2.1等式性质与不等式性质(教学设计+课时训练) 高一数学人教A版必修第一册

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2.1等式性质与不等式性质(教学设计+课时训练) 高一数学人教A版必修第一册

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第二章 一元二次函数、方程和不等式
2.1 等式性质与不等式性质
【课时跟踪检测】
层级(一) “四基”落实练
1.若x≠2且y≠-1,则M=x2+y2-4x+2y与-5的大小关系是(  )
A.M>-5         B.M<-5
C.M=-5 D.不能确定
2.已知a<b,那么下列式子中,错误的是(  )
A.4a<4b B.-4a<-4b
C.a+4<b+4 D.a-4<b-4
3.已知c>1,且x=-,y=-,则x,y之间的大小关系是(  )
A.x>y         B.x=y
C.x<y D.x,y的关系随c而定
4.(多选)下列四个选项中能推出<的有(  )
A.b>0>a B.0>a>b
C.a>0>b D.a>b>0
5.已知a,b均为实数,则(a+3)(a-5)________(a+2)(a-4).(填“>”“<”或“=”)
6.一辆汽车原来每天行驶x km,如果这辆汽车每天行驶的路程比原来多19 km,那么在8天内它的行程就超过2 200 km,写成不等式为________;如果它每天行驶的路程比原来少12 km,那么它原来行驶8天的路程就得花9天多的时间,用不等式表示为________.
7.已知-1≤x+y≤4,且2≤x-y≤3,则z=2x-3y的取值范围是________.
8.已知a,b∈R,a+b>0,试比较a3+b3与ab2+a2b的大小.
层级(二) 能力提升练
9.有外表一样,重量不同的四个小球,它们的重量分别是a,b,c,d,已知a+b=c+d,a+d>b+c,a+cA.d>b>a>c B.b>c>d>a
C.d>b>c>a D.c>a>d>b
10.(多选)设a,b为正实数,下列命题正确的是(  )
A.若a2-b2=1,则a-b<1
B.若-=1,则a-b<1
C.若|-|=1,则|a-b|<1
D.若|a|≤1,|b|≤1,则|a-b|≤|1-ab|
11.设a1≈,a2=1+.
(1)求证:介于a1与a2之间;
(2)判断a1,a2哪个更接近于,并说明理由.
12.若bc-ad≥0,bd>0,求证:≤.
层级(三) 素养培优练
13.有三个房间需要粉刷,粉刷方案要求:每个房间只用一种颜色,且三个房间颜色各不相同.已知三个房间的粉刷面积(单位:m2)分别为x,y,z,且x<y<z,三种颜色涂料的粉刷费用(单位:元/m2)分别为a,b,c,且a<b<c.在不同的方案中,最低的总费用(单位:元)是(  )
A.ax+by+cz B.az+by+cx
C.ay+bz+cx D.ay+bx+cz
14.建筑设计规定,民用住宅的窗户面积必须小于地板面积.但按采光标准,窗户面积与地板面积的比值应不小于10%,且这个比值越大,住宅的采光条件就越好,试问:同时增加相等的窗户面积和地板面积,住宅的采光条件是变好了,还是变坏了?请说明理由.
【参考答案】
1.解析:选A 因为x2+y2-4x+2y-(-5)=(x-2)2+(y+1)2,又x≠2且y≠-1,所以(x-2)2+(y+1)2>0,故M>-5.
2.解析:选B 根据不等式的性质,a<b,4>0 4a<4b,A项正确;a<b,-4<0 -4a>-4b,B项错误;a<b a+4<b+4,C项正确;a<b a-4<b-4,D项正确.
3.解析:选C 用作商法比较,由题意x>0,y>0,
∵==<1,∴x<y.
4.解析:选ABD < <0 ab(a-b)>0.
A.ab<0,a-b<0,ab(a-b)>0成立;
B.ab>0,a-b>0,ab(a-b)>0成立;
C.ab<0,a-b>0,ab(a-b)<0,不成立;
D.ab>0,a-b>0,ab(a-b)>0成立.
