2022高考数学一轮复习-选修4-5-第1课时-绝对值不等式学案北师大版.docx

2022高考数学一轮复习 选修4-5 第1课时 绝对值不等式学案北师大版

2022高考数学一轮复习 选修4-5 第1课时 绝对值不等式学案北师大版

年级：
姓名：

选修4—5　不等式选讲
必备知识预案自诊　
知识梳理
1.绝对值三角不等式
(1)定理1:若a,b是实数,则|a+b|≤　　　　,当且仅当　　　时,等号成立; 
(2)性质:|a|-|b|≤|a±b|≤|a|+|b|;
(3)定理2:若a,b,c是实数,则|a-c|≤　　　　　　,当且仅当　　　　　　时,等号成立. 
2.绝对值不等式的解法
(1)含绝对值的不等式|x|<a与|x|>a(a>0)的解法:
①|x|<a⇔-a<x<a;②|x|>a⇔x>a或x<-a.
(2)|ax+b|≤c(c>0)和|ax+b|≥c(c>0)型不等式的解法:
①|ax+b|≤c⇔　　　　　　; 
②|ax+b|≥c⇔　　　　　　　　　　. 
(3)|x-a|+|x-b|≥c(c>0)和|x-a|+|x-b|≤c(c>0)型不等式的解法:
①利用绝对值不等式的几何意义求解,体现了数形结合的思想;
②利用“零点分段法”求解,体现了分类讨论的思想;
③通过构造函数,利用函数的图像求解,体现了函数与方程及数形结合的思想.
3.基本不等式
定理1:设a,b∈R,则a2+b2≥　　　,当且仅当a=b时,等号成立. 
定理2:若a,b为正数,则a+b2≥ab,当且仅当a=b时,等号成立.
定理3:若a,b,c为正数,则a+b+c3≥3abc,当且仅当a=b=c时,等号成立.
定理4:若a1,a2,…,an为n个正数,则
a1+a2+…+ann≥na1a2…an,当且仅当a1=a2=…=an时,等号成立.
4.柯西不等式
(1)若a,b,c,d都是实数,则(a2+b2)(c2+d2)≥(ac+bd)2,当且仅当ad=bc时,等号成立.
(2)设a1,a2,a3,…,an,b1,b2,b3,…,bn是实数,则(a12+a22+…+an2)(b12+b22+…+bn2)≥(a1b1+a2b2+…+anbn)2,当且仅当bi=0(i=1,2,…,n)或存在一个数k,使得ai=kbi(i=1,2,…,n)时,等号成立.
(3)柯西不等式的向量形式:设α,β是两个向量,则|α||β|≥|α·β|,当且仅当β是零向量或存在实数k,使α=kβ时,等号成立.
5.不等式证明的方法
证明不等式常用的方法有比较法、综合法、分析法、放缩法以及利用绝对值三角不等式、柯西不等式法等.
考点自诊
1.判断下列结论是否正确,正确的画“√”,错误的画“×”.
(1)对|a-b|≤|a|+|b|,当且仅当ab≤0时,等号成立.(　　)
(2)|a+b|+|a-b|≥|2a|.(　　)
(3)|x-a|+|x-b|的几何意义是表示数轴上的点x到点a,b的距离之和.(　　)
(4)用反证法证明命题“a,b,c全为0”时假设为“a,b,c全不为0”.(　　)
(5)若m=a+2b,n=a+b2+1,则n≥m.(　　)
2.若|a-c|<|b|,则下列不等式正确的是(　　)

A.a<b+c
B.a>c-b
C.|a|>|b|-|c|
D.|a|<|b|+|c|
3.若不等式x+1x>|a-2|+1对于一切非零实数x均成立,则实数a的取值范围是(　　)
A.(2,3) B.(1,2)
C.(1,3) D.(1,4)
4.设a,b,m,n∈R,且a2+b2=5,ma+nb=5,则m2+n2的最小值为　　　　　. 
5.若存在实数x使|x-a|+|x-1|≤3成立,则实数a的取值范围是　　　　　. 
第1课时　绝对值不等式
关键能力学案突破　

考点
绝对值不等式的解法

【例1】(2020全国1,理23)已知函数f(x)=|3x+1|-2|x-1|.

