不等式试卷讲评

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不等式试卷讲评
试卷讲评 · 两课时
不等式试卷讲评
含参不等式 · 恒成立 · 基本不等式。7 道题,7 组概念,一道一道过。
概念一 解含参二次不等式的程序

1. 化成标准形式:一边化为 0,另一边是关于 x 的二次式;

2. 定两根:因式分解或求根公式,看不出能否分解时先算判别式 Δ;

3. 比大小:两根中含参数时,唯一的分类点就是「参数与谁比大小」;

4. 按开口方向与两根大小写出解集,参数取临界值时单独代入检验。

💡 含参二次不等式的分类讨论,本质上只有一个比较:把参数和某个根比大小。
一句话: 化标准 → 定两根 → 比大小 → 写解集,临界值单独代入。
题1 第 12 题:含参二次不等式与恒成立求参数范围

已知函数 f(x) = x2 − (a − 2)x + 4。

(1)求关于 x 的不等式 f(x) ≥ 4 + 2a 的解集;

(2)若对任意的 x ∈ [1, 6],f(x) − 2a + 14 ≥ 0 恒成立,求实数 a 的取值范围。

(1)解答

原不等式即 x2 − (a − 2)x − 2a ≥ 0,因式分解得 (x − a)(x + 2) ≥ 0,两根为 x = a 与 x = −2,分类点为 a 与 −2 的大小:

1. 当 a > −2 时,解集为 {x | x ≤ −2} ∪ {x | x ≥ a};

2. 当 a = −2 时,不等式为 (x + 2)2 ≥ 0,解集为 ℝ;

3. 当 a < −2 时,解集为 {x | x ≤ a} ∪ {x | x ≥ −2}。

💡 错因讲评:有同学在不等式两边约去 x + 2,这是不允许的——不知道 x + 2 的正负,约去后不等号方向可能要变。a = −2 的情形也不要漏掉,要单独代入。

(2)解答

f(x) − 2a + 14 ≥ 0 即 x2 − (a − 2)x − 2a + 18 ≥ 0,整理为 x2 + 2x + 18 ≥ a(x + 2)。

由 x ∈ [1, 6] 知 x + 2 > 0,分离参数得 a ≤ x2+2x+18x+2,故 a ≤ (x2+2x+18x+2)min。

拆项(分子配出 x + 2):

y = x(x+2)+18x+2 = x + 18x+2 = (x+2) + 18x+2 − 2 ≥ 2√18 − 2 = 6√2 − 2

当且仅当 x + 2 = 18x+2,即 x + 2 = 3√2,即 x = 3√2 − 2 ∈ [1, 6] 时取等号。

结论:a ≤ 6√2 − 2。

课堂要点: 碰到分式「要么拆、要么合」;这一题用拆的方法,把分子凑出分母的结构,化成 t + 18t 型的基本不等式。
概念二 二次式除以一次式:换元法

1. 结构特征:「二次式 ÷ 一次式」往往可以化成 t + kt 型的基本不等式结构;

2. 换元:令分母为整体 t(本例 t = x + 2),分子用 t 表示后约分;

3. 本例中 x2 + 2x + 18 = t2 − 2t + 18,故 y = t2−2t+18t = t + 18t − 2 ≥ 6√2 − 2,与拆项法结果一致。

💡 如果凑不出来,就直接令分母为 T,把分母看成一个整体——这一招请大家记下来。
一句话: 二次式除以一次式——令分母为整体 t,化成 t + kt 型用基本不等式。
概念三 含参不等式分类讨论的框架

1. 优先讨论二次项系数为零的情形(此时是一次不等式,不讨论就出错);

2. 二次项系数不为零时,开口方向由系数正负决定;

3. 用判别式定节点:Δ > 0 的参数范围就是天然的分界;

4. 数轴上「四个区间 + 三个节点 = 七种情形」,按数轴顺序逐一写解集。

💡 先把节点定下来,一旦分块以后,每一块当中开口方向、两根大小、有没有根都能明确,图形都能画得出来,解集就按图形写。
一句话: 先讨论系数为零,再用 Δ 定节点,四个区间 + 三个节点 = 七种情形。
题2 第 14 题:解关于 x 的不等式 kx²+6x+k−8<0

解关于 x 的不等式 kx2 + 6x + k − 8 < 0。

当 k = 0 时,不等式为 6x − 8 < 0,解集为 {x | x < 43}。

当 k ≠ 0 时,Δ = 36 − 4k(k − 8) = −4(k − 9)(k + 1),故 Δ > 0 ⟺ −1 < k < 9。

两根为 x1 = −3+√((9−k)(k+1))k,x2 = −3−√((9−k)(k+1))k。按参数轴分七种情形:

1. 当 k < −1 时,开口向下且 Δ < 0,图像恒在 x 轴下方,解集为 ℝ;

2. 当 −1 < k < 0 时,开口向下且 Δ > 0,解集为 {x | x < x1} ∪ {x | x > x2}(此时两根大小反转,x2 > x1);

