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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,,则的取值范围是
(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:;(2)距离型:;(3)斜率型:;如果直接考这几个类型倒还好。
比如:已知满足条件,则的最大值是 ,的最小值是 ,的取值范围是 。
(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:
① 已知满足不等式组,则所在区域的面积是
② 已知满足条件,使得取得最大值的点有无数个,则实数的值是
③ 已知满足条件,且在点(1,0)处取得最大值,则实数的范围是
(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。
比如:已知满足条件,则的取值范围是
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:已知不等式的解是,则不等式
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
分析: 首先因式分解,二次函数的两根为,解应该是两根之间,但是两根大小关系不确定,这就需要进行分情况讨论,
1°,解不存在;2°,即或,;3°,即或,
例2、解不等式:
分析:因式分解,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,所以的取值是关键,联系到二次函数,两根为
1°,不等式变为,解为,
2°,,,解为,
3°,和的大小关系不一定,这个时候就需要进行二者的讨论,
当>时,即,或,当=时,即,,当时,或
例3、解不等式
分析:当m+1=0时,它是一个关于x的一元一次不等式;当m+11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<m<3时,⊿=4(3-m)>0, 图象开口向上,与x轴有两个不同交点,不等式的解集取中间。
⑶ 当m=3时,⊿=4(3-m)=0,图象开口向上,与x轴只有一个公共点,不等式的解为方程的根。
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)若不等式在区间上恒成立,则等价于在区间上
(2)若不等式在区间上恒成立,则等价于在区间上
(3)特别的,若上述的取不到,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:“函数的图像横在的图像的上方恒成立”。
2) 能成立问题(也就是有解问题)
若在区间上存在实数使不等式成立,则等价于在区间上;
若在区间上存在实数使不等式成立,则等价于在区间上的.
3) 恰成立问题(相对少见)
若不等式在区间上恰成立, 则等价于不等式的解集为;
若不等式在区间上恰成立, 则等价于不等式的解集为.
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
1、基本不等式原始形式:(1)若,则 (2)若,则
2、基本不等式一般形式:若,则
3、基本不等式的两个重要变形:(1)若,则 (2)若,则
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,当且仅当时取“=”
4、求最值的条件:“一正,二定,三相等”
5、常用:若,则
特别说明:以上不等式中,当且仅当时取“=”
二、题型分析
题型:利用不等式求最值 (一)(凑项)
1、已知,求函数的最小值;
2、已知,求函数的最大值;
题型:巧用“1”的代换求最值问题或者两者相乘
1、已知,求的最小值;
法一: 法二:
变式:已知,求的最小值;
变式:已知,求的最小值;
变式:已知,求的最小值;
变式:已知,求的最小值;
变式:已知,求的最小值;
变式:已知,求的最小值;
变式:已知且恒成立,如果,求的最小值;(参考:4)
(提示:分离参数,换元法)
变式:已知,求的最小值;
变式:已知正项等比数列满足:,若存在两项,使得,求的最小值;
题型:分离换元法求最值(了解)
1、求函数的值域;
变式:求函数的最小值;
2、求函数的最大值;(提示:换元法)
变式:求函数的最大值;
题型:基本不等式的综合应用
1、已知,求的最小值
2、已知,求的最小值;
3、已知,,求最小值;
变式1:已知,满足,求范围;
变式2:已知,,求最大值;(提示:通分或三角换元)
变式3:已知,,求最大值;
4、设正实数满足,则当取得最大值时,的最大值为
(提示:代入换元,利用基本不等式以及函数求最值)
变式:设是正数,满足,求的最小值;
变式:设是正数,满足,求的最小值;
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