0>∈>?>>n N n b a b a n n 且 二、一试身手 1.答案 -a >a 2 >-a 3 2.答案 ③ 3.答案 1 4.答案 16 1 典型例题 例1:点拨 根据一元二次不等式与二次函数的关系先求出a ,b 的值;再分类讨论解含参数的不等式. 解 (1)因为不等式ax 2-3x +6>4的解集为{x |x <1或x >b },所以x 1=1与x 2=b 是方程ax 2-3x +2=0的两个实数根,且b >1. 由根与系数的关系,得??? 1+b =3a , 1×b =2 a .解得???? ? a =1, b =2. 所以a =1,b =2. (2)所以不等式ax 2-(ac +b )x +bc <0,即x 2-(2+c )x +2c <0,即(x -2)(x -c )<0. ①当c >2时,不等式(x -2)(x -c )<0的解集为{x |2 综上,当c >2时,不等式ax 2-(ac +b )x +bc <0的解集为{x |2 回顾归纳 (1)解含参数的不等式(x -a )(x -b )>0,要讨论a 与b 的大小再确定不等式的解.解一元二次不等式的一般过程是:一看(看二次项系数的符号),二算(计算判别式,判断方程根的情况),三写(写出不等式的解集). (2)应注意讨论ax 2+bx +c >0的二次项系数a 是否为零的情况. (3)要注意体会数形结合与分类讨论的数学思想,分类讨论要做到“不重”“不漏”“最简”的三原则. 变式1:解 原不等式可化为(7x +a )(8x -a )<0,即????x +a 7??? ?x -a 8<0. ①当-a 70时,-a 7 ②当-a 7=a 8,即a =0时,原不等式解集为?; ③当-a 7>a 8,即a <0时,a 8 . 综上知,当a >0时,原不等式的解集为??? ? ??x |-a 7 当a =0时,原不等式的解集为?; 当a <0时,原不等式的解集为???? ??x |a 8 例2:点拨 (1)中3x 与8-3x 的和为定值8,故可利用基本不等式求解;(2)中和与积 都不是定值,但将3a -4+a 变形的3a -4+(a -4)+4,即可发现3 a -4 ×(a -4)=3为定值,但 要注意a -4的取值范围. 解 (1)∵0 2 =4, 当且仅当3x =8-3x ,即x =43时,取等号.∴当x =4 3 时,y =3x (8-3x )有最大值4. (2)当a <4时,a -4<0, ∴3a -4+a =3 a -4 +(a -4)+4=-????34-a +(4-a )+4 ≤-2 3 4-a ×(4-a )+4=-23+4, 当且仅当3 4-a =(4-a ),即a =4-3时,取等号. ∴3a -4 +a 的取值范围是(-∞,-23+4]. (3)∵x >0,y >0,且x +y =1, ∴8x +2y =????8x +2y (x +y )=10+8y x +2x y ≥10+28y x ·2x y =18. 当且仅当8y x =2x y ,即x =2y 时,等号成立,∴当x =23,y =13时,8x +2 y 有最小值18. 回顾归纳 利用基本不等式求函数最值,可利用条件对函数式进行转化,构造成基本不等式成立的形式.应用时应满足“一正、二定、三相等”特别是相等条件的运用,可同时求得取得最值时应满足的条件. 变式2:解 (1)∵x >-1,∴x +1>0. ∴y =x 2+7x +10x +1=(x +1)2+5(x +1)+4x +1=(x +1)+4 x +1 +5≥2(x +1)????4x +1+5=9. 当且仅当x +1=4 x +1 ,即x =1时,等号成立. ∴当x =1时,函数y =x 2+7x +10 x +1 (x >-1)的最小值为9. (2)∵x >0,y >0,且3x +4y =12.∴xy =112(3x )·(4y )≤112??? ?3x +4y 22 =3. ∴lg x +lg y =lg xy ≤lg 3.当且仅当3x =4y =6,即x =2,y =3 2 时等号成立. ∴当x =2,y =3 2 时,lg x +lg y 取最大值lg 3. 例3:点拨 作出线性可行域是解答这类问题的基础和关键,代数式y +5x +5=y -(-5) x -(-5) , 可以看作区域内的点(x ,y )与点D (-5,-5)连线的直线的斜率. 解 作出不等式组表示的可行域如图: 作直线l :2x-y=0,并平行移动使它过可行域内的B 点,此时z 有最大值;过可行域内的C 点,此时z 有最小值, 解34, 3530, x y x y -=-?? +=?,得B(5,3), 解1,3530,x x y =??