第 11 课:不等式基本性质

初升高数学衔接课程 · 不等式与函数模块
⏱ 90 分钟 ⭐⭐⭐ 难度 📝 知识梳理 + 典例 + 作业

目录

  1. 一、知识梳理
    1. 不等式的基本性质
    2. 比较大小方法
    3. 绝对值不等式
    4. 绝对值三角不等式
  2. 二、典例精讲
    1. 例 1:不等式性质的应用
    2. 例 2:作差法比较大小
    3. 例 3:作差法(配方变形)
    4. 例 4:解 |ax+b| 型绝对值不等式
    5. 例 5:零点分段法
    6. 例 6:绝对值三角不等式
  3. 三、课后作业

一、知识梳理

1. 不等式的基本性质

初中已学:一元一次不等式解法、简单不等式加减乘除规则。高中需要系统掌握不等式的完整性质体系

编号性质内容条件
1对称性若 a > b,则 b < a恒成立
2传递性若 a > b,b > c,则 a > c恒成立
3可加性若 a > b,则 a + c > b + c恒成立
4同向可加若 a > b,c > d,则 a + c > b + d同向不等式
5正乘保号若 a > b,c > 0,则 ac > bcc > 0
6负乘变号 ⭐若 a > b,c < 0,则 ac < bcc < 0 ⚠️
7同向可乘若 a > b > 0,c > d > 0,则 ac > bd各项为正
8乘方保序若 a > b > 0,则 aⁿ > bⁿ正数乘方
9开方保序若 a > b > 0,则 √a > √b正数开方

⚠️ 三个易错点:

2. 比较大小方法

(1)作差法(万能法)

四步:作差 → 变形(配方/因式分解/通分)→ 判断符号 → 得出结论

(2)作商法(适用于同号数)

当 a > 0,b > 0 时:a/b > 1 ⇒ a > b;a/b = 1 ⇒ a = b;a/b < 1 ⇒ a < b

⚠️ 作商法必须保证分母为正!

3. 绝对值不等式

绝对值是初高中最大的脱节知识点之一。初中完全不涉及,高中贯穿始终。

类型解集口诀
|x| < a(a > 0){x | −a < x < a}小于取中间
|x| > a(a > 0){x | x > a 或 x < −a}大于取两边
|x − a| < b(b > 0){x | a − b < x < a + b}小于取中间
|x − a| > b(b > 0){x | x > a + b 或 x < a − b}大于取两边

零点分段法(含多个绝对值)

1. 找零点:令各绝对值内部 = 0,得 n 个零点

2. 分段:n 个零点将数轴分为 n + 1 段

3. 去绝对值:逐段去掉绝对值符号,解不等式

4. 合并:取各段解集的并集

4. 绝对值三角不等式

||a| − |b|| ≤ |a + b| ≤ |a| + |b|

|a + b| = |a| + |b|,当且仅当 ab ≥ 0

|a − b| = |a| + |b|,当且仅当 ab ≤ 0

二、典例精讲

【例 1】不等式性质的应用

(1)已知 a > b > 0,c < d < 0,比较 ac 与 bd 的大小。

(2)已知 a > b,判断:① a² > b² ② a³ > b³ ③ 1/a < 1/b 是否一定成立。

解析:

(1)a > b > 0,c < d < 0。c < 0,由性质 6(负乘变号)得 ac < bc。b > 0,由性质 5 得 bc < bd。故 ac < bc < bd。

ac < bd

(2)① 不一定。反例:a = −1,b = −2,a² = 1 < b² = 4。平方保序需要 a、b 同号且为正。

② 一定成立。a³ − b³ = (a − b)(a² + ab + b²) > 0,故 a³ > b³。

③ 不一定。若 a > 0 > b,则 1/a > 0 > 1/b,方向相反。涉及倒数必须分正负讨论!

