1、基本不等式
如果,那么,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),等號(hào)成立.其中,叫作的算術(shù)平均數(shù),叫作的幾何平均數(shù).即正數(shù)的算術(shù)平均數(shù)不小于它們的幾何平均數(shù).
基本不等式1:若,則,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào);
基本不等式2:若,則(或),當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào).
注意(1)基本不等式的前提是“一正”“二定”“三相等”;其中“一正”指正數(shù),“二定”指求最值時(shí)和或積為定值,“三相等”指滿足等號(hào)成立的條件.(2)連續(xù)使用不等式要注意取得一致.
【解題方法總結(jié)】
1、幾個(gè)重要的不等式
(1)
(2)基本不等式:如果,則(當(dāng)且僅當(dāng)“”時(shí)取“”).
特例:(同號(hào)).
(3)其他變形:
①(溝通兩和與兩平方和的不等關(guān)系式)
②(溝通兩積與兩平方和的不等關(guān)系式)
③(溝通兩積與兩和的不等關(guān)系式)
④重要不等式串:即
調(diào)和平均值幾何平均值算數(shù)平均值平方平均值(注意等號(hào)成立的條件).
2、均值定理
已知.
(1)如果(定值),則(當(dāng)且僅當(dāng)“”時(shí)取“=”).即“和為定值,積有最大值”.
(2)如果(定值),則(當(dāng)且僅當(dāng)“”時(shí)取“=”).即積為定值,和有最小值”.
3、常見(jiàn)求最值模型
模型一:,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)等號(hào)成立;
模型二:,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)等號(hào)成立;
模型三:,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)等號(hào)成立;
模型四:,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)等號(hào)成立.
題型一:基本不等式及其應(yīng)用
【解題方法總結(jié)】
熟記基本不等式成立的條件,合理選擇基本不等式的形式解題,要注意對(duì)不等式等號(hào)是否成立進(jìn)行驗(yàn)證.
例1.(2023·遼寧·校聯(lián)考二模)數(shù)學(xué)命題的證明方式有很多種.利用圖形證明就是一種方式.現(xiàn)有如圖所示圖形,在等腰直角三角形中,點(diǎn)O為斜邊AB的中點(diǎn),點(diǎn)D為斜邊AB上異于頂點(diǎn)的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),設(shè),,用該圖形能證明的不等式為( ).
A.B.
C.D.
【答案】C
【解析】由圖知:,
在中,,
所以,即,
故選:C
例2.(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知x,y都是正數(shù),且,則下列選項(xiàng)不恒成立的是( )
A.B.
C.D.
【答案】D
【解析】x,y都是正數(shù),
由基本不等式,,,,這三個(gè)不等式都是當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)等號(hào)成立,而題中,因此等號(hào)都取不到,所以ABC三個(gè)不等式恒成立;
中當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào),如即可取等號(hào),D中不等式不恒成立.
故選:D.
例3.(2023·江蘇·高三專題練習(xí))下列運(yùn)用基本不等式求最值,使用正確的個(gè)數(shù)是( )
已知,求的最小值;解答過(guò)程:;
求函數(shù)的最小值;解答過(guò)程:可化得;
設(shè),求的最小值;解答過(guò)程:,
當(dāng)且僅當(dāng)即時(shí)等號(hào)成立,把代入得最小值為4.
A.0個(gè)B.1個(gè)C.2個(gè)D.3個(gè)
【答案】A
【解析】對(duì):基本不等式適用于兩個(gè)正數(shù),當(dāng),均為負(fù)值,
此時(shí),
當(dāng)且僅當(dāng),即時(shí)等號(hào)成立,故的用法有誤,故錯(cuò)誤;
對(duì):,
當(dāng)且僅當(dāng),即時(shí)取等號(hào),
但,則等號(hào)取不到,故的用法有誤;
對(duì):,,,
當(dāng)且僅當(dāng),即時(shí)取等號(hào),故的用法有誤;
故使用正確的個(gè)數(shù)是0個(gè),
故選:.
題型二:直接法求最值
【解題方法總結(jié)】
直接利用基本不等式求解,注意取等條件.
例4.(2023·河北·高三學(xué)業(yè)考試)若,,且,則的最大值為_(kāi)_____.
【答案】
【解析】由題知,,,且
因?yàn)椋?br>所以,
所以,即,
當(dāng)且僅當(dāng),即時(shí),取等號(hào),
故答案為:
例5.(2023·重慶沙坪壩·高三重慶南開(kāi)中學(xué)??茧A段練習(xí))若,,且,則的最小值是____________.
