xx届高考数学第一轮备考不等式、推理与证明复习教案

1 / 37 XX 届高考数学第一轮备考不等式、推理与证明复习教案 本资料为 WoRD 文档，请点击下载地址下载全文下载地址 XX版高三数学一轮精品复习学案： 第六章不等式、推理与证明 【知识特点】 （ 1）不等式应用十分广泛，是高中数学的主要工具，试题类型多、方法多、概念要求较高，特别是不等式性质的条件与结论，基本不等式的条件等。 （ 2）不等式的性质本身就是解题的手段和方法，要认真理解和体会不等式性质的条件与结论，并运用它去解题。 （ 3）一元二次不等式的解法及求解程序框图一定要在理解的基础上掌握，因为求解的 程序框图就是求解的一般方法与步骤。 （ 4）二元一次不等式组与简单的线性规划是解决最优化问题的一个重要手段，但画图时一定要细心，然后求出目标函数的最值。 （ 5）基本不等式的条件是解题的关键，一定要认真体会，会运用基本不等式来证明或求解问题。 （ 6）推理与证明贯穿于每一个章节，是对以前所学知识的总结与归纳，概念较多，知识比较系统，逻辑性较强，在高2 / 37 中数学中有着特殊地位。 【重点关注】 不等式、推理与证明的学习应立足基础，重在理解，加强训练，学会建模，培养能力，提高素质，因此在学习中应重点注意以下几点： （ 1）学习不等式性质时，要弄清条件与结论，要克服 “ 想当然 ” 和 “ 显然成立 ” 的思维定势，要以比较准则和实数的运算法则为依据解决问题。 （ 2）解某些不等式时，要与函数的定义域、值域、单调性联系起来，注重数形结合思想，解含参数不等式时要注重分类讨论的思想。 （ 3）利用基本不等式求最值时，要满足三个条件：一正，二定，三相等。 （ 4）要强化不等式的应用意识，同时要注意到不等式与函数和方程的对比与联系，充分利用函数方程思想、数形结合思想处理不等式问题。 （ 5）利用线性规划解决实际问题，充分利用数形结合思想，会达 到事半功倍的效果，因此力求画图标准。 （ 6）深刻理解合情推理的含义，归纳解决这类问题的规律和方法，掌握分析法、综合法、反证法的证明过程和解题特点。 （ 7）合情推理中主要包括类比推理与归纳推理两种推理模3 / 37 式，类比、归纳的数学思想是在进行问题探讨、研究时常见的思想方法。 （ 8）数学归纳法是证明数列、等式、不等式的有效方法，证明问题时要注意充分利用归纳假设，同时注意项数的变化，在证明不等问题时，注意放缩、作差等方法的应用。 【地位和作用】 不等式通常会和函数，方程结合起来考查学生的综合能力，一般有一道小的 选择或计算及填空出现在高考试题中，学好不等式的证明及计算是很重要的。涉及不等式的大题有时也会和求函数的最值结合大概可以占到 20-30分。 推理与证明主要包括：合情推理和演绎推理、直接证明与间接证明、数学归纳法（理科）等内容，其中推理中的合情推理、演绎推理几乎涉及数学的方方面面的知识，代表研究性命题的发展趋势，选择题、填空题、解答题都可能涉及到，该部分命题的方向主要会在函数、三角、数列、立体几何、解析几何等方面，在新的高考中都会涉及和渗透，但单独出题的可能性较小； 总得说来，这一章在高考命题上将会呈现以下 特点： 1、考查题型以选择题、填空为主，偶以解答题形式出现，但多数是解答题中的一部分，如与数列、函数、解析几何等结合考查，分值约占 10%左右，既有中低档题也会有高档题出现； 4 / 37 2、重点考查不等式解法、不等式应用、线性规划以及不等式与其他知识的结合，另在推理与证明中将会重点考查。 合情推理与演绎推理及证明方法，偶尔对数学归纳法的考查，注重知识交汇处的命题； 3、预计本章在今后的高考中仍将在不等式的解法、基本不等式应用、线性规划以及推理与证明与其他知识的交汇处命题，更加注重应用与能力的考查。 