【例 2】作差法比较大小

比较 (x + 1)(x + 4) 与 (x + 2)(x + 3) 的大小。

解析:作差:(x+1)(x+4) − (x+2)(x+3) = (x²+5x+4) − (x²+5x+6) = −2 < 0。

(x+1)(x+4) < (x+2)(x+3)

无论 x 取何值,前者总比后者小 2。

举一反三:比较 (x² + 1)² 与 x⁴ + x² + 1(x ≠ 0)。

【例 3】作差法(配方变形)

已知 a > 0,b > 0,比较 a/b + b/a 与 2 的大小。

解析:作差:a/b + b/a − 2 = (a²+b²−2ab)/(ab) = (a−b)²/(ab)。

a/b + b/a ≥ 2(等号当 a = b 时成立)

基本不等式的雏形,第 12 课深入展开。

【例 4】解 |ax + b| 型绝对值不等式

(1)|2x − 3| < 5    (2)|3x + 6| ≥ 9    (3)|5 − 2x| ≤ 3

(1)|2x−3| < 5 → −5 < 2x−3 < 5 → −2 < 2x < 8。

{x | −1 < x < 4}

(2)|3x+6| ≥ 9 → 3x+6 ≥ 9 或 3x+6 ≤ −9。

{x | x ≥ 1 或 x ≤ −5}

(3)|5−2x| = |2x−5| ≤ 3 → −3 ≤ 2x−5 ≤ 3。

{x | 1 ≤ x ≤ 4}

【例 5】零点分段法 ⭐

解不等式:|x − 1| + |x + 2| > 5

找零点:x = 1,x = −2。分三段。

① x < −2:(−x+1) + (−x−2) > 5 → −2x−1 > 5 → x < −3。结合前提:x < −3。

② −2 ≤ x < 1:(−x+1) + (x+2) > 5 → 3 > 5,无解。

③ x ≥ 1:(x−1) + (x+2) > 5 → 2x+1 > 5 → x > 2。结合前提:x > 2。

解集:{x | x < −3 或 x > 2}

几何理解:|x−1|+|x+2| 是点 x 到 1 和 −2 的距离和,最小值为 3。要超过 5,x 需跑到两端更远处。

举一反三:解 |x − 2| − |x + 3| < 4。

【例 6】绝对值三角不等式

(1)求 |x − 3| + |x + 1| 的最小值。

几何法:点 x 到 3 和 −1 的距离之和,x 在中间时最小 = |3 − (−1)| = 4。

最小值为 4

(2)已知 |x − a| < 1,|y − b| < 2,求证:|2x + y − 2a − b| < 4。

|2x+y−2a−b| = |2(x−a)+(y−b)| ≤ 2|x−a| + |y−b| < 2×1 + 2 = 4。

举一反三:求 |x − 1| + |x − 3| + |x − 5| 的最小值。

三、课后作业

A 组 · 基础题(共 8 题)
  1. 已知 a > b,c > d,判断:① a+c > b+d ② a−c > b−d ③ ac > bd 是否一定成立。
  2. 证明:若 a > b > 0,c > d > 0,则 a/d > b/c。
  3. 作差法比较:(x+3)(x−2) 与 (x+1)(x−4)。
  4. 作商法比较:已知 a > b > 0,比较 a²/b 与 b²/a。
  5. 解不等式:|3x − 6| < 9。
  6. 解不等式:|2x + 1| ≥ 7。
  7. 解不等式:|x + 1| + |x − 3| ≤ 8。
  8. 求 |x + 2| + |x − 4| 的最小值。
B 组 · 提高题(共 4 题)
  1. 已知 a > b > 0,求证:√(a+1) − √a < √(b+1) − √b。
  2. 解不等式:|x − 1| + |x − 2| + |x − 3| > 6。
  3. 已知 |x−a| < ε,|y−b| < ε(ε > 0),求证:|xy−ab| < ε(|a| + |b| + ε)。
  4. 解不等式:|2x − 1| + |x + 3| < 7。
C 组 · 挑战题(共 3 题)
  1. 设 a > 0,b > 0,a ≠ b,求证:(a+b)/2 > √(ab) > 2ab/(a+b)。
  2. 解不等式:||x − 1| − 2| < 3。
  3. 已知 |x| ≤ 1,|y| ≤ 1,求 |x+y| + |x−y| 的最大值和最小值。