(江蘇專版)2019版高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第七章 不等式學(xué)案 文
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1、 第七章 不 等 式 第一節(jié) 不等式的性質(zhì)及一元二次不等式 本節(jié)主要包括2個知識點: 1.不等式的性質(zhì); 2.一元二次不等式. 突破點(一) 不等式的性質(zhì) 基礎(chǔ)聯(lián)通 抓主干知識的“源”與“流” 1.比較兩個實數(shù)大小的方法 (1)作差法 (2)作商法 2.不等式的基本性質(zhì) 性質(zhì) 性質(zhì)內(nèi)容 特別提醒 對稱性 a>b?b<a ? 傳遞性 a>b,b>c?a>c ? 可加性 a>b?a+c>b+c ? 可乘性 ?ac>bc 注意c的符號 ?ac<bc 同向可加性 ?a+c>b+d ? 同向同正可乘性 ?ac>bd>0 ? 可
2、乘方性 a>b>0?an>bn(n∈N,n≥1) a,b同為正數(shù) 可開方性 a>b>0?>(n∈N,n≥2) 3.不等式的一些常用性質(zhì) (1)倒數(shù)的性質(zhì) ①a>b,ab>0?<.②a<0<b?<.③a>b>0,0<c<d?>.④0<a<x<b或a<x<b<0?<<. (2)有關(guān)分數(shù)的性質(zhì) 若a>b>0,m>0,則:①<;>(b-m>0).②>;<(b-m>0). 考點貫通 抓高考命題的“形”與“神” 比較兩個數(shù)(式)的大小 [例1] (1)已知a1,a2∈(0,1),記M=a1a2,N=a1+a2-1,則M與N的大小關(guān)系
3、是________. (2)若a=,b=,則a________b(填“>”或“<”). [解析] (1)M-N=a1a2-(a1+a2-1)=a1a2-a1-a2+1=(a1-1)(a2-1),又∵a1∈(0,1),a2∈(0,1),∴a1-1<0,a2-1<0.∴(a1-1)(a2-1)>0,即M-N>0.∴M >N. (2)易知a,b都是正數(shù),==log89>1,所以b>a. [答案] (1)M >N (2)< [方法技巧] 比較兩個數(shù)(式)大小的兩種方法 不等式的性質(zhì) [例2] (1)(2018·泰州期初測試)已知函數(shù)f(x)=ax2+bx,且1≤f(-1)≤2,
4、2≤f(1)≤4,則f(-2)的取值范圍是________. (2)下列命題: ①若a>b,c>d,則ac>bd; ②若ac>bc,則a>b; ③若<,則a<b; ④若a>b,c>d,則a-c>b-d. 其中正確命題的序號是________. (3)(2018·興化八校聯(lián)考)“x1>3且x2>3”是“x1+x2>6且x1x2>9”的________條件. [解析] (1)由題意知f(-1)=a-b,f(1)=a+b,f(-2)=4a-2b. 設(shè)m(a+b)+n(a-b)=4a-2b,則解得∴f(-2)=(a+b)+3(a-b)=f(1)+3f(-1). ∵1≤f(-1)≤2
5、,2≤f(1)≤4, ∴5≤f(-2)≤10,即f(-2)的取值范圍為[5,10]. (2)取a=2,b=1,c=-1,d=-2,可知①錯誤;當(dāng)c<0時,ac>bc?a<b,∴②錯誤;∵<,∴c≠0,又c2>0,∴a<b,③正確;取a=c=2,b=d=1,可知④錯誤. (3)x1>3,x2>3?x1+x2>6,x1x2>9;反之不成立,例如x1=,x2=20,x1+x2=>6,x1x2=10>9,但x1<3.故“x1>3且x2>3”是“x1+x2>6且x1x2>9”的充分不必要條件. [答案] (1)[5,10] (2)③ (3)充分不必要 [方法技巧] 不等式性質(zhì)應(yīng)用問題的常見類
6、型及解題策略 (1)不等式成立問題.熟記不等式性質(zhì)的條件和結(jié)論是基礎(chǔ),靈活運用是關(guān)鍵,要注意不等式性質(zhì)成立的前提條件. (2)與充分、必要條件相結(jié)合問題.用不等式的性質(zhì)分別判斷p?q和q?p是否正確,要注意特殊值法的應(yīng)用. (3)與命題真假判斷相結(jié)合問題.解決此類問題除根據(jù)不等式的性質(zhì)求解外,還經(jīng)常采用特殊值驗證的方法. 能力練通 抓應(yīng)用體驗的“得”與“失” 1.設(shè)a,b∈[0,+∞),A=+,B=,則A,B的大小關(guān)系是________. 解析:由題意得,B2-A2=-2≤0,且A≥0,B≥0,可得A≥B. 答案:A≥B 2.若m<0,n>0且m+n<0,則下列不等式
7、中成立的序號是________. ①-n<m<n<-m;②-n<m<-m<n;③m<-n<-m<n;④m<-n<n<-m. 解析:法一:(特殊值法)令m=-3,n=2分別代入各不等式中檢驗即可. 法二:m+n<0?m<-n?n<-m,又由于m<0<n,故m<-n<n<-m成立. 答案:④ 3.若a>0>b>-a,c<d<0,則下列結(jié)論:①ad>bc;②+<0;③a-c>b-d;④a(d-c)>b(d-c)中,成立的個數(shù)是________. 解析:∵a>0>b,c<d<0,∴ad<0,bc>0,∴ad<bc,故①不成立.∵a>0>b>-a,∴a>-b>0,∵c<d<0,∴-c>-d>
8、0,∴a(-c)>(-b)(-d),∴ac+bd<0,∴+=<0,故②成立.∵c<d,∴-c>-d,∵a>b,∴a+(-c)>b+(-d),a-c>b-d,故③成立.∵a>b,d-c>0,∴a(d-c)>b(d-c),故④成立.成立的個數(shù)為3. 答案:3 4.設(shè)a,b是實數(shù),則“a>b>1”是“a+>b+”的________條件. 解析:因為a+-=,若a>b>1,顯然a+-=>0,則充分性成立;當(dāng)a=,b=時,顯然不等式a+>b+成立,但a>b>1不成立,所以必要性不成立. 答案:充分不必要 突破點(二) 一元二次不等式) 基礎(chǔ)聯(lián)通 抓主干知識的“源”與“流” 1
9、.三個“二次”之間的關(guān)系 判別式Δ=b2-4ac Δ>0 Δ=0 Δ<0 二次函數(shù)y=ax2+bx+c(a>0)的圖象 一元二次方程ax2+bx+c=0(a>0)的根 有兩個相異實根x1,x2(x1<x2) 有兩個相等實根x1=x2=- 沒有實數(shù)根 一元二次不等式ax2+bx+c>0(a>0)的解集 {x|x<x1或x>x2} R 一元二次不等式ax2+bx+c<0(a>0)的解集 {x|x1<x<x2} ? ? 2.不等式ax2+bx+c>0(<0)恒成立的條件 (1)不等式ax2+bx+c>0對任意實數(shù)x恒成立?或 (2)不等式ax2+
10、bx+c<0對任意實數(shù)x恒成立?或 考點貫通 抓高考命題的“形”與“神” 一元二次不等式的解法 解一元二次不等式的方法和步驟 [例1] 解下列不等式: (1)-3x2-2x+8≥0; (2)0<x2-x-2≤4; (3)ax2-(a+1)x+1<0(a>0). [解] (1)原不等式可化為3x2+2x-8≤0, 即(3x-4)(x+2)≤0.解得-2≤x≤, 所以原不等式的解集為. (2)原不等式等價于? ?? 借助于數(shù)軸,如圖所示, 原不等式的解集為. (3)原不等式變?yōu)?ax-1)(x-1)<0, 因為a>0,所以a(x-1)<0.
