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1、2011年高考數(shù)學(xué)考點(diǎn)解析練習(xí)之不等式問(wèn)題的題型與方法(3課時(shí))一、考試內(nèi)容不等式,不等式的基本性質(zhì),不等式的證明,不等式的解法,含絕對(duì)值不等式二、考試要求1理解不等式的性質(zhì)及其證明。2掌握兩個(gè)(不擴(kuò)展到三個(gè))正數(shù)的算術(shù)平均數(shù)不小于它們的幾何平均數(shù)的定理,并會(huì)簡(jiǎn)單的應(yīng)用。3掌握分析法、綜合法、比較法證明簡(jiǎn)單的不等式。4掌握簡(jiǎn)單不等式的解法。5理解不等式|a|-|b|a+b|a|+|b|。三、復(fù)習(xí)目標(biāo)1在熟練掌握一元一次不等式(組)、一元二次不等式的解法基礎(chǔ)上,掌握其它的一些簡(jiǎn)單不等式的解法通過(guò)不等式解法的復(fù)習(xí),提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力以及計(jì)算能力;2掌握解不等式的基本思路,即將分式不等
2、式、絕對(duì)值不等式等不等式,化歸為整式不等式(組),會(huì)用分類、換元、數(shù)形結(jié)合的方法解不等式;3通過(guò)復(fù)習(xí)不等式的性質(zhì)及常用的證明方法(比較法、分析法、綜合法、數(shù)學(xué)歸納法等),使學(xué)生較靈活的運(yùn)用常規(guī)方法(即通性通法)證明不等式的有關(guān)問(wèn)題;4通過(guò)證明不等式的過(guò)程,培養(yǎng)自覺(jué)運(yùn)用數(shù)形結(jié)合、函數(shù)等基本數(shù)學(xué)思想方法證明不等式的能力;5能較靈活的應(yīng)用不等式的基本知識(shí)、基本方法,解決有關(guān)不等式的問(wèn)題 6通過(guò)不等式的基本知識(shí)、基本方法在代數(shù)、三角函數(shù)、數(shù)列、復(fù)數(shù)、立體幾何、解析幾何等各部分知識(shí)中的應(yīng)用,深化數(shù)學(xué)知識(shí)間的融匯貫通,從而提高分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力在應(yīng)用不等式的基本知識(shí)、方法、思想解決問(wèn)題的過(guò)程中,提高學(xué)
3、生數(shù)學(xué)素質(zhì)及創(chuàng)新意識(shí)四、雙基透視1解不等式的核心問(wèn)題是不等式的同解變形,不等式的性質(zhì)則是不等式變形的理論依據(jù),方程的根、函數(shù)的性質(zhì)和圖象都與不等式的解法密切相關(guān),要善于把它們有機(jī)地聯(lián)系起來(lái),互相轉(zhuǎn)化在解不等式中,換元法和圖解法是常用的技巧之一通過(guò)換元,可將較復(fù)雜的不等式化歸為較簡(jiǎn)單的或基本不等式,通過(guò)構(gòu)造函數(shù)、數(shù)形結(jié)合,則可將不等式的解化歸為直觀、形象的圖形關(guān)系,對(duì)含有參數(shù)的不等式,運(yùn)用圖解法可以使得分類標(biāo)準(zhǔn)明晰2整式不等式(主要是一次、二次不等式)的解法是解不等式的基礎(chǔ),利用不等式的性質(zhì)及函數(shù)的單調(diào)性,將分式不等式、絕對(duì)值不等式等化歸為整式不等式(組)是解不等式的基本思想,分類、換元、數(shù)形結(jié)
