【知識重溫】
一、必記3個知識點
1.基本不等式eq \r(ab)≤eq \f(a+b,2)
(1)基本不等式成立的條件:①________.
(2)等號成立的條件:當(dāng)且僅當(dāng)②________時取等號.
(3)兩個平均數(shù):eq \f(a+b,2)稱為正數(shù)a,b的③________,eq \r(ab)稱為正數(shù)a,b的④________.
2.幾個重要不等式
(1)a2+b2≥⑤________(a,b∈R).
(2)ab≤⑥________(a,b∈R).
(3)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(a+b,2)))2≤⑦________(a,b∈R).
(4)eq \f(b,a)+eq \f(a,b)≥⑧________(a·b>0).
(5)eq \f(2,\f(1,a)+\f(1,b))≤eq \r(ab)≤eq \f(a+b,2)≤ eq \r(\f(a2+b2,2))(a>0,b>0).
3.利用基本不等式求最值問題
已知x>0,y>0,則
(1)如果積xy是定值p,那么當(dāng)且僅當(dāng)⑨________時,x+y有最小值是⑩________(簡記:“積定和最小”).
(2)如果和x+y是定值s,那么當(dāng)且僅當(dāng)?________時,xy有最大值是?________(簡記:“和定積最大”).
二、必明2個易誤點
1.求最值時要注意三點:一是各項為正;二是尋求定值;三是考慮等號成立的條件.
2.多次使用基本不等式時,易忽視取等號的條件的一致性.
【小題熱身】
一、判斷正誤
1.判斷下列結(jié)論是否正確(請在括號中打“√”或“×”).
(1)函數(shù)y=x+eq \f(1,x)的最小值是2.( )
(2)函數(shù)f(x)=cs x+eq \f(4,cs x),x∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2)))的最小值等于4.( )
(3)“x>0且y>0”是“eq \f(x,y)+eq \f(y,x)≥2”的充要條件.( )
(4)若a>0,則a3+eq \f(1,a2)的最小值為2eq \r(a).( )
(5)不等式a2+b2≥2ab與eq \f(a+b,2)≥eq \r(ab)有相同的成立條件.( )
(6)a2+b2+c2≥ab+bc+ca(a、b、c∈R).( )
二、教材改編
2.已知x>1,則x+eq \f(1,x-1)的最小值為( )
A.2 B.3 C.4 D.6
3.若a,b>0,且ab=a+b+3,則ab的取值范圍為________.
三、易錯易混
4.已知00,x+2y=5,則eq \f(?x+1??2y+1?,\r(xy))的最小值為________.
eq \x(考點一) 利用基本不等式求最值[分層深化型]
考向一:配湊法求最值
[例1] (1)已知x>eq \f(5,4),則f(x)=4x-2+eq \f(1,4x-5)的最小值為________.
(2)若函數(shù)f(x)=x+eq \f(1,x-2)(x>2)在x=a處取最小值,則a等于( )
A.1+eq \r(2) B.1+eq \r(3)
C.3 D.4
考向二:常值代換法求最值
[例2] [2021·廣東珠海高三檢測]已知x>0,y>0,z>0,且eq \f(9,y+z)+eq \f(1,x)=1,則x+y+z的最小值為( )
A.8 B.9 C.12 D.16
考向三:消元法求最值
[例3] [2020·江蘇卷,12]已知5x2y2+y4=1(x,y∈R),則x2+y2的最小值是________.
悟·技法
(1)配湊法的技巧,以整式為基礎(chǔ),注意利用系數(shù)的變化以及等式中常數(shù)的調(diào)整,做到等價變形;變形的目的是配湊出和或積為定值.
(2)常值代換法:根據(jù)已知條件或其變形確定定值(常數(shù)),再把其變形為1,再把“1”的表達式與所求最值的表達式相乘或相除,進而構(gòu)造和或積的形式.
(3)消元法:根據(jù)條件建立兩個量之間的函數(shù)關(guān)系,然后代入代數(shù)式轉(zhuǎn)化為函數(shù)的最值求解.
[變式練]——(著眼于舉一反三)
1.[2021·山東泰安一中聯(lián)考]已知a>0,b>0,a+b=2,則y=eq \f(1,a)+eq \f(4,b)的最小值是( )
A.eq \f(7,2) B.eq \f(9,2) C.5 D.4
2.[2020·山東質(zhì)量測評聯(lián)盟聯(lián)考]若x>2,則函數(shù)y=4x+eq \f(3,x-2)的最小值為________.
3.若a,b,c都是正數(shù),且a+b+c=2,則eq \f(4,a+1)+eq \f(1,b+c)的最小值是________.



考點二 利用基本不等式證明不等式
[互動講練型]
[例4] 已知a,b,c>0,求證:eq \f(a2,b)+eq \f(b2,c)+eq \f(c2,a)≥a+b+c.