11、所以當(dāng)a>1,即<1時,解為<x<1; 當(dāng)a=1時,解集為?; 當(dāng)0<a<1,即>1時,解為1<x<. 綜上,當(dāng)0<a<1時,不等式的解集為; 當(dāng)a=1時,不等式的解集為?; 當(dāng)a>1時,不等式的解集為. [方法技巧] 解含參數(shù)的一元二次不等式時分類討論的依據(jù) (1)二次項中若含有參數(shù)應(yīng)討論是等于0,小于0,還是大于0,然后將不等式轉(zhuǎn)化為一次不等式或二次項系數(shù)為正的形式. (2)當(dāng)不等式對應(yīng)方程的實根的個數(shù)不確定時,討論判別式Δ與0的關(guān)系. (3)確定無實根時可直接寫出解集,確定方程有兩個實根時,要討論兩實根的大小關(guān)系,從而確定解集形式. 由一元二次不等式恒成
12、立求參數(shù)范圍 對于一元二次不等式恒成立問題,恒大于0就是相應(yīng)的二次函數(shù)的圖象在給定的區(qū)間上全部在x軸上方,恒小于0就是相應(yīng)的二次函數(shù)的圖象在給定的區(qū)間上全部在x軸下方.另外,常轉(zhuǎn)化為求二次函數(shù)的最值或用分離參數(shù)求最值. 考法(一) 在實數(shù)集R上恒成立 [例2] 已知不等式mx2-2x-m+1<0,是否存在實數(shù)m使得對所有的實數(shù)x,不等式恒成立?若存在,求出m的取值范圍;若不存在,請說明理由. [解] 不等式mx2-2x-m+1<0恒成立,即函數(shù)f(x)=mx2-2x-m+1的圖象全部在x軸下方. 當(dāng)m=0時,1-2x<0,則x>,不滿足題意; 當(dāng)m≠0時,函數(shù)f(x)=mx2-2x
13、-m+1為二次函數(shù), 需滿足開口向下且方程mx2-2x-m+1=0無解, 即 不等式組的解集為空集,即m無解. 綜上可知不存在這樣的實數(shù)m使不等式恒成立. 考法(二) 在某區(qū)間上恒成立 [例3] 設(shè)函數(shù)f(x)=mx2-mx-1(m≠0),若對于x∈[1,3],f(x)<-m+5恒成立,求m的取值范圍. [解] 要使f(x)<-m+5在[1,3]上恒成立,則mx2-mx+m-6<0,即m2+m-6<0在x∈[1,3]上恒成立. 法一:令g(x)=m2+m-6,x∈[1,3]. 當(dāng)m>0時,g(x)在[1,3]上是增函數(shù), 所以g(x)max=g(3)=7m-6<0. 所以
14、m<,則0<m<. 當(dāng)m<0時,g(x)在[1,3]上是減函數(shù), 所以g(x)max=g(1)=m-6<0.所以m<6,則m<0. 綜上所述,m的取值范圍是. 法二:因為x2-x+1=2+>0, 又因為m(x2-x+1)-6<0,所以m<. 因為函數(shù)y==在[1,3]上的最小值為,所以只需m<即可. 因為m≠0,所以m的取值范圍是mm<0或0<m<. 考法(三) 在參數(shù)的某區(qū)間上恒成立時求變量范圍 [例4] 對任意m∈[-1,1],函數(shù)f(x)=x2+(m-4)x+4-2m的值恒大于零,求x的取值范圍. [解] 由f(x)=x2+(m-4)x+4-2m=(x-2)m+x2-
15、4x+4, 令g(m)=(x-2)m+x2-4x+4, 則原問題轉(zhuǎn)化為關(guān)于m的一次函數(shù)問題. 由題意知在[-1,1]上,g(m)的值恒大于零, ∴ 解得x<1或x>3. 故當(dāng)x的取值范圍是(-∞,1)∪(3,+∞)時,對任意的m∈[-1,1],函數(shù)f(x)的值恒大于零. [易錯提醒] 解決恒成立問題一定要清楚選誰為主元,誰是參數(shù).一般地,知道誰的范圍,就選誰當(dāng)主元,求誰的范圍,誰就是參數(shù).即把變元與參數(shù)交換位置,構(gòu)造以參數(shù)為變量的函數(shù),根據(jù)原變量的取值范圍列式求解. 能力練通 抓應(yīng)用體驗的“得”與“失” 1.(2018·常州月考)已知函數(shù)f(x)=則不等式f(x2)>
16、f(3-2x)的解集是________. 解析:當(dāng)x≤時,原不等式化為x2>3-2x,解得x<-3或1<x≤; 當(dāng)x>時,原不等式化為x2>(3-2x)2,解得<x<3. 綜上,x<-3或1<x<3. 答案:(-∞,-3)∪(1,3) 2.已知不等式x2-2x-3<0的解集為A,不等式x2+x-6<0的解集為B,不等式x2+ax+b<0的解集為A∩B,則a+b等于________. 解析:由題意得,A={x|-1<x<3},B={x|-3<x<2},∴A∩B={x|-1<x<2},由根與系數(shù)的關(guān)系可知,a=-1,b=-2,則a+b=-3. 答案:-3 3.(2018·無錫期初測試
17、)定義在R上的運算:x*y=x(1-y),若不等式(x-y)*(x+y)<1對一切實數(shù)x恒成立,則實數(shù)y的取值范圍是________. 解析:∵(x-y)*(x+y)=(x-y)(1-x-y)=x-x2-y+y2<1.∴ -y+y2<x2-x+1,要使該不等式對一切實數(shù)x恒成立,則需有-y+y2<(x2-x+1)min=,解得-<y<. 答案: 4.若不等式x2-(a+1)x+a≤0的解集是[-4,3]的子集,則a的取值范圍是________. 解析:原不等式為(x-a)(x-1)≤0,當(dāng)a<1時,不等式的解集為[a,1],此時只要a≥-4即可,即-4≤a<1;當(dāng)a=1時,不等式的解為
18、x=1,此時符合要求;當(dāng)a>1時,不等式的解集為[1,a],此時只要a≤3即可,即1<a≤3.綜上可得-4≤a≤3. 答案:[-4,3] 5.要使不等式x2+(a-6)x+9-3a>0,當(dāng)|a|≤1時恒成立,則x的取值范圍為________. 解析:將原不等式整理為形式上是關(guān)于a的不等式(x-3)a+x2-6x+9>0.令f(a)=(x-3)a+x2-6x+9.因為f(a)>0在|a|≤1時恒成立,所以①若x=3,則f(a)=0,不符合題意,應(yīng)舍去.②若x≠3,則由一次函數(shù)的單調(diào)性,可得即解得x<2或x>4. 答案:(-∞,2)∪(4,+∞) [課時達標(biāo)檢測] 重點保分課時—