不等式 【高考目标导航】 一、不等关系与不等式 1、考纲点击 （ 1）了解现实世界和日常生活中的不等关系； （ 2）了解不等式（组）的实际背景； （ 3）掌握不等式的性质及应用。 2、热点提示 （ 1）不等式的性质为考查重点，对于不等关系，常与函数、数列、简易逻辑及实际问题相结合进行综合； （ 2）用待定系数法求参数的范围问题是重点，也是难点； （ 3）题型以选择题和填空题为主，主要在与其他知识点交汇处命题。 二、一元二次不等式及其解法 1、考纲点击 5 / 37 （ 1）会从实际情境中抽象出一元二次不等式模型； （ 2）通过函数图象了解一元二次不等式与相应的二次函数、一元二次方程的联系； （ 3）会解一元二次不等式，对给定的一元二次不等式，会设计求解的程序框图。 2、热点提示 （ 1）以考查一元二次不等式的解法为主，兼顾二次方程的判别式、根的存在性等知识； （ 2）以集合为载体，考查不等式的解法及集合的运算； （ 3）以函数、数列、解析几何为载体，以二次不等式的解法为手段，考查求参数的范围问题； （ 4）以选择、填空题为主，偶尔穿插于解答题中考查。 三、二元一次不等式（组）与简单的线性规划问题 1、考纲点击 （ 1）会从实际情境中抽象出二元一次不等式组； （ 2）了解二元一次不等式的几何意义，能用平面区域表示二元一次不等式组； （ 3）会从实际情境中抽象出一些简单的二元线性规划问题，并能加以解决。 2、热点提示 （ 1）重点考查线性目标函数的最值，兼顾考查代数式的几何意义（如斜率、距离、面积等）； 6 / 37 （ 2）多在选择、填空题中出现，有时会在解答题中出现，常与实际问题相联系，列出线性约束条件，求出最优解。 四、基本不等式 1、考纲点击 （ 1）了解基本不等式的证明过程； （ 2）会用基本不等式解决简单的最大（小） 值问题。 2、热点提示 （ 1）以考查基本不等式的应用为重点，兼顾考查代数式变形、化简能力，注意 “ 一正、二定、三相等 ” 的条件； （ 2）考查方式灵活，可出选择题、填空题，也可出以函数为载体的解答题； （ 3）以不等式的证明为载体，与其他知识结合在一起来考查基本不等式，证明不会太难。但题型多样，涉及面广。 【考纲知识梳理】 一、不等关系与不等式 1、比较两实数大小的方法 求差比较法 ； ； 。 2、不等式的基本性质 定理 1：若，则；若，则即。 注：把不等式的左边和右边交换，所得不等式与 原不等式异7 / 37 向，称为不等式的对称性。 定理 2：若，且，则。 注：此定理证明的主要依据是实数运算的符号法则及两正数之和仍是正数；定理 2 称不等式的传递性。 定理 3：若，则。 注：（ 1）不等式的两边都加上同一个实数，所得不等式与原不等式同向； （ 2）定理 3 的证明相当于比较与的大小，采用的是求差比较法； （ 3）定理 3 的逆命题也成立； （ 4）不等式中任何一项改变符号后，可以把它从一边移到另一边。 定理 3 推论：若。 注：（ 1）推论的证明连续两次运用定理 3 然后由定理 2 证出；（ 2）这一推论可以推广到任意有限 个同向不等式两边分别相加，即：两个或者更多个同向不等式两边分别相加，所得不等式与原不等式同向；（ 3）同向不等式：两个不等号方向相同的不等式；异向不等式：两个不等号方向相反的不等式。 定理 4如果且，那么；如果且，那么。 推论 1：如果且，那么。 注：（ 1）不等式两端乘以同一个正数，不等号方向不变；乘以同一个负数，不等号方向改变；（ 2）两边都是正数的同向8 / 37 不等式的两边分别相乘，所得不等式与原不等式同向；（ 3）推论可以推广到任意有限个两边都是正数的同向不等式两边分别相乘。这就是说，两个或者更多个两边都是正数的 同向不等式两边分别相乘，所得不等式与原不等式同向。 推论 2：如果，那么。 