江蘇省2022高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題五 函數(shù)、不等式與導(dǎo)數(shù) 5.2 小題考法—不等式講義(含解析)
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1、江蘇省2022高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題五 函數(shù)、不等式與導(dǎo)數(shù) 5.2 小題考法—不等式講義(含解析)
考點(diǎn)(一)
不等式的恒成立問(wèn)題及存在性問(wèn)題
主要考查恒成立問(wèn)題或存在性問(wèn)題以及等價(jià)轉(zhuǎn)化思想的應(yīng)用.
①或②
不等式組①參照(2)的過(guò)程得a≥a+1-,
解得1≤a≤,矛盾,舍去;
由不等式組②得a≤=x-1+,同上可得1≤a≤,矛盾,舍去.
綜上所述,1≤a≤或a≥.
答案:∪
2.已知函數(shù)f(x)=x,若存在x∈,使得f(x)<2,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是________.
解析:當(dāng)x∈[1,2]時(shí),f(x)<2,
等價(jià)于|x3-ax|<2,即-2 2、
即x3-2 3、1,故切點(diǎn)A(1,0),此切點(diǎn)到直線y=x+λ的距離為≥,解得λ≥1或λ≤-3(舍去,此時(shí)直線與曲線相交).故實(shí)數(shù)λ的取值范圍為[1,+∞).
答案:[1,+∞)
[方法技巧]
不等式恒成立問(wèn)題或存在性問(wèn)題的求解策略
(1)有關(guān)不等式恒成立問(wèn)題,通常利用分離變量法將其轉(zhuǎn)化,即將所求參數(shù)與變量x之間的函數(shù)關(guān)系用不等式連接起來(lái),再求函數(shù)的最值,從而確定參數(shù)范圍.用分離變量法進(jìn)行等價(jià)轉(zhuǎn)化的好處是可以減少分類(lèi)討論.若不等式中含有絕對(duì)值,須通過(guò)分類(lèi)討論,轉(zhuǎn)化為一般的一元二次不等式,再求解.
(2)存在性問(wèn)題也需要轉(zhuǎn)化為最值問(wèn)題,優(yōu)先考慮分離變量的做題思路.
(3)二元問(wèn)題的恒成立也可以構(gòu)造幾 4、何意義,利用幾何法求解.
考點(diǎn)(二)
基本不等式
主要考查利用基本不等式求最值,常與函數(shù)等知識(shí)交匯命題.
[題組練透]
1.已知f(x)=log2(x-2),若實(shí)數(shù)m,n滿足f(m)+f(2n)=3,則m+n的最小值為_(kāi)_______.
解析:因?yàn)閒(m)+f(2n)=3,
所以log2(m-2)+log2(2n-2)=3(m>2且n>1),
化簡(jiǎn)得(m-2)(n-1)=4,解得m=+2,
所以m+n=n++2=(n-1)++3≥2+3=7,當(dāng)且僅當(dāng)n=3時(shí)等號(hào)成立,所以m+n的最小值為7.
答案:7
2.已知函數(shù)f(x)=(a∈R),若對(duì)于任意的x∈N* 5、,f(x)≥3恒成立,則a的取值范圍是________.
解析:令f(x)=≥3(x∈N*),則(3-a)x≤x2+8,即3-a≤x+.因?yàn)閤+≥2=4,當(dāng)且僅當(dāng)x=2時(shí)取等號(hào),又因?yàn)閤∈N*,當(dāng)x=1時(shí),x+=9;當(dāng)x=2時(shí),x+=6;當(dāng)x=3時(shí),x+=3+<6,因此x+的最小值為3+,于是3-a≤3+,得a≥-,即a的取值范圍是.
答案:
3.已知實(shí)數(shù)x,y滿足x>y>0,且x+y≤2,則+的最小值為_(kāi)_______.
