高中数学北师大版 (2019)必修 第一册3.1 不等式性质习题
展开1.(多选)下列命题为真命题的是( )
A.若3a>3b,则a>b
B.若a>b>0,则a2>b2
C.若a<b<0,则a2<ab<b2
D.若a<b<0,则1a>1b
2.(多选)设a,b,c,d为实数,且a>b>0>c>d,则下列不等式正确的是( )
A.c2<cd B.a-c<b-d
C.ac>bd D.ca-db>0
3.若a=ln22,b=ln33,则a b(填“>”或“<”).
4.设M=x2+y2+1,N=2(x+y-1),则M与N的大小关系为 .
5.已知-1<a<2,-3<b<5,则a+2b的取值范围是 .
(多选)下列命题中正确的是( )
A.若a<b,则ac2<bc2
B.若b>a>0,则a+2b+2>ab
C.若a>b,c>d,则a-c>b-d
D.若ab>0,a>b,则1a<1b
比较两个数(式)的大小
1.设a,b∈[0,+∞),A=a+b,B=a+b,则A,B的大小关系是( )
A.A≤B B.A≥B
C.A<B D.A>B
2.若a<0,b<0,则p=b2a+a2b与q=a+b的大小关系为( )
A.p<q B.p≤q
C.p>q D.p≥q
3.若a=ln33,b=ln44,c=ln55,则( )
A.a<b<c B.c<b<a
C.c<a<b D.b<a<c
不等式的基本性质
【例1】 (1)已知a,b∈R,满足ab<0,a+b>0,a>b,则( )
A.1a<1b B.ba+ab>0
C.a2>b2 D.a<|b|
(2)(多选)若1a<1b<0,则下列不等式正确的是( )
A.1a+b<1ab B.|a|+b>0
C.a-1a>b-1b D.ln a2>ln b2
1.已知x,y∈R,且x+y>0,则( )
A.1x+1y>0 B.x3+y3>0
C.lg(x+y)>0 D.sin(x+y)>0
2.(多选)已知a>b>c,ac>0,则下列关系式一定成立的是( )
A.c2>bc B.bc(a-c)>0
C.a+b>c D.cb+bc>2
【例2】 已知-1<x<4,2<y<3,则x-y的取值范围是 ,3x+2y的取值范围是 .
(变设问)若本例条件不变,则x+1y的取值范围为 .
1.已知1<a<b<3,则a-b的取值范围是 ,ab的取值范围是 .
2.已知-1<x-y<4,2<x+y<3,则3x+2y的取值范围为 .
1.已知a>0,b>0,设m=a-2b+2,n=2a-b,则( )
A.m≥n B.m>n
C.m≤n D.m<n
2.已知a+b<0,且a>0,则( )
A.a2<-ab<b2 B.b2<-ab<a2
C.a2<b2<-ab D.-ab<b2<a2
3.若a>0,b>0,则p=(ab)a+b2与q=abba的大小关系是( )
A.p≥q B.p≤q
C.p>q D.p<q
4.在开山工程爆破时,已知导火索燃烧的速度是每秒0.5厘米,人跑开的速度为每秒4米,距离爆破点150米以外(含150米)为安全区.为了使导火索燃尽时人能够跑到安全区,导火索的长度x(单位:厘米)应满足的不等式为( )
A.4×x0.5<150 B.4×x0.5≥150
C.4×x0.5≤150 D.4×x0.5>150
5.已知x>y>z,x+y+z=0,则下列不等式成立的是( )
A.xy>yz B.xy>xz
C.xz>yz D.x|y|>|y|z
6.(多选)已知a>b≥2,则( )
A.b2<3b-a B.a3+b3>a2b+ab2
C.ab>a+b D.12+2ab>1a+1b
7.已知p:a>|b|,q:a2>b2,则p是q的 条件.
8.(1)已知a+b>0,试比较ab2+ba2与1a+1b的大小;
(2)若bc-ad≥0,bd>0,求证:a+bb≤c+dd.
9.已知点M(x0,y0)在直线3x+y+2=0上,且满足x0>y0-1,则y0x0的取值范围为( )
A.-3,−13
B.(-∞,-3)∪-13,+∞
C.(-∞,-3]∪-13,+∞
D.-3,−13
10.已知x,y∈R,且x>y>0,则( )
A.1x-1y>0 B.sin x-sin y>0
C.(12)x-(12)y<0 D.ln x+ln y>0
11.(多选)设a,b为正实数,下列命题正确的有( )
A.若a2-b2=1,则a-b<1
B.若1b-1a=1,则a-b<1
C.若|a-b|=1,则|a-b|<1
D.若|a3-b3|=1,则|a-b|<1
12.已知a,b∈R,给出下面三个论断:①a>b;②1a<1b;③a<0且b<0.以其中的两个论断作为条件,余下的一个论断作为结论,写出一个正确的命题: .