定理 5：如果，那么。 3、不等式的一些常用性质 （ 1）倒数性质 （ 2）有关分数的性质 若，则 真分数的性质： 假分数的性质： 4、基本不等式 定理 1：如果，那么（当且仅当时取 “” ）。 注：（ 1）指出定理适用范围：；（ 2）强调取 “” 的条件。 定理 2：如果是正数，那么（当且仅当时取 “=” ） 9 / 37 注：（ 1）这个定理适用的范围：；（ 2）我们称的算术平均数，称的几何平均数。即：两个正数的 算术平均数不小于它们的几何平均数。 二、一元二次不等式及其解法 1、一元二次不等式与相应的一元二次函数及一元二次方程的关系如下表： 判别式 =b2 -4ac0=00)的图象 一元二次方程 ax2+bx+c=0（ a0）的根有两相异实根x1,x2(x10（ a0）的解集 ax2+bx+c0）的解集 注：当 a0（ a0）的求解的算法过程为： 三、二元一次不等式（组）与简单的线性规划问题 1、二元一次不等式（组）表示的平面区域 10 / 37 （ 1）在平面直角坐标系中，直线将平面内的所有点分成三类：一类在直线上，另两类分居直线的两侧，其中一侧半平面的点的坐标满足，另一侧的半平面的点的坐标满足； （ 2）二元一次不等式在平面直角坐标 系中表示直线某一侧的平面区域且不含边界，直线作图时边界直线画成虚线，当我们在坐标系中画不等式所表示的平面区域时，此区域应包括边界直线，此时边界直线画成实线。 （ 3）不等式组表示的平面区域是各个不等式所表示平面点集的交集，因而是各个不等式所表示平面区域的公共部分。 2、线性规划的有关概念 名称意义 约束条件由变量 x,y组成的不等式组 线性约束条件由 x,y的一次不等式（或方程）组成的不等式组 目标函数关于 x,y 的函数解析式，如 z=2x+3y 线性目标函数关于 x,y的一次解析式 可行解满足线性约束 条件的解 (x,y) 可行域所有可行解组成的集合 最优解使目标函数取得最大值或最小值的可行解 线性规划问题在线性约束条件下求线性目标函数的最大值或最小值问题 注：最优解必定是可行解，但可行解不一定是最优解，最优11 / 37 解不一定唯一，有时唯一，有时有多个。 四、基本不等式 1、基本不等式 定理 1：如果，那么（当且仅当时取 “” ）。 注：（ 1）指出定理适用范围：；（ 2）强调取 “” 的条件。 定理 2：如果是正数，那么（当且仅当时取 “=” ） 注：（ 1）这个定理适用的范围：；（ 2）我们称的算术平均数，称的几何平 均数。即：两个正数的算术平均数不小于它们的几何平均数。 2、常用字的几个重要不等式 注：上述不等式成立的条件是 a=b 3、利用基本不等式求最佳问题 已知 x0,y0,则： （ 1）如果积 xy 是定值 p，那么当且仅当 x=y 时， x+y 有最小值是（简记：积定和最小）； （ 2）如果和 x+y 是定值 p，那么当且仅当 x=y 时， xy 有最大值是。（简记：和定积最大） 4、算术平均值与几何平均值 设 a0,b0,则 a,b 的的算术平均值为，几何平均值为，均值不等式可叙述为：两个正实数的 自述平均值大于或等于它们的几何平均值。 12 / 37 【要点名师透析】 一、不等关系与不等式 （一）应用不等式表示不等关系 相关链接 1、将实际的不等关系写成对应的不等式时，应注意实际问题中关键性的文字语言与对应的数学符号之间的正确转换，这关系到能否正确地用不等式表示出不等关系。常见的文字语言与数学符号之间的转换关系如下表： 2、注意区分 “ 不等关系 ” 和 “ 不等式 ” 的异同，不等关系强调的是关系，可用表示，不等式则是表现不等关系的式子，对于实际问题中的不等关系可以从 “ 不超过 ” 、 “ 至少 ” 、“ 至多 ” 等关键词上去 把握，并考虑到实际意义。 