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(dāng)且僅當(dāng)a=b時取等號.
(3)其中eq \f(a+b,2)叫做正數(shù)a,b的算術(shù)平均數(shù),eq \r(ab)叫做正數(shù)a,b的幾何平均數(shù).
2.幾個重要的不等式
(1)a2+b2≥2ab(a,b∈R).
(2)eq \f(b,a)+eq \f(a,b)≥2(a,b同號).
(3)ab≤eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(a+b,2)))2 (a,b∈R).
(4)eq \f(a2+b2,2)≥eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(a+b,2)))2 (a,b∈R).
以上不等式等號成立的條件均為a=b.
3.利用基本不等式求最值
已知x>0,y>0,則
(1)如果積xy是定值p,那么當(dāng)且僅當(dāng)x=y(tǒng)時,和x+y有最小值2eq \r(p).(簡記:積定和最小)
(2)如果和x+y是定值p,那么當(dāng)且僅當(dāng)x=y(tǒng)時,積xy有最大值eq \f(p2,4).(簡記:和定積最大)
注意:利用基本不等式求最值應(yīng)滿足三個條件:“一正,二定,三相等”.
微思考
1.若兩個正數(shù)的和為定值,則這兩個正數(shù)的積一定有最大值嗎?
提示 不一定.若這兩個正數(shù)能相等,則這兩個數(shù)的積一定有最大值;若這兩個正數(shù)不相等,則這兩個正數(shù)的積無最大值.
2.函數(shù)y=x+eq \f(1,x)的最小值是2嗎?
提示 不是.因為函數(shù)y=x+eq \f(1,x)的定義域是{x|x≠0},當(dāng)x0”是“eq \f(x,y)+eq \f(y,x)≥2”的充要條件.( × )
(4)函數(shù)y=sin x+eq \f(4,sin x),x∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2)))的最小值為4.( × )
題組二 教材改編
2.已知x>2,則x+eq \f(1,x-2)的最小值是( )
A.1 B.2 C.2eq \r(2) D.4
答案 D
解析 ∵x>2,
∴x+eq \f(1,x-2)=x-2+eq \f(1,x-2)+2≥2eq \r(?x-2?\f(1,x-2))+2=4,
當(dāng)且僅當(dāng)x-2=eq \f(1,x-2),即x=3時,等號成立.
3.已知函數(shù)f(x)=x+eq \f(1,x),若方程f(x)=a有實數(shù)根,則實數(shù)a的取值范圍為( )
A.(-∞,-2] B.[2,+∞)
C.(-∞,-1]∪[1,+∞) D.(-∞,-2]∪[2,+∞)
答案 D
解析 f(x)=x+eq \f(1,x),
當(dāng)x>0時,f(x)=x+eq \f(1,x)≥2eq \r(1)=2,
當(dāng)且僅當(dāng)x=eq \f(1,x),即x=1時,等號成立.
當(dāng)x1,∴x-1>0,
∴y=eq \f(x2,x-1)=eq \f(x2-1+1,x-1)=x+1+eq \f(1,x-1)
=(x-1)+eq \f(1,x-1)+2≥4.
當(dāng)且僅當(dāng)x-1=eq \f(1,x-1),即x=2時,等號成立.
題型一 利用基本不等式求最值
命題點1 配湊法
例1 (1)已知0eq \f(5,4),∴4x-5>0,
∴f(x)=4x-2+eq \f(1,4x-5)=4x-5+eq \f(1,4x-5)+3≥2eq \r(1)+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.
(3)已知函數(shù)f(x)=eq \f(-x2,x+1)(x0,x+3y+xy=9,則x+3y的最小值為________.
答案 6
解析 方法一 (換元消元法)
由已知得9-(x+3y)=eq \f(1,3)·x·3y≤eq \f(1,3)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(x+3y,2)))2,當(dāng)且僅當(dāng)x=3y,即x=3,y=1時取等號.
即(x+3y)2+12(x+3y)-108≥0,
令x+3y=t,則t>0且t2+12t-108≥0,
得t≥6,即x+3y的最小值為6.
方法二 (代入消元法)
由x+3y+xy=9,得x=eq \f(9-3y,1+y),
所以x+3y=eq \f(9-3y,1+y)+3y=eq \f(9-3y+3y?1+y?,1+y)
=eq \f(9+3y2,1+y)=eq \f(3?1+y?2-6?1+y?+12,1+y)
=3(1+y)+eq \f(12,1+y)-6≥2eq \r(3?1+y?·\f(12,1+y))-6
=12-6=6,
當(dāng)且僅當(dāng)3(1+y)=eq \f(12,1+y),即y=1,x=3時取等號,
所以x+3y的最小值為6.
本例條件不變,求xy的最大值.
解 方法一 9-xy=x+3y≥2eq \r(3xy),
