【考綱要求】
1.了解基本不等式的證明過程.
2.能用基本不等式解決簡單的最值問題.
3.掌握基本不等式在生活實際中的應用.
【考點預測】
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:a>0,b>0.
(2)等號成立的條件:當且僅當a=b時取等號.
(3)其中eq \f(a+b,2)叫做正數(shù)a,b的算術平均數(shù),eq \r(ab)叫做正數(shù)a,b的幾何平均數(shù).
2.兩個重要的不等式
(1)a2+b2≥2ab(a,b∈R),當且僅當a=b時取等號.
(2)ab≤eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(a+b,2)))eq \s\up12(2)(a,b∈R),當且僅當a=b時取等號.
3.利用基本不等式求最值
(1)已知x,y都是正數(shù),如果積xy等于定值P,那么當x=y(tǒng)時,和x+y有最小值2eq \r(P).
(2)已知x,y都是正數(shù),如果和x+y等于定值S,那么當x=y(tǒng)時,積xy有最大值eq \f(1,4)S2.
【常用結(jié)論】
1.eq \f(b,a)+eq \f(a,b)≥2(a,b同號),當且僅當a=b時取等號.
2.ab≤eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(a+b,2)))eq \s\up12(2)≤eq \f(a2+b2,2).
3.應用基本不等式求最值要注意:“一正,二定,三相等”,忽略某個條件,就會出錯.
4.在利用不等式求最值時,一定要盡量避免多次使用基本不等式.若必須多次使用,則一定要保證它們等號成立的條件一致.
【方法技巧】
1.利用配湊法求最值,主要是配湊成“和為常數(shù)”或“積為常數(shù)”的形式.
2.常數(shù)代換法,主要解決形如“已知x+y=t(t為常數(shù)),求eq \f(a,x)+eq \f(b,y)的最值”的問題,先將eq \f(a,x)+eq \f(b,y)轉(zhuǎn)化為eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(a,x)+\f(b,y)))·eq \f(x+y,t),再用基本不等式求最值.
3.當所求最值的代數(shù)式中的變量比較多時,通??紤]利用已知條件消去部分變量后,湊出“和為常數(shù)”或“積為常數(shù)”的形式,最后利用基本不等式求最值.
4.構(gòu)建目標式的不等式求最值,在既含有和式又含有積式的等式中,對和式或積式利用基本不等式,構(gòu)造目標式的不等式求解.
5.當基本不等式與其他知識相結(jié)合時,往往是提供一個應用基本不等式的條件,然后利用常數(shù)代換法求最值.
6.求參數(shù)的值或范圍時,要觀察題目的特點,利用基本不等式確定等號成立的條件,從而得到參數(shù)的值或范圍.
7.根據(jù)實際問題抽象出函數(shù)的解析式,再利用基本不等式求得函數(shù)的最值.
8.解應用題時,一定要注意變量的實際意義及其取值范圍.
9.在應用基本不等式求函數(shù)的最值時,若等號取不到,則可利用函數(shù)的單調(diào)性求解.
二、【題型歸類】
【題型一】用配湊法求基本不等式的最值
【典例1】設00,且a+b=2,則eq \f(2,a)+eq \f(1,2b)的最小值是( )
A.1 B.2
C.eq \f(9,4) D.eq \f(9,2)
【典例3】已知x>0,y>0,且2x+8y-xy=0,求:
(1)xy的最小值;
(2)x+y的最小值.
【題型三】用消元法求基本不等式的最值
【典例1】已知x>0,y>0,x+3y+xy=9,則x+3y的最小值為_____.
【典例2】若實數(shù)x>1,y>eq \f(1,2)且x+2y=3,則eq \f(1,x-1)+eq \f(1,2y-1)的最小值為________.
