不等式的性质

📘 不等式与不等式组·
·加减性质、乘除性质

🎯 学习目标

  • 理解不等式在两边同时加(减)同一个数后,不等号方向不变
  • 掌握不等式两边同时乘(除)同一个正数时,不等号方向不变;乘(除)同一个负数时,不等号方向改变
  • 能正确运用不等式的性质解简单的一元一次不等式

📚 核心概念

不等式的性质是解不等式的基础。主要有两类:加减性质乘除性质

加减性质:如果 a>ba > b,那么对任意实数 cc,都有:

  • a+c>b+ca + c > b + c
  • ac>bca - c > b - c 也就是说,在不等式两边同时加上或减去同一个数,不等号的方向不会改变

乘除性质分为两种情况:

  1. 如果 a>ba > b,且 c>0c > 0(正数),那么:
    • ac>bcac > bc
    • ac>bc\frac{a}{c} > \frac{b}{c} 不等号方向不变
  2. 如果 a>ba > b,且 c<0c < 0(负数),那么:
    • ac<bcac < bc
    • ac<bc\frac{a}{c} < \frac{b}{c} 此时,不等号方向要改变

这些性质同样适用于 <<\geq\leq 等其他不等号。记住:只有乘或除负数时才变号,加减永远不变号

📝 关键公式

  • 加法性质:若 a>ba > b,则 a+c>b+ca + c > b + c。例如:5>35 > 3,两边加2得 7>57 > 5
  • 减法性质:若 a>ba > b,则 ac>bca - c > b - c。例如:6>46 > 4,两边减1得 5>35 > 3
  • 乘正数性质:若 a>ba > bc>0c > 0,则 ac>bcac > bc。例如:4>24 > 2,两边乘3得 12>612 > 6
  • 乘负数性质:若 a>ba > bc<0c < 0,则 ac<bcac < bc。例如:5>35 > 3,两边乘2-210<6-10 < -6
  • 除负数性质:若 a>ba > bc<0c < 0,则 ac<bc\frac{a}{c} < \frac{b}{c}。例如:8>48 > 4,两边除以2-24<2-4 < -2

💡 经典例题

例题1:已知 x3>5x - 3 > 5,求 xx 的取值范围。

  1. 原不等式为 x3>5x - 3 > 5
  2. 根据加法性质,两边同时加3(不变号):
x3+3>5+3x - 3 + 3 > 5 + 3
  1. 化简得:x>8x > 8
  2. 所以解集为 x>8x > 8

例题2:解不等式 2x+410-2x + 4 \leq 10

  1. 先移项:两边同时减4(加减性质,不变号):
2x+44104-2x + 4 - 4 \leq 10 - 4

2x6-2x \leq 6。 2. 两边同时除以 2-2。注意:除以负数,必须改变不等号方向

2x262\frac{-2x}{-2} \geq \frac{6}{-2}
  1. 化简得:x3x \geq -3
  2. 所以解集为 x3x \geq -3

⚠️ 易错点

  • 忘记乘除负数时要变号:这是最常见错误。解决方法:每次乘或除负数时,刻意提醒自己“变号!”并用红笔标出。
  • 混淆加减与乘除的规则:误以为加减也会变号。记住口诀:“加减不变,乘除看正负”。
  • 在移项时不等号写错:移项本质是加减运算,不等号方向不变。建议先写出完整步骤,不要跳步。
  • 两边同除以含字母的式子时未讨论正负:初中阶段一般避免此类问题,但如果遇到,需分情况讨论(如 ax>bax > baa 可能正可能负)。
  • 解完不等式后不写解集或写反方向:养成习惯,最后检查一遍不等号是否合理,比如代入一个边界附近的数验证。

💡 例题

1

已知 a<0a<0a<b<ca<b<c。下列选项中,哪些一定成立?

ab<bcab < bc ac<bcac<bc ab<acab< ac a+b<b+ca+b<b+c c/a<1c/a <1

请将所有一定成立的选项字母按顺序列出(如只有第1个和第3个成立,填 A, C)。

  1. 取一个负数作为 bb,一个正数作为 cc。此时 abab 为正,bcbc 为负,因此不成立。
  2. 若三个变量都取负数,则 ac>bcac>bc,因此不成立。
  3. 取一个负数作为 bb,一个正数作为 cc。此时 abab 为正,acac 为负,因此不成立。
  4. 在等式两边同时减去 bb,得 a<ca<c,该式恒成立。
  5. cc 为正,则 c/ac/a 为负,且 c/a<1c/a < 1;若 cc 为负,则 a<c<0a<c<0,即 c/a<1c/a < 1

综上,D,E\boxed{D, E} 一定成立。

2

求最大的实数λ\lambda,使得对所有非负实数$a,

b,b,

c,

d.$,都有

a^2 + b^2 + c^2 + d^2 \ge ab + \lambda bc + cd

f(a,b,c,d)=a2+b2+c2+d2(ab+λbc+cd).f(a,b,c,d) = a^2 + b^2 + c^2 + d^2 - (ab + \lambda bc + cd).
  1. b,b,c,c,d,d,固定时,f(a,b,c,d)f(a,b,c,d)a=b2.a = \frac{b}{2}.时取最小值。
  2. 同理,当a,a,b,b,c,c,固定时,f(a,b,c,d)f(a,b,c,d)d=c2.d = \frac{c}{2}.时取最小值。
  3. 因此,只需考虑a=b2a = \frac{b}{2}d=c2,d = \frac{c}{2},的情形,此时原不等式变为
5b24+5c24b22+λbc+c22,\frac{5b^2}{4} + \frac{5c^2}{4} \ge \frac{b^2}{2} + \lambda bc + \frac{c^2}{2},

5b2+5c22b2+4λbc+2c2.5b^2 + 5c^2 \ge 2b^2 + 4 \lambda bc + 2c^2.。 5. 整理得

3b2+3c24λbc.3b^2 + 3c^2 \ge 4 \lambda bc.

。 6. 令b=c=1,b = c = 1,,解得64λ,6 \ge 4 \lambda,,所以λ32.\lambda \le \frac{3}{2}.。 7. 另一方面,若λ=32,\lambda = \frac{3}{2},,则上述不等式变为

3b2+3c26bc,3b^2 + 3c^2 \ge 6bc,

,由均值不等式(AM-GM)可知该式成立。 8. 综上,满足条件的最大λ\lambda32.\boxed{\frac{3}{2}}.

✏️ 练习

1

aabbcc为正实数。那么(a+b+c)(1a+b+1a+c+1b+c)(a+b+c)\left(\frac{1}{a+b}+\frac{1}{a+c}+\frac{1}{b+c}\right)的最小可能值是多少?

2

xxyy是非零实数。设mmMM分别是

x+yx+y,\frac{|x + y|}{|x| + |y|},

的最小值和最大值。求Mm.M - m.

3

假设 a<0a<0a<b<ca<b<c。下列哪些选项一定成立?

ab<bcab < bc ac<bcac<bc ab<acab< ac a+b<b+ca+b<b+c c/a<1c/a <1

请将所有一定成立的选项字母按顺序列出(例如,若只有第一和第三项成立,则填 A, C)。

4

xxyy是非零实数。设mmMM分别是

x+yx+y,\frac{|x + y|}{|x| + |y|},

的最小值和最大值。求Mm.M - m.

5

求所有满足不等式

x12x+12xx312x \sqrt{12 - x} + \sqrt{12x - x^3} \ge 12

的正实数 xx。将所有解用逗号隔开后填入。