文档内容
微专题:作差或作商比较大小
【考点梳理】
作差(商)比较法的步骤是:①作差(商);②变形:配方、因式分解、通分、分母(分子)有理化等;③判断符
号(判断商和“1”的大小关系);④给出结论.
【题型归纳】
题型一:作差法比较代数式的大小
1.若实数 、 满足 ,下列不等式中恒成立的是( )
A. B. C. D.
2.已知 ,则下列大小关系正确的是( )
A. B.
C. D.
3.若 ,则下列不等式不能成立的是( )
A. B. C. D.
题型二:作商法比较代数式的大小
4.设 , , ,则( )
A. B. C. D.
5.已知 , , ,则正数 , , 的大小关系为( )
A. B. C. D.
6.设x、y、z为正实数,且 ,则( )
A. B. C. D.
题型三:由不等式的性质证明不等式
7.设 ,则“ ”是“ ”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
第 1 页
学学科科网网((北北京京))股股份份有有限限公公司司8.下列命题中,正确的是( )
A.若 , , 则 B.若 , 则
C.若 , , 则 D.若 ,则
9.下列结论正确的是( )
A.若ac>bc,则a>b B. ,则a>b
C.若ab>0, 0N
C.M=N D.M≥N
18.设a、b是正实数,以下不等式恒成立的为( )
A. B.
C. D.
19.下列选项正确的是( )
A.a与b的差不是正数用不等式表示为a-b<0
B.a的绝对值不超过3用不等式表示为a≤3
C.(x-3)2<(x-2)(x-4)
D.x2+y2+1>2(x+y-1)
20.不等式a2+1≥2a中等号成立的条件是( )
A.a=±1 B.a=1 C.a=-1 D.a=0
21.已知实数a,b满足 , ,则下列判断正确的是( )
A. B. C. D.
22.已知 ,则下列结论正确的是( )
A. B.
C. D.
23.若非零实数 , 满足 ,则下列不等式成立的是( )
A. B.
C. D.
24.实数 , , 分别满足 , , ,则 , , 的大小关系为( )
第 3 页
学学科科网网((北北京京))股股份份有有限限公公司司A. B. C. D.
25.若正实数a,b满足 ,且 ,则下列不等式一定成立的是( )
A. B. C. D.
26.古希腊科学家阿基米德在《论平面图形的平衡》一书中提出了杠杆原理,它是使用天平秤物品的理论基础,
当天平平衡时,左臂长与左盘物品质量的乘积等于右臀长与右盘物品质量的乘积,某金店用一杆不准确的天平
(两边臂不等长)称黄金,某顾客要购买 黄金,售货员先将 的砝码放在左盘,将黄金放于右盘使之平衡后
给顾客;然后又将 的砝码放入右盘,将另一黄金放于左盘使之平衡后又给顾客,则顾客实际所得黄金( )
A.大于 B.小于 C.大于等于 D.小于等于
27.已知 的三边长分别为 、 、 ,有以下4个命题:
(1)以 、 、 为边长的三角形一定存在;
(2)以 、 、 为边长的三角形一定存在;
(3)以 、 、 为边长的三角形一定存在;
(4)以 、 、 为边长的三角形一定存在;其中正确命题的个数为( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
28.某次全程马拉松比赛中,选手甲前半程以速度a匀速跑,后半程以速度b匀速跑;选手乙前一半时间以速度a
匀速跑,后一半时间以速度b匀速跑(注:速度单位 ),若 ,则( )
A.甲先到达终点 B.乙先到达终点
C.甲乙同时到达终点 D.无法确定谁先到达终点
29.某单位计划今明两年购买某物品,现有甲、乙两种不同的购买方案,甲方案:每年购买的数量相等;乙方案:
每年购买的金额相等,假设今明两年该物品的价格分别为 、 ,则这两种方案中平均价格比较低的是
( )
A.甲 B.乙 C.甲、乙一样 D.无法确定
30.设 , ,给出下列不等式不恒成立的是( )
A. B.
C. D.
【高分突破】
第 4 页
学学科科网网((北北京京))股股份份有有限限公公司司一、单选题
31.实数 , , 满足 且 ,则下列关系成立的是( )
A. B. C. D.
32.已知 ,则下列结论正确的是( )
