各种不等式的解法收集

前言

解不等式,是高中学生的基本必修课。既能培养学生的运算能力,也能提升学生的思维能力,是学生首当其冲要过的关口。对学生的运算能力,思维能力,转化和划归能力要求较高。主要涉及从数的角度解不等式和从形的角度解不等式。

从数的角度解

  • 一元一次不等式

(ax+b>0),当(a>0)时解集为((-cfrac{b}{a},+infty));当(a<0)时解集为((-infty,-cfrac{b}{a}))

  • 一元二次不等式

角度一:数字系数的一元二次不等式,

(x^2<3)的解集为((-sqrt{3},sqrt{3}))

使用方法:绝对值法,(|x|<sqrt{3});二次函数法;穿根法,

(x^2+2x<0)的解集为((-2,0))

(-x^2+3x-2>0),解集为((1,2))

角度二:字母系数的一元二次不等式,

(x^2-(a+a^2)x+a^3<0.(a eq0))

  • 能转化为一元二次不等式,

引例,((x^2-3x+2)cdot(x+1)<0),解集为((-infty,-1)cup(1,2))

引例,(2^{x^2-x}<4),解集为((-1,2))

如果能理解不等式中的(x)的内涵,(xRightarrow 代数式),则可以解决诸如这样的不等式,

((2^x)^2-3cdot 2^x+2<0),解集为((0,1))

((log_2^{;; x})^2-3cdot log_2^{;;x}+2<0),解集为((2,4))

  • 高次不等式

((3x^2-2x-1)cdot(x^2-1)<0),解集为(xin(-1,-cfrac{1}{3}))

((3x^2-2x-1)cdot(x^2-1)leq 0),解集为(xin[-1,-cfrac{1}{3}]cup{1})

  • 分式不等式,

(cfrac{3x^2-2x-1}{x^2-1}ge 0),化简为(cfrac{3x+1}{x+1}ge 0)(x-1 eq 0),故解集为((-infty,-1)cup[-cfrac{1}{3},1)cup(1,+infty))

(cfrac{2x^2+3x+1}{x-2}>0),解集为(xin(-1,-cfrac{1}{2})cup(2,+infty))

(cfrac{e^x(x+1)(2x-1)}{x^2}>0),解集为(xin(-infty,-1)cup(cfrac{1}{2},+infty))

  • 绝对值不等式

深入理解求解基本类型模板(|x|)(leqslant)(2),则(-2)(leqslant)(xleqslant)(2);
(|x|)(geqslant)(2),则(x)(leqslant)(-2)(x)(geqslant)(2);
(quad),使用模板求解;

(|x-1|<1),等价于(-1<x-1<1),即(0<x<2);解集为(xin (0,2))

(2<|x-1|<3),等价于(2<x-1<3)或者(-3<x-1<-2),即解集为((3,4)cup(-2,-1))。思路:绝对值的几何意义或者分类讨论去掉绝对值符号。

带有两个绝对值符号的不等式,

(|x+1|+|x-2|leq 3),零点分段法,解集为([-1,2])

带有两个绝对值符号的不等式的求解,如(|x-2|ge |2x+1|),两边同时平方法,转化为二次不等式求解。

带有两个绝对值符号的不等式的转化,如(|x-2|ge |y-4|(xin [1,2]))

带有双层绝对值符号的不等式的转化,如(|2|x|-1|leq 1),整体思想,解集为([-1,1])

  • 对数不等式

(log_2^{\,\,x}<1),解集为((0,2))

(log_2^{\,\,(x-2)}<log_2^{(2x+1)}), 解集为((2,+infty))

(log_2^{\,\,(x+1)}<2.5),解集为((-1,4sqrt{2}-1))

  • 指数不等式

(2^x>3),即(2^x>2^{log_23}),解集为((log_23,+infty))

(3^{x^2-3x-1}<(cfrac{1}{3})^{2x-1}),解集为((-1,2))

(e^x>2),即(e^x>e^{ln2}),,解集为((ln2,+infty))