19、—一練小題夯雙基,二練題點過高考 [練基礎(chǔ)小題——強化運算能力] 1.若a>b>0,則下列不等式成立的序號有________. ①<;②|a|>|b|; ③a+b<2;④a<b. 解析:∵a>b>0,∴<,且|a|>|b|,a+b>2,又f(x)=x是減函數(shù),∴a<b. 答案:①②④ 2.(2018·啟東中學(xué)月考)若不等式2kx2+kx-<0對一切實數(shù)x都成立,則k的取值范圍為________. 解析:當(dāng)k=0時,顯然成立; 當(dāng)k≠0時,即一元二次不等式2kx2+kx-<0對一切實數(shù)x都成立,則解得-3<k<0. 綜上,滿足不等式2kx2+kx-<0對一切實數(shù)x都成立的k
20、的取值范圍是(-3,0]. 答案:(-3,0] 3.不等式組的解集是________. 解析:∵x2-4x+3<0,∴1<x<3.又∵2x2-7x+6>0,∴(x-2)(2x-3)>0,∴x<或x>2,∴原不等式組的解集為∪(2,3). 答案:∪(2,3) 4.已知關(guān)于x的不等式ax2+2x+c>0的解集為-,,則不等式-cx2+2x-a>0的解集為________. 解析:依題意知,∴解得a=-12,c=2,∴不等式-cx2+2x-a>0,即為-2x2+2x+12>0,即x2-x-6<0,解得-2<x<3.所以不等式的解集為(-2,3). 答案:(-2,3) [練常考題點——
21、檢驗高考能力] 一、填空題 1.設(shè)集合A={x|x2+x-6≤0},集合B為函數(shù)y=的定義域,則A∩B=________. 解析:A={x|x2+x-6≤0}={x|-3≤x≤2},由x-1>0得x>1,即B={x|x>1},所以A∩B={x|1<x≤2}. 答案:{x|1<x≤2} 2.已知a,b,c∈R,則下列命題正確的序號是________. ①ac2>bc2?a>b;②>?a>b; ③?>;④?>. 解析:當(dāng)ac2>bc2時,c2>0,所以a>b,故①正確;當(dāng)c<0時,>?a<b,故②錯誤;因為-=>0?或故④錯誤,③正確. 答案:①③ 3.已知a>0,且a≠1,m
22、=aa2+1,n=aa+1,則m,n的大小關(guān)系是________. 解析:由題易知m>0,n>0,兩式作商,得=a(a2+1)-(a+1)=aa(a-1),當(dāng)a>1時,a(a-1)>0,所以aa(a-1)>a0=1,即m>n;當(dāng)0<a<1時,a(a-1)<0,所以aa(a-1)>a0=1,即m>n.綜上,對任意的a>0,a≠1,都有m>n. 答案:m>n 4.若不等式組的解集不是空集,則實數(shù)a的取值范圍是________. 解析:不等式x2-2x-3≤0的解集為[-1,3],假設(shè)的解集為空集,則不等式x2+4x-(a+1)≤0的解集為集合{x|x<-1或x>3}的子集,因為函數(shù)f(x)
23、=x2+4x-(a+1)的圖象的對稱軸方程為x=-2,所以必有f(-1)=-4-a>0,即a<-4,則使的解集不為空集的a的取值范圍是a≥-4. 答案:[-4,+∞) 5.若不等式x2+ax-2>0在區(qū)間[1,5]上有解,則a的取值范圍是________. 解析:由Δ=a2+8>0,知方程恒有兩個不等實根,又知兩根之積為負,所以方程必有一正根、一負根.于是不等式在區(qū)間[1,5]上有解的充要條件是f(5)>0,解得a>-,故a的取值范圍為. 答案: 6.(2018·無錫中學(xué)模擬)在R上定義運算:=ad-bc,若不等式≥1對任意實數(shù)x恒成立,則實數(shù)a的最大值為________. 解析:
24、由定義知,不等式≥1等價于x2-x-(a2-a-2)≥1,∴x2-x+1≥a2-a對任意實數(shù)x恒成立.∵x2-x+1=2+≥,∴a2-a≤,解得-≤a≤,則實數(shù)a的最大值為. 答案: 7.(2018·姜堰中學(xué)月考)若關(guān)于x的不等式(2x-1)2<kx2的解集中整數(shù)恰好有2個,則實數(shù)k的取值范圍是________. 解析:因為原不等式等價于(-k+4)x2-4x+1<0,從而方程(-k+4)x2-4x+1=0的判別式Δ=4k>0,且有4-k>0,故0<k<4.又原不等式的解集為<x<,且<<,則1,2一定為所求的整數(shù)解,所以2<≤3,得k的取值范圍為. 答案: 8.若0<a<1,則不等
25、式(a-x)>0的解集是________. 解析:原不等式為(x-a)<0,由0<a<1得a<,∴a<x<. 答案: 9.已知函數(shù)f(x)=為奇函數(shù),則不等式f(x)<4的解集為________. 解析:若x>0,則-x<0,則f(-x)=bx2+3x.因為f(x)為奇函數(shù),所以f(-x)=-f(x),即bx2+3x=-x2-ax,可得a=-3,b=-1,所以f(x)=當(dāng)x≥0時,由x2-3x<4解得0≤x<4;當(dāng)x<0時,由-x2-3x<4解得x<0,所以不等式f(x)<4的解集為(-∞,4). 答案:(-∞,4) 10.(2018·鹽城中學(xué)月考)已知函數(shù)f(x)是定義在R上的奇
26、函數(shù),且當(dāng)x≤0時,f(x)=-x2-3x,則不等式f(x-1)>-x+4的解集是________. 解析:由題意得f(x)= f(x-1)= 即f(x-1)= 所以不等式f(x-1)>-x+4可化為 或解得x>4. 答案:(4,+∞) 二、解答題 11.已知f(x)=-3x2+a(6-a)x+6. (1)解關(guān)于a的不等式f(1)>0; (2)若不等式f(x)>b的解集為(-1,3),求實數(shù)a,b的值. 解:(1)∵f(x)=-3x2+a(6-a)x+6, ∴f(1)=-3+a(6-a)+6=-a2+6a+3>0, 即a2-6a-3<0,解得3-2<a<3+2. ∴
27、不等式的解集為{a|3-2<a<3+2}. (2)∵f(x)>b的解集為(-1,3), ∴方程-3x2+a(6-a)x+6-b=0的兩根為-1,3, ∴解得 故a的值為3+或3-,b的值為-3. 12.已知函數(shù)f(x)=x2-2ax-1+a,a∈R. (1)若a=2,試求函數(shù)y=(x>0)的最小值; (2)對于任意的x∈[0,2],不等式f(x)≤a成立,試求a的取值范圍. 解:(1)依題意得y===x+-4. 因為x>0,所以x+≥2. 當(dāng)且僅當(dāng)x=時,即x=1時,等號成立. 所以y≥-2. 所以當(dāng)x=1時,y=的最小值為-2. (2)因為f(x)-a=x2-2ax
