新編金版教程高考數(shù)學(xué)文二輪復(fù)習(xí)講義:第二編 專題整合突破 專題一集合、常用邏輯用語(yǔ) 第三講 不等式及線性規(guī)劃 Word版含解析
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1、
第三講 不等式及線性規(guī)劃
必記公式]
1.a(chǎn)2+b2≥2ab(取等號(hào)的條件是當(dāng)且僅當(dāng)a=b).
2.a(chǎn)b≤2(a,b∈R).
3. ≥≥≥(a>0,b>0).
4.2(a2+b2)≥(a+b)2(a,b∈R,當(dāng)a=b時(shí)等號(hào)成立).
重要結(jié)論]
1.不等式的四個(gè)性質(zhì)
注意不等式的乘法、乘方與開(kāi)方對(duì)符號(hào)的要求,如
(1)a>b,c>0?ac>bc,a>b,c<0?ac
2、二次不等式的解法
先化為一般形式ax2+bx+c>0(a≠0),再求相應(yīng)一元二次方程ax2+bx+c=0(a≠0)的根,最后根據(jù)相應(yīng)二次函數(shù)圖象與x軸的位置關(guān)系,確定一元二次不等式的解集.
(2)簡(jiǎn)單分式不等式的解法
>0(<0)?f(x)g(x)>0(<0);
≥0(≤0)?f(x)g(x)≥0(≤0)且g(x)≠0.
(3)簡(jiǎn)單指數(shù)不等式的解法
當(dāng)a>1時(shí),af(x)>ag(x)?f(x)>g(x);
當(dāng)0ag(x)?f(x)
4、個(gè)條件缺一不可. 4.解分式不等式時(shí),直接把分母乘到另一邊,不注意分母的取值范圍致誤. 5.線性目標(biāo)函數(shù)的斜率與可行域的邊界斜率大小分不清. 6.y=-x+中截距符號(hào)弄反,導(dǎo)致平移時(shí)上下方向錯(cuò)誤. 考點(diǎn) 不等式的性質(zhì)及解法 典例示法 典例1 (1)20xx·合肥質(zhì)檢]函數(shù)f(x)=-x2+3x+a,g(x)=2x-x2,若f(g(x))≥0對(duì)x∈0,1]恒成立,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是( ) A.-e,+∞) B.-ln 2,+∞) C.-2,+∞) D. 解析] 本題主要考查二次函數(shù)與指數(shù)函數(shù)的性質(zhì).如圖所示,在同一坐標(biāo)系中畫(huà)出y=x2+1,y=2x,y=
5、x2+的圖象,由圖象可知,在0,1]上,x2+1≤2x
6、=-2,則ln (x2+1)
7、的原因,確定好分類標(biāo)準(zhǔn),有理有據(jù)、層次清楚地求解. 針對(duì)訓(xùn)練 1.20xx·石家莊質(zhì)檢(二)]函數(shù)f(x)= 若f(x0)≤,則x0的取值范圍是( ) A. B.∪ C.∪ D.∪ 答案 C 解析?、佼?dāng)0≤x0<1時(shí),2x0≤,x0≤log2, ∴0≤x0≤log2. ②當(dāng)1≤x0≤2時(shí),4-2x0≤,x0≥, ∴≤x0≤2,故選C. 2.20xx·江蘇高考]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________. 答案 解析 要滿足f(x)=x2+mx-1<0對(duì)于任意x∈m,m+1]恒成立
8、,
只需即
解得-