∴9-xy≥2eq \r(3xy),
令eq \r(xy)=t,∴t>0,
∴9-t2≥2eq \r(3)t,即t2+2eq \r(3)t-9≤0,
解得00且x+y=5,則eq \f(1,x+1)+eq \f(1,y+2)的最小值為________.
答案 eq \f(1,2)
解析 令x+1=m,y+2=n,
∵x>0,y>0,∴m>0,n>0,
則m+n=x+1+y+2=8,
∴eq \f(1,x+1)+eq \f(1,y+2)=eq \f(1,m)+eq \f(1,n)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,m)+\f(1,n)))×eq \f(1,8)(m+n)=eq \f(1,8)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(n,m)+\f(m,n)+2))≥eq \f(1,8)·(2eq \r(1)+2)=eq \f(1,2).
當(dāng)且僅當(dāng)eq \f(n,m)=eq \f(m,n),即m=n=4時等號成立.
∴eq \f(1,x+1)+eq \f(1,y+2)的最小值為eq \f(1,2).
題型二 基本不等式的綜合應(yīng)用
命題點1 基本不等式與其他知識交匯的最值問題
例4 設(shè)等差數(shù)列{an}的公差為d,其前n項和是Sn,若a1=d=1,則eq \f(Sn+8,an)的最小值是________.
答案 eq \f(9,2)
解析 an=a1+(n-1)d=n,Sn=eq \f(n?1+n?,2),
所以eq \f(Sn+8,an)=eq \f(\f(n?1+n?,2)+8,n)=eq \f(1,2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(n+\f(16,n)+1))
≥eq \f(1,2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2\r(n·\f(16,n))+1))=eq \f(9,2),
當(dāng)且僅當(dāng)n=eq \f(16,n),即n=4時取等號,
所以eq \f(Sn+8,an)的最小值是eq \f(9,2).
命題點2 求參數(shù)值或取值范圍
例5 (2021·廈門聯(lián)考)對任意m,n∈(0,+∞),都有m2-amn+2n2≥0,則實數(shù)a的最大值為( )
A.eq \r(2) B.2eq \r(2) C.4 D.eq \f(9,2)
答案 B
解析 ∵對任意m,n∈(0,+∞),都有m2-amn+2n2≥0,
∴m2+2n2≥amn,即a≤eq \f(m2+2n2,mn)=eq \f(m,n)+eq \f(2n,m)恒成立,
∵eq \f(m,n)+eq \f(2n,m)≥2eq \r(\f(m,n)·\f(2n,m))=2eq \r(2),當(dāng)且僅當(dāng)eq \f(m,n)=eq \f(2n,m),即m=eq \r(2)n時取等號,∴a≤2eq \r(2),故實數(shù)a的最大值為2eq \r(2),故選B.
思維升華 (1)當(dāng)基本不等式與其他知識相結(jié)合時,往往是提供一個應(yīng)用基本不等式的條件,然后利用常數(shù)代換法求最值.
(2)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.
跟蹤訓(xùn)練2 (1)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
答案 B
解析 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,只要求(x+y)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,x)+\f(a,y)))的最小值大于或等于9,
∵(x+y)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,x)+\f(a,y)))=1+a+eq \f(y,x)+eq \f(ax,y)≥a+2eq \r(a)+1,
當(dāng)且僅當(dāng)y=eq \r(a)x時,等號成立,
∴a+2eq \r(a)+1≥9,
∴eq \r(a)≥2或eq \r(a)≤-4(舍去),∴a≥4,
即正實數(shù)a的最小值為4,故選B.
(2)若△ABC的內(nèi)角滿足3sin A=sin B+sin C,則cs A的最小值是( )
A.eq \f(2,3) B.eq \f(7,9) C.eq \f(1,3) D.eq \f(5,9)
答案 B
解析 由題意結(jié)合正弦定理有3a=b+c,結(jié)合余弦定理可得:
cs A=eq \f(b2+c2-a2,2bc)=eq \f(b2+c2-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(b+c,3)))2,2bc)
=eq \f(\f(8,9)b2+\f(8,9)c2-\f(2,9)bc,2bc)=eq \f(\f(8,9)b2+\f(8,9)c2,2bc)-eq \f(1,9)