(81 imes3^{2x}ge (cfrac{1}{9})^{x+2}),解集为((-2,+infty))

(2^{2x+2}+3 imes2^x-1ge 0),解集为((-2,+infty))

  • 三角不等式
  • (2sinx>1)(3sinx+4cosx<2)(2cos(2x+cfrac{pi}{3})<1)

  • 求函数(y=lg sinx+sqrt{cos2x+frac{1}{2}})的定义域。

  • 分段函数不等式

分段函数不等式

  • 抽象函数不等式

抽象函数不等式

  • 无理不等式 求解(2leqslant 2sqrt{3^2-cfrac{|2+a|^2}{2}}leqslant 6)
  • 排列数组合数不等式

(egin{cases} C_{10}^r2^{10-r} ge C_{10}^{r-1}2^{11-r} \ C_{10}^r2^{10-r}ge C_{10}^{r+1}2^{9-r} end{cases})

  • 利用图像解不等式

例1函数(f(x))是周期为4的偶函数,当(xin[0,2])时,(f(x)=x-1),求不等式(xcdot f(x)>0)([-1,3])上的解集。[1]

例2已知二次函数(f(x)>0)解集({xmid x<1或x>3}),求(f(log_2^;x)<0)的解集。

分析:由三个二次的关系可知,(f(x)<0)的解集为({xmid 1<x<3})

故由(f(log_2^;x)<0)可得,(1<log_2^;x<3),即(log_2;2<log_2^;x<log_2;8),故(2<x<8)

  • 导函数的不等式。

如已知函数的解析式为(f(x)=cfrac{2x+1}{x}cdot e^x),求解单调区间,

分析:实质就是解不等式(f'(x)=cfrac{e^x(x+1)(2x-1)}{x^2}>0)(f'(x)=cfrac{e^x(x+1)(2x-1)}{x^2}<0)

此时可以通过穿根法解分式不等式。

((-infty,-1)和(cfrac{1}{2},+infty))单调递增;((-1,0)和(0,cfrac{1}{2}))单调递减;

综合转化

指能转化为解不等式的问题

例1已知集合(A={xmid -2leq xleq 7}),集合(B={xmid m+1< x<2m-1 }),若(Bsubseteq A),则实数(m)的取值范围是什么?

分析:集合(A)为定集,集合(B)为动集,又因为出现了条件(Bsubseteq A),故需要针对集合(B)分类讨论如下:

1、当集合(B=varnothing)时,则有(m+1ge 2m-1),解得(mleq 2)

2、当集合(B eqvarnothing)时,必须满足三个条件,即(egin{cases}&m+1<2m-1\&-2leq m+1\&2m-1leq 7end{cases}),解得(2<mleq 4)

综上所述:实数(m)的取值范围是({mmid mleq 4})

例1-1上例中是否存在实数(m),使得(Asubseteq B)?若存在,求其取值范围,若不存在说明理由。

分析:自行画出草图可知,若存在满足题意的实数(m),则必满足条件(egin{cases}&m+1< -2\&2m-1> 7end{cases}),解得(min varnothing)。故这样的实数不存在。

例1-2若集合(B={xmid m+1leq xleq 1-2m }),集合(A={xmid -2leq xleq 7}),若(Asubsetneqq B),求实数(m)的取值范围。

分析:自行画出草图可知,先列出条件(egin{cases}&m+1leq-2\&1-2m ge 7end{cases}),解得(mleq -3),接下来验证(m=-3)是否满足题意。

(m=-3)时,(A=[-2,7])(B=[m+1,1-2m]=[-2,7]),此时(A=B),不满足题意,舍去,故实数(m)的取值范围为({mmid m<-3})

例3函数(f(x)=cfrac{ln(x+3)}{sqrt{1-2^x}})的定义域是((-3,0)).

例4若函数(f(x)=-x^2+2ax)(g(x)=(a+1)^{1-x})在区间([1,2])上都是减函数,求(a)的取值范围;

分析:函数(f(x))开口向下,对称轴是(x=a),必须满足(aleq 1);函数(g(x))是指数型函数,必须满足(a+1>0)(a+1 eq 1)(a+1>1),求交集得到(0<aleq 1).