9、組成的區(qū)域,若區(qū)域P的面積為16,則m+n的最小值為_(kāi)_______. 解析] 由題意知=(3,1),=(1,3),=(-2,2), 所以cosA===,sinA=.如圖,延長(zhǎng)AB至點(diǎn)G,延長(zhǎng)AC至點(diǎn)E,使=m,=n,且=2,=2,作DK∥AB,EQ∥AB,F(xiàn)T∥AC,GQ∥AC,則四邊形AFHD、四邊形AGQE、四邊形HKQT都是平行四邊形.由題意可知點(diǎn)M組成的區(qū)域P為圖中的陰影部分,即四邊形HKQT及其內(nèi)部,所以四邊形HKQT的面積為|HK|·|HT|sinA=(m-2)·(n-2)·=16,即(m-2)·(n-2)=2,mn-2m-2n+2=0,即2(m+n)=mn+2,因?yàn)?(
10、m+n)=mn+2≤2+2,所以(m+n)2-8(m+n)+8≥0,所以m+n≥4+2或m+n≤4-2(舍),即m+n的最小值是4+2,此時(shí)m=n=2+. 答案] 4+2 利用基本不等式解題應(yīng)關(guān)注三方面 (1)利用基本不等式求最值的注意點(diǎn) ①在運(yùn)用基本不等式求最值時(shí),必須保證“一正,二定,三相等”,湊出定值是關(guān)鍵. ②若兩次連用基本不等式,要注意等號(hào)的取得條件的一致性,否則就會(huì)出錯(cuò). (2)求條件最值問(wèn)題的兩種方法 一是借助條件轉(zhuǎn)化為所學(xué)過(guò)的函數(shù)(如一次函數(shù)、二次函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)),借助于函數(shù)單調(diào)性求最值;二是可考慮通過(guò)變形直接利用基本不等式解決. (3)結(jié)構(gòu)調(diào)整與
11、應(yīng)用基本不等式 基本不等式在解題時(shí)一般不能直接應(yīng)用,而是需要根據(jù) 已知條件和基本不等式的“需求”尋找“結(jié)合點(diǎn)”,即把研究對(duì)象化成適用基本不等式的形式,常見(jiàn)的轉(zhuǎn)化方法有 ①x+=x-a++a(x>a). ②若+=1,則mx+ny=(mx+ny)×1=(mx+ny)·≥ma+nb+2(字母均為正數(shù)). ③分式函數(shù)求最值,通常直接將分子配湊后將式子分開(kāi)或?qū)⒎帜笓Q元后將式子分開(kāi)再利用不等式求最值.即化為y=m+\f(A,g(x))+Bg(x)(A>0,B>0),g(x)恒正或恒負(fù)的形式,然后運(yùn)用基本不等式來(lái)求最值. 考點(diǎn) 簡(jiǎn)單的線性規(guī)劃問(wèn)題 典例示法 題型1 知約束條件求目標(biāo)函
12、數(shù)最值 典例4 20xx·天津高考]設(shè)變量x,y滿足約束條件則目標(biāo)函數(shù)z=2x+5y的最小值為( ) A.-4 B.6 C.10 D.17 解析] 解法一:如圖, 已知約束條件所表示的平面區(qū)域?yàn)閳D中所示的三角形區(qū)域ABC(包含邊界),其中A(0,2),B(3,0),C(1,3).根據(jù)目標(biāo)函數(shù)的幾何意義,可知當(dāng)直線y=-x+過(guò)點(diǎn)B(3,0)時(shí),z取得最小值2×3+5×0=6. 解法二:由題意知,約束條件所表示的平面區(qū)域的頂點(diǎn)分別為A(0,2),B(3,0),C(1,3).將A,B,C三點(diǎn)的坐標(biāo)分別代入z=2x+5y,得z=10,6,17,故z的最小值為6. 答案]
