本节简述不等式的传递性、加法性质及乘法性质,这些性质是解不等式及不等式应用的主要依据,其解题思想方法如下.
所谓性质法是指灵活运用不等式的基本性质去解决具体不等式问题,在运用不等式的基本性质时,一定要注意不等式的方向,还要注意所运用不等式性质自身成立的条件.
例1 设-2< x <4,6< y <8,分别求 x - y , ( x ≠0)的取值范围.
点拨 通过运用不等式的加法、乘法性质,结合题目所提供的结构信息,仔细分析条件-2< x <4,6< y <8,可推出结论.
解答 由6< y <8,得-8<- y <-6,所以-10< x - y <-2.
当-2< x <0时, <- ;当0< x <4时, > .
所以 的取值范围是 <- 或 > .
反思 本题主要通过运用不等式的基本性质来解决.在运用不等式的基本性质解决有关问题时,必须充分注意这些性质成立的条件,例如同向的两个不等式才能相加;同向且都是正数的两个不等式才能相乘等.
例2 已知 p 、 q ∈ R ,则“ q < p <0”是“ <1”的( ).
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分又不必要条件
点拨 首先根据不等式性质研究, 的取值范围,再与 <1进行比较,研究充分性和必要性.
解
答 q < p <0,∴1> >0.
由0< <1⇒ <1,可知“ q < p <0”是“ <1”的充分不必要条件.
故选A.
反思 通过不等式的性质,将题目中的已知条件进行等价转化,再结合充分条件和必要条件的知识来研究问题.
通过设题中某个未知量为特殊值,从而通过简单的运算,得出答案的一种方法.
例3 已知 a > b > c ,则下列不等式中正确的是( ).
A. ac > bc
B. ac 2 > bc 2
C. b ( a - b )> c ( a - b )
D.| ac |>| bc |
点拨 分别取一些满足已知条件的特殊值代入进行验算,从而否定一些假命题,然后再运用不等式的性质去证明用特值法没有解决的命题.
解答 A. a =2, b =1, c =-1,满足 a > b > c ,而 ac < bc ,所以命题A为假命题;
B.取 a =2, b =1, c =0,满足 a > b > c ,而 ac 2 = bc 2 ,所以命题B为假命题;
D.取 a =2, b =1, c =0,满足 a > b > c ,而| ac |=| bc |,所以命题D为假命题.
故选C.
反思 与不等式性质有关的选择题、填空题,考查的知识点较多,若逐个证明显得很麻烦,可通过特值法进行筛选,进行归纳和猜想,然后再去判断或证明,这样一来可达事半功倍之效,问题也就变得简单多了.
例4 设 a 、 b ∈ R ,且 ab <0,则( ).
A.| a + b |<| a - b |
B.| a + b |>| a - b |
C.| a - b |<| a |-| b |
D.| a - b |<| a |+| b |
点拨 分别取符合要求的实数,代入 a 、 b 进行研究,从而否定假命题,通过排除法得到正确的结论.
解答 取 a =2, b =-1,
则| a + b |=1,| a - b |=3,| a |+| b |=3,| a |-| b |=1.
所以B、C、D都错误,故选A.
反思 与不等式有关的选择题,可以通过代入特值的方法,排除错误答案,缩小选择范围,从而减轻解题压力,提高效率.
例5 解关于 x 的不等式: m ( x +3)< x + m.
点拨 将不等式整理后,注意 x 的系数,根据不等式的性质对问题进行分类讨论.
解答 整理原不等式,得( m -1) x <-2 m.
①当 m >1时, x <
②当 m =1时, x 无解;
③当 m <1时, x >
反思 不等式两边同时乘(或除以)一个数时,要关注这个数的符号.
比较法是最基本的方法,常用于不等式证明,具体可分为作差和作商两种方法.(1)作差法: a ≥ b ⇔ a - b ≥0;(2)作商法: a ≥ b ( b >0)⇔ ≥1( b >0).其步骤是作差(商)―变形―判断符号.
例6 比较 a 2 -2 a +7与2 a +1的大小.
点拨 本题通过作“差”,并对“差”式进行恒等变形,再判断“差”式的符号,可达到比较大小的目的.