【典例3】已知正實數(shù)a,b滿足a2-b+4≤0,則u=eq \f(2a+3b,a+b)( )
A.有最大值eq \f(14,5) B.有最小值eq \f(14,5)
C.有最小值3 D.有最大值3
【題型四】基本不等式的常見變形應用
【典例1】《幾何原本》卷2的幾何代數(shù)法(以幾何方法研究代數(shù)問題)成了后世西方數(shù)學家處理問題的重要依據(jù),通過這一原理,很多的代數(shù)的公理或定理都能夠通過圖形實現(xiàn)證明,也稱之為無字證明.現(xiàn)有如圖所示圖形,點F在半圓O上,點C在直徑AB上,且OF⊥AB,設AC=a,BC=b,則該圖形可以完成的無字證明為( )
A.eq \f(a+b,2)≥eq \r(ab)(a>0,b>0)
B.a(chǎn)2+b2≥2eq \r(ab)(a>0,b>0)
C.eq \f(2ab,a+b)≤eq \r(ab)(a>0,b>0)
D.eq \f(a+b,2)≤eq \r(\f(a2+b2,2))(a>0,b>0)
【典例2】已知00,若不等式eq \f(m,3a+b)-eq \f(3,a)-eq \f(1,b)≤0恒成立,則m的最大值為( )
A.4 B.16 C.9 D.3
【典例2】已知函數(shù)f(x)=ex+e-x,其中e是自然對數(shù)的底數(shù).若關于x的不等式mf(x)≤e-x+m-1在(0,+∞)上恒成立,則實數(shù)m的取值范圍為________.
【典例3】已知不等式(x+y)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,x)+\f(a,y)))≥9對任意正實數(shù)x,y恒成立,則正實數(shù)a的最小值為( )
A.2 B.4 C.6 D.8
【題型六】基本不等式與其他知識交匯的最值問題
【典例1】在△ABC中,點P滿足eq \(BP,\s\up6(→))=2eq \(PC,\s\up6(→)),過點P的直線與AB,AC所在直線分別交于點M,N,若eq \(AM,\s\up6(→))=meq \(AB,\s\up6(→)),eq \(AN,\s\up6(→))=neq \(AC,\s\up6(→))(m>0,n>0),則m+2n的最小值為( )
A.3 B.4 C.eq \f(8,3) D.eq \f(10,3)
【典例2】如果函數(shù)f(x)=eq \f(1,2)(m-2)x2+(n-8)x+1(m≥0,n≥0)在區(qū)間eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(1,2),2))上單調(diào)遞減,那么mn的最大值為( )
A.16 B.18 C.25 D.eq \f(81,2)
【典例3】在△ABC中,A=eq \f(π,6),△ABC的面積為2,則eq \f(2sin C,sin C+2sin B)+eq \f(sin B,sin C)的最小值為( )
A.eq \f(\r(3),2) B.eq \f(3\r(3),4) C.eq \f(3,2) D.eq \f(5,3)
【題型七】基本不等式的實際應用
【典例1】某小區(qū)想利用一矩形空地ABCD建市民健身廣場,設計時決定保留空地邊上的一水塘(如圖中陰影部分),水塘可近似看作一個等腰直角三角形,其中AD=60 m,AB=40 m,且△EFG中,∠EGF=90°,經(jīng)測量得到AE=10 m,EF=20 m,為保證安全同時考慮美觀,健身廣場周圍準備加設一個保護欄,設計時經(jīng)過點G作一直線分別交AB,DF于M,N,從而得到五邊形MBCDN的市民健身廣場,設DN=x(m).
(1)將五邊形MBCDN的面積y表示為x的函數(shù);
(2)當x為何值時,市民健身廣場的面積最大?并求出最大面積.
【典例2】如圖,為處理含有某種雜質(zhì)的污水,要制造一個底寬2 m的無蓋長方體的沉淀箱,污水從A孔流入,經(jīng)沉淀后從B孔排出,設箱體的長度為a m,高度為b m,已知排出的水中該雜質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)與a,b的乘積ab成反比.現(xiàn)有制箱材料60 m2,問a,b各為多少m時,經(jīng)沉淀后排出的水中該雜質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)最小(A,B孔面積忽略不計)?
【典例3】如圖,動物園要圍成相同的長方形虎籠四間,一面可利用原有的墻,其他各面用鋼筋網(wǎng)圍成.
(1)現(xiàn)有可圍36 m長網(wǎng)的材料,每間虎籠的長、寬各設計為多少時,可使每間虎籠面積最大?
(2)若使每間虎籠面積為24 m2,則每間虎籠的長、寬各設計為多少時,可使圍成四間虎籠的鋼筋總長度最???