悟·技法
利用基本不等式證明不等式時,要先觀察題中要證明的不等式的結(jié)構(gòu)特征,若不能直接使用基本不等式證明,則考慮對代數(shù)式進行拆項、變形、配湊等,使之轉(zhuǎn)化為能使用基本不等式的形式;若題目中還有已知條件,則先觀察已知條件和所證不等式之間的聯(lián)系,當(dāng)已知條件中含有“1”時,要注意“1”的代換,另外,解題時要時刻注意等號能否取到.
[變式練]——(著眼于舉一反三)
4.已知a>b,ab=1,求證:a2+b2≥2eq \r(2)(a-b).
考點三 利用基本不等式探求參數(shù)范圍
[互動講練型]
[例5] (1)已知函數(shù)f(x)=4x+eq \f(a,x)(x>0,a>0)在x=3時取得最小值,則a=________;
(2)[2021·江西吉安期中]設(shè)正數(shù)x,y滿足x+y=1,若不等式eq \f(1,x)+eq \f(a,y)≥4對任意的x,y成立,則正實數(shù)a的取值范圍是( )
A.[4,+∞) B.(1,+∞)
C.[1,+∞) D.(4,+∞)
悟·技法
利用基本不等式求解含參數(shù)的不等式的策略
(1)觀察題目特點,利用基本不等式確定相關(guān)成立條件,從而得參數(shù)的值或取值范圍.
(2)在處理含參數(shù)的不等式恒成立問題時,往往將已知不等式看作關(guān)于參數(shù)的不等式,體現(xiàn)了主元與次元的轉(zhuǎn)化.
[變式練]——(著眼于舉一反三)
5.[2021·福建四地六校聯(lián)考]已知函數(shù)f(x)=x+eq \f(a,x)+2的值域為(-∞,0]∪[4,+∞),則a的值是( )
A.eq \f(1,2) B.eq \f(3,2) C.1 D.2
6.已知函數(shù)y=x-4+eq \f(9,x+1)(x>-1),當(dāng)x=a時,y取得最小值b,則a+b等于( )
A.-3 B.2 C.3 D.8




第四節(jié) 基本不等式
【知識重溫】
①a>0,b>0 ②a=b ③算術(shù)平均數(shù) ④幾何平均數(shù) ⑤2ab ⑥eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(a+b,2)))2 ⑦eq \f(a2+b2,2) ⑧2 ⑨x=y(tǒng) ⑩2eq \r(p) ?x=y(tǒng) ?eq \f(s2,4)
【小題熱身】
1.答案:(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√
2.解析:∵x>1,∴x-1>0
∴x+eq \f(1,x-1)=(x-1)+eq \f(1,x-1)+1≥2 eq \r(?x-1?·\f(1,x-1))+1=3
當(dāng)且僅當(dāng)x-1=eq \f(1,x-1),即x=2時,取“=”.
∴x+eq \f(1,x-1)的最小值為3.故選B.
答案:B
3.解析:∵a,b>0,∴a+b≥2eq \r(ab)
∴ab=a+b+3≥2eq \r(ab)+3
∴ab-2eq \r(ab)-3≥0
∴(eq \r(ab)+1)(eq \r(ab)-3)≥0
又∵eq \r(ab)+1>0,∴eq \r(ab)-3≥0
∴ab≥9
當(dāng)且僅當(dāng)a=b時,即a=b=3時,ab取最小值9.
答案:[9,+ )
4.解析:由y=x+eq \f(16,x)≥2 eq \r(x·\f(16,x))=8,當(dāng)且僅當(dāng)x=4時取等號.又∵00
∴f(x)=4x-2+eq \f(1,4x-5)
=(4x-5)+eq \f(1,4x-5)+3
≥2 eq \r(?4x-5?·\f(1,4x-5))+3
=2+3=5
當(dāng)且僅當(dāng)4x-5=eq \f(1,4x-5),即x=eq \f(3,2)時取等號,所以f(x)的最小值為5.
(2)∵x>2,∴x-2>0
∴f(x)=x+eq \f(1,x-2)=(x-2)+eq \f(1,x-2)+2
≥2 eq \r(?x-2?·\f(1,x-2))+2
=2+2=4,
當(dāng)且僅當(dāng)x-2=eq \f(1,x-2),即x=3時取等號,所以a=3.故選C.
答案:(1)5 (2)C
例2 解析:∵y>0,z>0,∴y+z>0,又eq \f(9,y+z)+eq \f(1,x)=1,x>0,
∴x+y+z=[x+(y+z)]eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,x)+\f(9,y+z)))=10+eq \f(9x,y+z)+eq \f(y+z,x)≥10+2 eq \r(\f(9x,y+z)·\f(y+z,x))=16,當(dāng)且僅當(dāng)eq \f(9x,y+z)=eq \f(y+z,x),即y+z=3x時等號成立,∴x+y+z的最小值為16.故選D.
