等式性质与不等式性质:从比大小到基本不等式

不等式是高中数学里工具性最强的内容——求值域、证最值、讨论单调性都要用到它。这一篇先把“比大小”的地基打牢,再拿下高考最爱考的基本不等式与一元二次不等式。

不等式的性质(地基)

设 ,不等式的核心性质都从“数轴上的大小”来:

性质 内容
传递性
可加性 (同加同减不变向)
可乘性 ;(乘负数要变号!)
同向可加
同正可乘
乘方/开方 ()
倒数 (正数同号取倒数变号)

易错点:乘负数必须变号,这是不等式运算与等式最大的不同。判断“能否推出”的选择题,逐条对照上表,拿不准就取特殊值验证(如 )。

基本不等式(高考最值工具)

对于正数 ,有:

公式 (1)

当且仅当 时取等号。左边叫算术平均数,右边叫几何平均数——“算术平均不小于几何平均”。

使用三原则:一正、二定、三相等

  1. 一正: 必须都是正数(负数不适用,先取相反数或变形);
  2. 二定:和 为定值时,积 有最大值;积 为定值时,和 有最小值——必须出现“定值”才能用;
  3. 三相等:验证等号能否取到,即 是否在允许范围内。取不到等号时,最值要另找方法(如对勾函数、单调性)。
题型 处理套路 示例
和定求积最大 直接套用, 时最大 , 求最值
积定求和最小 拆配出定值 , 求最值
“1”的代换 乘以 的等价式再展开 已知 ,求 最值
分母有变量 先换元或凑分母 求 最小值

“1 的代换”是高频技巧:已知 且 ,求 的最小值。做法: 展开得 ,当 即 时取等。

一元二次不等式(高考必考)

三个“二次”的关系

一元二次不等式 ()的解法,本质是看二次函数图像在 轴上方还是下方。设对应方程 的两根为 ,判别式 :

情形 解集 解集
两根之外: 或 两根之间:
空集
全体实数 空集

记忆口诀:“大于取两边,小于取中间”(前提是 且有两根)。若 ,先把两边同乘 化为 再解——别硬记符号。

含参讨论的固定流程

解含参一元二次不等式,按以下顺序分类:

  1. 看二次项系数是否为 0(是一次还是二次);
  2. 二次时求判别式 ,讨论与 0 的关系(两根存在性);
  3. 有根时比较两根大小(尤其含参时 与 谁大取决于参数);
  4. 最后套“大于取两边、小于取中间”。
公式 (2)

对 恒成立 且 (二次); 时退化为一次恒成立问题,需单独讨论。

分式不等式与绝对值不等式(延伸)

分式不等式 不能直接“两边乘分母”(不知道正负),要移项通分转化为整式不等式:

公式 (3)

易错点:分式不等式转整式后,分母 这个约束必须保留——否则会把使分母为零的“假根”混进解集。带等号时尤其要小心。

绝对值不等式 (), 或 ——“小于夹中间,大于分两边”,与一元二次不等式口诀同构。