2023年人教版高中数学《不等式》全套精品讲义.pdf
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1、第三章不等式第一教时教材:不等式、不等式的综合性质目的:首先让学生掌握不等式的一个等价关系,了解并会证明不等式的基本性质。过程:一、引入新课1世界上所有的事物不等是绝对的,相等是相对的。2过去我们已经接触过许多不等式从而提出课题二、几个与不等式有关的名称(例略)1“同向不等式与异向不等式”2“绝对不等式与矛盾不等式”三、不等式的一个等价关系(充要条件)1从实数与数轴上的点一一对应谈起2应用:例一比较与的大小解:(取差)小结:步骤:作差变形判断结论例三 比较大小 1和解:0baba0baba0baba)5)(3(aa)4)(2(aa)5)(3(aa)4)(2(aa07)82()152(22aaa
2、a)5)(3(aa)4)(2(aax22)1(x124xx22)1(x)1(24xx22424112xxxxx0 x02x22)1(x124xx2311023231;当时=;当时3设且,比较与的大小解:当时;当时四、不等式的性质1性质 1:如果,那么;如果,那么(对称性)证:由正数的相反数是负数2性质 2:如果,那么(传递性)证:,两个正数的和仍是正数由对称性、性质 2 可以表示为如果且那么五、小结:1不等式的概念2一个充要条件3性质 1、2六、作业:P5 练习P8 习题 6.113补充题:1若,比较与的大小02524562)10()23(2223110abmamb),(Rmbaabmamb)
3、()(maaabm),(Rmbaababmambababmambababmamb0a1a0ttalog2121logta02)1(212ttttt211atalog2121logta10atalog2121logtabaababbaba0ba0)(ba0ababbacbcabacb0ba0cb)(ba0)(cb0cacabcabac142yx22yx201解:=2比较 2sin 与 sin2 的大小(0 2)略解:2sinsin2=2sin(1 cos)当(0,)时 2sin(1 cos)02sinsin2当(,2)时 2sin(1 cos)02sin 当时总有第二教时教材:不等式基本性质(续
4、完)目的:继续学习不等式的基本性质,并能用前面的性质进行论证,从而让学生清楚事物内部是具有固有规律的。过程:一、复习:不等式的基本概念,充要条件,基本性质1、2二、1性质 3:如果,那么(加法单调性)反之亦然证:从而可得移项法则:推论:如果且,那么(相加法则)证:推论:如果且,那么(相减法则)证:或证:上式0241yx22yx20105)15(2y22yx2010a1a)1(log3aa)1(log2aa)1()1()1(223aaaa10a1123aa)1(log3aa)1(log2aa1a1123aa)1(log3aa)1(log2aa)1(log3aa)1(log2aabacbca0)(
5、)(bacbcacbcabcabcbbacba)()(badcdbcadbcadbcbdccbcababadcdbcadcdcdbcadcba)()()()(dcbadbcadcba00dcba2性质 4:如果且,那么;如果且那么(乘法单调性)证:根据同号相乘得正,异号相乘得负,得:时即:时即:推论 1如果且,那么(相乘法则)证:推论 1(补充)如果且,那么(相除法则)证:推论 2如果,那么3性质 5:如果,那么证:(反证法)假设则:若这都与矛盾三、小结:五个性质及其推论口答 P8练习 1、2习题 6.14四、作业P8练习 3习题 6.15、6五、供选用的例题(或作业)1已知,求证:证:2若,
6、求不等式同时成立的条件ba0cbcacba0cbcaccbabcac)(ba0ba0c0)(cbabcac0c0)(cbabcac0ba0dcbdacbdacbdbcbdcbcaccba0,0,0badc0dbca0cd0011badcdbca0bannba)1(nNn且0bannba)1(nNn且nnbababababannnnbannba0ba0dc0edbecae011000edbcadbcadcbadbecaeRba,baba11,解:3设,求证证:又04比较与的大小解:当时即5若求证:解:6若求证:00011ababbaababbaRcba,0,0 abccba0111cba0cba