(1)画出y=f(x)的图像;
(2)求不等式f(x)>f(x+1)的解集.

解题心得解含有两个以上绝对值符号的不等式的方法
解法1:利用绝对值不等式的几何意义求解,体现了数形结合的思想;
解法2:利用“零点分段法”求解,即令各个绝对值式子等于0,求出各自零点,把零点在数轴上从小到大排列,然后按零点分数轴形成的各区间去绝对值,进而将绝对值不等式转化为常规不等式,体现了分类讨论的思想;
解法3:通过构造函数,利用函数的图像求解,体现了函数与方程的思想.
对点训练1(2019全国2,理23)已知f(x)=|x-a|x+|x-2|(x-a).
(1)当a=1时,求不等式f(x)<0的解集;
(2)若x∈(-∞,1)时,f(x)<0,求a的取值范围.

考点
求参数范围(多考向探究)

考向1　分离参数法求参数范围
【例2】(2017全国3,理23)已知函数f(x)=|x+1|-|x-2|.
(1)求不等式f(x)≥1的解集;
(2)若不等式f(x)≥x2-x+m的解集非空,求m的取值范围.

解题心得在不等式有解或成立的情况下,求参数的取值范围,可以采取分离参数,通过求对应函数最值的方法获得.
对点训练2已知f(x)=|x+1|,g(x)=2|x|+a,
(1)当a=-1时,求不等式f(x)≥g(x)的解集;
(2)若存在x0∈R使得f(x0)≥g(x0)成立,求a的取值范围.

考向2　利用函数最值求参数范围
【例3】(2020辽宁大连一中6月模拟,23)已知函数f(x)=x|x-a|,a∈R.
(1)当f(1)+f(-1)>1时,求a的取值范围;
(2)若a>0,对任意x,y∈(-∞,a],都有不等式f(x)≤y+54+|y-a|恒成立,求a的取值范围.

解题心得1.对于求参数范围问题,可将已知条件进行等价转化,得到含有参数的不等式恒成立,此时通过求函数的最值得到关于参数的不等式,解不等式得参数范围.
2.解答此类问题应熟记以下转化:f(x)>a恒成立⇔f(x)min>a;f(x)<a恒成立⇔f(x)max<a;f(x)>a有解⇔f(x)max>a;f(x)<a有解⇔f(x)min<a;f(x)>a无解⇔f(x)max≤a;f(x)<a无解⇔f(x)min≥a.
对点训练3(2020山西太原三模,23)已知函数f(x)=|x+1|+|x-2a|,a∈R.
(1)若a=1,解不等式f(x)<4;
(2)对任意的实数m,若总存在实数x,使得m2-2m+4=f(x),求实数a的取值范围.

考向3　恒等转化法求参数范围
【例4】(2020全国2,理23)已知函数f(x)=|x-a2|+|x-2a+1|.
(1)当a=2时,求不等式f(x)≥4的解集;
(2)若f(x)≥4,求a的取值范围.

解题心得在不等式成立的前提下求参数范围,通常对不等式进行等价变形,求出不等式的解,然后根据已知条件确定参数范围.
对点训练4(2018全国1,理23)已知f(x)=|x+1|-|ax-1|.
(1)当a=1时,求不等式f(x)>1的解集;
(2)若x∈(0,1)时不等式f(x)>x成立,求a的取值范围.

考点

求函数或代数式的最值(多考向探究)

考向1　利用基本不等式求最值
【例5】(2020河北石家庄二模,文23)函数f(x)=|2x-1|+|x+2|.
(1)求函数f(x)的最小值;
(2)若f(x)的最小值为M,a+2b=2M(a>0,b>0),求证:1a+1+12b+1≥47.

解题心得在求某一代数式的最值时,根据已知条件利用基本不等式a2+b2≥2ab,a+b2≥ab(a,b为正数),a+b+c3≥3abc(a,b,c为正数)对代数式进行适当的放缩,从而得出其最值.
对点训练5(2020河南开封三模)关于x的不等式|x-2|<m(m∈N+)的解集为A,且32∈A,12∉A.
(1)求m的值;
(2)设a,b,c为正实数,且a+b+c=3m,求a+b+c的最大值.