解析:法一:因?yàn)?≥2x+2y,所以
4≥[(x+3y)+(x-y)]
=3++
≥3+2,
當(dāng)且僅當(dāng)x=2-1,y=3-2時(shí)取等號(hào),
故+的最小值為.
6、
法二:因?yàn)閤>y>0,x+y≤2,所以0 7、值:“積為定值,和有最小值”,直接應(yīng)用基本不等式求解,但要注意利用基本不等式求最值的條件.
(3)構(gòu)造不等式求最值:在求解含有兩個(gè)變量的代數(shù)式的最值問(wèn)題時(shí),通常采用“變量替換”或“常數(shù)1”的替換,構(gòu)造不等式求解.
(4)“a+b,a2+b2,ab,+”之間的互化也是基本等式常見(jiàn)處理方法.
考點(diǎn)(三)
線性規(guī)劃問(wèn)題
主要考查在約束條件下目標(biāo)函數(shù)最值的求法,以及已知最優(yōu)解或可行域的情況求參數(shù)的值或范圍.
[題組練透]
1.(2018·全國(guó)卷Ⅱ)若x,y滿足約束條件則z=x+y的最大值為_(kāi)_______.
解析:作出不等式組所表示的可行域如圖中陰影部分所示.由圖可知 8、當(dāng)直線x+y=z過(guò)點(diǎn)A時(shí)z取得最大值.
由得點(diǎn)A(5,4),∴zmax=5+4=9.
答案:9
2.(2018·蘇州模擬)設(shè)變量x,y滿足則目標(biāo)函數(shù)z=2x+y的最小值為_(kāi)_______.
解析:作出不等式組對(duì)應(yīng)的可行域,如圖中陰影部分所示.當(dāng)直線y=-2x+z過(guò)點(diǎn)C時(shí),在y軸上的截距最小,此時(shí)z最小,
由得所以C,
zmin=2×+=.
答案:
3.(2018·福州四校聯(lián)考)設(shè)x,y滿足約束條件其中a>0,若的最大值為2,則a的值為_(kāi)_______.
解析:設(shè)z=,則y=x,當(dāng)z=2時(shí),y=-x,作出x,y滿足的約束條件表示的平面區(qū)域如圖中陰影部分所示,作出直線y=-x,易 9、知此直線與區(qū)域的邊界線2x-2y-1=0的交點(diǎn)為,當(dāng)直線x=a過(guò)點(diǎn)時(shí)a=,又此時(shí)直線y=x的斜率=-1+的最小值為-,即z的最大值為2,符合題意,所以a的值為.
答案:
4.已知a,b,c為正實(shí)數(shù),且a+2b≤8c,+≤,則的取值范圍為_(kāi)_______.
解析:因?yàn)閍,b,c為正實(shí)數(shù),且a+2b≤8c,+≤,
所以令=x,=y(tǒng),
得則
作出不等式組表示的平面區(qū)域如圖中陰影部分所示.
令z==3x+8y,則y=-x+,由圖知當(dāng)直線y=-x+過(guò)點(diǎn)A時(shí),截距最大,即z最大,當(dāng)直線y=-x+與曲線y=相切時(shí),截距最小,即z最?。?
解方程組得A(2,3),
∴zmax=3×2+8× 10、3=30,
設(shè)直線y=-x+與曲線y=的切點(diǎn)為(x0,y0),
則′x=x0=-,
即=-,解得x0=3.
∴切點(diǎn)坐標(biāo)為,
∴zmin=3×3+8×=27,
∴27≤≤30.
答案:[27,30]
[方法技巧]
解決線性規(guī)劃問(wèn)題的3步驟
[必備知能·自主補(bǔ)缺]
(一) 主干知識(shí)要記牢
1.不等式的性質(zhì)
(1)a>b,b>c?a>c;
(2)a>b,c>0?ac>bc;a>b,c<0?ac<bc;
(3)a>b?a+c>b+c;
(4)a>b,c>d?a+c>b+d;
(5)a>b>0,c>d>0?ac>bd;
(6)a>b>0,n∈N,n>1?an> 11、bn,>.