≥eq \f(2×\r(\f(8,9))b×\r(\f(8,9))c,2bc)-eq \f(1,9)=eq \f(7,9).
當(dāng)且僅當(dāng)b=c時等號成立.
綜上可得,cs A的最小值是eq \f(7,9).
題型三 基本不等式的實際應(yīng)用
例6 小王于年初用50萬元購買一輛大貨車,第一年因繳納各種費用需支出6萬元,從第二年起,每年都比上一年增加支出2萬元,假定該車每年的運輸收入均為25萬元.小王在該車運輸累計收入超過總支出后,考慮將大貨車作為二手車出售,若該車在第x年年底出售,其銷售價格為(25-x)萬元(國家規(guī)定大貨車的報廢年限為10年).
(1)大貨車運輸?shù)降趲啄昴甑祝撥囘\輸累計收入超過總支出?
(2)在第幾年年底將大貨車出售,能使小王獲得的年平均利潤最大?(利潤=累計收入+銷售收入-總支出)
解 (1)設(shè)大貨車運輸?shù)降趚年年底,
該車運輸累計收入與總支出的差為y萬元,
則y=25x-[6x+x(x-1)]-50=-x2+20x-50(00,
可得10-5eq \r(2)eq \f(1,2)
C.lg2a+lg2b≥-2 D.eq \r(a)+eq \r(b)≤eq \r(2)
答案 ABD
解析 因為a>0,b>0,a+b=1,
所以a+b≥2eq \r(ab),
當(dāng)且僅當(dāng)a=b=eq \f(1,2)時,等號成立,即有ab≤eq \f(1,4).
對于A,a2+b2=(a+b)2-2ab=1-2ab≥1-2×eq \f(1,4)=eq \f(1,2),故A正確;
對于B,2a-b=22a-1=eq \f(1,2)×22a,
因為a>0,所以22a>1,即2a-b>eq \f(1,2),故B正確;
對于C,lg2a+lg2b=lg2ab≤lg2eq \f(1,4)=-2,故C錯誤;
對于D,由(eq \r(a)+eq \r(b))2=a+b+2eq \r(ab)=1+2eq \r(ab)≤2,
得eq \r(a)+eq \r(b)≤eq \r(2),故D正確.
6.(多選)設(shè)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
答案 ACD
解析 ∵a>0,b>0,
∴a+b+eq \f(1,\r(ab))≥2eq \r(ab)+eq \f(1,\r(ab))≥2eq \r(2),
當(dāng)且僅當(dāng)a=b且2eq \r(ab)=eq \f(1,\r(ab)),即a=b=eq \f(\r(2),2)時取等號,
故A一定成立;
∵a+b≥2eq \r(ab)>0,
∴eq \f(2ab,a+b)≤eq \f(2ab,2\r(ab))=eq \r(ab),當(dāng)且僅當(dāng)a=b時取等號,
∴eq \f(2ab,a+b)≥eq \r(ab)不一定成立,故B不一定成立;
∵eq \f(2ab,a+b)≤eq \f(2ab,2\r(ab))=eq \r(ab),當(dāng)且僅當(dāng)a=b時取等號,
eq \f(a2+b2,a+b)=eq \f(?a+b?2-2ab,a+b)=a+b-eq \f(2ab,a+b)≥2eq \r(ab)-eq \r(ab)=eq \r(ab),
當(dāng)且僅當(dāng)a=b時取等號,
∴eq \f(a2+b2,a+b)≥eq \r(ab),∴eq \f(a2+b2,\r(ab))≥a+b,故C一定成立;
∵(a+b)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,a)+\f(1,b)))=2+eq \f(b,a)+eq \f(a,b)≥4,
當(dāng)且僅當(dāng)a=b時取等號,故D一定成立.
7.已知a,b∈R,且a-3b+6=0,則2a+eq \f(1,8b)的最小值為________.
答案 eq \f(1,4)
解析 由題設(shè)知a-3b=-6,又2a>0,8b>0,所以2a+eq \f(1,8b)≥2eq \r(2a·\f(1,8b))=2· SKIPIF 1 < 0 =eq \f(1,4),當(dāng)且僅當(dāng)2a=eq \f(1,8b),
即a=-3,b=1時取等號.故2a+eq \f(1,8b)的最小值為eq \f(1,4).
8.已知實數(shù)a,b滿足|ln a|=|ln b|,a≠b,則eq \f(1,a)+eq \f(4,b)的最小值為________.
答案 4
解析 因為|ln a|=|ln b|且a≠b,
所以ln a=-ln b,
即ln a+ln b=0,
所以ln(ab)=0,
所以ab=1,a>0,b>0,
所以eq \f(1,a)+eq \f(4,b)≥2eq \r(\f(4,ab))=4,當(dāng)且僅當(dāng)a=eq \f(1,2),b=2時,等號成立.
9.若a,b都是正數(shù),且a+b=1,則(a+1)(b+1)的最大值為________.
答案 eq \f(9,4)
解析 (a+1)(b+1)≤eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(?a+1?+?b+1?,2)))2=eq \f(9,4),
當(dāng)且僅當(dāng)a+1=b+1,即a=b=eq \f(1,2)時取等號,