28、-1, 所以要使得“對任意的x∈[0,2],不等式f(x)≤a成立”只要“x2-2ax-1≤0在[0,2]恒成立”. 不妨設(shè)g(x)=x2-2ax-1, 則只要g(x)≤0在[0,2]上恒成立即可. 所以即 解得a≥.則a的取值范圍為. 第二節(jié)二元一次不等式(組) 與簡單的線性規(guī)劃問題 本節(jié)主要包括3個知識點: 1.二元一次不等式(組)表示的平面區(qū)域; 2.簡單的線性規(guī)劃問題; 3.線性規(guī)劃的實際應(yīng)用. 突破點(一) 二元一次不等式(組)表示的平面區(qū)域 基礎(chǔ)聯(lián)通 抓主干知識的“源”與“流” 1.二元一次不等式(組)表示的平面區(qū)域 不等式 表示區(qū)域 Ax+By
29、+C>0 直線Ax+By+C=0某一側(cè)的所有點組成的平面區(qū)域 不包括邊界直線 Ax+By+C≥0 包括邊界直線 不等式組 各個不等式所表示平面區(qū)域的公共部分 2.確定二元一次不等式(組)表示的平面區(qū)域的方法步驟 以上簡稱為“直線定界,特殊點定域”. 考點貫通 抓高考命題的“形”與“神” 求平面區(qū)域的面積 1.求平面區(qū)域的面積,要先作出不等式組表示的平面區(qū)域,然后根據(jù)區(qū)域的形狀求面積. 2.求平面區(qū)域的面積問題,平面區(qū)域形狀為三角形的居多,尤其當(dāng)△ABC為等腰直角三角形(A為直角)時,點B到直線AC的距離即△ABC的腰長|AB|.由點到直線的距離公式求得|A
30、B|,面積便可求出. [例1] 不等式組表示的平面區(qū)域的面積為________. [解析] 不等式組表示的平面區(qū)域如圖所示(陰影部分),△ABC的面積即所求.求出點A,B,C的坐標(biāo)分別為A(1,2),B(2,2),C(3,0),則△ABC的面積為S=×(2-1)×2=1. [答案] 1 [方法技巧] 解決求平面區(qū)域面積問題的方法步驟 (1)畫出不等式組表示的平面區(qū)域; (2)判斷平面區(qū)域的形狀,并求得直線的交點坐標(biāo)、圖形的邊長、相關(guān)線段的長(三角形的高、四邊形的高)等,若為規(guī)則圖形則利用圖形的面積公式求解;若為不規(guī)則圖形則利用割補法求解. [提醒] 求面積時應(yīng)考慮圓、平
31、行四邊形等圖形的對稱性. 根據(jù)平面區(qū)域滿足的條件求參數(shù) 不等式組中的參數(shù)影響平面區(qū)域的形狀,如果不等式組中的不等式含有參數(shù),這時它表示的區(qū)域的分界線是一條變動的直線,此時要根據(jù)參數(shù)的取值范圍確定這條直線的變化趨勢、傾斜角度、上升還是下降、是否過定點等,確定區(qū)域的可能形狀,進而根據(jù)題目要求求解;如果是一條曲線與平面區(qū)域具有一定的位置關(guān)系,可以考慮對應(yīng)的函數(shù)的變化趨勢,確定極限情況求解;如果目標(biāo)函數(shù)中含有參數(shù),則要根據(jù)這個目標(biāo)函數(shù)的特點考察參數(shù)變化時目標(biāo)函數(shù)與平面區(qū)域的關(guān)系,在運動變化中求解. [例2] 若不等式組表示的平面區(qū)域是一個三角形,則a的取值范圍是________. [解
32、析] 不等式組表示的平面區(qū)域如圖所示(陰影部分).由得A,;由得B(1,0).若原不等式組表示的平面區(qū)域是一個三角形,則直線x+y=a中a的取值范圍是0<a≤1或a≥. [答案] (0,1]∪ [易錯提醒] 此類問題的難點在于參數(shù)取值范圍的不同導(dǎo)致平面區(qū)域或者曲線位置的改變,解答的思路可能會有變化,所以求解時要根據(jù)題意進行必要的分類討論及對特殊點、特殊值的考慮. 能力練通 抓應(yīng)用體驗的“得”與“失” 1.設(shè)動點P(x,y)在區(qū)域Ω:上,過點P任作直線l,設(shè)直線l與區(qū)域Ω的公共部分為線段AB,則以AB為直徑的圓的面積的最大值為________. 解析:作出不等式組所表示的可行域
33、如圖中陰影部分所示,則根據(jù)圖形可知,AB長度的最大值為4,則以AB為直徑的圓的面積為最大值S=π×2=4π. 答案:4π 2.若不等式組表示的平面區(qū)域為三角形,且其面積等于,則m的值為________. 解析:作出可行域,如圖中陰影部分所示, 易求A,B,C,D的坐標(biāo)分別為A(2,0),B(1-m,1+m),C,,D(-2m,0).S△ABC=S△ADB-S△ADC=|AD|·|yB-yC|=(2+2m)=(1+m)=,解得m=1或m=-3(舍去). 答案:1 3.不等式組 表示的平面區(qū)域的面積為________. 解析:作出不等式組表示的平面區(qū)域如圖中陰影部分所示,可知S△
34、ABC=×2×(2+2)=4. 答案:4 4.若滿足條件的整點(x,y)恰有9個,其中整點是指橫、縱坐標(biāo)都是整數(shù)的點,則整數(shù)a的值為________. 解析: 不等式組所表示的平面區(qū)域如圖中陰影部分,當(dāng)a=0時,只有4個整點(1,1),(0,0),(1,0),(2,0);當(dāng)a=-1時,增加了(-1,-1),(0,-1),(1,-1),(2,-1),(3,-1)共5個整點,此時,整點的個數(shù)共9個,故整數(shù)a=-1. 答案:-1 突破點(二) 簡單的線性規(guī)劃問題 基礎(chǔ)聯(lián)通 抓主干知識的“源”與“流” 1.線性規(guī)劃中的基本概念 名稱 意義 約束條件 由變量x,y組成
35、的不等式(組) 線性約束條件 由x,y的一次不等式(或方程)組成的不等式(組) 目標(biāo)函數(shù) 關(guān)于x,y的函數(shù)解析式,如z=2x+3y等 線性目標(biāo)函數(shù) 關(guān)于x,y的一次函數(shù)解析式 可行解 滿足線性約束條件的解(x,y) 可行域 所有可行解組成的集合 最優(yōu)解 使目標(biāo)函數(shù)取得最大值或最小值的可行解 線性規(guī)劃問題 在線性約束條件下求線性目標(biāo)函數(shù)的最大值或最小值問題 2.簡單線性規(guī)劃問題的圖解法 在確定線性約束條件和線性目標(biāo)函數(shù)的前提下,用圖解法求最優(yōu)解的步驟概括為“畫、移、求、答”.即 考點貫通 抓高考命題的“形”與“神” 線性目標(biāo)函數(shù)的最值