【答案】
【解析】因?yàn)椋ó?dāng)且僅當(dāng)時(shí),等號(hào)成立),
所以,
所以,所以,所以,
所以的最小值為.
故答案為:
例6.(2023·天津南開(kāi)·統(tǒng)考一模)已知實(shí)數(shù),則的最小值為_(kāi)__________.
【答案】
【解析】∵,,,
∴,當(dāng)且僅當(dāng)即時(shí)取等號(hào).
故答案為:.
題型三:常規(guī)湊配法求最值
【解題方法總結(jié)】
1、通過(guò)添項(xiàng)、拆項(xiàng)、變系數(shù)等方法湊成和為定值或積為定值的形式.
2、注意驗(yàn)證取得條件.
例7.(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))若,則的最小值為_(kāi)__________.
【答案】0
【解析】由,得,
所以,
當(dāng)且僅當(dāng)即時(shí)等號(hào)成立.
故答案為:0
例8.(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知,則的最小值為_(kāi)_________.
【答案】3
【解析】,當(dāng)且僅當(dāng),即時(shí),等號(hào)成立.
故答案為:3.
例9.(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))若,則的最小值為_(kāi)_____
【答案】/
【解析】由,則.
因?yàn)椋?br>所以,
當(dāng)且僅當(dāng),即時(shí)等號(hào)成立,
故的最小值為.
故答案為:.
例10.(2023·上海浦東新·高三華師大二附中??茧A段練習(xí))若關(guān)于x的不等式的解集為,則的最小值為_(kāi)________.
【答案】8
【解析】因?yàn)椴坏仁降慕饧癁?,則,
因?yàn)?,所以?br>∴.
當(dāng)且僅當(dāng),即時(shí),取到等號(hào).
故答案為:8
題型四:消參法求最值
【解題方法總結(jié)】
消參法就是對(duì)應(yīng)不等式中的兩元問(wèn)題,用一個(gè)參數(shù)表示另一個(gè)參數(shù),再利用基本不等式進(jìn)行求解.解題過(guò)程中要注意“一正,二定,三相等”這三個(gè)條件缺一不可!
例11.(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知正實(shí)數(shù)a,b滿足,則的最小值是( )
A.2B.C.D.6
【答案】B
【解析】由,得,
所以,
當(dāng)且僅當(dāng),即取等號(hào).
故選:B.
例12.(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))若,,則的最小值為_(kāi)__________.
【答案】
【解析】
因?yàn)榍?,則兩邊同除以,得,
又因?yàn)?,?dāng)且僅當(dāng),即時(shí)等號(hào)成立,所以.
故答案為:
例13.(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知,,滿足,則的最小值是______.
【答案】.
【解析】由,得,
所以.
當(dāng)且僅當(dāng)即時(shí)等號(hào)成立,
所以的最小值是.
故答案為:.
題型五:雙換元求最值
【解題方法總結(jié)】
若題目中含是求兩個(gè)分式的最值問(wèn)題,對(duì)于這類問(wèn)題最常用的方法就是雙換元,分布運(yùn)用兩個(gè)分式的分母為兩個(gè)參數(shù),轉(zhuǎn)化為這兩個(gè)參數(shù)的不等關(guān)系.
1、代換變量,統(tǒng)一變量再處理.
2、注意驗(yàn)證取得條件.
例14.(2023·浙江省江山中學(xué)高三期中)設(shè),,若,則的最大值為( )
A.B.C.D.
【答案】D
【解析】解:法一:(基本不等式)
設(shè),則,
條件,
所以,即.
故選:D.
法二:(三角換元)由條件,
故可設(shè),即,
由于,,故,解得
所以,,
所以,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào).
故選:D.
例15.(2023·天津南開(kāi)·一模)若,,,,則的最小值為_(kāi)_____.
【答案】
【解析】由題意,,,,得:,
設(shè) ,則 ,

,
當(dāng)且僅當(dāng) ,即 時(shí)取得等號(hào),
故的最小值為,
故答案為:
例16.(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知,,,則取到最小值為 ________.
【答案】.
【解析】令,∴,

,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),等號(hào)成立,
即的最小值是.