A. B.
C. D.
33.已知 , ,则( )
A. B.
C. D.
二、多选题
34.已知等比数列 的公比为 ,前 项和 ,设 ,记 的前 项和为 ,则下列判断正
确的是( )
A.若 ,则 B.若 ,则
C.若 ,则 D.若 ,则
35.已知 , ,给出下列四个不等式,其中一定成立的不等式为( )
A. B.
C. D.
36.下列命题成立的是( )
A.若 ,则 B.若 , , ,则
C.若 , ,则 D.若 , ,则
37.已知两个不为零的实数 , 满足 ,则下列说法中正确的有( )
A. B. C. D.
三、填空题
38.若a=1816,b=1618,则a与b的大小关系为________.
第 5 页
学学科科网网((北北京京))股股份份有有限限公公司司39.已知 , 为实数,则 ______ .(填“>”、“<”、“≥”或“≤”)
40.已知 , ,则M________N.(填“>”或“<”)
41.函数 在 上的平均变化率为 ,在 上的平均变化率为 ,则 与 的大小
关系是______.
42.下列四个命题:
①若 , ,则 ;
②函数 的最小值是3;
③已知正实数 , 满足 ,则 的最小值为 .
其中所有正确命题的序号是__________.
43.已知 ,则 ___________ .(用“>”或“<”填空)
四、解答题
44.若 , ,求证: .
45.若实数x,y,m满足 ,则称x比y接近m,
(1)若 比3接近1,求x的取值范围;
(2)证明:“x比y接近m”是“ ”的必要不充分条件;
(3)证明:对于任意两个不相等的正数a、b,必有 比 接近 .
46.(1)设 ,试比较 与 的大小
(2)已知 , ,求 的取值范围.
47.对在直角坐标系的第一象限内的任意两点作如下定义:若 ,那么称点 是点 的“上位点”.同
时点 是点 的“下位点”;
(1)试写出点 的一个“上位点”坐标和一个“下位点”坐标;
第 6 页
学学科科网网((北北京京))股股份份有有限限公公司司(2)已知点 是点 的“上位点”,判断点 是否既是点 的“上位点”,又是点 的
“下位点”,证明你的结论;
(3)设正整数 满足以下条件:对集合 内的任意元素 ,总存在正整数 ,使得点 既是
点 的“下位点”,又是点 的“上位点”,求正整数 的最小值.
48.已知 , .
(1)求证: ;
(2)若 ,求ab的最小值.
第 7 页
学学科科网网((北北京京))股股份份有有限限公公司司参考答案
1.A
【解析】
【分析】
利用作差法可判断各选项中不等式的正误.
【详解】
因为 ,则 ,故 ,A对B错;
,即 ,
当且仅当 时,即当 时,等号成立,CD都错.
故选:A.
2.C
【解析】
【分析】
结合不等式的性质以及差比较法确定正确答案.
【详解】
为正数, 为负数,所以 , ,
,
所以 .
故选:C
3.B
【解析】
【分析】
由不等式的性质及对数函数单调性依次判断即可.
【详解】
由 ,可得 , ,A、D正确;
由 结合 的单调递增知 ,B错误;
,则 ,C正确.
故选:B.
4.D
【解析】
【分析】
利用比商法比较 的大小,构造新函数并利用放缩法比较 的大小,进而得到 .
【详解】
第 8 页因为 , ,由 ,可得 ,
令 ,则
则 为增函数,又 ,
则 恒成立,即 时, 恒成立,
则 ,则
令 ,则 恒成立,
则 为增函数,又
则 恒成立,即 时, 恒成立,
则 ,则 ,则
综上,
故选:D
5.A
【解析】
【分析】
由已知求出m,n,p,再借助商值比较法及“媒介”数推理判断作答.
【详解】
由 ,得 ,由 ,得 ,
因此, ,即 ,
由 ,得 ,于是得 ,
所以正数 , , 的大小关系为 .
故选:A
6.C
【解析】
【分析】
设 ,将2x,3y,4z用k表示,再用作商比较法比较大小即可.
【详解】
解: 为正数,
第 9 页令
所以
所以 ,
又因为 , ,所以 ,
故选: C.
7.A
【解析】
【分析】
根据不等式的基本性质可证充分性成立,举例说明可证必要性不成立.