故(a+1)(b+1)的最大值為eq \f(9,4).
10.命題“?x∈(1,+∞),x2-ax+a+2>0”為真命題,則實數(shù)a的取值范圍是________.
答案 (-∞,2eq \r(3)+2)
解析 依題意?x∈(1,+∞),x2-ax+a+2>0恒成立,
即a(x-1)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)
答案 D
解析 由AC=a,BC=b,可得圓O的半徑r=eq \f(a+b,2),
又OC=OB-BC=eq \f(a+b,2)-b=eq \f(a-b,2),
則FC2=OC2+OF2=eq \f(?a-b?2,4)+eq \f(?a+b?2,4)=eq \f(a2+b2,2),
再根據(jù)題圖知FO≤FC,即eq \f(a+b,2)≤eq \r(\f(a2+b2,2)),當(dāng)且僅當(dāng)a=b時取等號.故選D.
14.正實數(shù)x,y滿足4x2+y2+xy=1,則xy的最大值為________;2x+y的最大值為________.
答案 eq \f(1,5) eq \f(2\r(10),5)
解析 ∵1-xy=4x2+y2≥4xy,
∴5xy≤1,∴xy≤eq \f(1,5),當(dāng)且僅當(dāng)y=2x時取等號,
∵4x2+y2+xy=1,
∴(2x+y)2-3xy=1,
∴(2x+y)2-1=3xy=eq \f(3,2)·2x·y≤eq \f(3,2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2x+y,2)))2,
即(2x+y)2-1≤eq \f(3,8)(2x+y)2,
∴(2x+y)2≤eq \f(8,5),∴2x+y≤eq \f(2\r(10),5),
當(dāng)且僅當(dāng)2x=y(tǒng)時,取等號.
15.設(shè)a>b>0,則a2+eq \f(1,ab)+eq \f(1,a?a-b?)的最小值是( )
A.1 B.2
C.3 D.4
答案 D
解析 ∵a>b>0,
∴a-b>0,
∴a(a-b)>0,a2+eq \f(1,ab)+eq \f(1,a?a-b?)
=a2+ab-ab+eq \f(1,ab)+eq \f(1,a?a-b?)
=a2-ab+eq \f(1,a?a-b?)+ab+eq \f(1,ab)
=a(a-b)+eq \f(1,a?a-b?)+ab+eq \f(1,ab)≥2+2=4,
當(dāng)且僅當(dāng)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a?a-b?=\f(1,a?a-b?),,ab=\f(1,ab),))
即a=eq \r(2),b=eq \f(\r(2),2)時等號成立.
∴a2+eq \f(1,ab)+eq \f(1,a?a-b?)的最小值是4.
16.已知a+b+c=3,且a,b,c都是正數(shù).
(1)求證: eq \f(1,a+b)+eq \f(1,b+c)+eq \f(1,c+a)≥eq \f(3,2);
(2)是否存在實數(shù)m,使得關(guān)于x的不等式-x2+mx+2≤a2+b2+c2對所有滿足題設(shè)條件的正實數(shù)a,b,c恒成立?如果存在,求出m的取值范圍;如果不存在,請說明理由.
(1)證明 因為a+b+c=3,且a,b,c都是正數(shù),
所以eq \f(1,a+b)+eq \f(1,b+c)+eq \f(1,c+a)
=eq \f(1,6)[(a+b)+(b+c)+(c+a)]eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,a+b)+\f(1,b+c)+\f(1,c+a)))
=eq \f(1,6)eq \b\lc\[\rc\ (\a\vs4\al\c1(3+\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(b+c,a+b)+\f(a+b,b+c)))+\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(b+c,c+a)+\f(c+a,b+c)))+))
eq \b\lc\ \rc\](\a\vs4\al\c1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(a+b,c+a)+\f(a+c,a+b)))))≥eq \f(1,6)(3+2+2+2)=eq \f(3,2),
當(dāng)且僅當(dāng)a=b=c=1時,取等號,
所以eq \f(1,a+b)+eq \f(1,b+c)+eq \f(1,c+a)≥eq \f(3,2)得證.
(2)解 因為a+b+c=3,
所以(a+b+c)2=a2+b2+c2+2ab+2bc+2ca≤3(a2+b2+c2),
因此a2+b2+c2≥3(當(dāng)且僅當(dāng)a=b=c=1時,取等號),
所以(a2+b2+c2)min=3,
由題意得-x2+mx+2≤3恒成立,
即得x2-mx+1≥0恒成立,
因此Δ=m2-4≤0 ?-2≤m≤2.
故存在實數(shù)m∈[-2,2]使不等式-x2+mx+2≤a2+b2+c2成立.