考向2　利用绝对值三角不等式求最值
【例6】已知函数f(x)=2|x+a|+x-1a(a≠0).
(1)当a=1时,解不等式f(x)<4;
(2)求函数g(x)=f(x)+f(-x)的最小值.

解题心得利用绝对值三角不等式求函数或代数式的最值时,往往需要对函数或代数式中的几个绝对值里面的代数式等价变形,使相加或相减后对消变量,得到常数.
对点训练6已知函数f(x)=|2x+1|-|x-1|.
(1)求f(x)+|x-1|+|2x-3|的最小值;
(2)若不等式|m-1|≥f(x)+|x-1|+|2x-3|有解,求实数m的取值范围.

考向3　利用放缩法求最值
【例7】(2019全国3,理23)设x,y,z∈R,且x+y+z=1.
(1)求(x-1)2+(y+1)2+(z+1)2的最小值;
(2)若(x-2)2+(y-1)2+(z-a)2≥13成立,证明:a≤-3或a≥-1.

解题心得利用放缩法求代数式的最值,一般利用基本不等式,绝对值三角不等式及数学结论进行放缩,在放缩的过程中,结合已知条件消去变量得到常量,从而得到代数式的最值.
对点训练7已知实数m,n满足2m-n=3.
(1)若|m|+|n+3|≥9,求实数m的取值范围;
(2)求53m-13n+13m-23n的最小值.

1.绝对值不等式主要利用“零点分段法”求解,有时也利用函数图像通过观察得出不等式的解集.
2.含绝对值不等式的恒成立问题的求解方法
(1)分离参数法:运用“f(x)≤a⇔f(x)max≤a,f(x)≥a⇔f(x)min≥a”可解决恒成立中的参数范围问题.
(2)数形结合法:在研究不等式f(x)≤g(x)恒成立问题时,若能作出两个函数的图像,通过图像的位置关系可直观解决问题.
3.求函数或代数式的最值主要应用基本不等式、绝对值三角不等式以及通过放缩求解.

在解决有关绝对值不等式的问题时,充分利用绝对值不等式的几何意义解决问题能有效避免分类讨论不全面的问题.若用零点分段法求解,要掌握分类讨论的标准,做到不重不漏.

选修4—5　不等式选讲
必备知识·预案自诊
知识梳理
1.(1)|a|+|b|　ab≥0　(3)|a-b|+|b-c|　(a-b)(b-c)≥0
2.(2)①-c≤ax+b≤c　②ax+b≥c或ax+b≤-c
3.2ab
考点自诊
1.(1)√　(2)√　(3)√　(4)×　(5)√
2.D　|a|-|c|≤|a-c|<|b|,即|a|<|b|+|c|,故选D.
3.C　因为x+1x=|x|+1x≥2,要使对于一切非零实数x,x+1x>|a-2|+1恒成立,
则|a-2|+1<2,即1<a<3.
4.5　由柯西不等式可知(a2+b2)(m2+n2)≥(ma+nb)2,即5(m2+n2)≥25,当且仅当an=bm时,等号成立,所以m2+n2≥5.
5.[-2,4]　∵|x-a|+|x-1|≥|(x-a)-(x-1)|=|a-1|,要使|x-a|+|x-1|≤3有解,可使|a-1|≤3,
∴-3≤a-1≤3,∴-2≤a≤4.
第1课时　绝对值不等式
关键能力·学案突破
例1解(1)由题设知f(x)=-x-3,x≤-13,5x-1,-13<x≤1,x+3,x>1.
y=f(x)的图像如图所示.

(2)函数y=f(x)的图像向左平移1个单位长度后得到函数y=f(x+1)的图像.