解答 ∵( a 2 -2 a +7)-(2 a +1)= a 2 -4 a +6=( a -2) 2 +2>0,
∴ a 2 -2 a +7>2 a +1.
反思 比较两个代数式大小的关键是作“差”后的“变形”,本题是通过配方法来实现“变形”的,用配方法将它们的“差”式,写成几个非负数或非正数的和的形式,就可以判断其符号是正数、负数还是零,从而得出结论.
例7 设 a >b >0,比较 a a b b 与 a b b a 的大小.
点拨 由于要比较的式子都是正的,且都是积或幂的形式,可选用作“商”法.
解答 ∵ = ,又 a > b >0,则 a - b >0且 >1,
∴ >1, 即 >1.又 a b b a >0∴, a a b b >a b b a .
反思 作“商”比较法的变形主要是利用指数的运算及不等式的基本性质,对不等式两边同乘或同除以代数式后,其不等式的方向是否改变,要看所乘或除以的式子的符号,这一点要特别注意.
例8 a 、 b 、 c ∈ R ,且 =1,则有( ).
A. b 2 -4 ac ≥0
B. b 2 -4 ac >0
C. b 2 -4 ac ≤0
D. b 2 -4 ac <0
点拨 根据选项中提示,联想到二次方程的根的判别式.
解答 由已知 =1去分母,得5 a - b + c =0.可令 x = ,
则有 ax 2 - bx + c =0,此方程至少有一个实根为 ,所以Δ= b 2 -4 ac ≥0.
故选A.
反思 本题是根据题目中的条件判断 b 2 -4 ac 是正、负还是零的问题,联想到一元二次方程根的判别式,为此想到尽量转化为以 a 、 b 、 c 为系数的一元二次方程,再运用判别式去分离变量,获得正确结果.
利用不等式性质求范围时,减法转化为加法,除法转化为乘法求解.
例9 已知2< a ≤3,-2≤ b ≤-1,求 a + ba 、- b 、 的范围.
某同学的解法如下:
由2< a ≤3,-2≤ b ≤-1,得0≤ a + b <2,4≤ a - b ≤4,-1≤ ≤-3.以上解是否正确?请说明理由.
解答 上述解法不正确,忽视了不等式性质成立的必要条件.
∵2< a ≤3,-2≤ b ≤-1,∴0< a + b ≤2.
又1≤- b ≤2,故3< a - b ≤5.
又-1≤ ≤- ,∴-2< ≤- .
反思 在运用不等式的基本性质时,分清哪些条件是充分条件,哪些条件是必要条件,是非常重要的.例如由 ,这个结论是错误的;又如比较 与 的大小时,要搞清楚 a 、 b 的符号;若 < ,则不是说 x >3;等等.
1.若 x < y <0,则| x |与- y 的大小关系是_____.
2.若 a > b , c > d ,则 > ,这个命题是真命题,应补充条件是_____.
3.若 x ∈ R ,则 x 2 +3与2 x 的大小关系为_____.
4.命题:若 a > b ,则 > ,是假命题的原因为_____.
5.已知 a 、 b ∈ R ,则 a > b 和 > 同时成立时,则 a 、 b 应满足的条件是( ).
A.- b >0>- a
B. a > b >0
C. a < b <0
D.- a >0>- b
6.若 m 、 n ∈ N *,则 m + n > mn 成立的充要条件是( ).
A. m 、 n 都等于1
B. m 、 n 都不等于2
C. m 、 n 都大于1
D. m 、 n 至少有一个等于1
7.若 a + b =1, a 、 b ∈ R ,判断 a 2 + b 2 与 的大小关系.
8.某商品计划两次提价,有甲、乙两种方案( p > q >0),经过两次提价后,哪种方案提价幅度大?
9.已知 a 、 b 、 c 、 d ∈ R ,有三个不等式: ab >0, bc - ad >0, > >0,用其中两个不等式作为条件,余下的一个不等式作为结论组成一个命题,那么写出所有组成的真命题.
10.已知 a >0, a ≠1,研究 a 3 + 与 a 4 + 的大小,并将你研究的结论推广.(不需证明)