36、[例1] (1)(2017·山東高考)已知x,y滿足約束條件則z=x+2y的最大值是________. (2)(2017·全國卷Ⅱ)設(shè)x,y滿足約束條件則z=2x+y的最小值是________. [解析] (1)作出滿足約束條件的可行域如圖中陰影部分所示,將直線y=-+進行平移,顯然當(dāng)該直線過點A時z取得最大值,由解得即A(-3,4),所以zmax=-3+8=5. (2)法一:作出不等式組表示的可行域如圖中陰影部分所示.易求得可行域的頂點A(0,1),B(-6,-3),C(6,-3),當(dāng)直線z=2x+y過點B(-6,-3)時,z取得最小值,zmin=2×(-6)-3=-15. 法二
37、:易求可行域頂點A(0,1),B(-6,-3),C(6,-3),分別代入目標(biāo)函數(shù),求出對應(yīng)的z的值依次為1,-15,9,故最小值為-15. [答案] (1)5 (2)-15 [方法技巧] 求解線性目標(biāo)函數(shù)最值的常用方法 線性目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解一般在平面區(qū)域的頂點或邊界處取得,所以對于一般的線性規(guī)劃問題,若可行域是一個封閉的圖形,我們可以直接解出可行域的頂點,然后將坐標(biāo)代入目標(biāo)函數(shù)求出相應(yīng)的數(shù)值,從而確定目標(biāo)函數(shù)的最值;若可行域不是封閉圖形還是需要借助截距的幾何意義來求最值. 非線性目標(biāo)函數(shù)的最值 [例2] (1)(2018·無錫期初測試)已知變量x,y滿足條件則的取值范圍是_
38、_______. (2)若變量x,y滿足則x2+y2的最大值是________. [解析] (1)畫出可行域如圖所示,等價于點(x,y)到點(2,0)連線的斜率,又kAB=-2,kBO=0,從而∈[-2,0]. (2)作出不等式組表示的平面區(qū)域,如圖中陰影部分所示.x2+y2表示平面區(qū)域內(nèi)點到原點距離的平方,由得A(3,-1),由圖易得(x2+y2)max=|OA|2=32+(-1)2=10. [答案] (1)[-2,0] (2)10 [方法技巧] 非線性目標(biāo)函數(shù)最值問題的常見類型及求法 (1)距離平方型:目標(biāo)函數(shù)為z=(x-a)2+(y-b)2時,可轉(zhuǎn)化為可行域內(nèi)的點(
39、x,y)與點(a,b)之間的距離的平方求解. (2)斜率型:對形如z=(ac≠0)型的目標(biāo)函數(shù),可利用斜率的幾何意義來求最值,即先變形為z=· 的形式,將問題化為求可行域內(nèi)的點(x,y)與點連線的斜率的倍的取值范圍、最值等. (3)點到直線距離型:對形如z=|Ax+By+C|型的目標(biāo)函數(shù),可先變形為z=·的形式,將問題化為求可行域內(nèi)的點(x,y)到直線Ax+By+C=0的距離的倍的最值. 線性規(guī)劃中的參數(shù)問題 [例3] 已知x,y滿足約束條件若z=ax+y的最大值為4,則a=________. [解析] 畫出不等式組表示的平面區(qū)域如圖陰影部分所示,若z=ax+y的最大值為4
40、,則最優(yōu)解為x=1,y=1或x=2,y=0,經(jīng)檢驗知x=2,y=0符合題意,∴2a+0=4,此時a=2. [答案] 2 [方法技巧] 求解線性規(guī)劃中含參問題的兩種基本方法 (1)把參數(shù)當(dāng)成常數(shù)用,根據(jù)線性規(guī)劃問題的求解方法求出最優(yōu)解,代入目標(biāo)函數(shù)確定最值,通過構(gòu)造方程或不等式求解參數(shù)的值或范圍; (2)先分離含有參數(shù)的式子,通過觀察的方法確定含參的式子所滿足的條件,確定最優(yōu)解的位置,從而求出參數(shù). 能力練通 抓應(yīng)用體驗的“得”與“失” 1.(2017·全國卷Ⅰ)設(shè)x,y滿足約束條件則z=3x-2y的最小值為________. 解析: 畫出不等式組 所表示的可行域如
41、圖中陰影部分所示,由可行域知,當(dāng)直線y=x-過點A時,在y軸上的截距最大,此時z最小,由解得 ∴zmin=-5. 答案:-5 2.已知(x,y)滿足則k=的最大值為________. 解析: 如圖,不等式組表示的平面區(qū)域為△AOB的邊界及其內(nèi)部區(qū)域,k==表示平面區(qū)域內(nèi)的點(x,y)和點(-1,0)連線的斜率.由圖知,平面區(qū)域內(nèi)的點(0,1)和點(-1,0)連線的斜率最大,所以kmax==1. 答案:1 3.(2018·銀川模擬)設(shè)z=x+y,其中實數(shù)x,y滿足若z的最大值為6,則z的最小值為________. 解析: 作出實數(shù)x,y滿足的平面區(qū)域,如圖中陰影部分所示
42、,由圖知,當(dāng)目標(biāo)函數(shù)z=x+y經(jīng)過點C(k,k)時,取得最大值,且zmax=k+k=6,得k=3.當(dāng)目標(biāo)函數(shù)z=x+y經(jīng)過點B(-6,3)時,取得最小值,且zmin=-6+3=-3. 答案:-3 4.(2018·蘇州月考)設(shè)x,y滿足條件若目標(biāo)函數(shù)z=ax+by(a>0,b>0)的最大值為2,則+的最小值為________. 解析: 不等式表示的平面區(qū)域如圖所示陰影部分,當(dāng)直線ax+by=z(a>0,b>0)過直線x-y+2=0與直線3x-y-6=0的交點(4,6)時,目標(biāo)函數(shù)z=ax+by(a>0,b>0)取得最大值2,即2a+3b=1,而+(2a+3b)=13+6≥25. 答
43、案:25 5.設(shè)x,y滿足約束條件則z=(x+1)2+y2的最大值為________. 解析: 作出不等式組表示的平面區(qū)域,如圖中陰影部分所示. (x+1)2+y2可看作點(x,y)到點P(-1,0)的距離的平方,由圖可知可行域內(nèi)的點A到點P(-1,0)的距離最大. 解方程組得A點的坐標(biāo)為(3,8), 代入z=(x+1)2+y2,得zmax=(3+1)2+82=80. 答案:80 突破點(三) 線性規(guī)劃的實際應(yīng)用 基礎(chǔ)聯(lián)通 抓主干知識的“源”與“流” 解線性規(guī)劃應(yīng)用題的一般步驟 考點貫通 抓高考命題的“形”與“神” 線性規(guī)劃的實際應(yīng)用 [