13、B 題型2 知最值求參數(shù) 典例5 20xx·山東高考]已知x,y滿足約束條件若z=ax+y的最大值為4,則a=( ) A.3 B.2 C.-2 D.-3 解析] 畫(huà)出不等式組所表示的可行域如圖中陰影部分所示,因?yàn)槟繕?biāo)函數(shù)z=ax+y的最大值為4,即目標(biāo)函數(shù)對(duì)應(yīng)直線與可行域有公共點(diǎn)時(shí),在y軸上的截距的最大值為4,作出過(guò)點(diǎn)D(0,4)的直線,由圖可知,目標(biāo)函數(shù)在點(diǎn)B(2,0)處取得最大值,故有a×2+0=4,解得a=2.故選B. 答案] B 解決線性規(guī)劃問(wèn)題應(yīng)關(guān)注三方面 (1)首先要找到可行域,再注意目標(biāo)函數(shù)所表示的幾何意義,找到目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最值時(shí)可行域的頂點(diǎn)(
14、或邊界上的點(diǎn)),但要注意作圖一定要準(zhǔn)確,整點(diǎn)問(wèn)題要驗(yàn)證解決. (2)畫(huà)可行域時(shí)應(yīng)注意區(qū)域是否包含邊界. (3)對(duì)目標(biāo)函數(shù)z=Ax+By中B的符號(hào),一定要注意B的正負(fù)與z的最值的對(duì)應(yīng),要結(jié)合圖形分析. 提醒:目標(biāo)函數(shù)是線性時(shí),目標(biāo)函數(shù)的幾何意義與直線的截距有關(guān);若目標(biāo)函數(shù)形如z=,可考慮(x,y)與(a,b)兩點(diǎn)連線的斜率;若目標(biāo)函數(shù)形如z=(x-a)2+(y-b)2,可考慮(x,y)與(a,b)兩點(diǎn)距離的平方. 全國(guó)卷高考真題調(diào)研] 1.20xx·全國(guó)卷Ⅰ]若x,y滿足約束條件則的最大值為_(kāi)_______. 答案 3 解析 作出可行域如圖中陰影部分所示, 由可行域
15、知,在點(diǎn)A(1,3)處,取得最大值3. 2.20xx·全國(guó)卷Ⅰ]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(gè)工時(shí);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(gè)工時(shí).生產(chǎn)一件產(chǎn)品A的利潤(rùn)為2100元,生產(chǎn)一件產(chǎn)品B的利潤(rùn)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(guò)600個(gè)工時(shí)的條件下,生產(chǎn)產(chǎn)品A、產(chǎn)品B的利潤(rùn)之和的最大值為_(kāi)_______元. 答案 216000 解析 由題意,設(shè)產(chǎn)品A生產(chǎn)x件,產(chǎn)品B生產(chǎn)y件,利潤(rùn)z=2100x+900y,線性約束條件為 作出不等式組表示的
16、平面區(qū)域如圖中陰影部分所示,又由x∈N,y∈N,可知取得最大值時(shí)的最優(yōu)解為(60,100),所以zmax=2100×60+900×100=216000(元). 其它省市高考題借鑒] 3.20xx·山東高考]若變量x,y滿足則x2+y2的最大值是( ) A.4 B.9 C.10 D.12 答案 C 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,設(shè)P(x,y)為平面區(qū)域內(nèi)任意一點(diǎn),則x2+y2表示|OP|2.顯然,當(dāng)點(diǎn)P與點(diǎn)A重合時(shí),|OP|2,即x2+y2取得最大值.由 解得故A(3,-1).所以x2+y2的最大值為32+(-1)2=10.故選C. 4.