例题解析 例某汽车公司由于发展的需要需购进一批汽车，计划使用不超过 1000万元的资金购买单价分别为 40万元、 90万元的 A 型汽车和 B 型汽车。根据需要， A 型汽车至少买 5 辆， B型汽车至少买 6 辆，写出满足上述所有不等关系的不等式。 思路解析：把握关键点，不超过 1000万元，且 A、 B 两种车型分别至少 5 辆、 6 辆，则不等关系不难表示，要注意取值范围。 解答：设购买 A 型汽车和 B 型汽车分别为 x 辆、 y 辆，则 13 / 37 （二）比较大小 相关链接 比较实数或代数式的大小的方法主要是作差法和 作商法。 1、 “ 作差法 ” 的一般步骤是：（ 1）作差；（ 2）变形；（ 3）判断符号；（ 4）得出结论。用 “ 作差法 ” 比较两个实数大小的关键是判断差的正负，常采用配方、因式分解、有理化等方法。常用的结论有，等。当两个式子都为正时，有时也可以先平方再作差。 2、作商法的一般步骤是： （ 1）作商；（ 2）变形；（ 3）判断商与 1 的大小；（ 4）得出结论。 注：当商与 1 的大小确定后必须对商式的分母的正负做出判断方可得出结论，如：，； 3、特例法 若是选择题还可以用特殊值法比较大小，若是解答题，也可以用特殊值法探路 . 例题解析 例（ 1）设，试比较与的大小； （ 2） 已知 a,b,c 正实数，且，当 nN,n2 时，比较与的大小。 思路解析：（ 1）作差，通过分解因式判断差的符号； 14 / 37 （ 2）本题需比较的式子是幂的形式，因此考虑用作商比较。 解答：（ 1）方法一： 方法二： xy0, (2)a,b,c 正实数， . （三）不等式性质的应用 例设 f(x)=ax2+bx,1f( -1)2,2f(1)4. 求 f(-2)的取值范围。 思路解析：由 f(x)关系式 f(-2)与 f(1)和 f(-1)的关系利用f(1)和 f(-1)的范围 f(-2)的范围。 解答：（方法一）设 f(-2)=mf(-1)+nf(1)(m、 n 为待定系数 )，则 4a-2b=m(a-b)+n(a+b).即 4a-2b=（ m+n） a+(n-m)b.于是得 ， 解 得 ， f( -2)=3f(-1)+f(1) 。又1f( -1)2,2f(1)4,53f( -1)+f(1)10, 故5f( -2)10 。 （方法二） （方法三）由确定的平面区域如图阴影部分： 当 f(-2)=4a-2b过点 时，取得最小值，当 f(-2)=4a-2b过点15 / 37 B（ 3， 1）时，取得最大值 43 -21=10 ， 5f( -2)10 注：由 af1(x1,y1)b,cf2(x1,y1)d, 求g(x1,y1)的取值范围，可利用待定系数法解决，即设g(x1,y1)=pf1(x1,y1)+qf2(x1,y1),用恒等变形求得 p,q,再利用不等式的性质求得 g(x1,y1)取值范围。 （四）不等式的证明 例已知 a 0， b 0，且 a+b=1求证 http:/(a+)(b+) 。 证明：证法一 ： (分析综合法） 欲证原式，即证 4(ab)2+4(a2+b2) 25ab+40 ， 即证 4(ab)2 33(ab)+80 ，即证 ab 或 ab8 a 0， b 0， a+b=1， ab8 不可能成立 1=a+b2 ， ab ，从而得证。 证法二： (均值代换法 ) 设 a=+t1， b=+t2。 a+b=1 ， a 0， b 0， t1+t2=0 ， |t1|， |t2|， 显然当且仅当 t=0，即 a=b=时，等号成立 证法三： (比较法 ) a+b=1 ， a 0， b 0， a+b2 ， ab ， 证法四： (综合法 ) a+b=1 ， a 0， b 0， a+b2 ， ab ， 16 / 37 。 