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4-5 第二节 绝对值不等式一.教学目标: 1.理解绝对值的几何意义(1)实数a的绝对值|a|表示数轴上坐标为a的点A到原点的距离.(2)对于任意两个实数a,b,设它们在数轴上的对应点分别为A、B,那么|a-b|的几何意义是数轴上A,B两点之间的距离,即线段AB的长度.2.掌握绝对值三角不等式及
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2.基本不等式优质教案设计
未知
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关键词:2.基本不等式优质教案设计
正文
4-5 第二节 绝对值不等式
一.教学目标: 1.理解绝对值的几何意义
(1)实数a的绝对值|a|表示数轴上坐标为a的点A到原点的距离.
(2)对于任意两个实数a,b,设它们在数轴上的对应点分别为A、B,那么|a-b|的几何意义是数轴上A,B两点之间的距离,即线段AB的长度.
2.掌握绝对值三角不等式及其应用
(1)如果a,b是实数,则|a+b|≤|a|+|b|,当且仅当ab≥0时,等号成立.
(2)如果把上面的绝对值三角不等式中的实数a,b换成向量a,b,则它的几何意义是三角形两边之和大于第三边.
3.了解三个实数的绝对值不等式
如果a,b,c是实数,那么|a-c|≤|a-b|+|b-c|,当且仅当(a-b)(b-c)≥0时,等号成立.
4.绝对值不等式的解法
.1)含绝对值的不等式|x|<a与|x|>a的解法
不等式
|x|<a |x|>a
2).|ax+b|≤c(c>0)和|ax+b|≥c(c>0)型不等式的解法
(1)|ax+b|≤c⇔-c≤ax+b≤c;
(2)|ax+b|≥c⇔ax+b≥c或ax+b≤-c.
3).|x-a|+|x-b|≥c和|x-a|+|x-b|≤c型不等式的解法
(1)利用绝对值不等式的几何意义求解.
(2)以绝对值的零点为分界点,将数轴分为几个区间,利用“零点分段法”求解,体现分类讨论的思想.确定各个绝对值符号内多项式的正、负性进而去掉绝对值符号是解题关键.
(3)构造函数,结合函数的图象求解.
a>0
{x|-a<x<a}
{x|x>a或x<-a}
a=0
∅
{x∈R|x≠0}
a<0 ∅
R
1
二.教学过程
(一)[问题思考] 1.|a+b|与|a|-|b|,|a-b|与|a|-|b|及|a|+|b|分别具有什么关系?
析:|a|-|b|≤|a+b|,|a|-|b|≤|a-b|≤|a|+|b|.
2.不等式|a|-|b|≤|a±b|≤|a|+|b|中“=”成立的条件分别是什么?
析:不等式|a|-|b|≤|a+b|≤|a|+|b|,右侧“=”成立的条件是ab≥0,左侧“=”成立的条件是ab≤0,且|a|≥|b|;不等式|a|-|b|≤|a-b|≤|a|+|b|,右侧“=”成立的条件是ab≤0,左侧“=”成立的条件是ab≥0且|a|≥|b|.
3.绝对值不等式|a-c|≤|a-b|+|b-c|的几何解释是什么?
析:在数轴上,a,b,c所对应的点分别为A,B,C,当点B在点A,C之间时,|a-c|=|a-b|+|b-c|;当点B不在点A,C之间时,|a-c|<|a-b|+|b-c|.
4.|x|以及|x-a|±|x-b|表示的几何意义是什么?
析:|x|的几何意义是数轴上表示数x的点到原点O的距离;
|x-a|±|x-b|的几何意义是数轴上表示数x的点与表示数a,b的点的距离之和(差).
5.如何解|x-a|<|x-b|、|x-a|>|x-b|(a≠b)型的不等式的解集?
析:可通过两边平方去绝对值符号的方法求解.