44、典例] 某高科技企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品A和產(chǎn)品B需要甲、乙兩種新型材料.生產(chǎn)一件產(chǎn)品A需要甲材料1.5 kg,乙材料1 kg,用5個工時;生產(chǎn)一件產(chǎn)品B需要甲材料0.5 kg,乙材料0.3 kg,用3個工時.生產(chǎn)一件產(chǎn)品A的利潤為2 100元,生產(chǎn)一件產(chǎn)品B的利潤為900 元.該企業(yè)現(xiàn)有甲材料150 kg,乙材料90 kg,則在不超過600個工時的條件下,生產(chǎn)產(chǎn)品A、產(chǎn)品B的利潤之和的最大值為________元. [解析] 設(shè)生產(chǎn)A產(chǎn)品x件,B產(chǎn)品y件,由已知可得約束條件為即 目標(biāo)函數(shù)為z=2 100x+900y, 由約束條件作出不等式組表示的可行域如圖中陰影部分. 作直線2 100x+90
45、0y=0,即7x+3y=0并上下平移,易知當(dāng)直線經(jīng)過點M時,z取得最大值,聯(lián)立解得B(60,100). 則zmax=2 100×60+900×100=216 000(元). [答案] 216 000 [方法技巧] 求解線性規(guī)劃應(yīng)用題的三個注意點 (1)明確問題中的所有約束條件,并根據(jù)題意判斷約束條件是否能夠取到等號. (2)注意結(jié)合實際問題的實際意義,判斷所設(shè)未知數(shù)x,y的取值范圍,特別注意分析x,y是否為整數(shù)、是否為非負數(shù)等. (3)正確地寫出目標(biāo)函數(shù),一般地,目標(biāo)函數(shù)是等式的形式. 能力練通 抓應(yīng)用體驗的“得”與“失” 1.某校今年計劃招聘女教師a名,男教師b名,若
46、a,b滿足不等式組設(shè)這所學(xué)校今年計劃招聘教師最多x名,則x=________. 解析: 如圖所示,畫出約束條件所表示的區(qū)域,即可行域,作直線b+a=0,并平移,結(jié)合a,b∈N,可知當(dāng)a=6,b=7時,a+b取最大值,故x=6+7=13. 答案:13 2.A,B兩種規(guī)格的產(chǎn)品需要在甲、乙兩臺機器上各自加工一道工序才能成為成品.已知A產(chǎn)品需要在甲機器上加工3小時,在乙機器上加工1小時;B產(chǎn)品需要在甲機器上加工1小時,在乙機器上加工3小時.在一個工作日內(nèi),甲機器至多只能使用11小時,乙機器至多只能使用9小時.A產(chǎn)品每件利潤300元,B產(chǎn)品每件利潤400元,則這兩臺機器在一個工作日內(nèi)創(chuàng)造的
47、最大利潤是________元. 解析:設(shè)生產(chǎn)A產(chǎn)品x件,B產(chǎn)品y件,則x,y滿足約束條件生產(chǎn)利潤為z=300x+400y.畫出可行域,如圖中陰影部分(包含邊界)內(nèi)的整點,顯然z=300x+400y在點M或其附近的整數(shù)點處取得最大值, 由方程組解得則zmax =300×3+400×2=1 700.故最大利潤是1 700元. 答案:1 700 3.某企業(yè)生產(chǎn)甲、乙兩種產(chǎn)品均需用A,B兩種原料,已知生產(chǎn)1噸每種產(chǎn)品所需原料及每天原料的可用限額如表所示.如果生產(chǎn)1噸甲、乙產(chǎn)品可獲利潤分別為3萬元、4萬元,則該企業(yè)每天可獲得最大利潤為________萬元. 甲 乙 原料限額 A(
48、噸) 3 2 12 B(噸) 1 2 8 解析: 設(shè)每天生產(chǎn)甲、乙產(chǎn)品分別為x噸、y噸,每天所獲利潤為z萬元,則有z=3x+4y,作出可行域如圖陰影部分所示, 由圖形可知,當(dāng)直線z=3x+4y經(jīng)過點A(2,3)時,z取最大值,最大值為3×2+4×3=18. 答案:18 4.制訂投資計劃時,不僅要考慮可能獲得的盈利,而且還要考慮可能出現(xiàn)的虧損,某投資人打算投資甲、乙兩個項目,根據(jù)預(yù)測,甲、乙項目可能出的最大盈利率分別為100%和50%,可能的最大虧損率分別為30%和10%,投資人計劃投資金額不超過10萬元,要求確??赡艿馁Y金虧損不超過1.8萬元,問投資人對甲、乙兩個項
49、目各投資多少萬元才能使可能的盈利最大? 解:設(shè)分別向甲、乙兩項目投資x萬元,y萬元,由題意知目標(biāo)函數(shù)z=x+0.5y,作出可行域如 圖所示,作直線l0:x+0.5y=0,并作平行于直線l0的一組直線x+0.5y=z,z∈R,與可行域相交,其中有一條直線經(jīng)過可行域上的M點,且與直線x+0.5y=0的距離最大,這里M點是直線x+y=10和0.3x+0.1y=1.8的交點,解方程組解得x=4,y=6, 此時z=1×4+0.5×6=7(萬元) ∵ 7>0,∴當(dāng)x=4,y=6時z取得最大值. ∴投資人用4萬元投資甲項目,6萬元投資乙項目,才能在確保虧損不超過1.8萬元的前提下,使可能的盈利最
50、大. [課時達標(biāo)檢測] 重點保分課時——一練小題夯雙基,二練題點過高考 [練基礎(chǔ)小題——強化運算能力] 1.不等式組所表示的平面區(qū)域的面積等于________. 解析:平面區(qū)域如圖中陰影部分所示. 解得A(1,1),易得B(0,4),C,|BC|=4-=.∴S△ABC=××1=. 答案: 2.若x,y滿足則z=x+2y的最大值為________. 解析:作出不等式組所表示的平面區(qū)域,如圖所示.作直線x+2y=0并上下平移,易知當(dāng)直線過點A(0,1)時,z=x+2y取最大值,即zmax=0+2×1=2. 答案:2 3.若x,y滿足約束條件則(x+2)2+(y+
51、3)2的最小值為________. 解析:不等式組表示的可行域如圖陰影部分所示,由題意可知點P(-2,-3)到直線x+y+2=0的距離為=,所以(x+2)2+(y+3)2的最小值為2=. 答案: 4.設(shè)變量x,y滿足約束條件則目標(biāo)函數(shù)z=3x-y的最大值為________. 解析:根據(jù)約束條件作出可行域如圖中陰影部分所示,∵z=3x-y,∴y=3x-z,當(dāng)該直線經(jīng)過點A(2,2)時,z取得最大值,即zmax =3×2-2=4. 答案:4 5.(2018·常州月考)已知實數(shù)x,y滿足條件則y-x的最大值為________. 解析:令z=y(tǒng)-x,作出不等式組對應(yīng)的區(qū)域,作出指數(shù)函數(shù)y