【详解】
,所以充分性成立,
当 时,满足 ,但 不成立,所以必要性不成立.
所以“ ”是“ ”的充分不必要条件.
故选:A.
8.C
【解析】
【分析】
根据不等式的基本性质及特殊值一一判断即可.
【详解】
解:对于A:当 , , , ,满足 , ,但是 ,故A错误;
对于B:当 时 ,故B错误;
对于C:由 ,所以 ,因为 ,所以 ,故C正确;
对于D:当 , 满足 ,但是 ,故D错误;
第 10 页故选:C
9.D
【解析】
【分析】
根据题目条件分别代入反例使得结果错误排除错误答案即可判定D正确.
【详解】
选项A:若c为负数,则ab>0, 00,所以M>N,
1 2 2 1 2
故选:B.
【点睛】
此题考查大小的比较,利用作差法进行求解,是一道基础题.
第 14 页18.D
【解析】
【分析】
根据不等式性质和基本不等式逐项分析判断即可得解.
【详解】
对于选项A,因为a、b是正实数,所以 ,则 ,可得到 ,当且仅当 时等号成
立,故选项A错误;
对于选项B,因为a、b是正实数,所以 ,当且仅当 ,即 时取等号,故选
项B错误;
对于选项C, ,当且仅当 时取等号,故选项C错误;
对于选项D, ,则 恒成立,故选项D正确;
故选:D.
19.D
【解析】
【分析】
用做差法比较大小,即可做出判断.
【详解】
A.a与b的差不是正数用不等式表示为a-b≤0,故A错误;
B.a的绝对值不超过3用不等式表示为|a|≤3,故B错误;
C.(x-3)2-(x-2)(x-4)=1>0,所以(x-3)2>(x-2)(x-4),故C错误;
D.x2+y2+1-2(x+y-1)=(x-1)2+(y-1)2+1>0,所以x2+y2+1>2(x+y-1),故D正确.
故选:D
20.B
【解析】
【分析】
由a2+1-2a=(a-1)2可得结果.
【详解】
a2+1-2a=(a-1)2≥0,∴ a=1时,等号成立.
故选:B.
21.C
【解析】
【分析】
根据对数和指数的单调性可判断 , ;在构造函数 , ,再根据换元法和不等式放
缩,可证明当 时, ,由此即可判断 的大小.
【详解】
第 15 页因为
,所以 ;
由 且 ,所以 ,所以 ,
令 , ,
令 ,则 ,
则 , 等价于 , ;
又 ,
所以当 时, ,
故 ,所以 .
故选:C.
22.D
【解析】
【分析】
根据不等式的性质,结合指数函数、对数函数的单调性、作差法比较大小等知识,逐一分析各个选项,即可得答
案.
【详解】
因为 ,所以 ,
对于A: , ,所以 ,故A错误;
对于B: ,所以 在 上为增函数,
又 ,所以 ,故B错误;
对于C: ,
因为 , ,所以 ,
所以 ,故C错误;
对于D: ,
因为 , ,
所以 ,即 ,故D正确.
故选:D
23.C
第 16 页【解析】
【分析】
举出符合条件的特例即可判断选项A,B,D,对于C,作出不等式两边的差即可判断作答.
【详解】
取 ,满足 ,而 ,A不成立;
取 ,满足 ,而 ,B不成立;
因 ,即有 ,C成立;
取 ,满足 ,而 ,即 ,D不成立.
故选:C
24.B
【解析】
【分析】
由题意得 , , ,然后 与 作差结合基本不等式比较大小,构造函数 ,
可判断其在 上单调递减,则 ,化简可得 ,则 ,则可比较出 与 的大
小即可
【详解】
由题意得 , , ,则
,
因为 ,
所以 ,
所以 ,
设 ,则 ,当 时, ,所以 在 上单调递减,所以
,即 ,所以 ,
所以 ,所以 ,所以 ,所以 ,
因为 ,所以 ,
第 17 页所以 ,
故选:B
【点睛】
关键点点睛:此题考查对数与指数的互化,考查基本不等式的应用,考查导数的应用,解题的关键是构造函数
判断出其单调性,可得 ,再转化为 ,考查数学转化思想和计算能力,属于难题
25.D
【解析】
【分析】
根据函数单调性及 得到 或 ,分别讨论两种情况下四个选项是否正确,A选项可以用
对数函数单调性得到,B选项可以用作差法,C选项用作差法及指数函数单调性进行求解,D选项,需要构造函数
进行求解.