(二).形成新知: 1.绝对值三角不等式及取等号的条件
2. 绝对值不等式|a-c|≤|a-b|+|b-c|的几何解释
3.含绝对值不等式的几个模型及三种解法. (三).新知应用:
(1)以下四个命题:
①若a,b∈R,则|a+b|-2|a|≤|a-b|;
2
②若|a-b|<1,则|a|<|b|+1;
x2③若|x|<2,|y|>3,则||<;
y3|A|+|B|1④若AB≠0,则lg≥( lg|A|+lg|B|).
22其中正确的命题有(
) A.4个 B.3个 C.2个 D.1个
|a+b|(2)不等式≥1成立的充要条件是________.
|a|-|b|[析] 本题考查绝对值三角不等式定理的应用及充要条件等问题.
解答问题(1)可利用绝对值三角不等式定理,结合不等式的性质、基本定理等一一验证;
解答问题(2)应分|a|>|b|与|a|<|b|两类讨论.
(1)|a+b|=|(b-a)+2a|≤|b-a|+2|a| |a-b|+2|a|∴|a+b|-2|a|≤|a-b|,①正确;
1>|a-b|≥|a|-|b|, ∴|a|<|b|+1,②正确;
|y|>3,∴11|x|2<. 又∵|x|<2, ∴<.③正确;
|y|03|y|3|A|+|B|=1(|A|2+|B|2+2|A||B|),
≥1(2|A||B|+2|A||B|)=|A||B|,
424|A|+|B|∴2lg≥lg|A||B|. 2|A|+|B|1∴lg≥(lg|A|+lg|B|),④正确.
22(2)当|a|>|b|时,有|a|-|b|>0, ∴|a+b|≥||a|-|b||=|a|-|b|. ∴必有当|a+b||a+b|≥1. 即|a|>|b|是≥1成立的充分条件.
|a|-|b||a|-|b|2|a+b|≥1时, 由|a+b|>0,必有|a|-|b|>0. |a|-|b||a+b|≥1成立的必要条件.故所求为:|a|>|b|. |a|-|b|即|a|>|b|,故|a|>|b|是答案:(1)A (2)|a|>|b| 方法与规律:
(1)定理|a|-|b|<|a±b|<|a|+|b|的几何意义是:三角形任意两边之差小于第三边,三角形任意两边之和大于第三边.
3
(2)对|a|-|b|≤|a±b|≤|a|+|b|的诠释:
定理的构
特征
成部分
关系
中间部分为|a+b|时,ab≤0,且|a|≥|b|时,左边的等号成左端
可能是负的
|a|-|b|
≤中间部分
≥0,且|a|≥|b|时,左边等号成立.
用“+”连接时,ab≥0,右端取等号,ab≤0,且|a|≥|b|时,中间部分
肯定是非负的
|a±b|
≤右端
≥左端
左端取等号;用“-”连接时,立;中间部分为|a-b|时,ab大小
等号成立的条件
ab≥0,且|a|≥|b|时,左端取等号,ab≤0,右端取等号.
中间部分为|a+b|时,ab≥右端
是非负的
|a|+|b|
-b|时,ab≤0,等号成立. 变式训练: 1.(1)若x<5,n∈N+,则下列不等式:
①|xlg|<5|lg|; ②|x|lg<5lg; ③xlg<5|lg|;
n+1n+1n+1n+1n+1n+1<5|lg|. n+1n+1≥中间部分
0,等号成立;中间部分为|annnnnnn④|x|lgn其中,能够成立的有________.
|a|-|b||a|+|b|(2)已知|a|≠|b|,m=,n=,则m,n之间的大小关系是(
) |a-b||a+b|A.m>n
B.m<n
C.m=n
D.m≤n
解析:(1)∵0<<1.∴lg<0. n+1n+1nn
4
由x<5,并不能确定|x|与5的关系,
∴可以否定①②③,而|x|lgnn+1<0,④成立.
(2)∵|a|-|b|≤|a±b|≤|a|+|b|,
|a|-|b||a-b|∴m=≤=1,
|a-b||a-b|n=|a|+|b||a|+|b|≥=1,∴m≤1≤n. |a+b||a|+|b|答案:(1)④
(2)D 例题2. 解下列不等式:(1)1<|x-2|≤3;
(2)|2x+5|>7+x;
(3)11≤. x-2|x|2[精讲详析] 本题考查较简单的绝对值不等式的解法.解答本题(1)可利用公式转化为|ax+b|>c(c>0)或|ax+b|<c(c>0)型不等式后逐一求解,也可利用绝对值的定义分两种情况去掉绝对值符号,还可用平方法转化为不含绝对值的不等式.