題型六:“1”的代換求最值
【解題方法總結(jié)】
1的代換就是指湊出1,使不等式通過(guò)變形出來(lái)后達(dá)到運(yùn)用基本不等式的條件,即積為定值,湊的過(guò)程中要特別注意等價(jià)變形.
1、根據(jù)條件,湊出“1”,利用乘“1”法.
2、注意驗(yàn)證取得條件.
例17.(2023·安徽蚌埠·統(tǒng)考二模)若直線過(guò)點(diǎn),則的最小值為_(kāi)_____.
【答案】/
【解析】∵直線過(guò)點(diǎn),

,當(dāng)且僅當(dāng),即,時(shí)取等號(hào).
的最小值為.
故答案為:.
例18.(2023·河北·高三校聯(lián)考階段練習(xí))已知,則的最小值為_(kāi)_________.
【答案】
【解析】,
,
當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào),則的最小值為.
故答案為:
例19.(2023·湖南衡陽(yáng)·高三??计谥校┮阎?,,且,則的最小值為_(kāi)_____.
【答案】1
【解析】因?yàn)椋裕?br>即,
因?yàn)?,,所以?br>,
當(dāng)且僅當(dāng),即時(shí)取等號(hào).
所以的最小值為1.
故答案為:1
例20.(2023·山東青島·高三山東省青島第五十八中學(xué)校考階段練習(xí))已知正實(shí)數(shù)滿足,則的最小值為_(kāi)__________.
【答案】8
【解析】因?yàn)椋?br>所以

當(dāng)且僅當(dāng),即時(shí),取等號(hào),
所以的最小值為8.
故答案為:8.
題型七:齊次化求最值
【解題方法總結(jié)】
齊次化就是含有多元的問(wèn)題,通過(guò)分子、分母同時(shí)除以得到一個(gè)整體,然后轉(zhuǎn)化為運(yùn)用基本不等式進(jìn)行求解.
例21.(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知正實(shí)數(shù)a,b,c,,則的最小值為_(kāi)______________.
【答案】/
【解析】由正實(shí)數(shù)a,b,,可得 ,
所以

而,當(dāng)且僅當(dāng) 即 時(shí)取等號(hào),

,
當(dāng)且僅當(dāng) 時(shí),即 時(shí)取等號(hào),
故答案為:
例22.(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知a,b為正實(shí)數(shù),且,則的最小值為_(kāi)_____.
【答案】6
【解析】由已知條件得,,
當(dāng)且僅當(dāng),即,時(shí)取等號(hào).
故答案為:6.
例23.(2023·天津紅橋·高三天津市復(fù)興中學(xué)??茧A段練習(xí))已知,則的最大值是____________.
【答案】
【解析】,設(shè),
所以原式=,

所以原式=.
(函數(shù)在上單調(diào)遞增)
故答案為:
題型八:利用基本不等式證明不等式
【解題方法總結(jié)】
類似于基本不等式的結(jié)構(gòu)的不等式的證明可以利用基本不等式去組合、分解、運(yùn)算獲得證明.
例24.(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))利用基本不等式證明:已知都是正數(shù),求證:
【解析】都是正數(shù),(當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào));(當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào));(當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào));
(當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào)),
即.
例25.(2023·河南·高三校聯(lián)考階段練習(xí))已知x,y,z為正數(shù),證明:
(1)若,則;
(2)若,則.
【解析】(1)因?yàn)?,所以?br>同理可得,,
所以,故,
當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)等號(hào)成立.
(2),
因?yàn)?,所以,?dāng)且僅當(dāng)時(shí)等號(hào)成立.
例26.(2023·四川廣安·高三校考開(kāi)學(xué)考試)已知函數(shù),若的解集為.
(1)求實(shí)數(shù),的值;
(2)已知均為正數(shù),且滿足,求證:.
【解析】(1)因?yàn)榈慕饧癁椋?,即,所以?br>又,所以,即.
所以,
當(dāng)時(shí),,得,則,
當(dāng)時(shí),,得,
當(dāng)時(shí),,得,不成立,
綜上所述:的解集為,
因?yàn)榈慕饧癁椋?
(2)由(1)知,,所以,
所以,當(dāng)且僅當(dāng),時(shí),等號(hào)成立,
所以,
所以,當(dāng)且僅當(dāng),時(shí),等號(hào)成立.