52、=x,平移函數(shù)y=x的圖象,可知當(dāng)函數(shù)y=x+z的圖象經(jīng)過點A時z取最大值.由得A(1,1),所以x=y(tǒng)=1時,y-x取最大值. 答案: [練??碱}點——檢驗高考能力] 一、填空題 1.(2018·東臺中學(xué)月考)在平面直角坐標(biāo)系中,若不等式組(a為常數(shù))所表示的平面區(qū)域的面積等于2,則a=________. 解析: 不等式組所圍成的區(qū)域如圖所示. 則A(1,0),B(0,1),C(1,1+a),且a>-1, ∵ S△ABC=2,∴ (1+a)×1=2,解得a=3. 答案:3 2.(2018·江蘇八市高三質(zhì)檢)已知x,y滿足約束條件目標(biāo)函數(shù)z=6x+2y的最小值是10,則
53、z的最大值是________. 解析: 由z=6x+2y,得y=-3x+,作出不等式組所表示可行域的大致圖形如圖中陰影部分所示,由圖可知當(dāng)直線y=-3x+經(jīng)過點C時,直線的縱截距最小,即z=6x+2y取得最小值10,由解得即C(2,-1),將其代入直線方程-2x+y+c=0,得c=5,即直線方程為-2x+y+5=0,平移直線3x+y=0,當(dāng)直線經(jīng)過點D時,直線的縱截距最大,此時z取最大值,由得即D(3,1),將點D的坐標(biāo)代入目標(biāo)函數(shù)z=6x+2y,得zmax=6×3+2=20. 答案:20 3.(2017·浙江高考)若x,y滿足約束條件則z=x+2y的取值范圍是________.
54、 解析:作出不等式組所表示的平面區(qū)域如圖中陰影部分所示,由z=x+2y,得y=-x+, ∴是直線y=-x+在y軸上的截距,根據(jù)圖形知,當(dāng)直線y=-x+過A點時,取得最小值.由得x=2,y=1,即A(2,1),此時,z=4,∴z=x+2y的取值范圍是[4,+∞). 答案:[4,+∞) 4.(2018·安徽江南十校聯(lián)考)若x,y滿足約束條件則z=y(tǒng)-x的取值范圍為________. 解析: 作出可行域如圖所示,設(shè)直線l:y=x+z,平移直線l,易知當(dāng)l過直線3x-y=0與x+y-4=0的交點(1,3)時,z取得最大值2;當(dāng)l與拋物線y=x2相切時,z取得最小值,由消去y得x2-2x-
55、2z=0,由Δ=4+8z=0,得z=-,故-≤z≤2. 答案: 5.在平面上,過點P作直線l的垂線所得的垂足稱為點P在直線l上的投影.由區(qū)域中的點在直線x+y-2=0上的投影構(gòu)成的線段記為AB,則|AB|=________. 解析:作出不等式組所表示的平面區(qū)域如圖中陰影部分所示,過點C,D分別作直線x+y-2=0的垂線,垂足分別為A,B,則四邊形ABDC為矩形,由得C(2,-2).由得D(-1,1).所以|AB|=|CD|==3. 答案:3 6.若x,y滿足約束條件目標(biāo)函數(shù)z=ax+2y僅在點(1,0)處取得最小值,則實數(shù)a的取值范圍是________. 解析:作出不等式組表示的平
56、面區(qū)域如圖中陰影部分所示,當(dāng)a=0時,顯然成立. 當(dāng)a>0時,直線ax+2y-z=0的斜率k=->kAC=-1,a<2. 當(dāng)a<0時,k=-<kAB=2,∴ a>-4.綜上可得-4<a<2. 答案:(-4,2) 7.若直線y=2x上存在點(x,y)滿足約束條件則實數(shù)m的最大值為________. 解析:約束條件表示的可行域如圖中陰影部分所示.當(dāng)直線x=m從如圖所示的實線位置運動到過A點的虛線位置時,m取最大值.解方程組得A點坐標(biāo)為(1,2),∴m的最大值是1. 答案:1 8.(2018·如東中學(xué)月考)當(dāng)實數(shù)x,y滿足時,1≤ax+y≤4恒成立,則實數(shù)a的取值范圍是________
57、. 解析:作出不等式組所表示的區(qū)域如圖所示,由1≤ax+y≤4得,a≥0,且在(1,0)點取得最小值,在(2,1)取得最大值,故a≥1,2a+1≤4,故a取值范圍為. 答案: 9.已知x,y滿足則的取值范圍是________. 解析:不等式組表示的平面區(qū)域如圖所示,因為==1+,而表示平面區(qū)域內(nèi)的點與點A(4,2)連線的斜率,由圖知斜率的最小值為0,最大值為kAB==,所以1+的取值范圍是,即的取值范圍是. 答案: 10.實數(shù)x,y滿足不等式組則z=|x+2y-4|的最大值為________. 解析:作出不等式組表示的平面區(qū)域,如圖中陰影部分所示. z=|x+2y-4|=·,即
58、其幾何含義為陰影區(qū)域內(nèi)的點到直線x+2y-4=0的距離的倍. 由得B點坐標(biāo)為(7,9),顯然點B到直線x+2y-4=0的距離最大,此時zmax=21. 答案:21 二、解答題 11.若x,y滿足約束條件 (1)求目標(biāo)函數(shù)z=x-y+的最值; (2)若目標(biāo)函數(shù)z=ax+2y僅在點(1,0)處取得最小值,求a的取值范圍. 解:(1)作出可行域如圖,可求得A(3,4),B(0,1),C(1,0). 平移初始直線x-y+=0,可知z=x-y+過A(3,4)時取最小值-2,過C(1,0)時取最大值1. 所以z的最大值為1,最小值為-2. (2)直線ax+2y=z僅在點(1,0)處取得
59、最小值,由圖象可知-1<-<2,解得-4<a<2. 故所求a的取值范圍為(-4,2). 12.(2017·天津高考)電視臺播放甲、乙兩套連續(xù)劇,每次播放連續(xù)劇時,需要播放廣告.已知每次播放甲、乙兩套連續(xù)劇時,連續(xù)劇播放時長、廣告播放時長、收視人次如下表所示: 連續(xù)劇播放時長(分鐘) 廣告播放時長(分鐘) 收視人次(萬) 甲 70 5 60 乙 60 5 25 已知電視臺每周安排的甲、乙連續(xù)劇的總播放時間不多于600分鐘,廣告的總播放時間不少于30分鐘,且甲連續(xù)劇播放的次數(shù)不多于乙連續(xù)劇播放次數(shù)的2倍.分別用x,y表示每周計劃播出的甲、乙兩套連續(xù)劇的次數(shù).