2.簡(jiǎn)單分式不等式的解法
(1)>0?f(x)g(x)>0,<0?f(x)g(x)<0.
(2)≥0?≤0?
(3)對(duì)于形如>a(≥a)的分式不等式要采?。骸耙祈?xiàng)—通分—化乘積”的方法轉(zhuǎn)化為(1)或(2)的形式求解.
(二) 二級(jí)結(jié)論要用好
1.一元二次不等式的恒成立問(wèn)題
(1)ax2+bx+c>0(a≠0)恒成立的條件是
(2)ax2+bx+c<0(a≠0)恒成立的條件是
2.基本不等式的重要結(jié)論
(1)≥(a>0,b>0).
(2)ab≤2(a,b∈R).
(3) ≥≥(a>0,b>0).
3.線性規(guī)劃中的兩個(gè)重要結(jié)論
(1)點(diǎn)M(x0,y0)在直線 12、l:Ax+By+C=0(B>0)上方(或下方)?Ax0+By0+C>0(或<0).
(2)點(diǎn)M(x1,y1),N(x2,y2)在直線l:Ax+By+C=0同側(cè)(或異側(cè))?(Ax1+By1+C)(Ax2+By2+C)>0(或<0).
[課時(shí)達(dá)標(biāo)訓(xùn)練]
A組——抓牢中檔小題
1.當(dāng)x>0時(shí),f(x)=的最大值為_(kāi)_______.
解析:因?yàn)閤>0,所以f(x)==≤=1,
當(dāng)且僅當(dāng)x=,即x=1時(shí)取等號(hào).
答案:1
2.若0 13、=,當(dāng)且僅當(dāng)3x=4-3x,即x=時(shí)取等號(hào).
答案:
3.已知點(diǎn)A(a,b)在直線x+2y-1=0上,則2a+4b的最小值為_(kāi)_______.
解析:由題意可知a+2b=1,則2a+4b=2a+22b≥2=2,當(dāng)且僅當(dāng)a=2b=,即a=且b=時(shí)等號(hào)成立.
答案:2
4.若不等式(a-2)x2+2(a-2)x-4<0對(duì)x∈R恒成立,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是________.
解析:當(dāng)a-2=0,即a=2時(shí),原不等式為-4<0,
所以a=2時(shí)不等式恒成立,
當(dāng)a-2≠0,即a≠2時(shí),由題意得
即
解得-2
14、答案:(-2,2]
5.要制作一個(gè)容積為4 m3,高為1 m的無(wú)蓋長(zhǎng)方體容器.已知該容器的底面造價(jià)是每平方米20元,側(cè)面造價(jià)是每平方米10元,則該容器的最低總造價(jià)是________.
解析:設(shè)底面矩形的一邊長(zhǎng)為x.由容器的容積為4 m3,高為1 m,得另一邊長(zhǎng)為 m.
記容器的總造價(jià)為y元,
則y=4×20+2×1×10
=80+20≥80+20×2 =160,
當(dāng)且僅當(dāng)x=,即x=2時(shí)等號(hào)成立.
因此,當(dāng)x=2時(shí),y取得最小值160,
即容器的最低總造價(jià)為160元.
答案:160元
6.已知a>0, b>0,且+=,則ab的最小值是________.
解析:因?yàn)椋剑? 15、 ,所以ab≥2,當(dāng)且僅當(dāng)==時(shí)取等號(hào).
答案:2
7.已知關(guān)于x的不等式2x+≥7在x∈(a,+∞)上恒成立,則實(shí)數(shù)a的最小值為_(kāi)_______.
解析:因?yàn)閤∈(a,+∞),所以2x+=2(x-a)++2a≥2 +2a=4+2a,當(dāng)且僅當(dāng)x-a=1時(shí)等號(hào)成立.