【详解】
因为 , 为单调递增函数,故 ,由于 ,故 ,或 ,
当 时, ,此时 ;
,故 ;
, ;
当 时, ,此时 , ,故 ;
, ;
故ABC均错误;
D选项, ,两边取自然对数, ,因为不管 ,还是 ,均有
,所以 ,故只需证 即可,
设 ( 且 ),则 ,令 ( 且 ),则
,当 时, ,当 时, ,所以 ,所以
在 且 上恒成立,故 ( 且 )单调递减,因为 ,所以 ,结论
得证,D正确
故选:D
26.A
【解析】
【分析】
设天平左臂长为 ,右臂长为 (不妨设 ),先称得的黄金的实际质量为 ,后称得的黄金的实际质量为 .
第 18 页根据天平平衡,列出等式,可得 表达式,利用作差法比较 与10的大小,即可得答案.
【详解】
解:由于天平的两臂不相等,故可设天平左臂长为 ,右臂长为 (不妨设 ),
先称得的黄金的实际质量为 ,后称得的黄金的实际质量为 .
由杠杆的平衡原理: , .解得 , ,
则 .
下面比较 与10的大小:(作差比较法)
因为 ,
因为 ,所以 ,即 .
所以这样可知称出的黄金质量大于 .
故选:A
27.B
【解析】
【分析】
的三边长分别为 、 、 ,不妨设 ,则 ,通过平方作差判断(1)正确,直接作差判断
(2)(3),举反例判断(4),进而可得正确答案.
【详解】
的三边长分别为 、 、 ,不妨设 ,则 ,
对于(1): ,所以 ,所以以 、 、 为边长的三角形
一定存在;故(1)正确;
对于(2): 不一定成立,因此以 、 、 为边长的三角形不一定存在;故
(2)不正确;
对于(3): ,因此以 、 、 为边长的三角形一定存在;故(3)正确;
对于(4): 取 , ,因此 、 、 ,能构成一个三角形的三边,而 ,因此以
、 、 为边长的三角形不一定存在,故(4)不正确,
所以正确的命题有 个,
故选:B
【点睛】
关键点点睛:本题关键是设不妨设 ,则 ,然后(1)中带根号,所以平方后作差满足两边之和大
于第三边,对于(2)(3)直接作差,利用两个小编之和大于第三边,即可求解.
28.B
【解析】
第 19 页设马拉松全程为x,得到甲用的时间为 ,乙用的时间为 ,
做差比较大小可得答案.
【详解】
设马拉松全程为x,所以甲用的时间为 ,乙用的时间为 ,
因为 ,
所以 ,
所以 ,则乙先到达终点.
故选:B.
【点睛】
比较大小的方法有:
(1)根据单调性比较大小;(2)作差法比较大小;
(3)作商法比较大小;(4)中间量法比较大小.
29.B
【解析】
分别计算出两种方案的平均价格,然后利用作差法可得出结论.
【详解】
对于甲方案,设每年购买的数量为 ,则两年的购买的总金额为 ,
平均价格为 ;
对于乙方案,设每年购买的总金额为 ,则总数量为 ,
平均价格为 .
因为 ,所以, .
因此,乙方案的平均价格较低.
故选:B.
【点睛】
方法点睛:比较法是不等式性质证明的理论依据,是不等式证明的主要方法之一,作差法的主要步骤为:作差
——变形——判断正负.在所给不等式是积、商、幂的形式时,可考虑比商
30.B
【解析】
作差法比较大小及利用基本不等式判断可得.
【详解】
第 20 页解:设 , ,
对于A选项: ,故A选项的不等式恒成立;
,故B选项不恒成立;
,当且仅当 即 时取等号,故C选项中的不等式恒成立,
因为 , , ,当且仅当 , ,即 时取等号,故D选项中的不
等式恒成立,
故选:B.