題型九:利用基本不等式解決實(shí)際問(wèn)題
【解題方法總結(jié)】
1、理解題意,設(shè)出變量,建立函數(shù)模型,把實(shí)際問(wèn)題抽象為函數(shù)的最值問(wèn)題.
2、注意定義域,驗(yàn)證取得條件.
3、注意實(shí)際問(wèn)題隱藏的條件,比如整數(shù),單位換算等.
例27.(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))首屆世界低碳經(jīng)濟(jì)大會(huì)在南昌召開(kāi),本屆大會(huì)以“節(jié)能減排,綠色生態(tài)”為主題.某單位在國(guó)家科研部門的支持下進(jìn)行技術(shù)攻關(guān),采取了新工藝,把二氧化碳轉(zhuǎn)化為一種可利用的化工產(chǎn)品.已知該單位每月的處理量最少為400噸,最多為600噸,月處理成本 (元)與月處理量 (噸)之間的函數(shù)關(guān)系可近似的表示為 ,且處理每噸二氧化碳得到可利用的化工產(chǎn)品價(jià)值為100元.
(1)該單位每月處理量為多少噸時(shí),才能使每噸的平均處理成本最低?
(2)該單位每月能否獲利?如果獲利,求出最大利潤(rùn);如果不獲利,則需要國(guó)家至少補(bǔ)貼多少元才能使單位不虧損?
【解析】(1)由題意知,平均每噸二氧化碳的處理成本為;
當(dāng)且僅當(dāng) ,即 時(shí)等號(hào)成立,
故該當(dāng)每月處理量為400噸時(shí),才能使每噸的平均處理成本最低為200元.
(2)不獲利,設(shè)該單位每個(gè)月獲利為S元,則 ,
因?yàn)?,則,
故該當(dāng)單位每月不獲利,需要國(guó)家每個(gè)月至少補(bǔ)貼40000元才能不虧損.
例28.(2023·貴州安順·高一統(tǒng)考期末)某企業(yè)采用新工藝,把企業(yè)生產(chǎn)中排放的二氧化碳轉(zhuǎn)化為一種可利用的化工產(chǎn)品.已知該單位每月的處理量最少為100噸,最多為600噸,月處理成本(元)與月處理量x(噸)之間的函數(shù)關(guān)系可近似地表示為.
(1)該單位每月處理量為多少噸時(shí),才能使月處理成本最低?月處理成本最低是多少元?
(2)該單位每月處理量為多少噸時(shí),才能使每噸的平均處理成本最低?每噸的平均處理成本最低是多少元?
【解析】(1)該單位每月的月處理成本:

因,函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞減,在區(qū)間上單調(diào)遞增,
從而得當(dāng)時(shí),函數(shù)取得最小值,即.
所以該單位每月處理量為200噸時(shí),才能使月處理成本最低,月處理成本最低是60000元.
(2)由題意可知:,
每噸二氧化碳的平均處理成本為:
當(dāng)且僅當(dāng),即時(shí),等號(hào)成立.
所以該單位每月處理量為400噸時(shí),每噸的平均處理成本最低,為200元.
例29.(2023·湖北孝感·高一統(tǒng)考開(kāi)學(xué)考試)截至年月日,全國(guó)新型冠狀病毒的感染人數(shù)突破人疫情嚴(yán)峻,請(qǐng)同學(xué)們利用數(shù)學(xué)模型解決生活中的實(shí)際問(wèn)題.
(1)我國(guó)某科研機(jī)構(gòu)新研制了一種治療新冠肺炎的注射性新藥,并已進(jìn)入二期臨床試驗(yàn)階段已知這種新藥在注射停止后的血藥含量(單位:)隨著時(shí)間(單位:).的變化用指數(shù)模型描述,假定某藥物的消除速率常數(shù)(單位:),剛注射這種新藥后的初始血藥含量,且這種新藥在病人體內(nèi)的血藥含量不低于時(shí)才會(huì)對(duì)新冠肺炎起療效,現(xiàn)給某新冠病人注射了這種新藥,求該新藥對(duì)病人有療效的時(shí)長(zhǎng)大約為多少小時(shí)?(精確到,參考數(shù)據(jù):,)
(2)為了抗擊新冠,需要建造隔離房間.如圖,每個(gè)房間是長(zhǎng)方體,且有一面靠墻,底面積為平方米,側(cè)面長(zhǎng)為米,且不超過(guò),房高為米.房屋正面造價(jià)元平方米,側(cè)面造價(jià)元平方米.如果不計(jì)房屋背面、屋頂和地面費(fèi)用,則側(cè)面長(zhǎng)為多少時(shí),總價(jià)最低?
