题目一:解不等式$2+log_{\frac12}(5-x)+log_2{\frac1x}\gt0$。1993年高考数学题目,这题不得分,考大学有难度。
解题思路:充分利用对数的性质:零和负数没有对数,再利用对数的运算规则进行求解。
$\begin{split}\text{解:}\\&\text{依题意:}\because\begin{cases}5-x\gt0\\x\gt0\end{cases}\\&\therefore0\lt x\lt5\\&根据对数换底公式:原式左边=\log_24-log_2{(5-x)}+log_2{\frac1x}\\&\therefore \log_2{\frac{4}{(5-x)x}}\gt0=\log_21\\&\therefore \frac{4}{(5-x)x}\gt1\\&\therefore x^2-5x+4>0\\&\therefore (x-4)(x-1)\gt0\\&\therefore x\gt4或x\lt1\\&\therefore 0\lt x\lt1或4\lt x\lt5\end{split}$
题目二:解不等式$\sqrt{2x+5}\gt x+1$。1985年高考题,看似简单,满分不易。
解题思路:乍一看,题目似乎简单,但是稍不仔细,也可能失分,关键是考察集合的应用,基本概念不能模糊,否则,得满分不易。
$\begin{split}\text{解:}\\&\text{分两种情况:}\\&(一)\begin{cases}2x+5\geqslant0\\x+1\lt0\end{cases}\Rightarrow -\frac{5}{2}\leqslant x\lt -1\\&(二)\begin{cases}2x+5\geqslant0\qquad\quad\dots(1)\\x+1\geqslant0\qquad\quad\ldots(2)\\ \sqrt{2x+5}\gt x+1\ldots(3)\end{cases}\\&由(1)得:x\geqslant -\frac{5}{2},由(2)得:x\geqslant-1\\&(3)式两边平方得:2x+5\geqslant(x+1)^2\Rightarrow2x+5\gt x^2+2x+1\Rightarrow x^2-4\lt0\\&\therefore -2\lt x\lt2\\&第二种情况的条件:-1\leqslant x\lt2\\&\therefore综上所述不等式的解集:-\frac{5}{2}\leqslant x\lt2\end{split}$
题目三:解方程$\displaystyle3^{\sqrt{5x-y}}+2^{\sqrt{y-5}}=2$。解指数方程,难倒一片。
解题思路:乍一看,指数方程,还有两个未知数,无从下手,实际上是需要从指数和根式的性质入手,用解不等式的思路求解方程,类似题目一定有特殊的成立条件,只要掌握方法,这类题目其实特别简单。
$\begin{split}\text{解:}\\&\because\sqrt{5x-y}\geqslant0,\sqrt{y-5}\geqslant0\\&\therefore 3^{\sqrt{5x-y}}\geqslant1,2^{\sqrt{y-5}}\geqslant1\\&\therefore3^{\sqrt{5x-y}}+2^{\sqrt{y-5}}\geqslant2\\&\therefore\text{方程成立的唯一条件就是:}3^{\sqrt{5x-y}}=2^{\sqrt{y-5}}=1\\&\therefore \begin{cases}\sqrt{5x-y}=0\\ \sqrt{y-5}=0\end{cases}\\&\therefore x=1,y=5 \end{split}$
题目四:不等式组$\begin{cases}5\leqslant2x-1\leqslant11\\[2ex] \qquad x\lt a\end{cases}$的正整数解有三个,求$a$的取值范围。中考常见题,看似简单,容易丢分。
解题思路:类似题目是中考常见题之一,考察数轴的应用尝试以及集合概念,看似简单,但稍一疏忽就容易丢分,所以,解这种题目一要仔细,二要概念清晰。
$\begin{split}解:\\[2ex]&5\leqslant2x-1\leqslant11\\[2ex]&6\leqslant2x\leqslant12\\[2ex]&3\leqslant x\leqslant6\\[2ex]&\therefore可以得出x有四个正整数解\\[2ex]&\because已知条件是有三个正整数解,所以a的取值在5和6之间:\\[2ex]&\begin{cases}a=5\Rightarrow x \lt 5\qquad :只有3、4两个解,不符合已知条件 \\[2ex]a=6\Rightarrow x \lt 6\qquad :有3、4、5三个解,符合已知条件\end{cases}\\[2ex]&\therefore a的取值范围是:5\lt a\leqslant6\end{split}$
题目五:实系数方程:$x^2+ax+b=0$有两个实数根$\alpha、\beta$,若$\lvert \alpha\rvert\lt2,\lvert \beta\rvert\lt2,\text{求证:}2\lvert a\rvert\lt4+b\quad$。1993年全国高考数学题,用初中知识居然也可以求证,不过,需要综合能力。
解题思路:乍一看,一元二次方程、实数根、绝对值,比较棘手,似乎无从下手,仔细分析需要求证的结论,相当于:$\pm2a\lt4+b$,由此想到一元二次函数的图像与取值关系。
$\begin{split}解:\\&\because依题意可知:\\& y=x^2+ax+b 函数的图像开口朝上,与x轴的两个交点位于(-2,2)之间,即-2\lt\alpha和\beta\lt2\\&根据一元二次函数的图像性质:\\&\begin{cases}y(-2)=(-2)^2+a(-2)+b\gt0\\[2ex]y(2)=2^2+2a+b\gt0\end{cases}\\&\therefore \begin{cases}2a\lt4+b\\[2ex]-2a\lt4+b\end{cases}\\&\therefore2\lvert a\rvert\lt4+b\end{split}$
题目六:比较大小$1.01^{100}\text{与}2$,哪个数字大?