5.解析:因为(a+3)(a-5)-(a+2)(a-4)=(a2-2a-15)-(a2-2a-8)=-7<0,
所以(a+3)(a-5)<(a+2)(a-4).
答案:<
6.解析:①原来每天行驶x km,现在每天行驶(x+19)km.则不等关系“在8天内的行程超过2 200 km”,写成不等式为8(x+19)>2 200.②若每天行驶(x-12)km,则不等关系“原来行驶8天的路程现在花9天多时间”,写成不等式为8x>9(x-12).
答案:8(x+19)>2 200 8x>9(x-12)
7.解析:∵z=-(x+y)+(x-y),
-2≤-(x+y)≤,5≤(x-y)≤,
∴3≤-(x+y)+(x-y)≤8,
∴3≤z≤8.
答案:{z|3≤z≤8}
8.解:因为a+b>0,(a-b)2≥0,
所以a3+b3-ab2-a2b=a3-a2b+b3-ab2=a2(a-b)+b2(b-a)=(a-b)(a2-b2)=(a-b)2(a+b)≥0,
所以a3+b3≥ab2+a2b.
9.解析:选A ∵a+b=c+d,a+d>b+c,
∴a+d+(a+b)>b+c+(c+d),即a>c.∴b又∵a+cb>a>c.
10.解析:选AD 对于A,若a,b为正实数,则a2-b2=1 a-b= a-b>0 a>b>0,故a+b>a-b>0,若a-b≥1,则≥1 a+b≤1,这与a+b>a-b>0矛盾,故a-b<1成立,所以A正确;
对于B,取a=5,b=,则-=1,但a-b=5->1,所以B不正确;
对于C,取a=4,b=1,则|-|=1,但|a-b|=3<1不成立,所以C不正确;
对于D,(a-b)2-(1-ab)2=a2+b2-1-a2b2=(a2-1)·(1-b2)≤0,即|a-b|≤|1-ab|,所以D正确.
11.解:(1)证明:∵(-a1)(-a2)
=(-a1)=<0,
∴介于a1,a2之间.
(2)∵=>1,∴|a1-|>|a2-|,∴a2更接近于.
12.证明: ≥ +1≥+1 ≥ ≤.
13.解析:选B 法一:∵x<y<z,且a<b<c,
∴ax+by+cz-(az+by+cx)=a(x-z)+c(z-x)=(x-z)(a-c)>0,∴ax+by+cz>az+by+cx;
同理,ay+bz+cx-(ay+bx+cz)=b(z-x)+c(x-z)=(z-x)(b-c)<0,∴ay+bz+cx<ay+bx+cz;
同理,az+by+cx-(ay+bz+cx)=a(z-y)+b(y-z)=(z-y)(a-b)<0,∴az+by+cx<ay+bz+cx,∴最低费用为(az+by+cx)元.故选B.
法二:特殊值法,取x=1,y=2,z=3,a=1,b=2,c=3,则ax+by+cz=1×1+2×2+3×3=14,az+by+cx=1×3+2×2+3×1=10,ay+bz+cx=1×2+2×3+3×1=11,ay+bx+cz=1×2+2×1+3×3=13,故选B.
14.解:设住宅窗户面积、地板面积分别为a,b,同时增加的面积为m,根据问题的要求a0,于是>.又≥10%,因此>≥10%.所以同时增加相等的窗户面积和地板面积后,住宅的采光条件变好了.第二章 一元二次函数、方程和不等式
2.1 等式性质与不等式性质
明确目标 发展素养
1.梳理等式的性质. 2.理解不等式的概念. 3.研究不等式的性质. 1.通过不等式性质的判断与证明,培养逻辑推理能力. 2.借助不等式性质求范围问题,提升数学运算素养.
知识点一 实数的大小比较的基本事实
1.文字叙述
如果a-b是正数,那么a>b;
如果a-b等于0,那么a=b;
如果a-b是负数,那么a<b.反过来也对.
2.符号表示
a-b>0 a>b;a-b=0 a=b;a-b<0 a<b.