4、合是解不等式的常用方法方程的根、函數(shù)的性質(zhì)和圖象都與不等式的解密切相關(guān),要善于把它們有機(jī)地聯(lián)系起來(lái),相互轉(zhuǎn)化和相互變用3在不等式的求解中,換元法和圖解法是常用的技巧之一,通過(guò)換元,可將較復(fù)雜的不等式化歸為較簡(jiǎn)單的或基本不等式,通過(guò)構(gòu)造函數(shù),將不等式的解化歸為直觀、形象的圖象關(guān)系,對(duì)含有參數(shù)的不等式,運(yùn)用圖解法,可以使分類標(biāo)準(zhǔn)更加明晰通過(guò)復(fù)習(xí),感悟到不等式的核心問(wèn)題是不等式的同解變形,能否正確的得到不等式的解集,不等式同解變形的理論起了重要的作用4比較法是不等式證明中最基本、也是最常用的方法,比較法的一般步驟是:作差(商)變形判斷符號(hào)(值) 5證明不等式的方法靈活多樣,內(nèi)容豐富、技巧性較強(qiáng),這對(duì)
5、發(fā)展分析綜合能力、正逆思維等,將會(huì)起到很好的促進(jìn)作用在證明不等式前,要依據(jù)題設(shè)和待證不等式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、內(nèi)在聯(lián)系,選擇適當(dāng)?shù)淖C明方法通過(guò)等式或不等式的運(yùn)算,將待證的不等式化為明顯的、熟知的不等式,從而使原不等式得到證明;反之亦可從明顯的、熟知的不等式入手,經(jīng)過(guò)一系列的運(yùn)算而導(dǎo)出待證的不等式,前者是“執(zhí)果索因”,后者是“由因?qū)Ч?,為溝通?lián)系的途徑,證明時(shí)往往聯(lián)合使用分析綜合法,兩面夾擊,相輔相成,達(dá)到欲證的目的6證明不等式的方法靈活多樣,但比較法、綜合法、分析法和數(shù)學(xué)歸納法仍是證明不等式的最基本方法要依據(jù)題設(shè)、題斷的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、內(nèi)在聯(lián)系,選擇適當(dāng)?shù)淖C明方法,要熟悉各種證法中的推理思維,并掌握相應(yīng)的
6、步驟,技巧和語(yǔ)言特點(diǎn) 7不等式這部分知識(shí),滲透在中學(xué)數(shù)學(xué)各個(gè)分支中,有著十分廣泛的應(yīng)用因此不等式應(yīng)用問(wèn)題體現(xiàn)了一定的綜合性、靈活多樣性,這對(duì)同學(xué)們將所學(xué)數(shù)學(xué)各部分知識(shí)融會(huì)貫通,起到了很好的促進(jìn)作用在解決問(wèn)題時(shí),要依據(jù)題設(shè)、題斷的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、內(nèi)在聯(lián)系、選擇適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案,最終歸結(jié)為不等式的求解或證明不等式的應(yīng)用范圍十分廣泛,它始終貫串在整個(gè)中學(xué)數(shù)學(xué)之中諸如集合問(wèn)題,方程(組)的解的討論,函數(shù)單調(diào)性的研究,函數(shù)定義域的確定,三角、數(shù)列、復(fù)數(shù)、立體幾何、解析幾何中的最大值、最小值問(wèn)題,無(wú)一不與不等式有著密切的聯(lián)系,許多問(wèn)題,最終都可歸結(jié)為不等式的求解或證明。8不等式應(yīng)用問(wèn)題體現(xiàn)了一定的綜合性這類問(wèn)題大
7、致可以分為兩類:一類是建立不等式、解不等式;另一類是建立函數(shù)式求最大值或最小值利用平均值不等式求函數(shù)的最值時(shí),要特別注意“正數(shù)、定值和相等”三個(gè)條件缺一不可,有時(shí)需要適當(dāng)拼湊,使之符合這三個(gè)條件利用不等式解應(yīng)用題的基本步驟:10審題,20建立不等式模型,30解數(shù)學(xué)問(wèn)題,40作答。五、注意事項(xiàng)1.解不等式的基本思想是轉(zhuǎn)化、化歸,一般都轉(zhuǎn)化為最簡(jiǎn)單的一元一次不等式(組)或一元二次不等式(組)來(lái)求解,。2.解含參數(shù)不等式時(shí),要特別注意數(shù)形結(jié)合思想,函數(shù)與方程思想,分類討論思想的錄活運(yùn)用。3不等式證明方法有多種,既要注意到各種證法的適用范圍,又要注意在掌握常規(guī)證法的基礎(chǔ)上,選用一些特殊技巧。如運(yùn)用放縮