13.若α,β满足-1≤α+β≤1,1≤α+2β≤3,则α+3β的取值范围是 .
14.已知函数f(x)=ax2+bx+c满足f(1)=0,且a>b>c,则ca的取值范围是 .
15.若a>b>0,c<d<0,|b|>|c|.
(1)求证:b+c>0;
(2)求证:b+c(a-c)2<a+d(b-d)2;
(3)在(2)的不等式中,能否找到一个代数式,满足b+c(a-c)2<所求式<a+d(b-d)2?若能,请直接写出该代数式;若不能,请说明理由.
16.求证:2(n+1-1)<1+12+13+…+1n<2n(n∈N*).
第三节不等式性质及应用【解析版】
1.(多选)下列命题为真命题的是( )
A.若3a>3b,则a>b
B.若a>b>0,则a2>b2
C.若a<b<0,则a2<ab<b2
D.若a<b<0,则1a>1b
解析:ABD C中,若a=-2,b=-1,则a2>ab>b2,故C错误.
2.(多选)设a,b,c,d为实数,且a>b>0>c>d,则下列不等式正确的是( )
A.c2<cd B.a-c<b-d
C.ac>bd D.ca-db>0
解析:AD 对于A,c2-cd=c(c-d)<0,所以A正确;对于B,a-c-(b-d)=(a-b)-(c-d),无法判断与0的大小关系,所以B错误;对于C,不妨设a=2,b=1,c=-1,d=-2,则ac=bd,所以C错误;对于D,ca-db=bc-adab>ac-adab=a(c-d)ab>0,所以D正确.故选A、D.
3.若a=ln22,b=ln33,则a b(填“>”或“<”).
答案:<
解析:易知a,b都是正数,ba=2ln33ln2=lg89>1,所以b>a.
4.设M=x2+y2+1,N=2(x+y-1),则M与N的大小关系为 .
答案:M>N
解析:M-N=x2+y2+1-2x-2y+2=(x-1)2+(y-1)2+1>0.故M>N.
5.已知-1<a<2,-3<b<5,则a+2b的取值范围是 .
答案:(-7,12)
解析:∵-3<b<5,∴-6<2b<10,又-1<a<2,∴-7<a+2b<12.
(多选)下列命题中正确的是( )
A.若a<b,则ac2<bc2
B.若b>a>0,则a+2b+2>ab
C.若a>b,c>d,则a-c>b-d
D.若ab>0,a>b,则1a<1b
比较两个数(式)的大小
1.设a,b∈[0,+∞),A=a+b,B=a+b,则A,B的大小关系是( )
A.A≤B B.A≥B
C.A<B D.A>B
解析:B 由题意得,B2-A2=-2ab≤0,且A≥0,B≥0,可得A≥B.
2.若a<0,b<0,则p=b2a+a2b与q=a+b的大小关系为( )
A.p<q B.p≤q
C.p>q D.p≥q
解析:B p-q=b2a+a2b-a-b=b2-a2a+a2-b2b=(b2-a2)·1a-1b=(b2-a2)(b-a)ab=(b-a)2(b+a)ab,∵a<0,b<0,∴a+b<0,ab>0.若a=b,则p-q=0,故p=q;若a≠b,则p-q<0,故p<q.综上,p≤q.故选B.
3.若a=ln33,b=ln44,c=ln55,则( )
A.a<b<c B.c<b<a
C.c<a<b D.b<a<c
解析:B 法一 易知a,b,c都是正数,ba=3ln44ln3=lg8164<1,∴a>b;bc=5ln44ln5=lg6251 024>1,∴b>c.即c<b<a.
法二 构造函数f(x)=lnxx,则f'(x)=1-lnxx2,由f'(x)>0,得0<x<e;由f'(x)<0,得x>e.∴f(x)在(0,e)上单调递增,在(e,+∞)上单调递减.∴f(3)>f(4)>f(5),即a>b>c.
不等式的基本性质
【例1】 (1)已知a,b∈R,满足ab<0,a+b>0,a>b,则( )
A.1a<1b B.ba+ab>0
C.a2>b2 D.a<|b|
(2)(多选)若1a<1b<0,则下列不等式正确的是( )
A.1a+b<1ab B.|a|+b>0
C.a-1a>b-1b D.ln a2>ln b2
答案:(1)C (2)AC
解析:(1)因为ab<0,a>b,则a>0,b<0,1a>0,1b<0,A不正确;ba<0,ab<0,则ba+ab<0,B不正确;又a+b>0,即a>-b>0,则a2>(-b)2,a2>b2,C正确;由a>-b>0得a>|b|,D不正确.