3. 当 0 < k < 9 时,开口向上且 Δ > 0,解集为 {x | x2 < x < x1};

4. 当 k = −1 时,不等式为 −x2 + 6x − 9 < 0,即 (x − 3)2 > 0,解集为 {x | x ≠ 3};

5. 当 k = 9 时,不等式为 9x2 + 6x + 1 < 0,即 (3x + 1)2 < 0,解集为 ∅;

6. 当 k > 9 时,开口向上且 Δ < 0,图像恒在 x 轴上方,解集为 ∅;

7. 情形 5 与 6 可合并:当 k ≥ 9 时,解集为 ∅。

课堂要点: 系数为负时两根大小会反转——加根号的那个分子除以负数反而变小,不等号方向要变,这是本题最容易错的地方。
概念四 分式不等式与串根法

1. 分式不等式第一步:移项通分,化成 f(x)g(x) > 0 的标准形式,不要去分母;

2. 因式分解后用串根法(数轴穿根)写解集;

3. 串根法的前提:x 的最高次项系数必须化为正的,否则起穿方向就错了;

4. 系数为参数时,两边同乘参数要讨论正负,乘负数要变号;

5. 偶次重根「穿而不过」(奇穿偶回)。

💡 串根法为什么要求系数为正?因为当 x 趋向正无穷时,整体符号由最高次项系数决定,系数为负就会从负无穷一侧开始,起穿方向反了。
一句话: 移项通分不去分母,串根法系数必须为正,奇穿偶回。
题3 第 5 题:含参分式不等式

解关于 x 的不等式 ax2+ax−4x−1 > 2。

移项通分:

ax2+ax−4x−1 − 2 > 0 ⟺ ax2+(a−2)x−2x−1 > 0 ⟺ (ax−2)(x+1)(x−1)x−1 > 0

即 (ax − 2)(x + 1)(x − 1) > 0,三个根分别为 x1 = 2a(a ≠ 0)、x2 = 1、x3 = −1。

分类点:a 的正负性,以及 2a 与 1、−1 的大小,临界值为 a = 2、a = −2、a = 0,共七种情形。

当 a > 0 时,两边除以 a 化系数为正,解 (x − 2a)(x + 1)(x − 1) > 0:

1. 当 a > 2 时,−1 < 2a < 1,解集为 {x | −1 < x < 2a} ∪ {x | x > 1};

2. 当 a = 2 时,原式即 2(x − 1)2(x + 1) > 0,解集为 {x | x > −1, x ≠ 1};

3. 当 0 < a < 2 时,2a > 1,解集为 {x | −1 < x < 1} ∪ {x | x > 2a}。

当 a < 0 时,两边除以 a 变号,解 (x − 2a)(x + 1)(x − 1) < 0:

1. 当 −2 < a < 0 时,2a < −1,解集为 {x | x < 2a} ∪ {x | −1 < x < 1};

2. 当 a = −2 时,原式即 −2(x + 1)2(x − 1) > 0,即 (x + 1)2(x − 1) < 0,解集为 {x | x < 1, x ≠ −1};

3. 当 a < −2 时,−1 < 2a < 1,解集为 {x | x < −1} ∪ {x | 2a < x < 1}。

当 a = 0 时,原式即 −2(x + 1)(x − 1) > 0,解集为 {x | −1 < x < 1}。

课堂要点: 以后再难的分类讨论就这么多——对参数的三个节点讨论,一共分成四个区间和三个具体的数,七种情形。
概念五 1 的代换与齐次式

1. 已知 x + y = 1 这类条件时,可以把分子中的常数用 x + y 代换,或给分式乘一个「1」(即 x + y);

2. 代换后分子分母同次(齐次化),再除以其中一个字母,化为「和式 ÷ 乘积式」的结构;

3. 最后用基本不等式求最值,并检验取等条件是否与已知条件联立可解。

💡 关键是把式子化成上下都有 xy 结构的齐次式,拆开来以后就可以用基本不等式了。
一句话: 常数用 x + y 代换或乘「1」,化齐次式再用基本不等式。
题4 单选第 3 题:分式求最小值

已知 x,y 为正实数,且 x + y = 1,则 3x+2y−1xy 的最小值为(  )

A. 4√3 + 7  B. 2√2 + 3  C. 4√2  D. 6

解答

分子中的 −1 用 −(x + y) 代换:

3x+2y−1xy = 3x+2y−(x+y)xy = 2x+yxy

再乘「1」(即 x + y)化为齐次式:

2x+yxy = (1x)(x+y) = 2xy + yx + 3 ≥ 2√2 + 3

取等条件:2xy = yx,即 y2 = 2x2,与 x + y = 1 联立解得 x = √2 − 1,y = 2 − √2,均为正实数,取等可行。

故选 B(最小值为 2√2 + 3)。

课堂要点: 拆分式时心里要有一个理想的结构,往这个结构去靠——本题理想结构就是分子分母全是 xy 的齐次式。
概念六 基本不等式的三个条件

1. 一正:a、b 必须为正数,否则 a + b ≥ 2√(ab) 根本不成立(如 a = b = −1 时 −2 ≥ 2 不成立);

