不等式 基本不等式 對勾函式 判別式解法

2022-10-10 08:45:04 字數 4860 閱讀 3241

不等式不等式是高考必考的熱點內容,考查的廣度和深度是其他章節無法比擬的,任何乙份高考試卷中,涉及到不等式內容的考點所佔比例超過70%。一方面,考查不等式的性質、解法、證明以及實際應用;另一方面,與高中階段的數學各個部分都存在著密切的聯絡。因此,對於不等式的學習,應達到多層面,多角度熟練掌握的程度。

第一節基本不等式

1.證明:當,展開後即可得到所求不等式及等號成立的條件。

2.基本不等式的變形(包括2個方面)

①若,若,若, (上述3個不等式,考慮如何證明?)

注:上述的不能僅僅理解為兩個引數,它可以是表示式或函式的解析式。

②(注意:不等式的右邊是)

例題1.已知

解:,∴;

求有兩種方法,其一是配式,,∴;另一種方法是,由,∵∴。

例題2. 已知,求證:。

證明:由基本不等式得: ,∴

而條件是,即對於不等式等號成立,即。

注:本題把等號成立的條件,作為求證的目標,比較新穎。

例題3.已知

解:,這裡

, .注:解答本題的關鍵是,如何運用好,兩次使用了基本不等式,但不矛盾。

例題4. 求的最大值。

解:函式的定義域為,可以用其它的方法來解,比如用兩邊平方轉化成二次函式求極值等。但由於兩式平方和為常數3,故應用基本不等式的變形公式簡單些。

∵2,當且僅當→時成立,故。

例題5. 已知,則的最小值為( )。

解:當且僅當等號成立,的最小值為16.

注:這裡要求2元表示式的的最值,不能直接整體應用基本不等式(即不能直接整體消去a、b)而且也沒有給出條件等式(即不可能代入消元),因此,對區域性用基本不等式的變形公式進行處理。

例題6.若二次函式的值域為[0,+∞),則的最小值為

解:由題意得則,當且僅當a=c=2時,等號成立,所以的最小值為。

注:本題也可用消元法,由消去a或c,比較麻煩。

例題7.已知a,b,c>0,且

例題8.已知a,b,c>0,且的最大值為( )。

解: ,當且僅當等號成立,∴所求的最大值為。

例題9.已知函式的定義域是[a,b],其中,(1)求的最小值;

(2)若,求證:.

解:(1)由基本不等式的變形公式可得,∴,上面各式等號成立的條件都是:時取得(雖然兩次使用了基本不等式,但x的取值不矛盾),∴。

(2)設時,由(1)的結論可得:,同理 ②由②得:

.上面兩次用到基本不等式,等號成立的條件都是s=2時取得,∴(2)得證。

例題10. 已知兩條直線和圖象從左至右相交於a,b, 與函式圖象從左至右相交於c,d,記線段ac和bd在x軸上的投影長度分別為a,b,當m變化時,的最小值為( )。

解:在同一座標系中作出, 圖象,令

,∴,故由,當且僅當,即取等號,故(。

注:本題經過巧妙的」偽裝」,將基本不等式融入到函式中,將文字語言轉化為符號語言,實現基本不等式模型的構建,對學生的運算能力和思維水平提出了很高要求,具有較好的區分度。

例題11. 若平面向量滿足,則的最小值是( )。

解:由,兩邊平方,得4,由基本不等式得:4 (當且僅當)。設θ為夾角 (),則當時, (當且僅當),因此。

注:本題將基本不等式與向量相結合,通過將向量的模平方,借助基本不等式和斜率數量積的性質,建立關於的不等式。此題視角獨特,構思精心。

例題12. 函式影象上兩相鄰的最低點與最高點之間的最小值是( )。

解:如圖,設函式影象上兩相鄰點中最高點為a,最低點為b且過a點平行與x軸的直線與過b點垂直於x軸的直線相交於c,則,即,故。

注:本題將基本不等式滲透到三角函式中,關鍵是運用三角函式的週期、振幅,合理表示出相鄰的最低點與最高點的距離。此題情景新穎,自然貼切,這種不拘題型約束的命題方式是高考的一大亮點。