由題意可知4+2a≥7,解得a≥,即實(shí)數(shù)a的最小值為.
答案:
8.若兩個(gè)正實(shí)數(shù)x,y滿足+=1,且不等式x+ 16、值范圍為(-∞,-1)∪(4,+∞).
答案:(-∞,-1)∪(4,+∞)
9.已知函數(shù)f(x)=x2+mx-1,若對(duì)于任意x∈[m,m+1],都有f(x)<0成立,則實(shí)數(shù)m的取值范圍是________.
解析:因?yàn)閒(x)=x2+mx-1是開(kāi)口向上的二次函數(shù),所以函數(shù)的最大值只能在區(qū)間端點(diǎn)處取到,所以對(duì)于任意x∈[m,m+1],都有f(x)<0,只需
即
解得所以- 17、
則+=y(tǒng)+3+=y(tǒng)-3++6≥2+6=8,當(dāng)且僅當(dāng)x=,y=4時(shí)取等號(hào).
答案:8
11.已知α,β均為銳角,且cos(α+β)=,則tan α的最大值是________.
解析:由cos(α+β)=,
得cos αcos β-sin αsin β=,
即cos αcos β=sin α,
由α,β均為銳角得cos α≠0,tan β>0,
所以tan α=====≤=,
當(dāng)且僅當(dāng)2tan β=,即tan β=時(shí),等號(hào)成立.
答案:
12.(2018·山西八校聯(lián)考)若實(shí)數(shù)x,y滿足不等式組且3(x-a)+2(y+1)的最大值為5,則a=________.
解析:設(shè)z=3 18、(x-a)+2(y+1),作出不等式組表示的平面區(qū)域如圖中陰影部分所示,
由z=3(x-a)+2(y+1),
得y=-x+,作出直線y=-x,平移該直線,易知當(dāng)直線過(guò)點(diǎn)A時(shí),z取得最大值,
由得即A(1,3).
又目標(biāo)函數(shù)的最大值為5,所以3(1-a)+2(3+1)=5,解得a=2.
答案:2
13.設(shè)實(shí)數(shù)x,y滿足-y2=1,則3x2-2xy的最小值是________.
解析:法一:因?yàn)椋瓂2=1,
所以3x2-2xy==,
令k=∈,
則3x2-2xy==,
再令t=3-2k∈(2,4),則k=,
故3x2-2xy==≥=6+4,當(dāng)且僅當(dāng)t=2時(shí)等號(hào)成立.
法二: 19、因?yàn)椋瓂2=1=,所以令+y=t,則-y=,從而則3x2-2xy=6+2t2+≥6+4,當(dāng)且僅當(dāng)t2=時(shí)等號(hào)成立.
答案:6+4
14.已知函數(shù)f(x)=設(shè)a∈R,若關(guān)于x的不等式f(x)≥在R上恒成立,則a的取值范圍是________.
解析:根據(jù)題意,作出f(x)的大致圖象,如圖所示.
當(dāng)x≤1時(shí),若要f(x)≥恒成立,結(jié)合圖象,只需x2-x+3≥-,即x2-+3+a≥0,故對(duì)于方程x2-+3+a=0,Δ=2-4(3+a)≤0,解得a≥-;當(dāng)x>1時(shí),若要f(x)≥恒成立,結(jié)合圖象,只需x+≥+a,即+≥a.又+≥2,當(dāng)且僅當(dāng)=,即x=2時(shí)等號(hào)成立,所以a≤2.綜上,a 20、的取值范圍是.
答案:
B組——力爭(zhēng)難度小題
1.已知函數(shù)f(x)=ax2+x,若當(dāng)x∈[0,1]時(shí),-1≤f(x)≤1恒成立,則實(shí)數(shù)a的取值范圍為_(kāi)_______.
解析:當(dāng)x=0時(shí),f(x)=0,不等式成立;
當(dāng)x∈(0,1]時(shí),不等式-1≤f(x)≤1,即
其中∈[1,+∞),
從而
解得-2≤a≤0.