y=f(x)的图像与y=f(x+1)的图像的交点坐标为-76,-116.
由图像可知当且仅当x<-76时,y=f(x)的图像在y=f(x+1)的图像上方.
故不等式f(x)>f(x+1)的解集为-∞,-76.
对点训练1解(1)当a=1时,f(x)=|x-1|x+|x-2|·(x-1).
当x<1时,f(x)=-2(x-1)2<0;
当x≥1时,f(x)≥0.
所以,不等式f(x)<0的解集为(-∞,1).
(2)因为f(a)=0,所以a≥1.
当a≥1,x∈(-∞,1)时,
f(x)=(a-x)x+(2-x)(x-a)=2(a-x)(x-1)<0.
所以,a的取值范围是[1,+∞).
例2解(1)f(x)=-3,x<-1,2x-1,-1≤x≤2,3,x>2.
当x<-1时,f(x)≥1无解;
当-1≤x≤2时,由f(x)≥1得,2x-1≥1,解得1≤x≤2;
当x>2时,由f(x)≥1解得x>2.
所以f(x)≥1的解集为{x|x≥1}.
(2)由f(x)≥x2-x+m得m≤|x+1|-|x-2|-x2+x.
而|x+1|-|x-2|-x2+x≤|x|+1+|x|-2-x2+|x|=-|x|-322+54≤54,
且当x=32时,|x+1|-|x-2|-x2+x=54.
故m的取值范围为-∞,54.
对点训练2解(1)当a=-1时原不等式可化为|x+1|-2|x|≥-1,
设φ(x)=|x+1|-2|x|=x-1,x≤-1,3x+1,-1<x<0,-x+1,x≥0,
则x≤-1,x-1≥-1,或-1<x<0,3x+1≥-1,或x≥0,-x+1≥-1.
即-23≤x≤2.
所以原不等式的解集为-23,2.
(2)若存在x0∈R使得f(x0)≥g(x0)成立,等价于|x+1|≥2|x|+a有解,
由(1)即φ(x)≥a有解,即a≤φ(x)max,
由(1)可知,φ(x)在(-∞,0)单调递增,在[0,+∞)单调递减,
所以φ(x)max=φ(0)=1,所以a≤1.故a的取值范围为(-∞,1].
例3解(1)f(1)+f(-1)=|1-a|-|1+a|>1,若a≤-1,则1-a+1+a>1,得2>1,即当a≤-1时,不等式恒成立;
若-1<a<1,则1-a-(1+a)>1,得a<-12,即-1<a<-12;
若a≥1,则-(1-a)-(1+a)>1,得-2>1,此时不等式无解.
综上所述,a的取值范围是-∞,-12.
(2)由题意知,要使不等式恒成立,只需f(x)max≤y+54+|y-a|min.
当x∈(-∞,a]时,f(x)=-x2+ax,f(x)max=fa2=a24.
因为y+54+|y-a|≥a+54,
所以当y∈-54,a时,y+54+|y-a|min=a+54=a+54.
于是a24≤a+54,解得-1≤a≤5.
结合a>0,所以a的取值范围是(0,5].
对点训练3解(1)当a=1时,f(x)<4,即|x+1|+|x-2|<4,
化为x<-1,2x>-3或-1≤x≤2,3<4或x>2,2x-1<4,
解得-32<x<-1或-1≤x≤2或2<x<52,
综上,-32<x<52,即不等式f(x)<4的解集为-32,52.
(2)根据题意,得m2-2m+4的取值范围是f(x)值域的子集.m2-2m+4=(m-1)2+3≥3,
又f(x)=|x+1|+|x-2a|≥|2a+1|,
所以f(x)的值域为[|2a+1|,+∞).
故|2a+1|≤3,解得-2≤a≤1,即实数a的取值范围为[-2,1].
例4解(1)当a=2时,f(x)=7-2x,x≤3,1,3<x≤4,2x-7,x>4.
因此,不等式f(x)≥4的解集为xx≤32或x≥112.
(2)因为f(x)=|x-a2|+|x-2a+1|≥|a2-2a+1|=(a-1)2,
故当(a-1)2≥4,即|a-1|≥2时,f(x)≥4.
所以当a≥3或a≤-1时,f(x)≥4.
当-1<a<3时,f(a2)=|a2-2a+1|=(a-1)2<4.
所以a的取值范围是(-∞,-1]∪[3,+∞).
对点训练4解(1)当a=1时,f(x)=|x+1|-|x-1|,即f(x)=-2,x≤-1,2x,-1<x<1,2,x≥1.