2. 二定: 积或和必须为定值,才能得到最值;

3. 三相等: 取等条件必须验证,且取等点要落在题目给定的定义域内。

💡 一正二定三相等——最重要的是检验取等号:如果取等点的 x 不在定义域里,这个最值就取不到。
一句话: 一正二定三相等——取等点必须在定义域内。
题5 多选第 5 题:基本不等式的正误判断

下列选项中正确的有(  )

A. 若正实数 x,y 满足 x + 2y = 1,则 2x + 1y ≥ 8;

B. 当 x ≥ 2 时,x + 4x+1 的最小值为 3;

C. 不等式 a + b ≥ 2√(ab) 恒成立;

D. 存在实数 a,使得不等式 a + 1a ≤ 2 成立。

A 正确: 乘「1」展开,(1y)(x + 2y) = 4 + 4yx + xy ≥ 4 + 2√4 = 8,取等条件 x = 2y 与 x + 2y = 1 联立有正数解,成立。

B 错误:x + 4x+1 = (x + 1) + 4x+1 − 1 ≥ 2√4 − 1 = 3,但取等需要 x + 1 = 4x+1,即 x = 1,不在定义域 x ≥ 2 内,等号取不到,3 不是最小值。

C 错误: 缺「正数」条件。a、b 同为负数时不成立,如 a = b = −1 时 a + b = −2 < 2 = 2√(ab)。

D 正确: 这是存在性命题,取 a = −1 时 a + 1a = −2 ≤ 2 成立(取 a = 1 时 a + 1a = 2 ≤ 2 也成立)。

故选 AD。

课堂要点: B 选项错在「取不到等号」,C 选项错在「少一个正数条件」——这两条正是基本不等式最常设的两个陷阱。
题6 第 6 题:恒成立求参数范围(基础型)

已知命题 p:∀x ∈ ℝ,不等式 x2 + 4x − 1 > m 恒成立,则实数 m 的取值范围是____。

方法一(最值法):m < x2 + 4x − 1 对 x ∈ ℝ 恒成立 ⟺ m < (x2 + 4x − 1)min。

配方得 x2 + 4x − 1 = (x + 2)2 − 5 ≥ −5,最小值 −5 在 x = −2 处取得到,故 m < −5。

方法二(判别式法):x2 + 4x − 1 > m 恒成立 ⟺ (x + 2)2 > m + 5 恒成立。因 (x + 2)2 的最小值 0 取得到,故 m + 5 < 0,即 m < −5。

结论:m < −5。

课堂要点: 最小值取得到的时候,m 必须严格小于最小值,等号取不到——不少同学写成 m ≤ −5,就错在这里。
概念七 双参数恒成立:任意与存在的叠加

1. 分清谁是变量、谁是参数:本例中 x 是变量,a、m 都是参数(双参数);

2. 先处理「对任意 x 恒成立」:二次不等式对一切 x 成立 ⟺ Δ ≤ 0,这一步把 x 消掉;

3. 再处理「存在 a > 0 使成立」:分离出 m,问题变成 m ≥ g(a) 有解 ⟺ m ≥ g(a) 的最小值;

4. 「任意」对应最值,「存在」也对应最值,但方向要按命题逐字翻译。

💡 「任意 x 存在 a」这类双参数问题,一定是先把含 x 的部分用判别式解决掉,剩下两个字母以后再分离参数。
一句话: 双参数——先用 Δ 消 x,再分离参数,最后基本不等式。
题7 第 8 题:双参数恒成立

若对任意 x ∈ ℝ,存在 a > 0,使得 x2 + ax − a2 ≥ x − am + 1 成立,则实数 m 的取值范围为____。

整理为关于 x 的不等式:

x2 + (a−1)x − a2 + am − 1 ≥ 0,对任意 x ∈ ℝ 恒成立(a、m 是参数)

由判别式条件:

Δ = (a−1)2 − 4(−a2+am−1) ≤ 0

展开整理:5a2 − 2a + 5 − 4am ≤ 0。

由 a > 0,分离参数(两边除以 4a):

m ≥ 5a2−2a+54a = 5a4 + 54a − 12

「存在 a > 0 使上式成立」⟺ m ≥ (5a4 + 54a − 12)min。

由基本不等式:5a4 + 54a ≥ 2√(2516) = 52,当 a = 1 时取等。

故最小值为 52 − 12 = 2。

结论:m ≥ 2。

课堂要点: 这道题是双参数问题——先对任意 x 用 Δ ≤ 0 消掉 x,再把 a 除下去分参,最后用基本不等式;每一步对应一个「恒成立/能成立」的基本模型。
高中数学 · 试卷讲评 · 两课时

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