(2)可利用公式法转化为不含绝对值的不等式.
(3)可分类讨论去掉分母和绝对值.
(1)法一:原不等式等价于不等式组
|x-2|>1,
|x-2|≤3,x<1或x>3,即
-1≤x≤5,解得-1≤x<1或3<x≤5,
所以原不等式的解集为{x|-1≤x<1或3<x≤5}.
法二:原不等式可转化为:
①x-2≥0,x-2<0,或②
1<x-2≤3,1<-(x-2)≤3,由①得3<x≤5,由②得-1≤x<1,
所以原不等式的解集是{x|-1≤x<1或3<x≤5}.
5
2法三:原不等式的解集就是1<(x-2)2≤9的解集,即(x-2)≤9,-1≤x≤5,(x-2)2>1,解得
x<1或x>3,∴-1≤x<1或3<x≤5.
∴原不等式的解集是{x|-1≤x<1或3<x≤5}.
(2)由不等式|2x+5|>7+x,
可得2x+5>7+x或2x+5<-(7+x),
整理得x>2或x<-4. ∴原不等式的解集是{x|x<-4或x>2}.
(3)①当x2-2<0且x≠0,
即当-2<x<2,
且x≠0时,原不等式显然成立.
②当x2-2>0时,
原不等式与不等式组|x|>2,x2-2≥|x|等价,
x2-2≥|x|,即|x|2-|x|-2≥0,
∴|x|≥2,∴不等式组的解为|x|≥2,
即x≤-2或x≥2.
∴原不等式的解集为
(-∞,-2]∪(-2,0)∪(0,2)∪[2,+∞).
——————————————————
绝对值不等式的常见类型及其解法:
(1)形如|f(x)|<a,|f(x)|>a(a∈R)型不等式
此类不等式的简单解法是等价命题法,即
①当a>0时,|f(x)|<a⇔-a<f(x)<a. |f(x)|>a⇔f(x)>a或f(x)<-a;
②当a=0时,|f(x)|<a无解.
|f(x)|>a⇔f(x)≠0;
6
③当a<0时,|f(x)|<a无解.
|f(x)|>a⇔f(x)有意义.
(2)形如|f(x)|<|g(x)|型不等式
此类问题的简单解法是利用平方法,即
|f(x)|<|g(x)|⇔[f(x)]2<[g(x)]2
⇔[f(x)+g(x)][f(x)-g(x)]<0. (3)形如|f(x)|<g(x),|f(x)|>g(x)型不等式
此类不等式的简单解法是等价命题法,即
①|f(x)|<g(x)⇔-g(x)<f(x)<g(x),
②|f(x)|>g(x)⇔f(x)>g(x)或f(x)<-g(x)(其中g(x)可正也可负).若此类问题用分类讨论法来解决,就显得较复杂.
(4)形如a<|f(x)|<b(b>a>0)型不等式
此类问题的简单解法是利用等价命题法,即
a<|f(x)|<b(0<a<b) ⇔a<f(x)<b或-b<f(x)<-a. (5)形如|f(x)|<f(x),|f(x)|>f(x)型不等式
此类问题的简单解法是利用绝对值的定义,即
|f(x)|>f(x)⇔f(x)<0,
|f(x)|<f(x)⇔f(x)∈∅.
1.(江苏高考)解不等式x+|2x-1|<3. 解:原不等式可化为2x-1≥0,x+(2x-1)<3,
或2x-1<0,-(2x-1)<3.解得1≤x<4或-2<x<1x232. 所以原不等式的解集是4x|-2<x<3.
7
例3. 解不等式|x+1|+|x-1|≥3.
[精讲详析] 解答本题,可以采用零点分段法求解,也可以转化为分段函数,借助函数图象求解.