17、20xx·陜西高考]設(shè)f(x)=ln x,0p D.p=r>q
答案 B
解析 ∵0,又f(x)=ln x在(0,+∞)上單調(diào)遞增,故f()
18、<. 解法二:依題意取a=2,b=1,c=-2,d=-1,代入驗(yàn)證得A、B、C均錯(cuò),只有D正確. 6.20xx·上海高考]若實(shí)數(shù)x,y滿足xy=1,則x2+2y2的最小值為_(kāi)_______. 答案 2 解析 ∵x2+2y2≥2=2xy=2,當(dāng)且僅當(dāng)x=y(tǒng)時(shí)取“=”,∴x2+2y2的最小值為2. 一、選擇題 1.20xx·青海西寧二模]已知a,b,c∈R,那么下列命題中正確的是( ) A.若a>b,則ac2>bc2 B.若>,則a>b C.若a3>b3且ab<0,則> D.若a2>b2且ab>0,則< 答案 C 解析 當(dāng)c=0時(shí),可知A不正確;當(dāng)c<0時(shí),可知
19、B不正確;對(duì)于C,由a3>b3且ab<0知a>0且b<0,所以>成立,C正確;當(dāng)a<0且b<0時(shí),可知D不正確. 2.20xx·北京平谷統(tǒng)考]已知a,b,c,d均為實(shí)數(shù),有下列命題: ①若ab>0,bc-ad>0,則->0; ②若ab>0,->0,則bc-ad>0; ③若bc-ad>0,->0,則ab>0. 其中正確命題的個(gè)數(shù)是( ) A.0 B.1 C.2 D.3 答案 D 解析 對(duì)于①,∵ab>0,bc-ad>0,∴-=>0,∴①正確;對(duì)于②,∵ab>0,又->0,即>0,∴bc-ad>0,∴②正確;對(duì)于③,∵bc-ad>0,又->0,即>0,∴ab>0,∴③正
20、確.故選D. 3.20xx·浙江金華期中]若對(duì)任意的x∈0,1],不等式1-kx≤≤1-lx恒成立,則一定有( ) A.k≤0,l≥ B.k≤0,l≤ C.k≥,l≤ D.k≥,l≤ 答案 D 解析 當(dāng)k=-1且x∈0,1]時(shí),1-kx=1+x∈1,2],∈,不等式1-kx≤不恒成立,可排除A、B;當(dāng)k=且x∈0,1]時(shí),1-kx=1-x∈,∈,不等式1-kx≤不恒成立,排除C,故選D. 4.已知函數(shù)f(x)=若|f(x)|≥ax,則a的取值范圍是( ) A.(-∞,0] B.(-∞,1] C.-2,1] D.-2,0] 答案 D 解析 由題意作出y
21、=|f(x)|的圖象:
當(dāng)a>0時(shí),y=ax與y=ln (x+1)的圖象在x>0時(shí)必有交點(diǎn),所以a≤0.當(dāng)x≥0時(shí),|f(x)|≥ax顯然成立;當(dāng)x<0時(shí),|f(x)|=x2-2x,|f(x)|≥ax恒成立?a≥x-2恒成立,又x-2<-2,∴a≥-2.∴-2≤a≤0,故選D.
5.已知函數(shù)f(x)=則不等式f(x)≥x2的解集為( )
A.-1,1] B.-2,2]
C.-2,1] D.-1,2]
答案 A
解析
解法一:當(dāng)x≤0時(shí),x+2≥x2,∴-1≤x≤0,①
當(dāng)x>0時(shí),-x+2≥x2,∴0 22、解法二:作出函數(shù)y=f(x)和函數(shù)y=x2的圖象,如圖,由圖知f(x)≥x2的解集為-1,1].
6.已知a>0,x,y滿足約束條件若z=2x+y的最小值為1,則a=( )
A. B.
C.1 D.2
答案 B
解析 畫(huà)出可行域,如圖所示,
由得A(1,-2a),則直線y=z-2x過(guò)點(diǎn)A(1,-2a)時(shí),z=2x+y取最小值1,
故2×1-2a=1,解得a=.
7.20xx·陜西高考]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(rùn)分別為3萬(wàn)元、4萬(wàn)元,則該企業(yè)每天可獲得最大利潤(rùn) 23、為( )
甲
乙
原料限額
A(噸)
3
2
12
B(噸)
1
2
8
A.12萬(wàn)元 B.16萬(wàn)元
C.17萬(wàn)元 D.18萬(wàn)元
答案 D
解析 設(shè)該企業(yè)每天生產(chǎn)甲產(chǎn)品x噸、乙產(chǎn)品y噸,每天獲得的利潤(rùn)為z萬(wàn)元,則有z=3x+4y,由題意得x,y滿足:不等式組表示的可行域是以O(shè)(0,0),A(4,0),B(2,3),C(0,4)為頂點(diǎn)的四邊形及其內(nèi)部.根據(jù)線性規(guī)劃的有關(guān)知識(shí),知當(dāng)直線3x+4y-z=0過(guò)點(diǎn)B(2,3)時(shí),z取最大值18,故該企業(yè)每天可獲得最大利潤(rùn)為18萬(wàn)元.
