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
- 一正: 必须都是正数(负数不适用,先取相反数或变形);
- 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;
- 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:
- 看二次项系数是否为 0(是一次还是二次);
- 二次时求判别式 ,讨论与 0 的关系(两根存在性);
- 有根时比较两根大小(尤其含参时 与 谁大取决于参数);
- 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。