【点睛】
利用基本不等式求最值时,要注意其必须满足的三个条件:
(1)“一正二定三相等”“一正”就是各项必须为正数;
(2)“二定”就是要求和的最小值,必须把构成和的二项之积转化成定值;要求积的最大值,则必须把构成积的
因式的和转化成定值;
(3)“三相等”是利用基本不等式求最值时,必须验证等号成立的条件,若不能取等号则这个定值就不是所求的
最值,这也是最容易发生错误的地方.
31.D
【解析】
【分析】
根据等式 可变形为 ,利用完全平方可得 大小,由 得 ,做差
,配方法比较大小.
【详解】
由 可得 ,则 ,
由 可得 ,利用完全平方可得
所以 ,
,
,
综上 ,
故选:D
【点睛】
本题主要考查了做差法比较两个数的大小,考查了推理与运算能力,属于难题.
32.B
【解析】
【分析】
结合不等式的性质、差比较法对选项进行分析,从而确定正确选项.
【详解】
第 21 页因为 ,所以 ,故A错误;
因为 ,所以 ,所以 ,故B正确;
因为 ,所以 不成立,故C错误;
,因为 ,所以 ,即 ,所以 成立,故D错误.
故选:B
33.D
【解析】
【分析】
根据对数函数的单调性及对数的运算法则,判断、计算 的符号,作商比较 的大小即可得解.
【详解】
因为 ,
所以 ,
又因为 ,
所以 ,
又因 ,
所以 且 ,
所以 ,所以 ,
故选:D
34.AB
【解析】
【分析】
先根据 求得 以及公比 的取值范围,再由 可得 ,计算
,讨论 的范围即可得 与 的大小关系,进而可得正确选项.
【详解】
由于 是等比数列, ,所以 , ,
当 时, ,符合题意;
当 时, ,即 ,
等价于 或 ,
第 22 页对于 ,由于 可能是奇数,也可能是偶数,所以 ,
对于 可得: .
综上所述, 的取值范围是 ;
因为 ,所以 ,
所以 ,
因为 ,且 ,所以,当 或 时, ,即 ,故A选项正确.
当 或 时, ,即 ,故B选项正确,D选项错误.
当 时, ,即 ,故C选项错误;
故选:AB.
35.ABD
【解析】
选项A,利用基本不等式得 ,再利用基本不等式得 ,两次等号成立的条件必须相同;
选项B,把 展开,利用基本不等式即可证明;选项C,由基本不等式可判断;选项D,作差法证明
即得.
【详解】
对A, ,当且仅当 ,即 时,
等号成立,故A正确;
对B, ,当且仅当 ,即 时等号成立,故B正确;
对C, , ,当且仅当 时等号成立,故C错误;
对D, , ,
, , ,故D正确.
故选:ABD.
【点睛】
本题考查基本不等式和作差法比较大小,属于中档题.
第 23 页36.ACD
【解析】
【分析】
利用不等式的性质判断A的正误,作差法比较 的大小判断B的正误,由 ,应用
均值不等式即可判断C的正误,由 ,结合已知条件即可判断D的正误.
【详解】
A:由题设知: ,而 ,则有 ,正确;
B: ,显然当 时 成立,当 时 成立,错误;
C:由 , ,则 ,当且仅当 时等号成立,正确;
D: , ,而 ,即 ,故 ,正确.
故选:ACD.
37.AC
【解析】
【分析】
对四个选项一一验证:
对于A:利用 为增函数直接证明;
对于B:取特殊值判断;
对于C:若 时,利用同向不等式相乘判断;若 时,有 ,直接判断;若 时,
利用不等式的乘法性质进行判断
对于D:取特殊值判断;
【详解】
对于A:因为两个不为零的实数 , 满足 ,所以 ,而 为增函数,所以 ,即 ;
故A正确;
对于B:可以取 ,则有 ,所以 ;故B不正确;
对于C:若 时,则有 根据同向不等式相乘得: ,即 成立;
若 时,有 ,故 成立;
若 时,则有 , ,因为 ,所以 ,即 成立;
故C正确;
对于D:可以取 ,则有 ,所以 ;故D不正确;
故选:AC
【点睛】
第 24 页(1)判断不等式是否成立:①利用不等式的性质或定理直接证明;②取特殊值进行否定,用排除法;
(2)多项选择题是2020年高考新题型,需要要对选项一一验证.
(3)要证明一个命题是真命题,需要严格的证明;要判断一个命题是假命题,只需要举一个反例否定就看可以了.