60、(1)用x,y列出滿足題目條件的數(shù)學(xué)關(guān)系式,并畫出相應(yīng)的平面區(qū)域; (2)問電視臺每周播出甲、乙兩套連續(xù)劇各多少次,才能使總收視人次最多? 解:(1)由已知,x,y滿足的數(shù)學(xué)關(guān)系式為 即 該二元一次不等式組所表示的平面區(qū)域為圖中的陰影部分中的整數(shù)點. (2)設(shè)總收視人次為z萬,則目標(biāo)函數(shù)為z=60x+25y. 考慮z=60x+25y,將它變形為y=-x+,這是斜率為-,隨z變化的一族平行直線.為直線在y軸上的截距,當(dāng)取得最大值時,z的值最大. 又因為x,y滿足約束條件,所以由圖可知,當(dāng)直線z=60x+25y經(jīng)過可行域上的點M時,截距最大,即z最大. 解方程組得點M的坐標(biāo)為(
61、6,3). 所以電視臺每周播出甲連續(xù)劇6次、乙連續(xù)劇3次時才能使總收視人次最多. 第三節(jié)基本不等式 本節(jié)主要包括2個知識點: 1.利用基本不等式求最值; 2.基本不等式的綜合問題. 突破點(一) 利用基本不等式求最值 基礎(chǔ)聯(lián)通 抓主干知識的“源”與“流” 1.基本不等式≤ (1)基本不等式成立的條件:a>0,b>0. (2)等號成立的條件:當(dāng)且僅當(dāng)a=b時取等號. 2.幾個重要的不等式 不等式 成立條件 等號成立條件 a2+b2≥2ab a,b∈R a=b +≥2 a,b同號 a=b ab≤2 a,b∈R a=b ≥2 a,b∈R a=
62、b 3.算術(shù)平均數(shù)與幾何平均數(shù) 設(shè)a>0,b>0,則a,b的算術(shù)平均數(shù)為,幾何平均數(shù)為,基本不等式可敘述為:兩個正數(shù)的算術(shù)平均數(shù)不小于它們的幾何平均數(shù). 4.利用基本不等式求最值問題 已知x>0,y>0,則: (1)如果積xy是定值p,那么當(dāng)且僅當(dāng)x=y(tǒng)時,x+y有最小值是2.(簡記:積定和最小) (2)如果和x+y是定值p,那么當(dāng)且僅當(dāng)x=y(tǒng)時,xy有最大值是.(簡記:和定積最大) 考點貫通 抓高考命題的“形”與“神” 通過拼湊法利用基本不等式求最值 [例1] (1)已知0<x<1,則x(3-3x)取得最大值時x的值為________. (2)已知x<,則f(
63、x)=4x-2+的最大值為________. [解析] (1)∵0<x<1,∴x(3-3x)=3x(1-x)≤32=. 當(dāng)且僅當(dāng)x=1-x,即x=時,等號成立. (2)因為x<,所以5-4x>0,則f(x)=4x-2+=-+3≤-2+3=1. 當(dāng)且僅當(dāng)5-4x=,即x=1時,等號成立. 故f(x)=4x-2+的最大值為1. [答案] (1) (2)1 [方法技巧] 通過拼湊法利用基本不等式求最值的策略 拼湊法的實質(zhì)在于代數(shù)式的靈活變形,拼系數(shù)、湊常數(shù)是關(guān)鍵,利用拼湊法求解最值應(yīng)注意以下幾個方面的問題: (1)拼湊的技巧,以整式為基礎(chǔ),注意利用系數(shù)的變化以及等式中常數(shù)的調(diào)整,
64、做到等價變形; (2)代數(shù)式的變形以拼湊出和或積的定值為目標(biāo); (3)拆項、添項應(yīng)注意檢驗利用基本不等式的前提. 通過常數(shù)代換法利用基本不等式求最值 [例2] 已知a>0,b>0,a+b=1,則+的最小值為________. [解析] ∵a>0,b>0,a+b=1,∴+=+=2++≥2+2=4,即+的最小值為4,當(dāng)且僅當(dāng)a=b=時等號成立. [答案] 4 [方法技巧] 常數(shù)代換法求最值的方法步驟 常數(shù)代換法適用于求解條件最值問題.應(yīng)用此種方法求解最值的基本步驟為: (1)根據(jù)已知條件或其變形確定定值(常數(shù)); (2)把確定的定值(常數(shù))變形為1; (3)把“1”
65、的表達式與所求最值的表達式相乘或相除,進而構(gòu)造和或積的形式; (4)利用基本不等式求解最值. 通過消元法利用基本不等式求最值 [例3] 已知正實數(shù)x,y滿足xy+2x+y=4,則x+y的最小值為________. [解析] 因為xy+2x+y=4,所以x=.由x=>0,得-2<y<4,又y>0,則0<y<4,所以x+y=+y=+(y+2)-3≥2-3,當(dāng)且僅當(dāng)=y(tǒng)+2(0<y<4),即y=-2時取等號. [答案] 2-3 [方法技巧] 通過消元法利用基本不等式求最值的方法 消元法,即根據(jù)條件建立兩個量之間的函數(shù)關(guān)系,然后代入代數(shù)式轉(zhuǎn)化為函數(shù)的最值求解.有時會出現(xiàn)多元的
66、問題,解決方法是消元后利用基本不等式求解. 能力練通 抓應(yīng)用體驗的“得”與“失” 1.(2018·??谡{(diào)研)已知a,b∈(0,+∞),且a+b=1,則ab的最大值為________. 解析:∵a,b∈(0,+∞),∴1=a+b≥2,∴ab≤,當(dāng)且僅當(dāng)a=b=時等號成立. 答案: 2.已知函數(shù)y=x-4+(x>-1),當(dāng)x=a時,y取得最小值b,則a+b=________. 解析:y=x-4+=x+1+-5,因為x>-1,所以x+1>0,>0.所以由基本不等式,得y=x+1+-5≥2 -5=1,當(dāng)且僅當(dāng)x+1=,即(x+1)2=9,即x=2時取等號,所以a=2,b=1,a+b=3. 答案:3 3.已知x>0,y>0,x+3y+xy=9,則x+3y的最小值為________. 解析:由已知得xy=9-(x+3y),即3xy=27-3(x+3y)≤2,當(dāng)且僅當(dāng)x=3y,即x=3,y=1時取等號,令x+3y=t,則t>0,且t2+12t-108≥0,得t≥6.即x+3y≥6. 答案:6 4.已知a>0,b>0,a+b=1,則的最小值為________. 解析:==
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