不等式习题

前言

典例剖析

例1【2017宝中训练题】若点(P(cos heta,sin heta))在直线(cfrac{x}{a}+cfrac{y}{b}=1)上,则下列不等式正确的是【】

$A.a^2+b^2leq 1$ $B.a^2+b^2ge 1$ $C.cfrac{1}{a^2}+cfrac{1}{b^2}leq 1$ $D.cfrac{1}{a^2}+cfrac{1}{b^2}ge 1$

法1:三角函数的有界性,由于点(P(cos heta,sin heta))在直线(cfrac{x}{a}+cfrac{y}{b}=1)上,则有(bcos heta+asin heta=ab),即(sqrt{a^2+b^2}sin( heta+phi)=ab,tanphi=cfrac{b}{a}),由三角函数的有界性可知(|sin( heta+phi)|=|cfrac{ab}{sqrt{a^2+b^2}}|leq 1),即(cfrac{sqrt{a^2+b^2}}{|ab|}ge 1),即(cfrac{1}{a^2}+cfrac{1}{b^2}ge 1),故选(D).

法2:数形结合,由已知可知点(P)在单位圆上,自己做出大致图像可知,直线和圆的位置关系只能是相切和相交,故圆心((0,0))到直线(bx+ay-ab=0)的距离应该小于等于半径(1),即(cfrac{|bcdot 0+acdot 0-ab|}{sqrt{a^2+b^2}}leq 1),化简得(cfrac{1}{a^2}+cfrac{1}{b^2}ge 1),故选(D).

例2(a>b>1)(a+cfrac{1}{a}>b+cfrac{1}{b})的(充分不必要)条件。

法1:常规用做差法,由已知可知(ab-1>0,a-b>0)(a+cfrac{1}{a}-b-cfrac{1}{b}=a-b-cfrac{a-b}{ab}=(a-b)cfrac{ab-1}{ab}>0),即(a+cfrac{1}{a}>b+cfrac{1}{b}),故充分性成立;当(a=cfrac{1}{4},b=cfrac{1}{2})时,满足(a+cfrac{1}{a}>b+cfrac{1}{b}),但不能得到(a>b>1),故必要性不成立。

法2:巧解构造函数法,令(f(x)=x+cfrac{1}{x}),则原题目变形为(a>b>1)(f(a)>f(b))的什么条件,结合对勾函数的图像很容易判断。

例3已知(x^2+y^2leq 1),求(|2x+y-2|+|x+3y-6|)的最小值?

思路一:从形入手思考,转化为点线距;

我们发现(|2x+y-2|+|x+3y-6|=sqrt{5}cfrac{|2x+y-2|}{sqrt{5}}+sqrt{10}cfrac{|x+3y-6|}{sqrt{10}})

其中表达式(cfrac{|2x+y-2|}{sqrt{5}})(cfrac{|x+3y-6|}{sqrt{10}})分别表示圆内及圆上的动点

到两条直线的距离,所以可以把“数”的问题转化为“形”的问题。

思路二:三角代换,令(x=Rcos heta,y=Rsin heta,Rin[0,1])

(|2x+y-2|+|x+3y-6|ge|3Rcos heta+4Rsin heta-8|=|5Rsin( heta+phi)-8|)

例4【分子有理化、分母有理化】

已知(a=sqrt{2})(b=sqrt{7}-sqrt{3})(c=sqrt{6}-sqrt{2}),比较(a、b、c)的大小。

分析:(b=sqrt{7}-sqrt{3}=cfrac{sqrt{7}-sqrt{3}}{1}=cfrac{4}{sqrt{7}+sqrt{3}})

(c=sqrt{6}-sqrt{2}=cfrac{sqrt{6}-sqrt{2}}{1}=cfrac{4}{sqrt{6}+sqrt{2}})

由于(sqrt{7}+sqrt{3}>sqrt{6}+sqrt{2}),故(cfrac{4}{sqrt{7}+sqrt{3}}<cfrac{4}{sqrt{6}+sqrt{2}})

(b<c)

(sqrt{2}(sqrt{6}+sqrt{2})=2sqrt{3}+2>4),故(sqrt{2}>cfrac{4}{sqrt{6}+sqrt{2}})

(c<a),故(b<c<a)

例5【用不等式性质求范围】

①已知(1<alpha<3)(-4<eta<2),求(alpha-|eta|)的取值范围。

分析:由于(-4<eta<2)

(0leq |eta|<4),即(-4<-|eta|leq 0)

(1<alpha<3),同向不等式相加,得到

(-3<alpha-|eta|<3),注意,右端等号不能同时取到,

(alpha-|eta|in (-3,3))

②已知(-cfrac{pi}{2}<alpha<eta<cfrac{pi}{2}),求(alpha-eta)的取值范围;

分析:①已知条件等价转化为不等式组(left{egin{array}{l}{-cfrac{pi}{2}<alpha<cfrac{pi}{2} }\\{ -cfrac{pi}{2}<eta<cfrac{pi}{2} }\\{ alpha<eta }end{array} ight.)

