【变式1】(多选)若 $ a,b,c \in \mathbf{R} $,则下列命题为真命题的是 ()
A.若 $ a > b,c > d $,则 $ ac > bd $
B.若 $ |a| > |b| $,则 $ a^{2} > b^{2} $
C.若 $ (a - b)c^{2} > 0 $,则 $ a > b $
D.若 $ \frac{1}{b} > \frac{1}{|a|} $,则 $ a > b $
A.若 $ a > b,c > d $,则 $ ac > bd $
B.若 $ |a| > |b| $,则 $ a^{2} > b^{2} $
C.若 $ (a - b)c^{2} > 0 $,则 $ a > b $
D.若 $ \frac{1}{b} > \frac{1}{|a|} $,则 $ a > b $
答案
BC 对于A,若$a>b$,$c>d$,取$a=0$,$b=-1$,$c=1$,$d=0$,则$ac=bd=0$,故A错误;对于B,若$|a|>|b|$,不等式两边同时平方,则$a^{2}>b^{2}$,故B正确;对于C,若$(a-b)c^{2}>0$,则$a-b>0$,所以$a>b$,故C正确;对于D,若$\frac{1}{b}>\frac{1}{|a|}$,取$b=1$,$a=-2$,则$a<b$,故D错误。
【典例2】若 $ a > b > 0,c < d < 0,e < 0 $,求证: $ \frac{e}{(a - c)^{2}} > \frac{e}{(b - d)^{2}} $.
答案
解题指导 第1步:判断 $ a - c $ 和 $ b - d $ 的大小,进而得出 $ (a - c)^{2} $ 和 $ (b - d)^{2} $ 的大小关系.
第2步:判断 $ \frac{1}{(a - c)^{2}} $ 和 $ \frac{1}{(b - d)^{2}} $ 的大小关系.
第3步:两边同时乘 $ e $,即可判断 $ \frac{e}{(a - c)^{2}} $ 和 $ \frac{e}{(b - d)^{2}} $ 的大小关系.
答案 证明:因为 $ c < d < 0 $,
所以 $ -c > -d > 0 $.
因为 $ a > b > 0 $,所以 $ a - c > b - d > 0 $,
所以 $ (a - c)^{2} > (b - d)^{2} > 0 $,
所以 $ 0 < \frac{1}{(a - c)^{2}} < \frac{1}{(b - d)^{2}} $.
因为 $ e < 0 $,
所以 $ \frac{e}{(a - c)^{2}} > \frac{e}{(b - d)^{2}} $.
第2步:判断 $ \frac{1}{(a - c)^{2}} $ 和 $ \frac{1}{(b - d)^{2}} $ 的大小关系.
第3步:两边同时乘 $ e $,即可判断 $ \frac{e}{(a - c)^{2}} $ 和 $ \frac{e}{(b - d)^{2}} $ 的大小关系.
答案 证明:因为 $ c < d < 0 $,
所以 $ -c > -d > 0 $.
因为 $ a > b > 0 $,所以 $ a - c > b - d > 0 $,
所以 $ (a - c)^{2} > (b - d)^{2} > 0 $,
所以 $ 0 < \frac{1}{(a - c)^{2}} < \frac{1}{(b - d)^{2}} $.
因为 $ e < 0 $,
所以 $ \frac{e}{(a - c)^{2}} > \frac{e}{(b - d)^{2}} $.
【变式2】(1)已知 $ a > b > 0,c < d < 0 $,求证: $ \frac{b}{a - c} < \frac{a}{b - d} $;
答案
证明:(1)因为$c<d<0$,所以$-c>-d>0$。
因为$a>b>0$,所以$a-c>b-d>0$,所以$\frac{1}{b-d}>\frac{1}{a-c}>0$。
因为$a>b>0$,根据不等式的性质,得$\frac{a}{b-d}>\frac{b}{a-c}$,即$\frac{b}{a-c}<\frac{a}{b-d}$。
因为$a>b>0$,所以$a-c>b-d>0$,所以$\frac{1}{b-d}>\frac{1}{a-c}>0$。
因为$a>b>0$,根据不等式的性质,得$\frac{a}{b-d}>\frac{b}{a-c}$,即$\frac{b}{a-c}<\frac{a}{b-d}$。
(2)(一题多解)已知 $ bc - ad \geqslant 0,bd > 0 $,求证: $ \frac{a + b}{b} \leqslant \frac{c + d}{d} $.
答案
(2)(一题多解)方法1(逆向推理):因为$bd>0$,要证$\frac{a+b}{b}≤\frac{c+d}{d}$,只需证明$d(a+b)≤b(c+d)$,即$ad+bd≤bc+bd$,即$ad≤bc$,即$bc-ad≥0$。
又因为$bc-ad≥0$,所以$\frac{a+b}{b}≤\frac{c+d}{d}$。
方法2(正向推理):因为$bc-ad≥0$,$bd>0$,所以$bc≥ad$,$\frac{1}{bd}>0$,所以$\frac{c}{d}≥\frac{a}{b}$,所以$\frac{c}{d}+1≥\frac{a}{b}+1$,所以$\frac{c+d}{d}≥\frac{a+b}{b}$,即$\frac{a+b}{b}≤\frac{c+d}{d}$。
又因为$bc-ad≥0$,所以$\frac{a+b}{b}≤\frac{c+d}{d}$。
方法2(正向推理):因为$bc-ad≥0$,$bd>0$,所以$bc≥ad$,$\frac{1}{bd}>0$,所以$\frac{c}{d}≥\frac{a}{b}$,所以$\frac{c}{d}+1≥\frac{a}{b}+1$,所以$\frac{c+d}{d}≥\frac{a+b}{b}$,即$\frac{a+b}{b}≤\frac{c+d}{d}$。
【典例3】(1)已知 $ -2 < a \leqslant 3,1 \leqslant b < 2 $,求 $ 2a - 3b $ 的取值范围;
答案
(1) $ -10 \lt 2a - 3b \leq 3$;
(2)(一题多解)已知 $ 1 \leqslant a - b \leqslant 2,2 \leqslant a + b \leqslant 4 $,求 $ 4a - 2b $ 的取值范围.
答案
(2) $ 5 \leq 4a - 2b \leq 10$。
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