(2)由1a<1b<0,可知b<a<0.A中,因为a+b<0,ab>0,所以1a+b<0,1ab>0.故有1a+b<1ab,即A正确;B中,因为b<a<0,所以-b>-a>0.故-b>|a|,即|a|+b<0,故B错误;C中,因为1a<1b<0,则-1a>-1b>0,0>a>b,所以a-1a>b-1b,故C正确;D中,因为b<a<0,根据y=x2在(-∞,0)上单调递减,可得b2>a2>0,而y=ln x在定义域(0,+∞)上是增函数,所以ln b2>ln a2,故D错误.
1.已知x,y∈R,且x+y>0,则( )
A.1x+1y>0 B.x3+y3>0
C.lg(x+y)>0 D.sin(x+y)>0
解析:B 对于A,令x=1,y=-12,显然1x+1y=1-2<0,错误;对于B,x3+y3=(x+y)(x2-xy+y2)=(x+y)[(x-12y)2+34y2]≥0,又x=12y,y=0不能同时成立,故(x+y)[(x-12y)2+34y2]>0,正确;对于C,取x=1,y=0,则lg(x+y)=0,错误;对于D,取x=1,y=3,则sin(x+y)=sin 4<0,错误.故选B.
2.(多选)已知a>b>c,ac>0,则下列关系式一定成立的是( )
A.c2>bc B.bc(a-c)>0
C.a+b>c D.cb+bc>2
解析:BD 因为ac>0,所以a>b>c>0或0>a>b>c,当a>b>c>0时,bc>c2,A不成立,bc(a-c)>0,a+b>c,由cb>0,bc>0,故cb+bc≥2cb·bc=2,当且仅当cb=bc,即b=c时,等号成立,因为b>c,故等号不成立,故cb+bc>2;当0>a>b>c时,bc(a-c)>0,不妨设0>-1>-2>-3,则a+b=c,故C不成立;由cb>0,bc>0,故cb+bc≥2cb·bc=2,当且仅当cb=bc,即b=c时,等号成立,因为b>c,故等号不成立,故cb+bc>2.综上:B、D一定成立,故选B、D.
不等式性质的应用
【例2】 (教材题改编)已知-1<x<4,2<y<3,则x-y的取值范围是 ,3x+2y的取值范围是 .
答案:(-4,2) (1,18)
解析:因为-1<x<4,2<y<3,所以-3<-y<-2,所以-4<x-y<2.由-3<3x<12,4<2y<6,得1<3x+2y<18.
(变设问)若本例条件不变,则x+1y的取值范围为 .
答案:(0,52)
解析:∵-1<x<4,∴0<x+1<5,又2<y<3,13<1y<12,∴0<x+1y<52.
1.已知1<a<b<3,则a-b的取值范围是 ,ab的取值范围是 .
答案:(-2,0) (13,1)
解析:因为1<a<b<3,所以1<a<3,-3<-b<-1,所以-2<a-b<2,因为a<b,所以-2<a-b<0;因为13<1b<1,1<a<b,所以13<ab<1.
2.已知-1<x-y<4,2<x+y<3,则3x+2y的取值范围为 .
答案:(92,192)
解析:设3x+2y=λ(x-y)+μ(x+y),即3x+2y=(λ+μ)x+(μ-λ)y,于是λ+μ=3,μ-λ=2,解得λ=12,μ=52,∴3x+2y=12(x-y)+52(x+y).∵-1<x-y<4,2<x+y<3,∴-12<12(x-y)<2,5<52(x+y)<152,∴92<12(x-y)+52(x+y)<192.故3x+2y的取值范围是(92,192).
1.已知a>0,b>0,设m=a-2b+2,n=2a-b,则( )
A.m≥n B.m>n
C.m≤n D.m<n
解析:A 由题意可知,m-n=a-2b+2-2a+b=(a-1)2+(b-1)2≥0,当且仅当a=b=1时,等号成立,即m≥n,故选A.
2.已知a+b<0,且a>0,则( )
A.a2<-ab<b2 B.b2<-ab<a2
C.a2<b2<-ab D.-ab<b2<a2
解析:A 法一 由a+b<0,且a>0可得b<0,且a<-b.因为a2-(-ab)=a(a+b)<0,所以0<a2<-ab.又因为0<a<-b,所以0<-ab<(-b)2,所以0<a2<-ab<b2,故选A.