法一:当x≤-1时,原不等式可以化为
-(x+1)-(x-1)≥3,
解得:x≤-32. 当-1 x+1-(x-1)≥3,即2≥3.不成立,无解. 当x≥1时,原不等式可以化为 x+1+x-1≥3.所以x≥32. 综上,可知原不等式的解集为 x|x≤-332或x≥2. 法二:将原不等式转化为|x+1|+|x-1|-3≥0.构造函数y=|x+1|+|x-1|-3, 作出函数的图象,如图所示: 函数的零点是-332,2. 从图象可知,当x≤-32或x≥32时,y≥0, 即|x+1|+|x-1|-3≥0. 所以原不等式的解集为3-∞,-2∪32,+∞. 8 —————————————————— (1)|x-a|+|x-b|≥c、|x-a|+|x-b|≤c(c>0)型不等式的三种解法:分区间(分类)讨论法、图象法和几何法.分区间讨论的方法具有普遍性,但较麻烦;几何法和图象法直观,但只适用于数据较简单的情况. (2)|x-a|+|x-b|≥c、|x-a|+|x-b|≤c(c>0)型不等式的图象解法和画出函数f(x)=|x-a|+|x-b|-c的图象是密切相关的,其图象是折线,正确地画出其图象的关键是写出f(x)的分段-2x+a+b-c, (x≤a),表达式.不妨设a<b,于是f(x)=b-a-c, (a<x<b), 2x-a-b-c, (x≥b).这种图象法的关键是合理构造函数,正确画出函数的图象,求出函数的零点,体现了函数与方程结合、数形结合的思想. 2.解不等式|2x+1|-|x-4|>2. 解:法一:令y=|2x+1|-|x-4|,则 y=1 3x-3-<x<4,2x+5(x≥4).作出函数y=|2x+1|-|x-4|与函数y=2的图象, 1-x-5x≤-,2 5它们的交点为(-7,2)和,2. 35所以|2x+1|-|x-4|>2的解集为(-∞,-7)∪,+∞. 3法二:当x≥4时,(2x+1)-(x-4)>2, 解得x>-3,∴x≥4. 9 1当-≤x<4时,(2x+1)+(x-4)>2, 255解得x>,∴<x<4. 331当x<-时,-(2x+1)+(x-4)>2, 2解得x<-7,∴x<-7. 5. x|x<-7或x>综上可知,不等式的解集为3 例4. 设函数f(x)=|x-1|+|x-a|,如果∀x∈R,f(x)≥2,求a的取值范围. [精讲详析] 本题考查绝对值不等式的解法.解答本题应先对a进行分类讨论,求出函数f(x)的最小值,然后求a的取值范围. 若a=1,f(x)=2|x-1|,不满足题设条件. -2x+a+1,x≤a,若a<1,f(x)=1-a,a<x<1, 2x-(a+1),x≥1,f(x)的最小值为1-a. -2x+a+1,x≤1,若a>1,f(x)=a-1,1<x<a, 2x-(a+1),x≥a,f(x)的最小值为a-1. 所以∀x∈R,f(x)≥2的充要条件是|a-1|≥2, 从而a的取值范围为(-∞,-1]∪[3,+∞). —————————————————— 含有参数的不等式的求解问题分两类,一类要对参数进行讨论,另一类如本例,对参数a并没有进行讨论,但去绝对值时对变量进行讨论,得到两个不等式组,最后把两个不等式组的解集合并,即得该不等式的解集. 3.设函数f(x)=|2x-4|+1. 10 (1)画出函数y=f(x)的图象; (2)若不等式f(x)≤ax的解集非空,求a的取值范围. 解:(1)由于f(x) -2x+5,x<2,= 2x-3,x≥2,则函数y=f(x)的图象如图所示. (2)由函数y=f(x)与函数y=ax的图象可知, 1当且仅当a≥或a<-2时, 2函数y=f(x)与函数y=ax的图象有交点. 故不等式f(x)≤ax的解集非空时, a的取值范围为(-∞,-2)∪,+∞. [考题印证] (全国卷)已知函数f(x)=|2x-a|+a. (1)当a=2时,求不等式f(x)≤6的解集; (2)设函数g(x)=|2x-1|.