[微思考] x2+1与2x两式都随x的变化而变化,其大小关系并不显而易见,你能想个办法比较x2+1 与2x的大小关系吗?
提示:作差:x2+1-2x=(x-1)2≥0,∴x2+1≥2x.
知识点二 等式性质与不等式性质
1.等式性质
等式有下面的基本性质:
性质1 如果a=b,那么b=a;
性质2 如果a=b,b=c,那么a=c;
性质3 如果a=b,那么a±c=b±c;
性质4 如果a=b,那么ac=bc;
性质5 如果a=b,c≠0,那么=.
2.不等式性质
性质 别名 性质内容 注意
1 对称性 a>b b<a 可逆
2 传递性 a>b,b>c a>c 不可逆
3 可加性 a>b a+c>b+c 可逆
4 可乘性 a>b,c>0 ac>bc c的符号
a>b,c<0 ac<bc
5 同向可加性 a>b,c>d a+c>b+d 同向
6 同向同正 可乘性 a>b>0,c>d>0 ac>bd 同向
7 可乘方性 a>b>0 an>bn(n∈N,n≥2) 同正
题型一 用不等式(组)表示不等关系 
[典例1] 用一段长为30 m的篱笆围成一个一边靠墙的矩形菜园,墙长18 m,要求菜园的面积不小于110 m2,靠墙的一边长为x m.试用不等式表示其中的不等关系.
[解] 由于矩形菜园靠墙的一边长为x m,而墙长为18 m,所以0这时菜园的另一条边长为=m.
因此菜园面积S=x.
依题意有S≥110,即x≥110,
故该题中的不等关系可用不等式表示为
[方法技巧]
1.用不等式(组)表示不等关系的步骤
(1)审清题意,明确条件中的不等关系的个数.
(2)适当设未知数表示变量.
(3)用不等式表示每一个不等关系,并写成不等式(组)的形式.
2.用不等式表示不等关系的注意点
(1)利用不等式表示不等关系时,应注意必须是具有相同性质,可以比较大小的两个量才可用,没有可比性的两个量之间不能用不等式来表示.
(2)在用不等式表示实际问题时,一定要注意单位统一.  
【对点练清】
1.[变条件]本例中,若矩形的长、宽都不能超过11 m,对面积没有要求,则x应满足的不等关系是什么?
解:因为矩形的另一边15-≤11,所以x≥8.
又0<x≤18且x≤11,所以8≤x≤11.
2.[变条件]本例中,若要求x∈N,则x可以取哪些值?
解:函数S=x的对称轴方程为x=15,令S≥110,x∈N,经检验当x=13,14,15,16,17时S≥110.
题型二 比较实数(式子)的大小 
[典例2] 已知x≤1,比较3x3与3x2-x+1的大小.
[解] 3x3-(3x2-x+1)=(3x3-3x2)+(x-1)
=3x2(x-1)+(x-1)=(3x2+1)(x-1).
由x≤1得x-1≤0,而3x2+1>0,
∴(3x2+1)(x-1)≤0,∴3x3≤3x2-x+1.
[方法技巧]
比较两个实数(或式子)大小的步骤
(1)作差:对要比较大小的两个实数(或式子)作差.
(2)变形:对差进行变形.
(3)判断差的符号:结合变形的结果及题设条件判断差的符号.
(4)得出结论.
提醒:上述步骤可概括为“三步一结论”,这里的“判断差的符号”是目的,“变形”是关键.在变形中,一般变得越彻底,越有利于下一步的判断.其中变形的技巧较多,常见的有因式分解法、配方法、有理化法等.  
【对点练清】
1.把本例中“x≤1”改为“x∈R”,再比较3x3与3x2-x+1的大小.
解:3x3-(3x2-x+1)=(3x3-3x2)+(x-1)
=(3x2+1)(x-1).∵3x2+1>0,
当x>1时,x-1>0,∴3x3>3x2-x+1;
当x=1时,x-1=0,∴3x3=3x2-x+1;
当x<1时,x-1<0,∴3x3<3x2-x+1.