三、【培優(yōu)訓練】
【訓練一】(多選)若a,b,c∈R,且ab+bc+ca=1,則下列不等式成立的是( )
A.a+b+c≤eq \r(3) B.(a+b+c)2≥3
C.eq \f(1,a)+eq \f(1,b)+eq \f(1,c)≥2eq \r(3) D.a2+b2+c2≥1
【訓練二】已知a>0,b>0,且ab=1,求eq \f(1,2a)+eq \f(1,2b)+eq \f(8,a+b)的最小值;
(2)若a,b∈R,ab>0,求eq \f(a4+4b4+1,ab)的最小值.
【訓練三】若x>0,y>0且x+y=xy,則eq \f(x,x-1)+eq \f(2y,y-1)的最小值為________.
【訓練四】設a>b>0,則a2+eq \f(1,ab)+eq \f(1,a?a-b?)的最小值是________.
【訓練五】已知a>0,b>0,且2a+b=1,求S=2eq \r(ab)-4a2-b2的最大值.
【訓練六】如圖所示,已知樹頂A離地面eq \f(21,2)米,樹上另一點B離地面eq \f(11,2)米,某人在離地面eq \f(3,2)米的C處看此樹,則該人離此樹________米時,看A,B的視角最大.
四、【強化測試】
【單選題】
1. 若x>0,y>0,則“x+2y=2eq \r(2xy)”的一個充分不必要條件是( )
A.x=y(tǒng) B.x=2y
C.x=2且y=1 D.x=y(tǒng)或y=1
2. 函數(shù)f(x)=eq \f(x2+4,|x|)的最小值為( )
A.3 B.4 C.6 D.8
3. 若a>0,b>0,lg a+lg b=lg(a+b),則a+b的最小值為( )
A.8 B.6 C.4 D.2
4. 已知正數(shù)a,b滿足a+b=1,則eq \f(4,a)+eq \f(1,b)的最小值為( )
A.eq \f(5,3) B.3 C.5 D.9
5. 已知函數(shù)f(x)=ex在點(0,f(0))處的切線為l,動點(a,b)在直線l上,則2a+2-b的最小值是( )
A.4 B.2 C.2eq \r(2) D.eq \r(2)
6. 若2x+2y=1,則x+y的取值范圍是( )
A.[0,2] B.[-2,0]
C.[-2,+∞) D.(-∞,-2]
7. 設a>0,若關于x的不等式x+eq \f(a,x-1)≥5在(1,+∞)上恒成立,則a的最小值為( )
A.16 B.9
C.4 D.2
8. 已知x>0,y>0,且eq \f(1,x+1)+eq \f(1,y)=eq \f(1,2),則x+y的最小值為( )
A.3 B.5
C.7 D.9
【多選題】
9. 若a,b∈R,且ab>0,則下列不等式中,恒成立的是( )
A.a(chǎn)+b≥2eq \r(ab) B.eq \f(1,a)+eq \f(1,b)>eq \f(1,\r(ab))
C.eq \f(b,a)+eq \f(a,b)≥2 D.a(chǎn)2+b2≥2ab
10. 給出下面四個推斷,其中正確的為( )
A.若a,b∈(0,+∞),則eq \f(b,a)+eq \f(a,b)≥2
B.若x,y∈(0,+∞),則lg x+lg y≥2eq \r(lg x·lg y)
C.若a∈R,a≠0,則eq \f(4,a)+a≥4
D.若x,y∈R,xy0,b>0,且a+b=1,則( )
A.a(chǎn)2+b2≥eq \f(1,2) B.2a-b>eq \f(1,2)
C.lg2a+lg2b≥-2 D.eq \r(a)+eq \r(b)≤eq \r(2)
12. 設a>0,b>0,則下列不等式中一定成立的是( )
A.a(chǎn)+b+eq \f(1,\r(ab))≥2eq \r(2) B.eq \f(2ab,a+b)>eq \r(ab)
C.eq \f(a2+b2,\r(ab))≥a+b D.(a+b)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,a)+\f(1,b)))≥4
【填空題】
13. 設正項等比數(shù)列{an}的前n項和為Sn,若S7-S5=3(a4+a5),則4a3+eq \f(9,a7)的最小值為________.
14. 設P(x,y)是函數(shù)y=eq \f(2,x)(x>0)圖象上的點,則x+y的最小值為________.
15. 函數(shù)y=eq \f(x2,x+1)(x>-1)的最小值為________.
16. 若a>0,b>0,且a+2b-4=0,則ab的最大值為________,eq \f(1,a)+eq \f(2,b)的最小值為________.
【解答題】
17. (1)當x

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