法二 令a=1,b=-2,则a2=1,-ab=2,b2=4,从而a2<-ab<b2,故选A.
3.若a>0,b>0,则p=(ab)a+b2与q=abba的大小关系是( )
A.p≥q B.p≤q
C.p>q D.p<q
解析:A pq=(ab)a+b2abba=aa-b2bb-a2=(ab)a-b2,若a>b>0,则ab>1,a-b>0,∴pq>1;若0<a<b,则0<ab<1,a-b<0,∴pq>1,若a=b,则pq=1,∴p≥q.故选A.
4.在开山工程爆破时,已知导火索燃烧的速度是每秒0.5厘米,人跑开的速度为每秒4米,距离爆破点150米以外(含150米)为安全区.为了使导火索燃尽时人能够跑到安全区,导火索的长度x(单位:厘米)应满足的不等式为( )
A.4×x0.5<150 B.4×x0.5≥150
C.4×x0.5≤150 D.4×x0.5>150
解析:B 由题意知导火索燃烧的时间为x0.5秒,人在此时间内跑的路程为(4×x0.5)米,由题意可得4×x0.5≥150,故选B.
5.已知x>y>z,x+y+z=0,则下列不等式成立的是( )
A.xy>yz B.xy>xz
C.xz>yz D.x|y|>|y|z
解析:B 因为x>y>z,x+y+z=0,所以x>0,z<0,y的符号无法确定,对于A,因为x>0>z,若y<0,则xy<0<yz,故A错误;对于B,因为y>z,x>0,所以xy>xz,故B正确;对于C,因为x>y,z<0,所以xz<yz,故C错误;对于D,因为x>z,当|y|=0时,x|y|=|y|z,故D错误.
6.(多选)已知a>b≥2,则( )
A.b2<3b-a B.a3+b3>a2b+ab2
C.ab>a+b D.12+2ab>1a+1b
解析:BC a>b≥2,取a=3,b=2,则b2<3b-a不成立,故A不成立;a3+b3-(a2b+ab2)=a2(a-b)-b2(a-b)=(a-b)2(a+b)>0,故B成立;ab-a-b=a(b-1)-b=(b-1)(a-bb-1)=(b-1)·a-(1+1b-1)>0,故C成立;12+2ab-1a-1b=(a-2)(b-2)2ab≥0,故D不成立.故选B、C.
7.已知p:a>|b|,q:a2>b2,则p是q的 条件.
答案:充分不必要
解析:当a>|b|时,易得a>|b|≥0,故a2>b2,充分性成立;当a2>b2时,则|a|>|b|,当a>0时,a>|b|,当a<0时,-a>|b|,必要性不成立.故p是q的充分不必要条件.
8.(1)已知a+b>0,试比较ab2+ba2与1a+1b的大小;
(2)若bc-ad≥0,bd>0,求证:a+bb≤c+dd.
解:(1)ab2+ba2-(1a+1b)=a-bb2+b-aa2
=(a-b)·(1b2-1a2)=(a+b)(a-b)2a2b2.
∵a+b>0,(a-b)2≥0,∴(a+b)(a-b)2a2b2≥0.
∴ab2+ba2≥1a+1b.
(2)证明:∵bc≥ad,1bd>0,∴cd≥ab,
∴cd+1≥ab+1,∴a+bb≤c+dd.
9.已知点M(x0,y0)在直线3x+y+2=0上,且满足x0>y0-1,则y0x0的取值范围为( )
A.-3,−13
B.(-∞,-3)∪-13,+∞
C.(-∞,-3]∪-13,+∞
D.-3,−13
解析:B 由题意3x0+y0+2=0,y0=-3x0-2,∵x0>y0-1,∴x0>-3x0-2-1,解得x0>-34,y0x0=-3x0-2x0=-3-2x0,∵x0>-34且x0≠0,∴1x0<-43或1x0>0,∴-3-2x0<-3或-3-2x0>-13.故选B.
10.已知x,y∈R,且x>y>0,则( )
A.1x-1y>0 B.sin x-sin y>0
C.(12)x-(12)y<0 D.ln x+ln y>0
解析:C 对于A,函数f(x)=1x在(0,+∞)上单调递减,所以由x>y>0得1x<1y,即1x-1y<0,A错误;对于B,当x=π,y=π2时满足x>y>0,而sin x=sin π=0<1=sinπ2=sin y,即sin x-sin y<0,B错误;对于C,函数f(x)=(12)x在(0,+∞)上单调递减,所以由x>y>0得(12)x<(12)y,即(12)x-(12)y<0,C正确;对于D,当x=1,y=1e时满足x>y>0,而ln x+ln y=ln 1+ln1e=0+(-1)=-1<0,D错误.