2.已知x∈R且x≠-1,试比较与1-x的大小.
解:∵-(1-x)==,
当x=0时,=1-x;
当1+x<0,即x<-1时,<0,∴<1-x;
当1+x>0且x≠0,即-10时,>0,
∴>1-x.
题型三 不等式性质的应用 
【分类例析】
角度(一) 判断命题的真假 
[典例3] 已知a,b,c∈R,且c≠0,则下列命题中是真命题的是(  )
A.如果a>b,那么> B.如果ac<bc,那么a<b
C.如果a>b,那么< D.如果a>b,那么>
[解析] 利用不等式的性质或者举反例进行判断.取a=2,b=-1,c=-1,满足选项A、B、C中的前提条件.对于选项A,有<,故A是假命题;对于选项B,有a>b,故B是假命题;对于选项C,有>,故C是假命题;对于选项D,∵c≠0,∴>0,由不等式的性质4知,D是真命题.
[答案] D
[方法技巧]
利用不等式判断正误的2种方法
(1)直接法.对于说法正确的,要利用不等式的相关性质证明;对于说法错误的,只需举出一个反例即可.
(2)特殊值法.注意取值一定要遵循三个原则:一是满足题设条件;二是取值要简单,便于验证计算;三是所取的值要有代表性.
角度(二) 证明不等式 
[典例4] 已知a>b>0,c<d<0,求证: < .
[证明] --=.
∵c<d<0,∴-c>-d>0.
又∵a>b>0,∴-ac>-bd>0,即-ac-(-bd)>0.
又cd>0,∴>0,∴-->0,
∴->->0,∴ > ,
即- >- ,∴ < .
[方法技巧]
(1)利用不等式的性质及其推论可以证明一些不等式,一定要在理解的基础上,记准、记熟不等式的性质及其推论,并注意在解题中灵活准确地加以应用.
(2)利用不等式的性质进行证明时,应注意紧扣不等式的性质成立的条件,且不可省略条件或跳步证明,更不能随意构造性质与法则.
方法一(性质法)简单快捷,但思路不易发现.
方法二(作差法)思路简单,但通分较麻烦.
方法三(作商法)首先需要判断两个式子的符号,然后再判断其比值与1的大小关系,证明步骤较复杂.  
角度(三) 求取值范围 
[典例5] 已知1<a<4,2<b<8,试求a-b与的取值范围.
[解] 因为1<a<4,2<b<8,
所以-8<-b<-2.所以1-8<a-b<4-2,
即-7<a-b<2.
又因为<<,所以<<=2,即<<2.
[方法技巧]
利用不等式的性质求代数式范围要注意的问题
(1)恰当设计解题步骤,合理利用不等式的性质.
(2)运用不等式的性质时要切实注意不等式性质的前提条件,切不可用似乎是很显然的理由,代替不等式的性质,如:由a>b及c>d,推不出ac>bd;由a>b,推不出a2>b2等.
(3)准确使用不等式的性质,不能出现同向不等式相减、相除的错误.  
【对点练清】
1.已知a>b>c,且a+b+c=0,则下列不等式恒成立的是(  )
A.ab>bc          B.ac>bc
C.ab>ac D.a|b|>|b|c
解析:选C 因为a>b>c,且a+b+c=0,所以a>0,c<0,所以ab>ac.
2.已知-1<x<4,2<y<3,则x-y的取值范围为________,3x+2y的取值范围为________.
解析:因为-1<x<4,2<y<3,
所以-3<-y<-2,所以-4<x-y<2.
由-1<x<4,2<y<3,得-3<3x<12,4<2y<6,
所以1<3x+2y<18.
答案:-4<x-y<2 1<3x+2y<18
3.(1)已知a(2)已知a>b,<,求证:ab>0.
证明:(1)-==.
∵a0,ab>0,
∴<0,故<.
(2)∵<,
∴-<0,即<0,
而a>b,∴b-a<0,∴ab>0.

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