答案:D
例3 解析:解法一 由5x2y2+y4=1得x2=eq \f(1,5y2)-eq \f(y2,5),則x2+y2=eq \f(1,5y2)+eq \f(4y2,5)≥2eq \r(\f(1,5y2)·\f(4y2,5))=eq \f(4,5),當(dāng)且僅當(dāng)eq \f(1,5y2)=eq \f(4y2,5),即y2=eq \f(1,2)時取等號,則x2+y2的最小值是eq \f(4,5).
解法二 4=(5x2+y2)·4y2≤eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(?5x2+y2?+4y2,2)))2=eq \f(25,4)(x2+y2)2,則x2+y2≥eq \f(4,5),當(dāng)且僅當(dāng)5x2+y2=4y2=2,即x2=eq \f(3,10),y2=eq \f(1,2)時取等號,則x2+y2的最小值是eq \f(4,5).
答案:eq \f(4,5)
變式練
1.解析:∵a>0,b>0,a+b=2
∴y=eq \f(1,a)+eq \f(4,b)
=(eq \f(1,a)+eq \f(4,b))·eq \f(1,2)(a+b)
=eq \f(5,2)+eq \f(1,2)(eq \f(b,a)+eq \f(4a,b))
≥eq \f(5,2)+eq \f(1,2)×2eq \r(\f(b,a)×\f(4a,b))=eq \f(9,2)
當(dāng)且僅當(dāng)eq \f(b,a)=eq \f(4a,b),即a=eq \f(2,3),b=eq \f(4,3)時取等號.故選B.
答案:B
2.解析:∵x>2,∴x-2>0
∴y=4x+eq \f(3,x-2)=4(x-2)+eq \f(3,x-2)+8
≥2 eq \r(4?x-2?·\f(3,x-2))+8
=4eq \r(3)+8
當(dāng)且僅當(dāng)4(x-2)=eq \f(3,x-2),即x=2+eq \f(\r(3),2)時取等號.
答案:8+4eq \r(3)
3.解析:∵a+b+c=2,a>0,b>0,c>0
∴b+c=2-a>0,∴00,c>0
∴eq \f(a2,b)+b≥2a,eq \f(b2,c)+c≥2b,eq \f(c2,a)+a≥2c
∴eq \f(a2,b)+eq \f(b2,c)+eq \f(c2,a)+a+b+c≥2a+2b+2c
故eq \f(a2,b)+eq \f(b2,c)+eq \f(c2,a)≥a+b+c
當(dāng)且僅當(dāng)a=b=c時,等號成立.
變式練
4.證明:∵a>b,∴a-b>0,又ab=1
∴eq \f(a2+b2,a-b)=eq \f(a2+b2+2ab-2ab,a-b)
=eq \f(?a-b?2+2ab,a-b)=a-b+eq \f(2,a-b)≥2 eq \r(?a-b?·\f(2,a-b))=2eq \r(2)
即a2+b2≥2eq \r(2)(a-b)
當(dāng)且僅當(dāng)a-b=eq \f(2,a-b),即a-b=eq \r(2)時取等號.
考點三
例5 解析:(1)∵x>0,a>0,
∴f(x)=4x+eq \f(a,x)≥2 eq \r(4x·\f(a,x))=4eq \r(a),
當(dāng)且僅當(dāng)4x=eq \f(a,x),即4x2=a時,f(x)取得最小值.
又∵f(x)在x=3時取得最小值,∴a=4×32=36.
(2)∵x+y=1, 且x>0,y>0,a>0,∴eq \f(1,x)+eq \f(a,y)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,x)+\f(a,y)))(x+y)=a+1+eq \f(y,x)+eq \f(ax,y)≥a+1+2eq \r(a),∴a+2eq \r(a)+1≥4,即a+2eq \r(a)-3≥0,解得a≥1,故選C.
答案:(1)36 (2)C
變式練
5.解析:由題意可得a>0,①當(dāng)x>0時,f(x)=x+eq \f(a,x)+2≥2eq \r(a)+2,當(dāng)且僅當(dāng)x=eq \r(a)時取等號;②當(dāng)x-1,所以x+1>0,eq \f(9,x+1)>0,所以由基本不等式,得y=x+1+eq \f(9,x+1)-5≥2 eq \r(?x+1?·\f(9,x+1))-5=1,當(dāng)且僅當(dāng)x+1=eq \f(9,x+1),即(x+1)2=9,即x+1=3,x=2時取等號,所以a=2,b=1,a+b=3.故選C.
答案:C

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