8.20xx·山東濰坊模擬]一個(gè)籃球運(yùn)動(dòng)員投籃一次得3分的概率為a,得2分的 24、概率為b,不得分的概率為c(a,b,c∈(0,1)),已知他投籃一次得分的均值為2,+的最小值為( )
A. B.
C. D.
答案 D
解析 由題意得3a+2b=2,
+=×=
≥3+ +=3+2+=,
當(dāng)且僅當(dāng)a=,b=時(shí)取等號(hào).故選D.
9.20xx·蘭州雙基過(guò)關(guān)]已知AC、BD為圓O:x2+y2=4的兩條互相垂直的弦,且垂足為M(1,),則四邊形ABCD 面積的最大值為( )
A.5 B.10
C.15 D.20
答案 A
解析
如圖,作OP⊥AC于P,OQ⊥BD于Q,則OP2+OQ2=OM2=3,∴AC2+BD2=4(4-OP2)+4( 25、4-OQ2)=20.
又AC2+BD2≥2AC·BD,則AC·BD≤10,∴S四邊形ABCD=AC·BD≤×10=5,當(dāng)且僅當(dāng)AC=BD=時(shí)等號(hào)成立,
∴四邊形ABCD面積的最大值為5.
10.20xx·山東菏澤一模]已知直線ax+by+c-1=0(b,c>0)經(jīng)過(guò)圓x2+y2-2y-5=0的圓心,則+的最小值是( )
A.9 B.8
C.4 D.2
答案 A
解析 圓x2+y2-2y-5=0化成標(biāo)準(zhǔn)方程,得
x2+(y-1)2=6,
所以圓心為C(0,1).
因?yàn)橹本€ax+by+c-1=0經(jīng)過(guò)圓心C,所以a×0+b×1+c-1=0,即b+c=1.
因此+=(b 26、+c)=++5.
因?yàn)閎,c>0,
所以+≥2 =4.
當(dāng)且僅當(dāng)=時(shí)等號(hào)成立.
由此可得b=2c,且b+c=1,即b=,c=時(shí),+取得最小值9.
二、填空題
11.已知f(x)是定義域?yàn)镽的偶函數(shù),當(dāng)x≥0時(shí),f(x)=x2-4x.那么,不等式f(x+2)<5的解集是________.
答案 (-7,3)
解析 ∵f(x)是偶函數(shù),∴f(x)=f(|x|).
又x≥0時(shí),f(x)=x2-4x,
∴不等式f(x+2)<5?f(|x+2|)<5
?|x+2|2-4|x+2|<5?(|x+2|-5)(|x+2|+1)<0?|x+2|-5<0?|x+2|<5?-5 27、7 28、的最小值是________.
答案 3+2
解析 直線l在x軸上的截距為a,在y軸上的截距為b.求直線l在x軸和y軸上的截距之和的最小值即求a+b的最小值.由直線l經(jīng)過(guò)點(diǎn)(1,2)得+=1.于是a+b=(a+b)×1=(a+b)×=3++,因?yàn)椋? =2,所以a+b≥3+2.
14.20xx·廣東實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬]已知函數(shù)f(x)=若對(duì)任意的x∈R,不等式f(x)≤m2-m恒成立,則實(shí)數(shù)m的取值范圍是________.
答案 ∪1,+∞)
解析 對(duì)于函數(shù)f(x)=
當(dāng)x≤1時(shí),f(x)=-2+≤;
當(dāng)x>1時(shí),f(x)=logx<0.
則函數(shù)f(x)的最大值為.
則要使不等式f(x)≤m2-m恒成立,則m2-m≥恒成立,即m≤-或m≥1.
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