7、222cba0222bcacab0abc222cba0bcacababccabcabcba1110abc0bcacab0111cba|,0baaba1b1a1b1abab0,0 ba|baba0ab0ab0ababa1b10,0 ba|baba0ab0ab0ababa1b10,baabab101aabab0a0abba0abab0a01abaab1ab0,0dcbadbcasinsinloglog证:1又原式成立第三教时教材:算术平均数与几何平均数目的:要求学生掌握算术平均数与几何平均数的意义,并掌握“平均不等式”及其推导过程。过程:一、定理:如果,那么(当且仅当时取“=”)证明:1指出定理适
8、用范围:2强调取“=”的条件二、定理:如果是正数,那么(当且仅当时取“=”)证明:即:当且仅当时注意:1这个定理适用的范围:2语言表述:两个正数的算术平均数不小于它们的几何平均数。三、推广:定理:如果,那么(当且仅当时取“=”)证明:1sin00logsin0,0dcbadbcadbca11Rba,abba222ba222)(2baabba0)(0)(22babababa时,当时,当abba222Rba,baba,abba2baabba2)()(22abba2abba2baabba2RaRcba,abccba3333cbaabcabbacbaabccba333)(32233333上式0从而指出
9、:这里就不能保证推论:如果,那么(当且仅当时取“=”)证明:四、关于“平均数”的概念1如果则:叫做这 n 个正数的算术平均数叫做这 n 个正数的几何平均数2点题:算术平均数与几何平均数3基本不等式:这个结论最终可用数学归纳法,二项式定理证明(这里从略)语言表述:n 个正数的算术平均数不小于它们的几何平均数。4的几何解释:以为直径作圆,在直径AB上取一 点 C,)(3)()(22cbaabccbabacba32)(222abcbcacbabacba)(222cabcabcbacba)()()(21222accbbacbaRcba,a b ccba3333Rcba,0cbaRcba,33a b c
10、cbacba3333333333)()()(cbacba33a b ccba33a b ccbaNnnRaaan且1,21naaan21nnaaa21naaan21nnaaa21niRaNni1,*abba2baABDDCab过 C 作弦 DDAB则从而而半径五、例一已知为两两不相等的实数,求证:证:以上三式相加:六、小结:算术平均数、几何平均数的概念基本不等式(即平均不等式)七、作业:P11-12练习 1、2P12习题 5.21-3补充:1已知,分别求的范围(8,11)(3,6)(2,4)2试比较与(作差)3求证:证:三式相加化简即得第四教时教材:极值定理目的:要求学生在掌握平均不等式的基础
11、上进而掌握极值定理,并学会初步应用。过程:二、复习:算术平均数与几何平均数定义,平均不等式三、若,设abCBCACD2abCDabCDba2cba,cabcabcba222abba222bccb222caac222cabcabcba222)(2222cabcabcba22232,86babababa,Rx124x232xx124x232xx)(2222222cbaaccbba)(2222baba)(2222cbcb)(2222caacRyx,2),(22yxyxQ2),(yxyxAxyyxG),(求证:加权平均;算术平均;几何平均;调和平均证:即:(俗称幂平均不等式)由平均不等式即:综上所述:
12、例一、若求证证:由幂平均不等式:四、极值定理已知都是正数,求证:1如果积是定值,那么当时和有最小值2如果和是定值,那么当时积有最大值证:1 当(定值)时,上式当时取“=”当时有yxyxH12),(),(),(),(),(yxHyxGyxAyxQ2442)2(22222222yxyxyxxyyxyx2222yxyx),(),(yxAyxQ),(),(yxGyxA),(222),(yxGxyxyxyyxxyyxH),(),(yxHyxG),(),(),(),(yxHyxGyxAyxQRbaba,1225)1()1(22bbaa2)11()1()1(222bbaabbaa2252)23(2)3(2)
13、1(222baabbbaabayx,xypyxyxp2yxsyxxy241sRyx,xyyx2xyppyx2yxp2yxyxmin)(yxp22 当(定值)时,上式当时取“=”当时有注意强调:1 最值的含义(“”取最小值,“”取最大值)2 用极值定理求最值的三个必要条件:一“正”、二“定”、三“相等”五、例题1证明下列各题:证:于是若上题改成,结果将如何?解:于是从而若则解:若则显然有若异号或一个为 0 则2求函数的最大值求函数的最大值解:当即时即时syx2sxy241sxyyxyx2max41)(sxy210loglgxx)1(x1x0lg x010logx210lglg210loglgxx