8、法證明不等式時(shí)要注意調(diào)整放縮的度。4根據(jù)題目結(jié)構(gòu)特點(diǎn),執(zhí)果索因,往往是有效的思維方法。六、范例分析b)M,且對(duì)M中的其它元素(c,d),總有ca,則a=_分析:讀懂并能揭示問(wèn)題中的數(shù)學(xué)實(shí)質(zhì),將是解決該問(wèn)題的突破口怎樣理解“對(duì)M中的其它元素(c,d),總有ca”?M中的元素又有什么特點(diǎn)?解:依題可知,本題等價(jià)于求函數(shù)x=f(y)=(y+3)|y-1|+(y+3)(2)當(dāng)1y3時(shí),所以當(dāng)y=1時(shí),xmin=4說(shuō)明:題設(shè)條件中出現(xiàn)集合的形式,因此要認(rèn)清集合元素的本質(zhì)屬性,然后結(jié)合條件,揭示其數(shù)學(xué)實(shí)質(zhì)即求集合M中的元素滿足關(guān)系式例2解關(guān)于的不等式:分析:本例主要復(fù)習(xí)含絕對(duì)值不等式的解法,分類討論的思想
9、。本題的關(guān)鍵不是對(duì)參數(shù)進(jìn)行討論,而是去絕對(duì)值時(shí)必須對(duì)末知數(shù)進(jìn)行討論,得到兩個(gè)不等式組,最后對(duì)兩個(gè)不等式組的解集求并集,得出原不等式的解集。解:當(dāng)。例3己知三個(gè)不等式: (1)若同時(shí)滿足、的值也滿足,求m的取值范圍;(2)若滿足的值至少滿足和中的一個(gè),求m的取值范圍。分析:本例主要綜合復(fù)習(xí)整式、分式不等式和含絕對(duì)值不等的解法,以及數(shù)形結(jié)合思想,解本題的關(guān)鍵弄清同時(shí)滿足、的值的滿足的充要條件是:對(duì)應(yīng)的方程的兩根分別在和內(nèi)。不等式和與之對(duì)應(yīng)的方程及函數(shù)圖象有著密不可分的內(nèi)在聯(lián)系,在解決問(wèn)題的過(guò)程中,要適時(shí)地聯(lián)系它們之間的內(nèi)在關(guān)系。解:記的解集為A,的解集為B,的解集為C。解得A=(-1,3);解得B
10、=(1) 因同時(shí)滿足、的值也滿足,ABC設(shè),由的圖象可知:方程的小根小于0,大根大于或等于3時(shí),即可滿足(2) 因滿足的值至少滿足和中的一個(gè),因此小根大于或等于-1,大根小于或等于4,因而說(shuō)明:同時(shí)滿足的x值滿足的充要條件是:對(duì)應(yīng)的方程2x+mx-1=0的兩根分別在(-,0)和3,+)內(nèi),因此有f(0)0且f(3)0,否則不能對(duì)AB中的所有x值滿足條件不等式和與之對(duì)應(yīng)的方程及圖象是有著密不可分的內(nèi)在聯(lián)系的,在解決問(wèn)題的過(guò)程中,要適時(shí)地聯(lián)系它們之間的內(nèi)在關(guān)系例4.已知對(duì)于自然數(shù)a,存在一個(gè)以a為首項(xiàng)系數(shù)的整系數(shù)二次三項(xiàng)式,它有兩個(gè)小于1的正根,求證:a5分析:回憶二次函數(shù)的幾種特殊形式設(shè)f(x)
11、=ax+bx+c(a0)頂點(diǎn)式f(x)=a(x-x)+f(x)(a0)這里(x,f(x)是二次函數(shù)的頂點(diǎn),x=)、(x,f(x)、(x,f(x)是二次函數(shù)圖象上的不同三點(diǎn),則系數(shù)a,b,c可由證明:設(shè)二次三項(xiàng)式為:f(x)=a(x-x)(x-x),aN依題意知:0x1,0x1,且xx于是有f(0)0,f(1)0又f(x)=ax-a(x+x)x+axx為整系數(shù)二次三項(xiàng)式,所以f(0)=axx、f(1)=a(1-x)(1-x)為正整數(shù)故f(0)1,f(1)1從而 f(0)f(1)1另一方面,且由xx知等號(hào)不同時(shí)成立,所以由、得,a16又aN,所以a5說(shuō)明:二次函數(shù)是一類被廣泛應(yīng)用的函數(shù),用它構(gòu)造的