答案:[-2,0]
2.(2018·南通、揚(yáng)州、淮安、宿遷、泰州、徐州六市二調(diào))已知a,b,c均為正數(shù),且abc=4(a+b),則a+b+c的最小值為_(kāi)_______.
解析:由a,b,c均為正數(shù),abc=4(a+b),得c=+,代入得a+b+c=a+b++=+≥2 21、 +2 =8,當(dāng)且僅當(dāng)a=b=2時(shí),等號(hào)成立,所以a+b+c的最小值為8.
答案:8
3.(2018·洛陽(yáng)尖子生統(tǒng)考)已知x,y滿足約束條件則的取值范圍是________.
解析:畫(huà)出不等式組表示的可行域,如圖中陰影部分所示,=1+2×,表示可行域中的點(diǎn)(x,y)與點(diǎn)P(-1,-1)連線的斜率.由圖可知,當(dāng)x=0,y=3時(shí),取得最大值,且max=9.因?yàn)辄c(diǎn)P(-1,-1)在直線y=x上,所以當(dāng)點(diǎn)(x,y)在線段AO上時(shí),取得最小值,且min=3.所以的取值范圍是[3,9].
答案:[3,9]
4.已知函數(shù)f(x)=若存在唯一的整數(shù)x,使得>0成立,則實(shí)數(shù)a的取值范圍為_(kāi)_______ 22、.
解析:作出函數(shù)f(x)的圖象如圖所示,
易知,點(diǎn)A(1,3),B(-1,2),C(2,0),D(-2,8).
當(dāng)a<0時(shí),則點(diǎn)M(0,a)與點(diǎn)C,點(diǎn)A連線的斜率都大于0,故不符合題意;
當(dāng)0≤a≤2時(shí),則僅有點(diǎn)M(0,a)與點(diǎn)A連線的斜率大于0,故符合題意;
當(dāng)28時(shí),則點(diǎn)M(0,a)與點(diǎn)B,點(diǎn)D連線的斜率都大于0,故不符合題意.
綜上,實(shí)數(shù)a的取值范圍為[0,2]∪[3,8].
答案:[0,2]∪[3,8]
5.( 23、2018·鎮(zhèn)江期末)已知a,b∈R,a+b=4,則+的最大值為_(kāi)_______.
解析:法一:(ab作為一個(gè)變?cè)?ab≤2=4,
+=
==.
設(shè)t=9-ab≥5,
則=≤=,
當(dāng)且僅當(dāng)t2=80時(shí)等號(hào)成立,
所以+的最大值為.
法二:(均值換元)因?yàn)閍+b=4,
所以令a=2+t,b=2-t,
則f(t)=+=+
=,
令u=t2+5≥5,
則g(u)==≤=,當(dāng)且僅當(dāng)u=4時(shí)等號(hào)成立.所以+的最大值為.
答案:
6.已知對(duì)任意的x∈R,3a(sin x+cos x)+2bsin 2x≤3(a,b∈R)恒成立,則當(dāng)a+b取得最小值時(shí),a的值是________.
24、
解析:由題意可令sin x+cos x=-,兩邊平方得1+2sin xcos x=,即sin 2x=-,代入3a(sin x+cos x)+2bsin 2x≤3,解得-a-b≤3,可得a+b≥-2,當(dāng)a+b=-2時(shí),令t=sin x+cos x=sin∈[-, ],則sin 2x=t2-1.
所以3at+2(-a-2)(t2-1)≤3對(duì)t∈[-,]恒成立,
即2(a+2)t2-3at-2a-1≥0對(duì)t∈[-,]恒成立.
記f(t)=2(a+2)t2-3at-2a-1,t∈[-,].
因?yàn)閒=0是f(t)的最小值,所以只能把f(t)看成以t為自變量的一元二次函數(shù),
所以解得a=-.
答案:-
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