这样得到(-pi<alpha-eta<pi),且(alpha-eta<0),故(-pi<alpha-eta<0)

③已知(-cfrac{pi}{2}<alpha<eta<cfrac{pi}{2}),求(2alpha-eta)的取值范围;

分析:仿上,先转化得到(-pi<alpha-eta<0),又由于(-cfrac{pi}{2}<alpha<cfrac{pi}{2})

两个同向不等式相加,得到(-cfrac{3pi}{2}<2alpha-eta<cfrac{pi}{2})

例6【比较大小】若(P=sqrt{a+2}+sqrt{a+5})(Q=sqrt{a+3}+sqrt{a+4}(age 0)),比较(P、Q)的大小。

分析:由于(age 0)(P > 0)(Q > 0)

则有(Q^2-P^2=2a+7+2sqrt{a^2+7a+12}-(2a+7+2sqrt{a^2+7a+10}))

(=2(sqrt{a^2+7a+12}-sqrt{a^2+7a+10}) > 0)

所以(Q^2 > P^2),则(Q > P)

例7【比较大小】【2019高三理科数学启动卷,2019陕西省二检试卷第5题】若正实数(a)(b)满足(a>b),且(lnacdot lnb>0),则【】

$A.cfrac{1}{a} > cfrac{1}{b}$ $B.a^2 < b^2$ $C.ab+1 > a+b$ $D.lga+lgb > 0$

分析:由于(a>b>0),则得到(cfrac{1}{a}<cfrac{1}{b}),且(a^2>b^2),故选项(A)(B)错误;

又由于(lnacdot lnb>0),则(lna)(lnb)同正或同负,由(y=lnx)的图像可知,它们同正或同负都有可能,故选项(D)错误;

对于选项(C)而言,可以变形得到(ab+1-a-b=(a-1)(b-1)),则当(a,bin (0,1))(a,bin (1,+infty))时,可知(ab+1-a-b=(a-1)(b-1)>0),故选(C)

例8【比较大小】【2020高三数学课时作业】已知(a=cfrac{ln3}{3})(b=cfrac{ln4}{4})(c=cfrac{ln5}{5}),则其大小为【】

$A.a < b < c$ $B.c< b < a$ $C.c < a < b$ $D.b < a < c$

法1:作差法,(a-b=cfrac{ln3}{3}-cfrac{ln4}{4}=cfrac{1}{12}(4ln3-3ln4)=cfrac{1}{12}(ln81-ln64)>0),则(a >b)

(b-c=cfrac{ln4}{4}-cfrac{ln5}{5}=cfrac{1}{20}(5ln4-4ln5)=cfrac{1}{20}(ln1024-ln625)>0),则(b >c)

综上所述,(c< b < a),故选(B).

法2:作商法,注意到(a,b,c>0),则可以考虑作商法,

(cfrac{b}{a}=cfrac{frac{ln4}{4}}{frac{ln3}{3}}=cfrac{3ln4}{4ln3}=cfrac{ln64}{ln81}<1),则(b <a)

(cfrac{c}{b}=cfrac{frac{ln5}{5}}{frac{ln4}{4}}=cfrac{4ln5}{5ln4}=cfrac{ln625}{ln1024}<1),则(c< b)

综上所述,(c< b< a),故选(B).

法3:构造函数法,注意到三个式子同结构,故令(f(x)=cfrac{lnx}{x}),定义域(xin (0,+infty))

(f'(x)=cfrac{1-lnx}{x^2}),令(f'(x)>0),则(0<x<e),令(f'(x)<0),则(x>e)

(xin (0,e))时,(f(x))单调递增,(xin (e,+infty))时,(f(x))单调递减,

又由于(3<4<5),故(f(3)>f(4)>f(5)),即(c<b<a),故选(B).

例9【比较大小】【2020高三数学课时作业】已知实数(a,b,c)满足(b+c=6-4a+3a^2)(c-b=4)(-4a+)(a^2),则(a,b,c)的大小关系为【】

$A.cgeqslant b >a$ $B.a >cgeqslant b$ $C.c > b >a$ $D.a > c >b$

分析:由于(c-b=4-4a+a^2=(a-2)^2geqslant 0),故(cgeqslant b)

又由于(c+b=6-4a+3a^2)(c-b=4-4a+a^2),故由方程思想得到,(b=a^2+1)

(b-a=a^2-a+1>0)恒成立,即(b>a),故(cgeqslant b >a),选(A).

原文地址:https://www.cnblogs.com/wanghai0666/p/7350948.html