38.a0,1618>0,∴1816<1618,
即a
【解析】
【分析】
第 26 页利用作差法即得.
【详解】
∵ ,
∴ > .
故答案为:>
44.证明见解析
【解析】
要证 ,只要证 即可,所以利用作差法证明即可
【详解】
解:因为 ,
所以 ,
因为 ,所以 ,
所以 ,
所以 ,
所以
【点睛】
此题考查利用不等式的性质证明不等式,属于基础题
45.(1) ;(2)见解析;(3)见解析.
【解析】
(1)根据定义可得 ,从而可求x的取值范围.
(2)通过反例可得“ 比 接近 ”是“ ”不充分条件.利用不等式的性质可证明“ 比 接近
”是“ ”的必要条件,故可得所证结论.
(3)利用基本不等式结合分析法可证结论成立.
【详解】
(1)因为 比3接近1,故 ,
故 ,故 ,所以 .
(2)取 ,
则 ,故 比 接近 .
第 27 页但 ,
故“ 比 接近 ”推不出“ ”.
所以“ 比 接近 ”是“ ”不充分条件.
若 ,则 ,故 ,
所以 或 ,
若 ,则 且 ,故 ,
所以 ,
故 ,所以 ,
也就是“ 比 接近 ”.
若 ,则 且 ,故 ,
所以 ,
故 ,所以 ,
故“ 比 接近 ”是“ ”必要不充分条件.
(3)对于任意两个不相等的正数a、b,要证 比 接近 ,
即证: ,
即证: ,
即证: ,
因为 ,因为 ,
故 ,故 ,
所以 成立,
故 比 接近 .
【点睛】
关键点点睛:本题属于新定义背景下的不等式的求解与证明问题,其中必要不充分条件的证明应依据充分条件和
第 28 页必要条件的定义来展开,证明不等式恒成立要结合不等式的性质,也要结合基本不等式.
46.(1) ;(2) .
【解析】
(1)根据作差法,由题中条件,即可得出结果;
(2)设 ,求出 ,根据题中条件,由不等式的性质,即可求
出结果.
【详解】
(1)
∵ ,∴ , ,
∴
∴
(2)设
则 ,
∴ ,
∴
∵ , ,
∴ ,
∴
即 .
【点睛】
本题主要考查作差法比较大小,以及不等式的性质求范围,属于常考题型.
47.(1)“上位点”为 ,“下位点”为 ;(2)是,证明见解析;(3)4039.
【解析】
(1)根据题设中的定义可得结果;
(2)作差可得 , ,再根据定义可知结论成立;
(3)根据题意得 对 时恒成立,根据(2)的结论可知,当 ,
第 29 页时,满足条件,若 ,作差 可知 不成立,可得正整
数 的最小值为4039.
【详解】
(1)根据题设中的定义可得点 的一个上位点"坐标和一个“下位点”坐标分别为 和 ;
(2)点 既是点 的“上位点”,又是点 的“下位点”,
证明:∵点 是点 的“上位点”,∴
∵ , , , 均大于0,∴ ,∴
∴ ,
即 ,所以点 是点 的“上位点”,
同理可得 ,即 ,
所以点 是点 的“下位点”,
所以点 既是点 的“上位点”,又是点 的“下位点”.
(3)根据题意得 对 时恒成立,
根据(2)的结论可知,当 , 时,满足条件,
若 ,由于 ,
则 不成立,故正整数 的最小值为4039。
【点睛】
关键点点睛:理解并运用上位点和下位点的定义是解题关键.
48.(1)证明见解析;(2)1.
【解析】
【分析】
(1)对不等式两边式子作差,分解因式,判断作差的结果的符号,可得证.
(2)根据 ,可得 ,从而得到 ,进而求得 ,注意等号成立的条件,得到
结果.
【详解】
证明:(1)∵ ,
∴ .
(2)∵ , ,
∴ ,即 ,
第 30 页∴ ,∴ .
当且仅当 时取等号,此时ab取最小值1.
【点睛】
该题主要是考查不等式的证明和运用基本不等式求最值,在证明不等式时,可以运用综合法也可以运用分析法,
一般的比较大小的最重要的方法就是作差法,然后结合综合法和分析法来一起证明,属于中档题.
第 31 页第 32 页