例5已知函数(f(x)=egin{cases}x^2+4x,&xge0\4x-x^2,&x<0end{cases}),若(f(2-a^2)>f(a)),求实数(a)的取值范围。

分析:自行作图,结合分段函数(f(x))的大致图像可知,(f(x))(R)上单调递增,故由(f(2-a^2)>f(a)),可直接脱掉符号(f),得到(2-a^2>a),解得(-2<a<1).

例6已知函数(f(x)=cfrac{ax+b}{x}cdot e^x,a、bin R,a>0)

(1).若函数(f(x))(x=-1)处取到极值(cfrac{1}{e}),试求函数(f(x))的解析式和单调区间;

解析:(f(x)=cfrac{ax+b}{x}cdot e^x),由(f(-1)=cfrac{1}{e})

得到(f(-1)=cfrac{-a+b}{-1}cdot e^{-1}=cfrac{1}{e}),即(a-b=1①)

(f'(x)=(cfrac{ax+b}{x})'cdot e^x+cfrac{ax+b}{x}cdot e^x=cfrac{ax-ax-b}{x^2}cdot e^x+cfrac{ax+b}{x^2}cdot e^xcdot x)

(f'(x)=e^xcdot cfrac{ax^2+bx-b}{x^2}),由(f'(-1)=0),得到(a-2b=0②)

联立①②两式得到,(left{egin{array}{l}{a-b=1}\{a-2b=0}end{array} ight.),求得(a=2,b=1)

则函数的解析式为(f(x)=cfrac{2x+1}{x}cdot e^x)

求解单调区间,实质就是解不等式(f'(x)=cfrac{e^x(x+1)(2x-1)}{x^2}>0)(f'(x)=cfrac{e^x(x+1)(2x-1)}{x^2}<0)

此时可以通过穿根法解分式不等式。

((-infty,-1)和(cfrac{1}{2},+infty))单调递增;((-1,0)和(0,cfrac{1}{2}))单调递减;

例5求解(2leqslant 2sqrt{3^2-cfrac{|2+a|^2}{2}}leqslant 6)

分析:约分,得到(1leqslant sqrt{3^2-cfrac{|2+a|^2}{2}} leqslant 3)

两边平方,得到(1leqslant 9-cfrac{|2+a|^2}{2}leqslant 9)

两边同加(-9),得到(-8=1-9leqslant -cfrac{|2+a|^2}{2}leqslant 9-9=0)

两边同乘以(-1),得到(0leqslant cfrac{|2+a|^2}{2}leqslant 8)

整理为(0leqslant|2+a|^2leqslant 16)

两边同时开平方,得到(0leqslant|2+a|leqslant 4)

(|a+2|leqslant 4),即(-4leqslant a+2leqslant 4)

解得,(-6leqslant aleqslant 2)

延伸阅读

1、穿根法的前世今生

2、三角不等式的解法

3、双连不等式


  1. 法1:自己作图如右,读图即可解答,解集为((-1,0)cup(1,3))

    法2:利用积的符号法则求解,原不等式等价于(egin{cases}x>0\f(x)>0end{cases})(egin{cases}x<0\f(x)<0end{cases})
    例2解关于(x)的不等式(lnx>1-x)
    分析:你应该能感觉到,这个题目用我们平常的那种解法(代数解法)已经不能做出来了,因为它不是我们熟悉的那种代数不等式,而是超越不等式,这时候就需要我们借助图像来求解。
    比如分别作出两个函数(y=lnx)(y=1-x)的图像观察求解,如右图所示,解集为((1,+infty))

    同类题目:解关于(x)的不等式(2^x>1-x);解集为((0,+infty));:解关于(x)的不等式(log_2^x>cfrac{2}{x});解集为((2,+infty))↩︎

原文地址:https://www.cnblogs.com/wanghai0666/p/9313457.html