12、不等式證明問(wèn)題,往往比較靈活根據(jù)題設(shè)條件恰當(dāng)選擇二次函數(shù)的表達(dá)形式,是解決這類問(wèn)題的關(guān)鍵例5.設(shè)等差數(shù)列a的首項(xiàng)a10且Sm=Sn(mn)問(wèn):它的前多少項(xiàng)的和最大?分析:要求前n項(xiàng)和的最大值,首先要分析此數(shù)列是遞增數(shù)列還是遞減數(shù)列解:設(shè)等差數(shù)列a的公差為d,由Sm=Sn得ak0,且ak+10(kN)說(shuō)明:諸多數(shù)學(xué)問(wèn)題可歸結(jié)為解某一不等式(組)正確列出不等式(組),并分析其解在具體問(wèn)題的意義,是得到合理結(jié)論的關(guān)鍵例6若二次函數(shù)y=f(x)的圖象經(jīng)過(guò)原點(diǎn),且1f(-1)2,3f(1)4,求f(-2)的范圍分析:要求f(-2)的取值范圍,只需找到含人f(-2)的不等式(組)由于y=f(x)是二次函數(shù)
13、,所以應(yīng)先將f(x)的表達(dá)形式寫出來(lái)即可求得f(-2)的表達(dá)式,然后依題設(shè)條件列出含有f(-2)的不等式(組),即可求解解:因?yàn)閥=f(x)的圖象經(jīng)過(guò)原點(diǎn),所以可設(shè)y=f(x)=ax2+bx于是解法一(利用基本不等式的性質(zhì))不等式組()變形得()所以f(-2)的取值范圍是6,10解法二(數(shù)形結(jié)合)建立直角坐標(biāo)系aob,作出不等式組()所表示的區(qū)域,如圖6中的陰影部分因?yàn)閒(-2)=4a-2b,所以4a-2b-f(-2)=0表示斜率為2的直線系如圖6,當(dāng)直線4a-2b-f(-2)=0過(guò)點(diǎn)A(2,1),B(3,1)時(shí),分別取得f(-2)的最小值6,最大值10即f(-2)的取值范圍是:6f(-2)1
14、0解法三(利用方程的思想)又f(-2)=4a-2b=3f(-1)+f(1),而1f(-1)2,3f(1)4,所以 33f(-1)6+得43f(-1)+f(1)10,即6f(-2)10說(shuō)明:(1)在解不等式時(shí),要求作同解變形要避免出現(xiàn)以下一種錯(cuò)解:2b,84a12,-3-2b-1,所以 5f(-2)11(2)對(duì)這類問(wèn)題的求解關(guān)鍵一步是,找到f(-2)的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu),然后依其數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)特征,揭示其代數(shù)的、幾何的本質(zhì),利用不等式的基本性質(zhì)、數(shù)形結(jié)合、方程等數(shù)學(xué)思想方法,從不同角度去解決同一問(wèn)題若長(zhǎng)期這樣思考問(wèn)題,數(shù)學(xué)的素養(yǎng)一定會(huì)迅速提高例7(2002 江蘇)己知,(1)(2),證明:對(duì)任意,的充要條件是;
15、(3)討論:對(duì)任意,的充要條件。證明:(1)依題意,對(duì)任意,都有(2)充分性:必要性:對(duì)任意(3)即而當(dāng)例8若a0,b0,a3+b3=2求證a+b2,ab1分析:由條件a3+b3=2及待證的結(jié)論a+b2的結(jié)構(gòu)入手,聯(lián)想它們之間的內(nèi)在聯(lián)系,不妨用作差比較法或均值不等式或構(gòu)造方程等等方法,架起溝通二者的“橋梁”證法一 (作差比較法)因?yàn)閍0,b0,a3+b3=2,所以(ab)3-23=a3+b3+3a2b+3ab2-8=3a2b+3ab2-6=3ab(a+b)-2=3ab(a+b)-(a3+b3)=-3(a+b)(a-b)20,即 (a+b)323證法二 (平均值不等式綜合法)因?yàn)閍0,b0,a3
