(一)本周复习的重点
1、不等式有如下8条性质:
(1)a>b
b<a.(反身性)
(2)a>b,b>c
a>c.(传递性)
(3)a>b
a+c>b+c.(平移性)
(4)a>b,c>0
ac>bc;
a>b,c<0
ac<bc.(伸缩性)
(5)a>b≥0
an>bn,n∈N,且n≥2.(乘方性)
(6)a>b≥0
,n∈N,且n≥2.(开方性)
(7)a>b,c>d
a+c>b+d.(叠加性)
(8)a>b≥0,c>d≥0
ac>bd.(叠乘性)
2、两个重要不等式及其各种变形.

此外还有①a2+b2+c2≥ab+bc+ca(a,b,c∈R).
推论:a2+b2+c2≥
(a+b+c)2≥ab+bc+ca(a,b,c∈R).
②am+n+bm+n≥ambn+anbm(a>0,b>0,m、n∈N*)
特别地:a3+b3≥a2b+ab2(a>0,b>0);
a5+b5≥a2b3+a3b2(a>0,b>0).
利用不等式定理求最值应注意三点
①正——不等式成立的条件;
②定——最值必须是不含自变量的定值;
③等——必须判断等号能否取得到.
如果利用不等式定理求最值时,“=”号确定取不到,则这种方法失效,应该考虑其他方法,一般考虑单调性法(即利用函数
(a>0)的单调性).
3、不等式的证明
(1)比较法:
①求差比较法:要证a>b,只须证a-b>0.
②求商比较法:要证a>b,而b>0,只须证
.
(2)综合法:利用某些已经证明过的不等式作为基础,再运用不等式的性质推导出所要求证的不等式,这种证明方法叫做综合法.
(3)分析法:从求证的不等式出发,分析使这个不等式成立的充分条件,把证明这个不等式的问题转化为这些条件是否具备的问题.如果能够肯定这些条件都已具备,那么就可以判定所证的不等式成立,这种证明方法叫做分析法.
(4)反证法:从否定结论出发,经过逻辑推理,导出矛盾,证实结论的否定是错误的,从而肯定原结论是正确的证明方法.
(5)换元法:换元法是指对结构较为复杂、量与量之间关系不甚明了的命题,通过恰当引入新变量,代换原题中的部分式子,简化原有结构,使其转化为便于研究的形式.
(6)判别式法:判别式法是根据已知的或构造出来的一元二次方程、一元二次不等式、二次函数的根、解集、函数的性质等特征确定出其判别式所应满足的不等式,从而推出欲证的不等式的方法.
(7)放缩法:欲证A≥B,可通过适当放大或缩小,借助一个或多个中间量,使得B≤B1,B1≤B2,…,Bi≤A或A≥A1,A1≥A2,…,Ai≥B,再利用传递性,达到欲证的目的,这种方法叫做放缩法.
(8)最值法:x≥y恒成立
;x≤y恒成立
.
4.不等式的解法
(1)简单的一元高次不等式的解法:一元高次不等式f(x)>0用根轴法(或称区间法、穿根法)求解,其步骤是:
①将f(x)的最高次项的系数化为正数;
②将f(x)分解为若干个一次因式的积;
③将每一个一次因式的根标在数轴上,从右上方依次通过每一点画曲线;
④根据曲线显现出f(x)值的符号变化规律,写出不等式的解集.
(2)分式不等式的解法:先将不等式整理成
的形式,再转化为整式不等式求解,即
;

(3)无理不等式的解法:转化为有理不等式求解.

(4)解指数不等式的基本途径有两个:一是化为同底得出af(x)<ag(x)(a>0,a≠1)的形式,它的同解不等式为:当a>1时,f(x)<g(x),当0<a<1时,f(x)>g(x);二是先用换元的方法解关于ax的不等式,再解最简指数不等式ax>b或ax<b.
(5)对数不等式的主要类型和解题方法是:
①
,
或0<f(x)<g(x) (0<a<1).
②m[logaf(x)]2+nlogaf(x)+k>0,令logaf(x)=t,
转化为mt2+nt+k>0,先求t的取值范围,再确定x的集合.
例1、已知x>0,y>0,且
,求x+y的最小值.
分析:
此题属于求条件最值(x与y之间有一定的约束关系),解答关键是合理使用条件,如果从中解出x或y,再代入x+y转化为一元函数的最值问题,显然是比较复杂的.但我们设法整体使用条件,解法就简捷多了。
解答:解法1

当且仅当
,即x=4,y=12时,上式等号成立.
故当x=4,y=12时,(x+y)min=16.
解法2
由
,得(x-1)(y-9)=9(定值).
又知x>1,y>9,所以当且仅当x-1=y-9=3,
即x=4,y=12时,(x+y)min=16.
总结:
整体思维是一种很重要的解题思路,它能使问题得到很好的解决.另外,本题还可利用三角换元法、判别式法、数形结合法等求解,请读者自己去探索。
例2、设a、b、c∈R+,求证:
.
分析:
本题看上去不能直接应用重要不等式,但当取等号时a=b=c
,于是可把原不等式转化为不等式
,然后就可以利用重要不等式进行证明.
证明:
原不等式即为
.
∵ 
∴ 原不等式成立.
总结:
从等号成立的条件出发探索拆项的合理性.一个看上去不能直接应用重要不等式证明的不等式,若能进行有效变形,就能快速得证.例如:若x>0,y>0,求证
这等价于1+x2y+xy2≥3xy.
由三元均值不等式知这是显然成立的.
例3、若a,b,c是不全相等的正数,求证:

分析:根据本题的条件和要证明的结论,既可用分析法又可用综合法.
证明:方法一:(分析法)

且以上三个不等式中等号不能同时成立.
所以
成立,从而原不等式成立.
方法二(综合法):
∵ a,b,c∈R+,
∴
,
且上述三个不等式中等号不能同时成立,
∴
,
∴
,
即 
总结:
分析法和综合法是对立统一的两个方面.分析法的证明过程恰好是综合法的分析、思考过程,综合法是分析、思考过程的逆推.
例4、已知a>0,b>0,c>0,且ab+bc+ca=1.
求证:(1)a+b+c≥
;
(2)
.
分析:本题可先采用分析法,再用综合法证之.
证明:
(1)要证明a+b+c≥
,由于a、b、c∈R+,因此只需证(a+b+c)2≥3,
即证明:a2+b2+c2+2(ab+bc+ca)≥3.
根据条件,只需证明a2+b2+c2≥1=ab+bc+ca.
而这里可由ab+bc+ca≤
= a2+b2+c2证得的.
∴原不等式成立.
(2)
在(1)式中已证得:a+b+c≥
.
∴原不等式成立只需证明:

也就是只需证明:

点评:
问题(2)还是联合运用了分析法与综合法,只是(2)的证明中用到了(1)的结果,也是常见的证题思路.
例5、解下列不等式.
(1)x4-4x3+x2+6x<0.
(2)|x2-11x+21|>x.
(3)ax2-2(a+1)x+4>0(a>0).
分析:(1)为一元四次不等式,可用根轴法求解;
(2)为绝对值不等式着眼如何脱掉绝对值符号.
(3)先将左边二次三项式因式分解找出两根,然后就两根的大小关系写出解集。
解答:(1)原不等式可化为x(x-1)(x-3)(x-2)<0,由根轴法,
易知不等式的解集为{x|-1<x<0或2<x<3}.
(2)不等式同解于x<0或
解得x<0或3<x<7或0≤x<6-
或x>6+
.
故原不等式的解集为(-∞,6-
)∪(3,7)∪(6+
,+∞).
(3)原不等式变形为(ax-2)(x-2)>0.
对应一元二次方程的两根为
.
①a=1时,x1=x2=2,不等式的解集为{x|x≠2,x∈R};
②0<a<1时,x1>x2,不等式的解集为{x|x>
或x<2};
③a>1时,x1<x2,不等式的解集为{x|x>2或x<
}.
点评:
1.用根轴法解一元高次不等式,分解因式是关键.
若出现重根的情形转化为不含重根的不等式组,譬如x(x+1)(x-1)(x-2)2<0.
应等价于
对于(2),由于|f(x)|>a
f(x)>a或f(x)<-a的前提条件是a>0,故应分类讨论.
2.解含参数的二次不等式时必须明确:(1)图象的开口方向;(2)判别式确定存在的范围;(3)两根的大小.
例6、如图所示,为处理含有某种杂质的污水,要制造一个底宽为2米的无盖长方体沉淀箱,污水从A孔流入,经沉淀后从B孔流出,设箱体的长度为a米,宽度为b米,已知流出的水中该杂质的质量分数与a,b的乘积ab成反比,现有制箱材料60平方米,问当a,b各为多少米时,沉淀后流出的水中该杂质的质量分数最小(A、B孔的面积忽略不计)

分析:
题意中的“杂质的质量分数”可按“杂质的含量”理解,设为y,由题意y与ab成反比,又设比例系数为k.则
,又由于箱体材料的限制,a,b之间应有一定的关系式,即2×(2b)+2ab+2a=60,因此该题的数学模型是:已知ab+a+2b=30,a>0,b>0,求a,b为何值时,
最小.
解答:
解法一:
设流出的水中杂质的质量分数为y.由题意
,其中k为比例系数(k>0).
又据题意2×(2b)+2ab+2a=60(a>0,b>0),
∴
(由a>0,b>0可得a<30).

令t=a+2,则a=t-2.
从而
,

当且仅当
∴a=6时取“=”号,由a=6可得b=3.
综上所述当a=6米,b=3米时沉淀后流出的水中杂质的质量分数最小.
解法二:
设流出的水中杂质的质量分数为y,依题意
,其中k 为比例系数,k>0,要求y的最小值,必须求解ab的最大值.依题意,
4b+2ab+2a=60, 即 ab+a+2b=30(a>0,b>0),
∵ a+2b≥2
(当且仅当a=2b时取等号)
∴ ab+2
≤30,可得0<ab≤18.
由a=2b及ab+a+2b=30,可得a=6,b=3.
即a=6,b=3时ab取最小值,从而y值最小.
点评:
本题的难度不在于建立数学模型,而在于建模后如何求函数的最值,这需要扎实的数学知识和灵活应用基本定理,公式的解题能力.