7.已知 $ -6 < a < 8,2 < b < 3 $,求 $ 2a + b,a - b $ 及 $ \frac{a}{b} $ 的取值范围.
答案
解:因为$-6<a<8$,$2<b<3$,所以$-12<2a<16$,所以$-10<2a+b<19$。
由$2<b<3$,得$-3<-b<-2$,所以$-9<a-b<6$。
由$2<b<3$,得$\frac{1}{3}<\frac{1}{b}<\frac{1}{2}$。
①当$-6<a<0$时,$0<-a<6$,所以$0<\frac{-a}{b}<3$,所以$-3<\frac{a}{b}<0$;
②当$0≤a<8$时,$0≤\frac{a}{b}<4$。由①②,得$-3<\frac{a}{b}<4$。
综上,$2a+b$的取值范围是$-10<2a+b<19$,$a-b$的取值范围是$-9<a-b<6$,$\frac{a}{b}$的取值范围是$-3<\frac{a}{b}<4$。
由$2<b<3$,得$-3<-b<-2$,所以$-9<a-b<6$。
由$2<b<3$,得$\frac{1}{3}<\frac{1}{b}<\frac{1}{2}$。
①当$-6<a<0$时,$0<-a<6$,所以$0<\frac{-a}{b}<3$,所以$-3<\frac{a}{b}<0$;
②当$0≤a<8$时,$0≤\frac{a}{b}<4$。由①②,得$-3<\frac{a}{b}<4$。
综上,$2a+b$的取值范围是$-10<2a+b<19$,$a-b$的取值范围是$-9<a-b<6$,$\frac{a}{b}$的取值范围是$-3<\frac{a}{b}<4$。
8.若 $ a > b > 0 $,则下列不等式一定成立的是 ()
A. $ \frac{b}{a} > \frac{b + 1}{a + 1} $
B. $ a + \frac{1}{a} > b + \frac{1}{b} $
C. $ b + \frac{b}{a} < a + \frac{a}{b} $
D. $ \frac{b}{a} > \frac{a + 2b}{2a + b} $
A. $ \frac{b}{a} > \frac{b + 1}{a + 1} $
B. $ a + \frac{1}{a} > b + \frac{1}{b} $
C. $ b + \frac{b}{a} < a + \frac{a}{b} $
D. $ \frac{b}{a} > \frac{a + 2b}{2a + b} $
答案
C 对于A,$\frac{b}{a}-\frac{b+1}{a+1}=\frac{ab+b-ab-a}{a(a+1)}=\frac{b-a}{a(a+1)}<0$,即$\frac{b}{a}<\frac{b+1}{a+1}$,故A错误。对于B,$a+\frac{1}{a}-(b+\frac{1}{b})=(a-b)+\frac{b-a}{ab}=(a-b)(1-\frac{1}{ab})=(a-b)(\frac{ab-1}{ab})$。当$ab>1$时,$a+\frac{1}{a}>b+\frac{1}{b}$;当$ab<1$时,$a+\frac{1}{a}<b+\frac{1}{b}$;当$ab=1$时,$a+\frac{1}{a}=b+\frac{1}{b}$,故B错误。对于C,$b+\frac{b}{a}-(a+\frac{a}{b})=(b-a)+\frac{b^{2}-a^{2}}{ab}=(b-a)(1+\frac{b+a}{ab})<0$,所以$b+\frac{b}{a}<a+\frac{a}{b}$,故C正确。对于D,$\frac{b}{a}-\frac{a+2b}{2a+b}=\frac{2ab+b^{2}-a^{2}-2ab}{(2a+b)a}=\frac{(b-a)(b+a)}{(2a+b)a}<0$,所以$\frac{b}{a}<\frac{a+2b}{2a+b}$,故D错误。
9.(多选)若 $ a > b > c,a + b + c = 0 $,则下列不等式成立的是 ()
A. $ a^{2} < b^{2} $
B. $ ac < bc $
C. $ \frac{1}{a} < \frac{1}{b} $