+=? ,得C 271,5?? ???, ∴zmax=2×5-3=7,min 27215Z =?- 27 5 =-, (2)D 点坐标为(-5, -5),由图可知,kBD ≤z ≤kCD , 3(5)4,5(5)5 BD k --==-- 27 (5) 265,1(5)15BD k --= =-- 5,5y z x +∴=+的取值范围是 426,515?????? 回顾归纳 线性规划实质上是“数形结合”思想的一种体现,即将最值问题直观、简便 地寻找出来,是一种较为简捷的求最值的方法. 变式3:解 (1)设f (x )=x 2+ax +2b ,由题意可得???? ? f (0)>0f (1)<0f (2)>0,即????? 2b >01+a +2b <04+2a +2b >0, 0, 210,20,b a b a b >?? ∴++?++>? 故a ,b 满足的约束条件为 0,210,20,b a b a b >?? ++?++>? 画出约束条件的可行域如图阴影部分, 解 210, 20, a b a b ++=?? ++=?得 ()3,1A -, 又 ()2,0B -,()1,0C -, 故点(),a b 对应的区域的面积1111,22 S =??= (2) 2 1 b a --可看作区域内的点(),a b 与()1,2D 连线的斜率, 由图知:201,1(1)BD k -= =--211 1(3)4 BD k -==-- 12 1,41 b a -∴<<- (3)(a -1)2+(b -2)2可看作区域内点(a ,b)到D(1,2)的距离d 的平方, 而由图知CD AD 2=(1+3)2+(2-1)2=17,∴8 当堂检测 1.答案 C 解析 取a =-2,b =-2,则a b =1,a b 2=-12,从而a b >a b 2>a . 2.答案 A 解析 不等式组即? ???? x >a 2+1 x <2a +4,若有解,则a 2+1<2a +4,解得-1 3.答案 D 解析 易知x 满足:x ≠1且2(x -1)2≤x +5,解得-1 2 ≤x ≤3且x ≠1. 4.答案 A 解析 (,),OP x y = ,OP OA x ∴?= ,OP OB x y ?=+ 故P 满足的条件为? ??? ? 0 5.答案 A 解析 不等式表示的平面区域如图所示阴影部分,当直线ax+by=z(a>0,b>0)过直线x -y+2=0与直线3x -y -6=0的交点(4,6)时,目标函数z=ax+by(a>0,b>0)取得最大值12, 即4a+6b=12,即2a+3b=6,而 232323()6a b a b a b ++=+?131325()2,666 b a a b =++≥+= 6.答案 A 解析 A -B =(x +3)(x +7)-(x +4)(x +6) =(x 2+10x +21)-(x 2+10x +24)=-3<0.∴A ) 解析 如图所示,依题意直线x+y -4=0与x -y+2=0交于A(1,3),此时取最大值,故a>1. 8.答案 9 2 解析 a +b =(a +b )×1=12(a +b )×????1a +4b =12+2+b 2a +2a b ≥12+2+2=92 , 当且仅当b 2a =2a b 时取“=”. 9、解 (1)由题意知1-a <0且-3和1是方程(1-a )x 2-4x +6=0的两根, ∴??? 1-a <0 41-a =-26 1-a =-3 ,解得a =3.∴不等式2x 2+(2-a )x -a >0 即为2x 2-x -3>0,解得x <-1或x >3 2. ∴所求不等式的解集为??? ? ??x |x <-1或x >32. (2)ax 2+bx +3≥0,即为3x 2 +bx +3≥0, 若此不等式解集为R ,则b 2-4×3×3≤0,∴-6≤b ≤6. 10.解 (1)设题中比例系数为k ,若每批购入x 台,则共需分36 x 批,每批价值20x . 由题意f (x )=36x ·4+k ·20x ,由x =4时,y =52,得k =1680=1 5. ∴f (x )=144 x +4x (0≤x ≤36,x ∈N *). (2)由(1)知f (x )=144x +4x (0 x ·4x =48(元). 当且仅当144 x =4x ,即x =6时,上式等号成立. 故只需每批购入6张书桌,可以使资金够用. 拓展案 章末检测 1、答案 B 2.答案 B 3.答案 D 解析 1x <12?1x -1 2<0?2-x 2x <0?x -22x >0?x <0或x >2. 4.答案 C 解析 ∵0 解析 (x -a )D ○×(x +a )=(x -a )(1-x -a )<1?-x 2+x +(a 2-a -1)<0恒成立