相關(guān)學(xué)案

新高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)講義第1章 §1.4 基本不等式(含解析):

這是一份新高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)講義第1章 §1.4 基本不等式(含解析),共20頁。

新高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)考點精講講練學(xué)案 利用基本不等式求最值(含解析):

這是一份新高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)考點精講講練學(xué)案 利用基本不等式求最值(含解析),共31頁。學(xué)案主要包含了考點梳理,題型歸納,雙基達(dá)標(biāo),高分突破等內(nèi)容,歡迎下載使用。

新高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)考點精講講練學(xué)案 利用基本不等式求參數(shù)(含解析):

這是一份新高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)考點精講講練學(xué)案 利用基本不等式求參數(shù)(含解析),共26頁。學(xué)案主要包含了考點梳理,題型歸納,雙基達(dá)標(biāo),高分突破等內(nèi)容,歡迎下載使用。

英語朗讀寶

相關(guān)學(xué)案 更多

(新高考)高考數(shù)學(xué)一輪考點復(fù)習(xí)1.4《基本不等式》學(xué)案 (含詳解)

(新高考)高考數(shù)學(xué)一輪考點復(fù)習(xí)1.4《基本不等式》學(xué)案 (含詳解)

高考數(shù)學(xué)統(tǒng)考一輪復(fù)習(xí)第7章7.4基本不等式學(xué)案

高考數(shù)學(xué)統(tǒng)考一輪復(fù)習(xí)第7章7.4基本不等式學(xué)案

高考數(shù)學(xué)(理數(shù))一輪復(fù)習(xí)學(xué)案7.4《基本不等式及其應(yīng)用》(含詳解)

高考數(shù)學(xué)(理數(shù))一輪復(fù)習(xí)學(xué)案7.4《基本不等式及其應(yīng)用》(含詳解)

人教版高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)第7章不等式第3節(jié)基本不等式學(xué)案理含解析

人教版高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)第7章不等式第3節(jié)基本不等式學(xué)案理含解析

資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者,認(rèn)為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識產(chǎn)權(quán),請掃碼添加我們的相關(guān)工作人員,我們盡可能的保護您的合法權(quán)益。
入駐教習(xí)網(wǎng),可獲得資源免費推廣曝光,還可獲得多重現(xiàn)金獎勵,申請 精品資源制作, 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
高考專區(qū)
歡迎來到教習(xí)網(wǎng)
  • 900萬優(yōu)選資源,讓備課更輕松
  • 600萬優(yōu)選試題,支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯,日均更新2000+
  • 百萬教師選擇,專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊
qrcode
二維碼已過期
刷新

微信掃碼,快速注冊

手機號注冊
手機號碼

手機號格式錯誤

手機驗證碼 獲取驗證碼

手機驗證碼已經(jīng)成功發(fā)送,5分鐘內(nèi)有效

設(shè)置密碼

6-20個字符,數(shù)字、字母或符號

注冊即視為同意教習(xí)網(wǎng)「注冊協(xié)議」「隱私條款」
QQ注冊
手機號注冊
微信注冊

注冊成功

返回
頂部