D. $ a^{3} + a > a^{2}b + b $
A. $ a^{2} < b^{2} $
B. $ ac < bc $
C. $ \frac{1}{a} < \frac{1}{b} $
D. $ a^{3} + a > a^{2}b + b $
答案
BD 因为$a>b>c$,$a+b+c=0$,所以$a>0$,$c<0$。取$a=2$,$b=-\frac{1}{2}$,$c=-\frac{3}{2}$,则$a^{2}=4>b^{2}=\frac{1}{4}$,$\frac{1}{a}=\frac{1}{2}>\frac{1}{b}=-2$,故AC错误;$ac-bc=c(a-b)<0$,故B正确;$a^{3}+a-(a^{2}b+b)=a(a^{2}+1)-b(a^{2}+1)=(a^{2}+1)(a-b)>0$,所以$a^{3}+a>a^{2}b+b$,故D正确。
10.(1)已知 $ a > b > c > d > 0 $,求证: $ \sqrt{\frac{c}{b - c}} > \sqrt{\frac{d}{a - d}} $;
(2)求证: $ \forall x,y \in \mathbf{R},x^{4} + y^{2} \geqslant x^{2}y $.
(提示:(1)根据 $ a > b > c > d > 0 $ 逐渐等价变形出 $ \frac{c}{b - c} > \frac{d}{a - d} $;(2)移项,然后根据完全平方公式进行拆项配方)
(2)求证: $ \forall x,y \in \mathbf{R},x^{4} + y^{2} \geqslant x^{2}y $.
(提示:(1)根据 $ a > b > c > d > 0 $ 逐渐等价变形出 $ \frac{c}{b - c} > \frac{d}{a - d} $;(2)移项,然后根据完全平方公式进行拆项配方)
答案
证明:(1)因为$a>b>c>d>0$,所以$-d>-c$,所以$a-d>b-c>0$,则$\frac{1}{(a-d)(b-c)}>0$,所以$(a-d)\cdot\frac{1}{(a-d)(b-c)}>(b-c)\cdot\frac{1}{(a-d)(b-c)}>0$,即$\frac{1}{b-c}>\frac{1}{a-d}>0$。
因为$c>d>0$,所以$\frac{c}{b-c}>\frac{d}{a-d}>0$,所以$\sqrt{\frac{c}{b-c}}>\sqrt{\frac{d}{a-d}}$。
(2)$x^{4}+y^{2}-x^{2}y=x^{4}+\frac{1}{4}y^{2}-x^{2}y+\frac{3}{4}y^{2}=(x^{2}-\frac{1}{2}y)^{2}+\frac{3}{4}y^{2}$。因为$(x^{2}-\frac{1}{2}y)^{2}≥0$,$\frac{3}{4}y^{2}≥0$,所以$(x^{2}-\frac{1}{2}y)^{2}+\frac{3}{4}y^{2}≥0$,则$x^{4}+y^{2}-x^{2}y≥0$,故$\forall x$,$y∈R$,$x^{4}+y^{2}≥x^{2}y$。
因为$c>d>0$,所以$\frac{c}{b-c}>\frac{d}{a-d}>0$,所以$\sqrt{\frac{c}{b-c}}>\sqrt{\frac{d}{a-d}}$。
(2)$x^{4}+y^{2}-x^{2}y=x^{4}+\frac{1}{4}y^{2}-x^{2}y+\frac{3}{4}y^{2}=(x^{2}-\frac{1}{2}y)^{2}+\frac{3}{4}y^{2}$。因为$(x^{2}-\frac{1}{2}y)^{2}≥0$,$\frac{3}{4}y^{2}≥0$,所以$(x^{2}-\frac{1}{2}y)^{2}+\frac{3}{4}y^{2}≥0$,则$x^{4}+y^{2}-x^{2}y≥0$,故$\forall x$,$y∈R$,$x^{4}+y^{2}≥x^{2}y$。
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