解题思路:类似题目,一般有三种方法:(1)作差法:两数相减,看看差的正负;(2)两数相除,看看商是否大于1;(3)放缩法,把复杂的展开式放大,制造一个不等式,然后错位约分,最终比较大小。
$\begin{split}解:\\&1.01^{100}=\left(1+\frac1{100}\right)^{100}\\&\because1+\frac1{100}\gt 1+\frac1{101}\gt 1+\frac1{102}\gt 1+\frac1{103}\gt\cdots\gt 1+\frac1{199}\gt1\\&\therefore\left(1+\frac{1}{100}\right)^{100}\gt\underbrace{(1+\frac{1}{100})\times(1+\frac{1}{101})\times(1+\frac{1}{102})\times(1+\frac{1}{103})\times\cdots\times(1+\frac{1}{199})}_{100项}\\&=\underbrace{\frac{101}{100}\times\frac{102}{101}\times\frac{103}{102}\times\frac{104}{103}\times\cdots\times\frac{200}{199}}_{100项}\\&=\underbrace{\frac{\color{red}\bcancel{101}}{100}\times\frac{\color{red}\bcancel{102}}{\color{red}\bcancel{101}}\times\frac{\color{red}\bcancel{103}}{\color{red}\bcancel{102}}\times\frac{\color{red}\bcancel{104}}{\color{red}\bcancel{103}}\times\cdots\times\frac{200}{\color{red}\bcancel{199}}}_{100项}=\frac{200}{100}=2\\&\therefore 1.01^{100}>2\end{split}$
拓展题:华为公司面试题(3分钟):比较$6^{93}和9^{63}$大小。
解题思路:类似幂的比较大小,通常采用作商法,通过两数相除,判断商是否大于1来确定大小。
$\begin{split}解:\\&\frac{6^{93}}{9^{63}}=\frac{6^{63}\times6^{30}}{9^{63}}=\frac{6^{63}\times6^{30}}{(6\times1.5)^{63}}=\frac{6^{30}}{1.5^{63}}=\frac{(4\times1.5)^{30}}{1.5^{30}\times1.5^{33}}\\&=\frac{4^{30}}{1.5^{33}}=\frac{2^{60}}{1.5^{33}}\\&\because 2\gt1.5,60\gt33\therefore \frac{2^{60}}{1.5^{33}}\gt1\\&\therefore 6^{93}\gt9^{63}\end{split}$
《 “初中数学解不等式技巧集锦” 》 有 2 条评论
均值不等式:
$a,b\in R^+(R^+表示正实数)$,
那么$\bbox[yellow,5pt,border:2px solid red]{\displaystyle\frac{2}{\displaystyle\frac1a+\frac1b}\leqslant\sqrt{ab}\leqslant\frac{a+b}{2}\leqslant\sqrt{\frac{a^2+b^2}{2}}}$
当且仅当$a=b$时,所有等号成立。
其中:$\displaystyle\frac{a+b}{2}叫做算术平均数;\sqrt{ab}叫做几何平均数;$
$\sqrt{\displaystyle\frac{a^2+b^2}{2}}叫做平方平均数;\displaystyle\frac{2}{\displaystyle\frac1a+\frac1b}叫做调和平均数。$
$\begin{split}&用LaTex实现的表格:\\&\begin{array}{|c|l|c|r|}\hline n&\text{Left}&\text{Center}&\text{Right}\\ \hline 1&0.24&1&125\\ \hline 2&-1&189&-8\\ \hline 3&-20&2000&\bbox[yellow,5pt,border:2px solid red]{e^{i\pi}+1}\\ \hline \end{array}\end{split}$