16、+b3=2,所以所以a+b2,ab1說(shuō)明:充分發(fā)揮“1”的作用,使其證明路徑顯得格外簡(jiǎn)捷、漂亮證法三 (構(gòu)造方程)設(shè)a,b為方程x2-mx+n=0的兩根則因?yàn)閍0,b0,所以m0,n0且=m2-4n0因此2=a3+b3=(a+b)(a2-ab+b2)=(a+b)(a+b)2-3ab=mm2-3n,所以所以a+b2由2m得4m2,又m24n,所以44n,即n1所以 ab1說(shuō)明:認(rèn)真觀察不等式的結(jié)構(gòu),從中發(fā)現(xiàn)與已學(xué)知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系,就能較順利地找到解決問(wèn)題的切入點(diǎn)證法四 (恰當(dāng)?shù)呐錅?因?yàn)閍0,b0,a3+b3=2,所以2=a3+b3=(a+b)(a2+b2-ab)(a+b)(2ab-ab)=ab(
17、a+b),于是有63ab(a+b),從而83ab(a+b)+2=3a2b+3ab2+a3+b3=(a+b)3,所以a+b2(以下略)即a+b2(以下略)證法六 (反證法)假設(shè)a+b2,則a3+b3=(a+b)(a2-ab+b2)=(a+b)(a+b)2-3ab2(22-3ab)因?yàn)閍3+b3=2,所以22(4-3ab),因此ab1另一方面,2=a3+b3=(a+b)(a2+b2-ab)(a+b)(2ab-ab)=(a+b)ab2ab,所以ab1于是與矛盾,故a+b2(以下略)說(shuō)明:此題用了六種不同的方法證明,這幾種證法都是證明不等式的常用方法例9設(shè)函數(shù)f(x)=ax2+bx+c的圖象與兩直線y
18、=x,y=-x,均不相分析:因?yàn)閤R,故|f(x)|的最小值若存在,則最小值由頂點(diǎn)確定,故設(shè)f(x)=a(x-x0)2+f(x0)證明:由題意知,a0設(shè)f(x)=a(x-x0)2+f(x0),則又二次方程ax2+bx+c=x無(wú)實(shí)根,故1=(b+1)2-4ac0,2=(b-1)2-4ac0所以(b+1)2+(b-1)2-8ac0,即2b2+2-8ac0,即b2-4ac-1,所以|b2-4ac|1說(shuō)明:從上述幾個(gè)例子可以看出,在證明與二次函數(shù)有關(guān)的不等式問(wèn)題時(shí),如果針對(duì)題設(shè)條件,合理采取二次函數(shù)的不同形式,那么我們就找到了一種有效的證明途徑例10(2002理)某城市2001年末汽車保有量為30萬(wàn)輛
19、,預(yù)計(jì)此后每年報(bào)廢上一年末汽車保有量的6%,并且每年新增汽車數(shù)量相同。為了保護(hù)城市環(huán)境,要求該城市汽車保有量不超過(guò)60萬(wàn)輛,那么每年新增汽車數(shù)量不應(yīng)超過(guò)多少輛?解:設(shè)2001年末的汽車保有量為,以后每年末的汽車保有量依次為,每年新增汽車萬(wàn)輛。由題意得例11已知奇函數(shù)知函數(shù)分析:這是一道比較綜合的問(wèn)題,考查很多函數(shù)知識(shí),通過(guò)恰當(dāng)換元,使問(wèn)題轉(zhuǎn)化為二次函數(shù)在閉區(qū)間上的最值問(wèn)題。 令 要使10當(dāng)30當(dāng)綜上:例12如圖,某隧道設(shè)計(jì)為雙向四車道,車道總寬22米,要求通行車輛限高4.5米,隧道全長(zhǎng)2.5千米,隧道的拱線近似地看成半個(gè)橢圓形狀。(1)若最大拱高h(yuǎn)為6米,則隧道設(shè)計(jì)的拱寬是多少?(2)若最大拱