证法五： (三角代换法 ) a 0， b 0， a+b=1，故令 a=sin2 ， b=cos2 ， (0 ， )， 方法提示： 由 af(x,y)b,cg(x,y)d,求 F(x,y)的取值范 围 ， 可 利 用 待 定 系 数 法 解 决 ， 即 设F(x,y)=mf(x,y)+ng(x,y),用恒等变形求得 m,n,再利用不等式的性质求得 F(x,y)的取值范围 . 提醒：同时应用多个不等式时，容易改变不等式的范围，特别是 多次运用同向不等式相加这一性质，因不是等价关系，易导致出错 . 二、一元二次不等式及其解法 （一）一元二次不等式的解法 相关链接 解一元二次不等式的一般步骤 （ 1）对不等式变形，使一端为 0 且二次项系数大于 0，即 ； （ 2）计算相应的判别式； （ 3）当 0 时，求出相应的一元二次方程的根； （ 4）根据对应二次函数的图象，写出不等式的解集。 例题解析 17 / 37 例解下列不等式： （ 1） 2x2+4x+30;(2)-3x2-2x+80;(3)8x -116x2. 思路解析 ：首先将二次项系数转化为正数，再看二次基项式能否因式分解，若能，则可得方程的两根，且大于号取两边，小于号取中间，若不能，则再 “” ，利用求根公式求解方程的根，而后写出解集。 解 答 ：（ 1 ） =42 -423=16 -24=-80, 方程2x2+4x+3=0 没有实根， 2x2+4x+30 的解集为 ； （ 2）原不等式等价于 3x2+2x-80 （ x+2） (3x-4)0x -2或 x （ 3）原不等式等价于 16x2-8x+10(4x -1)20, 只有当4x-1=0，即 x=时，不等式成立。故 不等式的解集为 （二）含字母参数的不等式的解法 相关链接 含参数的一元二次不等式关于字母参数的取值范围问题，其主要考查二次不等式的解集与系数的关系以及分类讨论的数学思想。 1、解答分类讨论问题的基本方法和步骤是： （ 1）要确定讨论对象以及所讨论对象的全体的范围； （ 2）确定分类标准，正确进行合理分类； （ 3）对所分类逐步进行讨论，分级进行，获取阶段性结果； （ 4）进行归纳总结，综合得出结论。 18 / 37 2、对于解含有参数的二次不等式，一般讨论的顺序是： （ 1）讨论二次项系数是否为 0，这决定此不 等式是否为二次不等式； （ 2）当二次项系数不为 0 时，讨论判别式是否大于 0； （ 3）当判别式大于 0 时，讨论二次项系数是否大于 0，这决定所求不等式的不等号的方向； （ 4）判断二次不等式两根的大小。 例题解析 例解关于 x 的不等式 (1-ax)21 思路解析：将不等式左边化为二次三项式，右边等于 0 的形式，并将左边因式分解，据 a 的取值情况分类讨论。 解答：由 (1-ax)20 时，最优解是将直线 ax+by=0 在可行域内向上方平移到端点（一般是两直线交点）的位置得到的；当23 / 37 b0,b0,a+b=1,求证：（ 2）证明： 思路解析：（ 1）利用 a+b=1将要证不等式中的 1 代换，即可得证。（ 2）利用两两结合即可求证，但需两次利用不等式，注意等号成立的条件。 解答：（ 1）方法一：（当且仅当 a=b=时等号成立）。 。 原不等式成立。 方法二： a0,b0,a+b=1 ， （当且仅当 a=b=时等号成立）。 原不等式成立。 （ 2）。故原不等式得证，等号成立的条件是 例 2已知不等式对任意、的正实数恒成立，求正数的最小值。 思路解析：展开后，利 用基本不等式，而后解不等式可求值。 解答： 要使原不等式恒成立，则只需 9 ，即 正数的最小值是 4。 注：利用基本不等式求参数的值或范围时，只需求出式子的最小值或最大值，使其满足已知条件即可。 （三）基本不等式的实际应用 30 / 37 例某造纸厂拟建一座平面图形为矩形且面积为 162平方米的三级污水处理池，池的深度一定（平面图如图所示），如果池四周围墙建造单价为 400元 /米 2，中间两道隔墙建造单价为 248 元 /米 2，池底建造单价为 80248 元 /米 2，水池所有墙的厚度忽略不计。 （ 1）试设计污水处理池的长和宽，使 总造价最低，并求出最低总造价； （ 2）若由于地形限制，该池的长和宽都不能超过 16米，试设计污水池的长和宽，使总造价最低，并求出最低总造价。 思路解析：（ 1）由题意设出未知量构建函数关系式变形转化利用基本不等式求得最值结论；（ 2）由（ 1）函数关系确定 x的范围判断函数单调性利用单调性求最值结论。 解答：（ 1）设污水处理池的宽为 x 米，则长为米。则总造价为 （ 2）由限制条件知设由函数性质易知在上是增函数， 当时（此时），有最小值，即有最小值 注：（ 1）解应用题时，一定要注意变量的实际意义，即其取值范围 ；（ 2）在求函数最值时，除应用基本不等式外，有时会出现基本不等式取不到等号，此时要利用函数的单调性。 【感悟高考真题】 1、（ XX安徽高考文科 7）若数列的通项公31 / 37 式是 n=(-1)n(3-2),则 （ A） 15(B)12（ c） 12(D)15 【思路点拨】观察数列的性质，得到 【精讲精析】选 A.故 2、（ XX安徽高考理科 4）设变量满足则的最大值和最小值分别为 （）， （）， （）， （）， 【思 路点拨】此题属于线性规划问题，先画出表示的平面区域，再求目标函数 z=的最值 . 【精讲精析】选 B.首先画出表示的平面区域 由图像可知当目标函数过点（ 0,1）时取得最大值 2， 过点（ 0， -1）时取得最小值 -2. 3、（ XX北京高考文科 T7）某车间分批生产某种产品，每批的生产准备费用为 800元，若每批生产 x 件，则平均仓储时间为天，且每件产品每天的仓储费用为 1 元，为使平均到每件产品的生产准备费用与仓储费用之和最小，每批应生产产品（） （ A） 60件（ B） 80件（ c） 100件（ D） 120件 【思路点拨】写出平均每件产品费用的函数，再利用均值不等式求出最值 . 【精讲精析】选 B.平均每件产品的费用为当且仅当，即时32 / 37 取等号 .所以每批应生产产品 80件，才能使平均到每件产品的生产准备费用与仓储费用之和最小 . 4、（ XX安徽高考理科 19）（ ）设证明 （ ）设，证明 【思路点拨】利用不等式的基本性质，对数函数的性质和对数换底公式的知识 . 【精讲精析】证明：（ 1）由于 所以要证明， 只需证 将上式中的右式减左式，得 既然所以从而所要证明的 不等式成立 . （ ）设，由对数的换底公式得 于是，所要证明的不等式即为 . 其中 故由（ ）成立知成立 . 【考点精题精练】 一、选择题 33 / 37 1、下列选项中， p 是 q 的必要不充分条件的是（） : b+d,q: b且 c d :a 1,b1q:的图像不过第二象限 :x=1,q: :a 1,q:在上为增函数 解析：由 b 且 c d b+d，而由 b+d b 且 c d，可举反例。选 A。 2、已知，为实数，且 .则 “ ” 是 “ ” 的（） A.充分而不必要条件 B.必要而不充分 条件 c.充要条件 D.既不充分也不必要条件 解析：显然，充分性不成立 .又，若和都成立，则同向不等式相加得 即由 “ ”“ ” 3、若 a、 b、 c，则下列不等式成立的是（） A B c D 答案 :c 4、已知 a、 b、 cR ，则 “a b” 是 “ac2 bc2” 的 () (A)充分而不必要条件 (B)必要而不充分条件 (c)充要条件 (D)既不充分也不必要条件 解析：选 B.若 c=0