例題13. 設是等比數列,公比,的前n項和,記。記為數列的最大項,則

解:由題意,

,此時。

注:本題將基本不等式嵌入數列解題中,運用數列的基本量及性質將條件轉化為關於n的代數式,通過換元後轉化為基本不等式模型。

例題14. 乙個四面體的一條長為x,其餘所有稜長均為1,則此四面體體積v的最大值是( )。

解:由題意得: (當且僅當等號成立),故的最大值是。

注:本題把基本不等式與立體幾何的相關知識進行交匯,如果學生對空間圖形有較深刻的認識,可以準確建立v(x)的函式關係式以後求解,使問題的綜合性進一步加強,充分體現出數學試題的多變性。

例題15. 平面直角座標系xoy中,已知點a(0,1),b點在直線上,m點滿足點m的軌跡為切線c,

(1) 求c的方程;(2)p為c上的動點,l為c在得p處的切線,求o點到l的距離的最小值。

解:(1) 所以l的斜率為故l的方程為則o點到l的距離,又∴,∴o點到l的距離的最小值為2.

第二節 「對勾」函式的圖象、性質及應用

「對勾」函式與基本不等式有著密切的聯絡,其影象如右圖, 當x>0時,

; 當x<0時, (同時,也是函式增減區間的分點) 。以上在不少的例題中已經運用了這個結論。事實上,函式還有乙個很重要的代數性質在變數代換中經常使用。

例題1.(2023年江蘇卷13題)在平面直角座標系xoy中,設點a(a,a),p是函式影象上的動點,若點p,a之間的最短距離為,則滿足條件的實數a的所有值為

解:點a(a,a)是直線上的動點,點p,a之間的最短距離為,即以a為圓心,半徑的動圓與函式影象相切時求a的值。依題意可畫出草圖,

點a在直線上運動時,憑直覺認為,動圓都會與函式的影象相切於點c(1,1),因此不難求出a的兩個值為-1或3;而這個答案是錯的。事實上,當a>0時,兩影象的切點位置是與動圓半徑大小有關的(如圖),只有半徑較小時,才可能相切於c。→

→,令,則①式可化為:

∴,解得.

注:解答本題有兩個問題需要注意,一是用數形結合的方法解題時,直覺有可能是錯誤的;二是解析式與的可代換關係,這樣的關係還存在於sinx±cosx與sinxcosx; 等。

如果將「對勾」函式變形為: (a,b∈r),研究其影象、性質對解題是很有必要的。

(1) (a>0,b>0)此函式是由疊加而成,通過分析兩個簡單函式的影象特徵,畫出其疊加函式的影象,是數學能力的一種體現。由影象可知:①關於原點對稱;

②時,函式存在極小值點a(); 時,函式存在極大值點b();

③遞減區間為:(), ), 遞增區間為兩條性質可通過導數證明)

④存在兩條漸近線: (漸近線在通過作**題時,起作用)。

(2) 其餘的三種情況的影象如下:

其性質由同學們自己小結,在此不在贅述。

例題2.若函式的值域是,則函式的值域是

解:設,則,只要畫出函式的影象可知:.

注:本題看似簡單,但取不同的表示式時,情況可能變得很複雜。

例題3. 設定義在(0,+∞)上的函式 (a>0)求的最小值。

解1.(基本不等式法)∵,∴當且僅當

時等號成立,∴.