20、高h(yuǎn)不小于6米,則應(yīng)如何設(shè)計(jì)拱高h(yuǎn)和拱寬,才能使半個(gè)橢圓形隧道的土方工程最???(半個(gè)橢圓的面積公式為s=柱體體積為:底面積乘以高,本題結(jié)果均精確到0.1米)分析:本題為2003年上海高考題,考查運(yùn)用幾何、不等式等解決應(yīng)用題的能力及運(yùn)算能力。解:1)建立如圖所示直角坐標(biāo)系,則P(11,4.5)橢圓方程為:將b=h=6與點(diǎn)P坐標(biāo)代入橢圓方程得故隧道拱寬約為33.3米2)由橢圓方程故當(dāng)拱高約為6.4米,拱寬約為31.1米時(shí),土方工程量最小.例13已知nN,n1求證分析:雖然待證不等式是關(guān)于自然數(shù)的命題,但不一定選用數(shù)學(xué)歸納法,觀其“形”,它具有較好規(guī)律,因此不妨采用構(gòu)造數(shù)列的方法進(jìn)行解則說(shuō)明:因?yàn)閿?shù)
21、列是特殊的函數(shù),所以可以因問(wèn)題的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu),利用函數(shù)的思想解決例14已知函數(shù)分析:本例主要復(fù)習(xí)函數(shù)、不等式的基礎(chǔ)知識(shí),絕對(duì)值不等式及函數(shù)不等式的證明技巧。基本思路先將函數(shù)不等式轉(zhuǎn)化為代數(shù)不等式,利用絕對(duì)值不等式的性質(zhì)及函數(shù)的性質(zhì)。證明(1)再利用二項(xiàng)展開(kāi)式及基本不等式的證明(2)。證明:(1)當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),上式取等號(hào)。(2)時(shí),結(jié)論顯然成立當(dāng)時(shí),例15(2001年全國(guó)理)己知(1)(2)證明:(1)同理(2)由二項(xiàng)式定理有因此。七、強(qiáng)化訓(xùn)練1已知非負(fù)實(shí)數(shù),滿足且,則的最大值是( ) A B C D2已知命題p:函數(shù)的值域?yàn)镽,命題q:函數(shù) 是減函數(shù)。若p或q為真命題,p且q為假命題,則實(shí)數(shù)a的取值
22、范圍是 ( )Aa1Ba2C1a2Da1或a23 解關(guān)于的不等式04求a,b的值,使得關(guān)于x的不等式ax2+bx+a2-10的解集分別是:(1)-1,2;(2)(-,-12,+);(3)2;(4)-1,+)5解關(guān)于的不等式6(2002北京文)數(shù)列由下列條件確定:(1)證明:對(duì)于,(2)證明:對(duì)于7設(shè)P=(log2x)+(t-2)log2x-t+1,若t在區(qū)間-2,2上變動(dòng)時(shí),P恒為正值,試求x的變化范圍8已知數(shù)列中,b1=1,點(diǎn)P(bn,bn+1)在直線x-y+2=0上。)求數(shù)列)設(shè)的前n項(xiàng)和為Bn, 試比較。)設(shè)Tn=八、參考答案1解:畫出圖象,由線性規(guī)劃知識(shí)可得,選D2解:命題p為真時(shí),即
23、真數(shù)部分能夠取到大于零的所有實(shí)數(shù),故二次函數(shù)的判別式,從而;命題q為真時(shí),。 若p或q為真命題,p且q為假命題,故p和q中只有一個(gè)是真命題,一個(gè)是假命題。 若p為真,q為假時(shí),無(wú)解;若p為假,q為真時(shí),結(jié)果為1a2,故選C.3分析:本題主要復(fù)習(xí)分式不等式的解法、分類討論的思想及利用序軸標(biāo)根法解不等式的基本步驟。本題的關(guān)鍵是對(duì)分母分解因式,將原不等式等價(jià)轉(zhuǎn)化為和比較與及3的大小,定出分類方法。解:原不等式化為:(1) 當(dāng)時(shí),由圖1知不等式的解集為(2) 當(dāng)(3) 當(dāng)4分析:方程的根、函數(shù)的性質(zhì)和圖象都與不等式的解密切相關(guān),要善于把它們有機(jī)地聯(lián)系起來(lái),相互轉(zhuǎn)化和相互交通解(1)由題意可知,a0且-1
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