14、xx10 x10 x0lg x010logx2)10log()lg(xx210loglgxx1ba41abRba,410abba,0ab41ab)1(2xxy)10(x)1(2xxy)10(x10 x01xxx1232x274)3122(4)1(2243xxxxxxy32x274maxy当时3若,则为何值时有最小值,最小值为几?解:=当且仅当即时六、小结:1四大平均值之间的关系及其证明2极值定理及三要素七、作业:P12 练习 3、4习题 6.2 4、5、6补充:下列函数中取何值时,函数取得最大值或最小值,最值是多少?1时23时第五教时教材:极值定理的应用目的:要求学生更熟悉基本不等式和极值定理
15、,从而更熟练地处理一些最值问题。过程:八、复习:基本不等式、极值定理10 x1102x)1)(1(221)1(2222222xxxxxy274)3)1()1(2(213222xxx33,1222xxx274max2y932maxy1xx11xx1x01x011x11xx112111)1(21111xxxx111xx0 x1)11(minxxx)32(xxy31x31maxyxxy451412,1minyx0 xxxy32161,26minyx九、例题:1求函数的最大值,下列解法是否正确?为什么?解一:解二:当即时答:以上两种解法均有错误。解一错在取不到“=”,即不存在使得;解二错在不是定值(常
16、数)正确的解法是:当且仅当即时2若,求的最值解:从而即3设且,求的最大值)0(,322xxxy3322243212311232xxxxxxxxy3min43yxxxxxy623223222xx3222123x633min3242123221262yxxxx2122x6233322236232932323232323232xxxxxxxxyxx2322263x3min3623y14x22222xxx)1(1)1(2111)1(2111)1(21222222xxxxxxxxx14x0)1(x0)1(1x2)1(1)1(xx1)1(1)1(21xx1)2222(min2xxxRx1222yx21yx
17、解:又即4已知且,求的最小值解:当且仅当即时十、关于应用题1P11 例(即本章开头提出的问题)(略)2将一块边长为的正方形铁皮,剪去四个角(四个全等的正方形),作成一个无盖的铁盒,要使其容积最大,剪去的小正方形的边长为多少?最大容积是多少?解:设剪去的小正方形的边长为则其容积为当且仅当即时取“=”0 x)221(21222yxyx2321)2()221(2222yxyx423)2321(212yx423)1(max2yxRyxba,1ybxayxyxyxbxaybaybxayxyx)(1)(2)(2bayxbxaybayxbxaybayx2min)()(bayxax)20(,)2(2axxax
18、V)2()2(441xaxaxV2723)2()2(44133axaxaxxax246ax即当剪去的小正方形的边长为时,铁盒的容积为十一、作业:P12 练习 4习题 6.27补充:1求下列函数的最值:1(min=6)2()21时求的最小值,的最小值2 设,求的最大值(5)3 若,求的最大值4 若且,求的最小值3若,求证:的最小值为 34制作一个容积为的圆柱形容器(有底有盖),问圆柱底半径和高 各 取 多 少 时,用 料 最 省?(不 计 加 工 时 的 损 耗 及 接 缝 用 料)第六教时教材:不等式证明一(比较法)目的:以不等式的等价命题为依据,揭示不等式的常用证明方法之一比较法,要求学生能
19、教熟练地运用作差、作商比较法证明不等式。过程:一、复习:1不等式的一个等价命题2比较法之一(作差法)步骤:作差变形判断结论6a2723a)(,422Rxxxy)20(,)2(2axxaxy272max3a0 x236xxyxxy362)429,9(327,91x)3(log27log33xxy10 x)1(24xxy)332,274(xRyx,12yxyx11)223(0ba)(1baba316 m)4,2(mhmR二、作差法:(P1314)1求证:x2+3 3x证:(x2+3)3x=x2+3 3x2已知 a,b,m 都是正数,并且a b,求证:证:a,b,m 都是正数,并且a 0,ba 0