解2.(判別式法)設,則有,顯然,解得 (捨去),∵,故應將代入①得:

即,因此。

(注:當主元x有範圍使用判別式法時,都應將所求最值回代,檢驗x的解是否在給定的範圍內)

解3.(求導數法)由題意,∵有; 有.故當時,函式時,函式,因此。

變式1:設定義在(0,+∞)上的函式 (a>0)求的最小值。

變式2:設定義在(0,π)上的函式 (a>0)求的最小值。

變式3:設定義在[0,+∞)上的函式 (a>0)求的最小值。

變式4:設函式 (a>0)求的最小值。

變式5:設定義在(1,+∞)上的函式 (a>0,a≠1)求的最值。

注:以上5個變式,若以填空題的形式解答,可使用變數代換,用「對勾」函式的圖象直接得到答案;若

以解答題的形式解答,應使用求導數的方法證明。

變式6:討論函式 (a>0,c>0,n取正整數)。

解:,當n為奇數時,函式是奇函式,只要討論

;當n為偶數時,函式是偶函式,只要討論

。例題4.求函式, 的最值。

解:由於函式的分子分母的次數都是2,因此採用「配式法」降低分子的次數;令,則再令,

∴.注:求型如函式的最值(值域),可通過換元法() 轉化為函式,只要討論的極值即可;當所求函式的分子分母的次數相同時(如本題)應採用「配式法」降低分子的次數,轉化成的形式。

例題5. ,若對不等式10在上恆成立,求b的取值範圍。

解:∵∴函式上單調遞減,在上單調遞增,則上的最大值為.由∵, 不等式10在上恆成立,∴有即解得.

注:①將不等式恆成立問題轉化為最值問題,是常見的轉化形式。

②變換主元,把看成關於a的一次函式, 不等式10恆成立(分兩步進行),∴10恆成立,∵在上單調遞減∴10,解得:.

練習1.若關於x的方程至少有乙個實根在區間[1,2]內,則實數a的取值範圍是( ).

練習2.若,則函式的最大值是

練習3.若最小值4)

第三節判別式法解題

利用一元二次方程的判別式求某些函式的值域或極值的方法,稱為判別式法。判別式法的使用通常是對含有引數的二次方程。

例題1.求函式。

解:由判別式可知分母,兩邊同乘以得:

,將此式看成是x的方程,必有實數解,

∴δ=解得:,即函式

例題2. 求函式。

解:當時分母雖然為0,但分子x+4≠0,∴變形後仍然可得到關於x的二次方程,將函式的兩邊同乘得:,此方程x顯然有實數解,∴δ=,解得:,∵二次項係數y≠0,∴函式為

注:在使用判別式法求分式函式的值域時,應注意兩點:一是分式的表示式不能約分,二是變形後,二次項係數為0的y在求得的y的範圍內,要代入方程驗證。

例題3. 求函式

解:,∵由函式的定義域知,∴①∵,∴①式的值域為;再將代入①式,得到的須刪除,∴函式

注:函式的表示式中的分式,可約分時應先約分,再求值域,最後刪除定義域中不存在點所對應的函式值。

例題4. 設為實數,且首項為公差為d的等差數列{}的前n項和為,滿足,求公差d的取值範圍。

判別式法證明不等式

解 由分母不為零知,函式的定義域a 1 當y 1時,由 0得y 2 0 y r.檢驗 由 0得y 0,將y 0代入原方程求得x 1,這與原函式定義域a相矛盾,所以y 0.2 當y 1時,將其代入方程 中得x 1,這與原函式定義域a相矛盾,所以y 1.綜上所述知原函式的值域為 對於分式函式y f x ...

基本不等式與不等式證明

1.2基本不等式 主備人 遲克勤張瀅好李紅濤審核 朱玉國 學習目標 1.理解並掌握重要的基本不等式,不等式等號成立的條件 2.初步掌握不等式證明的方法 3 理解從兩個正數的基本不等式到三個正數基本不等式的推廣 複習 1 定理1 如果,那麼 2 定理2 基本不等式 如果,那麼 在定理2中的算術平均值的...

基本不等式

教學重點 基本不等式成立的三個必要條件 一正二定三相等教學難點 積或 和 變換為定值的技巧 教學方法 師生探求,揭示規律 教學過程 基本不等式 當且僅當a b取等號 1 感受基本不等式成立的必要條件之一 正數例1.若 設計意圖 轉化為用基本不等式求解 2 感受基本不等式成立的必要條件之二 定值練習1...