(10分)设 a, b, c, d 均为正数,且 a+b=…——2015 高考数学第 24 题答案解析

2015_新课标 II 卷 (2015·文)

2015 ?? 第 24 题 解答题 区分题
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24.(10分)设 $a, b, c, d$ 均为正数,且 $a+b=c+d$ ,证明:
(1)若 $a b>c d$ ,则 $\sqrt{a}+\sqrt{b}>\sqrt{c}+\sqrt{d}$ ;
②$\sqrt{\mathrm{a}}+\sqrt{\mathrm{b}}>\sqrt{\mathrm{c}}+\sqrt{\mathrm{d} \text { 是 }|\mathrm{a}-\mathrm{b}|<|\mathrm{c}-\mathrm{d}| \text { 的充要条件。 }}$

完整解析 · 逐步详解

【考点】29:充分条件、必要条件、充要条件;R6:不等式的证明.
【专题】59:不等式的解法及应用;5L:简易逻辑.
【分析】(1)运用不等式的性质,结合条件 $a, b, c, d$ 均为正数,且 $a+b=c+d$ ,$a b>c d$ ,即可得证;
(2)从两方面证,(1)若 $\sqrt{a}+\sqrt{b}>\sqrt{c}+\sqrt{d}$ ,证得 $|a-b|<|c-d|$ ,(2)若 $|a-b| <|c-d|$ ,证得 $\sqrt{a}+\sqrt{b}>\sqrt{c}+\sqrt{d}$ ,注意运用不等式的性质,即可得证。

【解答】证明:(1)由于 $(\sqrt{a}+\sqrt{b})^{2}=a+b+2 \sqrt{a b}$ ,

$$ (\sqrt{c}+\sqrt{d})^{2}=c+d+2 \sqrt{c d} $$

由 $a, b, c, d$ 均为正数,且 $a+b=c+d, a b>c d$ ,
则 $\sqrt{\mathrm{ab}}>\sqrt{\mathrm{cd}}$ ,
即有 $(\sqrt{\mathrm{a}}+\sqrt{\mathrm{b}})^{2}>(\sqrt{\mathrm{c}}+\sqrt{\mathrm{d}})^{2}$ ,
则 $\sqrt{\mathrm{a}}+\sqrt{\mathrm{b}}>\sqrt{\mathrm{c}}+\sqrt{\mathrm{d}}$ ;
(2)(1)若 $\sqrt{a}+\sqrt{b}>\sqrt{c}+\sqrt{d}$ ,则 $(\sqrt{a}+\sqrt{b})^{2}>(\sqrt{c}+\sqrt{d})^{2}$ ,
即为 $a+b+2 \sqrt{a b}>c+d+2 \sqrt{c d}$ ,
由 $\mathrm{a}+\mathrm{b}=\mathrm{c}+\mathrm{d}$ ,则 $\mathrm{ab}>\mathrm{cd}$ ,

于是 $(a-b)^{2}=(a+b)^{2}-4 a b$ ,
$(c-d)^{2}=(c+d)^{2}-4 c d$,
即有 $(\mathrm{a}-\mathrm{b})^{2}<(\mathrm{c}-\mathrm{d})^{2}$ ,即为 $|\mathrm{a}-\mathrm{b}|<|\mathrm{c}-\mathrm{d}|$ ;
(2)若 $|a-b|<|c-d|$ ,则 $(a-b)^{2}<(c-d)^{2}$ ,
即有 $(a+b)^{2}-4 a b<(c+d)^{2}-4 c d$,
由 $\mathrm{a}+\mathrm{b}=\mathrm{c}+\mathrm{d}$ ,则 $\mathrm{ab}>\mathrm{cd}$ ,
则有 $(\sqrt{a}+\sqrt{b})^{2}>(\sqrt{c}+\sqrt{d})^{2}$ 。
综上可得,$\sqrt{a}+\sqrt{b}>\sqrt{c}+\sqrt{d}$ 是 $|a-b|<|c-d|$ 的充要条件。
【点评】本题考查不等式的证明,主要考查不等式的性质的运用,同时考查充要条件的判断,属于基础题.

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