当x∈R时,f(x)+g(x)≥3,求a的取值范围. [命题立意] 本题主要考查含绝对值不等式的解法,利用绝对值三角不等式求参数取值范围的12 11 方法. [解] (1)当a=2时,f(x)=|2x-2|+2. 解不等式|2x-2|+2≤6 得-1≤x≤3. 因此f(x)≤6的解集为{x|-1≤x≤3}. (2)当x∈R时,f(x)+g(x)=|2x-a|+a+|1-2x|≥3, 即x-a2+12-x3-a≥2. 又ax-2+12-xmin=12-a2, 所以12-a23-a≥2,解得a≥2. 所以a的取值范围是[2,+∞). (四)巩固练习: 1.若不等式|ax+2|<6的解集为(-1,2),则实数a的取值为( ) A.8 B.2 C.-4 D.-8 解析:选C 原不等式化为-6<ax+2<6, 即-8<ax<4. 又∵-1<x<2, ∴验证选项易知a=-4适合. 2.不等式x2-x>x2-x的解集是( ) A.{x|0<x<2} B.{x|x<0或x>2} C.{x|x<0} D.{x|x>2} 解析:选B 由x2-x>x2-x,可知x2-x<0, ∴x<0或x>2. 3.如果关于x的不等式|x-a|+|x+4|≥1的解集是全体实数,则实数a的取值范围是( A.(-∞,3]∪[5,+∞) B.[-5,-3] ) 12 C.[3,5] D.(-∞,-5]∪[-3,+∞) 解析:选D 在数轴上,结合绝对值的几何意义可知a≤-5或a≥-3. 4.若|a-c|<b,则下列不等式不成立的是( ) A.|a|<|b|+|c| B.|c|<|a|+|b| C.b>|c|-|a| D.b<||a|-|c|| 解析:选D ∵|a-c|<b,令a=1,c=2,b=3. 则|a|=1,|b|+|c|=5,∴|a|<|b|+|c|成立. |c|=2,|a|+|b|=4,∴|c|<|a|+|b|成立. ||c|-|a||=||2|-|1||=1,∴b>||c|-|a||成立. 故b<||a|-|c||不成立. 二、填空题 5.若ab>0,则下面四个不等式:①|a+b|>|a|;②|a+b|<|b|;③|a+b|<|a-b|;④|a+b|>|a|-|b|中,正确的有________. 解析:∵ab>0,∴a,b同号. ∴|a+b|=|a|+|b|. ∴①④正确. 答案:①④ 6.(江西高考)对于实数x,y,若|x-1|≤1,|y-2|≤1,则|x-2y+1|的最大值为________. 解析:|x-2y+1|=|(x-1)-2(y-1)|≤|x-1|+|2(y-2)+2|≤1+2|y-2|+2≤5,即|x-2y+1|的最大值为5. 答案:5 7.下列四个不等式:①logx10+lg x≥2(x>1); ②|a-b|<|a|+|b|;③|+|≥2(ab≠0); ④|x-1|+|x-2|≥1,其中恒成立的是________(把你认为正确的序号都填上). 1解析:logx10+lg x=+lg x≥2,①正确. lg xbaabab≤0时,|a-b|=|a|+|b|,②不正确; 13 ∵ab≠0,与同号, baabbaba∴+=+≥2,③正确; abab由|x-1|+|x-2|的几何意义知 |x-1|+|x-2|≥1恒成立,④也正确. 综上①③④正确. 答案:①③④ 8.不等式|2x-1|-x<1的解集是________. 解析:原不等式等价于|2x-1|<x+1⇔-x-1< 3x>0,2x-1<x+1⇔⇔0<x<2. x<2答案:{x|0<x<2} 9.(陕西高考)若存在实数x使|x-a|+|x-1|≤3成立,则实数a的取值范围是________. 解析:|x-a|+|x-1|≥|a-1|,则只需要|a-1|≤3,解得-2≤a≤4.
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