两个绝对值不等式命题及其应用

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  摘 要:本文主要给出了两个由三个函数组成的绝对值不等式的命题.
  关键词:函数;绝对值;充要条件;应用
  中图分类号:G632文献标识码:A文章编号:1008-0333(2021)10-0006-02
  给出三个函数f(x),g(x),F(x),其绝对值之间的大小关系,有如下:
  命题1 f(x)+g(x)≤F(x)的充要条件是f(x)+g(x)≤F(x)且f(x)-g(x)≤F(x).
  证明:充分性
  若f(x)g(x)<0,则f(x)+g(x)=f(x)-g(x)≤F(x);
  若f(x)g(x)≥0,则f(x)+g(x)=f(x)+g(x)≤F(x).充分性得证.
  必要性
  由f(x)+g(x)≤F(x)得f(x)+g(x)≤f(x)+g(x)≤F(x);由f(x)-g(x)≤F(x)得
  f(x)-g(x)≤f(x)+g(x)≤F(x).必要性得证.
  于是命题1得证.
  命题2 f(x)+g(x)≥F(x)的充要条件是f(x)+g(x)≥F(x)或f(x)-g(x)≥F(x).
  证明:充分性
  若f(x)+g(x)≥F(x),则f(x)+g(x)≥f(x)+g(x)≥F(x);
  若f(x)-g(x)≥F(x),则f(x)+g(x)≥f(x)-g(x)≥F(x).充分性得证.
  必要性
  若f(x)g(x)<0,则f(x)-g(x)=f(x)+g(x)≥F(x);
  若f(x)g(x)≥0,则f(x)+g(x)=f(x)+g(x)≥F(x).必要性得证.
  于是命题2得證.
  含有两个绝对值的不等式问题,是高中数学选修4-5中的重要内容,也是高考的重点内容.对于绝对值不等式的解法,常用“零点分析法”去掉绝对值,化归为若干个不等式组问题,原不等式的解集是这些不等式组解集的并集.若利用上述两个命题解绝对值不等式,可操作性强,过程简洁明快.下面我们通过几道题目加以说明.
  例1 (人教B版选修4-5第14页例2)解不等式x+2+x-1<4.
  解 由命题1得2x+1<43<4,解得-52<x<32.所以等式的解集为x-52<x<32.
  例2 (2015年全国Ⅰ卷理科第24题)已知函数f(x) =x+1-2x-a,a>0.
  (1)当a=1时,求不等式f(x)>1的解集;
  (2)若f(x)的图象与x轴围成的三角形的面积大于6,求a的取值范围.
  解 (1) 当a=1时,不等式f(x)>1等价于x+1-2x-1>1,即x+1>2x-2+1.
  由命题1得2x-1<x+12x-3<x+1,则x 2-2x<03x 2-14x+8<0,解得23<x<2,所以不等式的解集为x23<x<2.
  (2)解答略.
  例3 已知函数f(x)=2x-1+2x+a,g(x)=x+3.
  (1)当a=-2时,求不等式f(x)<g(x)的解集;
  (2)设a>-1,且当x∈-a2,12时, f(x)≤g(x), 求a的取值范围(2013年全国Ⅰ卷理科第24题).
  解 (1)当a=-2时,不等式f(x)<g(x)等价于2x-1+2x-2<x+3.由命题1得
  4x-3<x+33<x+3,解得0<x<2,所以不等式的解集为x0<x<2.
  (2)解答略.
  例4 (人教A版选修4-5第17页例5)解不等式x-1+x+2≥5.
  解 由命题2得2x+1≥5或3>5,解得x≤-3或x≥2,所以不等式的解集为xx≤-3或x≥2.
  例5 (2015年山东卷理科第5题)不等式x-1-x-5<2的解集是().
  A.-SymboleB@,4 B.-SymboleB@,1 C.1,4 D.1,5
  解 x-1-x-5<2化归为x-1<x-5+2.由命题2得x-3>x-1或x-7>x-1,解得x<2或x<4,所以不等式的解集为-SymboleB@,4.选择答案A.
  例6 (2012年全国Ⅰ卷理科第24题)已知函数f(x) =x+a+x-2.
  (1)当a=-3时,求不等式f(x)≥3的解集;
  (2)若f(x)≤x-4的解集包含1,2,求a的取值范围
  解 (1)当a=-3时,不等式f(x)≥3等价于x-3+x-2≥3.由命题2得2x-5≥3或1≥3,解得x≤1或x≥4,所以不等式的解集为xx≤1或x≥4.
  (2)解答略.
  参考文献:
  [1]韩景岗,陈国林.巧用不等式 妙解两类最值题[J].高中数学教与学,2018(1):18-19.
  [责任编辑:李 璟]
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