故不等式f(x)>1的解集为xx>12.
(2)当x∈(0,1)时|x+1|-|ax-1|>x成立等价于当x∈(0,1)时|ax-1|<1成立.
若a≤0,则当x∈(0,1)时|ax-1|≥1;
若a>0,|ax-1|<1的解集为0<x<2a,所以2a≥1,故0<a≤2.
综上,a的取值范围为(0,2].
例5(1)解f(x)=|2x-1|+|x+2|=
-3x-1,x≤-2,-x+3,-2<x<12,3x+1,x≥12,
当x≤-2时,f(x)≥5;当-2<x<12时,52<f(x)<5;
当x≥12时,f(x)≥52.
所以f(x)的最小值为52.
(2)证明由(1)知M=52,即a+2b=5.
又因为a>0,b>0,
所以1a+1+12b+1=17[(a+1)+(2b+1)]1a+1+12b+1
=172+2b+1a+1+a+12b+1
≥172+22b+1a+1·a+12b+1
=47,
当且仅当a=2b,即a=52,b=54时,等号成立.
所以1a+1+12b+1≥47.
对点训练5解(1)由已知得
|32-2|<m,|12-2|≥m,
解得12<m≤32.
因为m∈N*,所以m=1.
(2)因为a+b+c=3,所以a+b+c=1·a+1·b+1·c≤1+a2+1+b2+1+c2=3+a+b+c2=3,
当且仅当a=b=c=1时,等号成立.
所以a+b+c的最大值为3.
例6解(1)∵a=1,∴原不等式为2|x+1|+|x-1|<4,
∴x<-1,-2x-2-x+1<4,或
-1≤x≤1,2x+2-x+1<4,或
x>1,2x+2+x-1<4,
∴-53<x<-1或-1≤x<1或∅.
∴原不等式的解集为-53,1.
(2)由题意得g(x)=f(x)+f(-x)=2(|x+a|+|x-a|)+x+1a+x-1a≥2|2a|+2|a|≥42.
当且仅当2|a|=1|a|,即a=±22,且-22≤x≤22时,g(x)取最小值42.
对点训练6解(1)f(x)+|x-1|+|2x-3|=|2x+1|-|x-1|+|x-1|+|2x-3|=|2x+1|+|2x-3|≥|2x+1-(2x-3)|=4,当-12≤x≤32时等号成立,所以f(x)+|x-1|+|2x-3|的最小值为4.
(2)不等式|m-1|≥f(x)+|x-1|+|2x-3|有解,∴|m-1|≥[f(x)+|x-1|+|2x-3|]min.
∴|m-1|≥4,∴m-1≤-4或m-1≥4,即m≤-3或m≥5,∴实数m的取值范围是(-∞,-3]∪[5,+∞).
例7(1)解由于[(x-1)+(y+1)+(z+1)]2=(x-1)2+(y+1)2+(z+1)2+2[(x-1)(y+1)+(y+1)(z+1)+(z+1)(x-1)]≤3[(x-1)2+(y+1)2+(z+1)2],故由已知得(x-1)2+(y+1)2+(z+1)2≥43,
当且仅当x=53,y=-13,z=-13时等号成立.
所以(x-1)2+(y+1)2+(z+1)2的最小值为43.
(2)证明由于[(x-2)+(y-1)+(z-a)]2=(x-2)2+(y-1)2+(z-a)2+2[(x-2)(y-1)+(y-1)(z-a)+(z-a)(x-2)]≤3[(x-2)2+(y-1)2+(z-a)2],故由已知得(x-2)2+(y-1)2+(z-a)2≥(2+a)23,
当且仅当x=4-a3,y=1-a3,z=2a-23时等号成立.
因此(x-2)2+(y-1)2+(z-a)2的最小值为(2+a)23.
由题设知(2+a)23≥13,解得a≤-3或a≥-1.
对点训练7解因为2m-n=3,所以2m=n+3.
(1)|m|+|n+3|=|m|+|2m|=3|m|≥9,所以|m|≥3,所以m≤-3或m≥3.故m的取值范围为(-∞,-3]∪[3,+∞).
(2)53m-13n+13m-23n=53m-13(2m-3)+13m-23(2m-3)=|m+1|+|m-2|≥3,
当且仅当-1≤m≤2(或-5≤n≤1)时等号成立,
所以53m-13n+13m-23n的最小值是3.