11.(多选)设a,b为正实数,下列命题正确的有( )
A.若a2-b2=1,则a-b<1
B.若1b-1a=1,则a-b<1
C.若|a-b|=1,则|a-b|<1
D.若|a3-b3|=1,则|a-b|<1
解析:AD 对于选项A,若a2-b2=1,则a2-1=b2,即(a+1)(a-1)=b2,∵a+1>a-1,∴a-1<b,即a-b<1,∴该选项正确;对于选项B,若1b-1a=1,可取a=7,b=78,则a-b>1,∴该选项错误;对于选项C,若|a-b|=1,则可取a=9,b=4,而|a-b|=5>1,∴该选项错误;对于选项D,由|a3-b3|=1,若a>b,则a3-b3=1,即a3-1=b3,即(a-1)(a2+1+a)=b3,∵a2+1+a>b2,∴a-1<b,即a-b<1,若a<b,则b3-a3=1,即b3-1=a3,即(b-1)(b2+1+b)=a3,∵b2+1+b>a2,∴b-1<a,即b-a<1,∴|a-b|<1,∴该选项正确.故选A、D.
12.已知a,b∈R,给出下面三个论断:①a>b;②1a<1b;③a<0且b<0.以其中的两个论断作为条件,余下的一个论断作为结论,写出一个正确的命题: .
答案:若a>b,a<0且b<0,则1a<1b(答案不唯一)
解析:若a>b,a<0且b<0,则1a<1b,证明:1a-1b=b-aab,∵a>b,∴b-a<0.∵a<0,b<0,∴ab>0,则1a-1b=b-aab<0,故1a<1b.
13.若α,β满足-1≤α+β≤1,1≤α+2β≤3,则α+3β的取值范围是 .
答案:[1,7]
解析:设α+3β=x(α+β)+y(α+2β)=(x+y)α+(x+2y)β.则x+y=1,x+2y=3,解得x=-1,y=2.因为-1≤-(α+β)≤1,2≤2(α+2β)≤6,两式相加,得1≤α+3β ≤7.所以α+3β的取值范围为[1,7].
14.已知函数f(x)=ax2+bx+c满足f(1)=0,且a>b>c,则ca的取值范围是 .
答案:(-2,12
解析:因为f(1)=0,所以a+b+c=0,所以b=-(a+c).又a>b>c,所以a>-(a+c)>c,且a>0,c<0,所以1>-a+ca>ca,即1>-1-ca>ca.所以2ca<-1,ca>-2,解得-2<ca<-12.即ca的取值范围为(-2,-12).
15.若a>b>0,c<d<0,|b|>|c|.
(1)求证:b+c>0;
(2)求证:b+c(a-c)2<a+d(b-d)2;
(3)在(2)的不等式中,能否找到一个代数式,满足b+c(a-c)2<所求式<a+d(b-d)2?若能,请直接写出该代数式;若不能,请说明理由.
解:(1)证明:因为|b|>|c|,且b>0,c<0,所以b>-c,所以b+c>0.
(2)证明:因为c<d<0,所以-c>-d>0.
又a>b>0,所以由同向不等式的可加性可得a-c>b-d>0,
所以(a-c)2>(b-d)2>0,
所以0<1(a-c)2<1(b-d)2. ①
因为a>b,d>c,所以由同向不等式的可加性可得a+d>b+c,
所以a+d>b+c>0. ②
①②相乘得b+c(a-c)2<a+d(b-d)2.
(3)因为a+d>b+c>0,0<1(a-c)2<1(b-d)2,
所以b+c(a-c)2<b+c(b-d)2<a+d(b-d)2或b+c(a-c)2<a+d(a-c)2<a+d(b-d)2.
所以b+c(b-d)2,a+d(a-c)2均为所求代数式.(只要写出一个即可)
16.求证:2(n+1-1)<1+12+13+…+1n<2n(n∈N*).
证明:∵12n>1n+1+n=n+1-n,
∴12(1+12+13+…+1n)>(2-1)+(3-2)+…+(n+1-n)=n+1-1,
∴1+12+13+…+1n>2(n+1-1).
又∵12n<1n-1+n=n-n-1,
∴12(1+12+13+…+1n)<1+(2-1)+(3-2)+…+(n-n-1)=n,
∴1+12+13+…+1n<2n,
∴原不等式成立.
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