20、即:变式:若 a b,结果会怎样?若没有“a a2b3+a3b2证:(a5+b5)(a2b3+a3b2)=(a5a3b2)+(b5a2b3)=a3(a2b2)b3(a2b2)=(a2b2)(a3b3)=(a+b)(ab)2(a2+ab+b2)a,b 都是正数,a+b,a2+ab+b2 0 又ab,(ab)2 0(a+b)(ab)2(a2+ab+b2)0 即:a5+b5 a2b3+a3b24甲乙两人同时同地沿同一路线走到同一地点,甲有一半时间以速度m行走,另一半时间以速度n 行走;有一半路程乙以速度m 行走,另一半路程以速度 n 行走,如果 mn,问:甲乙两人谁先到达指定地点?解:设从出发地到指
21、定地点的路程为S,甲乙两人走完全程所需时间分别是t1,t2,则:可得:S,m,n 都是正数,且mn,t1t2 0 即:t1 b 0 时,当 b a 0 时,(其余部分布置作业)作商法步骤与作差法同,不过最后是与1 比较。四、小结:作差、作商五、作业:P15练习P18习题 6.314第七教时教材:不等式证明二(比较法、综合法)目的:加强比商法的训练,以期达到熟练技巧,同时要求学生初步掌握用综合法证明不等式。过程:二、比较法:a)复习:比较法,依据、步骤比商法,依据、步骤、适用题型b)例一、证明:在是增函数。证:设 2x1 0,x1+x2 4 0 又y1 0,y1 y2在是增函数abbababaa
22、bba2)(2222)()(baabbababababaabba1)(2baba1)(,02,12babababa1)(,02,102babababa2)(babaabba3422xxy),2)4)(4434342121121212222221212222xxxxxxxxxxxxyy12021yy3422xxy),2三、综合法:定义:利用某些已经证明过的不等式和不等式的性质,推导出所要证明的不等式,这个证明方法叫综合法。i.已知 a,b,c 是不全相等的正数,求证:a(b2+c2)+b(c2+a2)+c(a2+b2)6abc证:b2+c22bc,a 0,a(b2+c2)2abc同理:b(c2+
23、a2)2abc,c(a2+b2)2abca(b2+c2)+b(c2+a2)+c(a2+b2)6abc当且仅当 b=c,c=a,a=b时取等号,而 a,b,c 是不全相等的正数a(b2+c2)+b(c2+a2)+c(a2+b2)6abcii.设 a,b,cR,1 求证:2 求证:3 若 a+b=1,求证:证:1 2 同理:,三式相加:3 由幂平均不等式:iii.a,b,cR,求证:1)(2222baba)(2222222cbaaccbba22121ba0)2(2222baba2|2|222bababa)(2222baba)(2222cbcb)(2222acac)(2222222cbaaccbba
24、1222)1(2)21()21()2121(21bababa22121ba9)111)(cbacba23证:1 法一:,两式相乘即得。法二:左边3+2+2+2=9 2 两式相乘即得3 由上题:即:三、小结:综合法四、作业:P1516练习1,2P18习题 6.31,2,329)111)(accbbacba23bacacbcba33 abccba313111abccba)()()(3cbbccaacbaabccbabcbaacba3)()(23222accbbaaccbba3)()(13111accbbaaccbba29)111)(accbbacba29111acbcbabac23bacacbcb
25、a补充:1已知 a,b R+且 ab,求证:(取差)2设R,x,y R,求证:(取商)3已知 a,b R+,求证:证:a,b R+4设 a0,b0,且 a+b=1,求证:2121212212)()(baabbayxyx22cossin2)2(333baba0)(2baabbaba22)()(2233baabbabababa)(3)(333baabba33333)()(3)(4babbaababa2)2(333baba225)1()1(22bbaa证:第八教时教材:不等式证明三(分析法)目的:要求学生学会用分析法证明不等式。过程:一、介绍“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
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