【解析】(1)由題意得,,
設(shè)該藥在病人體內(nèi)的血藥含量變?yōu)闀r(shí)需要是時(shí)間為,
由,得,
故,.
該新藥對(duì)病人有療效的時(shí)長(zhǎng)大約為.
(2)由題意,正面長(zhǎng)為米,故總造價(jià),即.
由基本不等式有,當(dāng)且僅當(dāng),即時(shí)取等號(hào).
故當(dāng),即,時(shí)總價(jià)最低;
當(dāng),即時(shí),由對(duì)勾函數(shù)的性質(zhì)可得,時(shí)總價(jià)最低;
綜上,當(dāng)時(shí),時(shí)總價(jià)最低;當(dāng)時(shí),時(shí)總價(jià)最低.
題型十:與、平方和、有關(guān)問(wèn)題的最值
【解題方法總結(jié)】
利用基本不等式變形求解
例30.(多選題)(2023·重慶·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè))若實(shí)數(shù),滿足,則( )
A.B.
C.D.
【答案】BC
【解析】,
當(dāng)時(shí),,當(dāng)且僅當(dāng)或時(shí)等號(hào)成立,得,
當(dāng)時(shí),,當(dāng)且僅當(dāng)或時(shí)等號(hào)成立,得,
當(dāng)時(shí),由可得或
綜合可得,故C正確,D錯(cuò)誤;
,
當(dāng)時(shí),,故A錯(cuò)誤,B正確;
故選:BC.
例31.(多選題)(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知,且,則( )
A.的最小值為4B.的最小值為
C.的最大值為D.的最小值為
【答案】ACD
【解析】,當(dāng)且僅當(dāng),即時(shí)取等號(hào),則正確;
,即,當(dāng)且僅當(dāng),即時(shí)取等號(hào),則B錯(cuò)誤;
,當(dāng),即時(shí),,則C正確;
,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào),則D正確.
故選:ACD
例32.(多選題)(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知,,且,則下列說(shuō)法正確的是( )
A.B.C.D.
【答案】BC
【解析】對(duì)于A:由,得,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),等號(hào)成立,解得,即,故A不正確;
對(duì)于B:由,得,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),等號(hào)成立即,解得,或(舍去),故B正確;
對(duì)于C:,
令,,即,故C正確;
對(duì)于D,,令,,即,故D不正確,
故選:BC.
例33.(多選題)(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))設(shè),,,則下列結(jié)論正確的是( )
A.的最大值為B.的最小值為
C.的最小值為9D.的最小值為
【答案】ABC
【解析】對(duì)于A,因?yàn)椋?,?br>則,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào),故A正確;
對(duì)于B,因?yàn)椋?br>故,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào),即的最小值,故B正確;
對(duì)于C,,
當(dāng)且僅當(dāng)且,即,時(shí)取等號(hào),
所以的最小值為9,故C正確;
對(duì)于D,,
故,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào),即的最大值,故D錯(cuò)誤.
故選:ABC.
1.(多選題)(2022·全國(guó)·統(tǒng)考高考真題)若x,y滿足,則( )
A.B.
C.D.
【答案】BC
【解析】因?yàn)椋≧),由可變形為,,解得,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),,所以A錯(cuò)誤,B正確;
由可變形為,解得,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào),所以C正確;
因?yàn)樽冃慰傻茫O(shè),所以,因此
,所以當(dāng)時(shí)滿足等式,但是不成立,所以D錯(cuò)誤.
故選:BC.
2.(多選題)(2020·海南·高考真題)已知a>0,b>0,且a+b=1,則( )
A.B.
C.D.
【答案】ABD
【解析】對(duì)于A,,
當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),等號(hào)成立,故A正確;
對(duì)于B,,所以,故B正確;
對(duì)于C,,
當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),等號(hào)成立,故C不正確;
對(duì)于D,因?yàn)椋?br>所以,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),等號(hào)成立,故D正確;
故選:ABD
3.(2022·全國(guó)·統(tǒng)考高考真題)已知,則( )
A.B.C.D.
【答案】A
【解析】[方法一]:(指對(duì)數(shù)函數(shù)性質(zhì))
由可得,而,所以,即,所以.
又,所以,即,
所以.綜上,.
[方法二]:【最優(yōu)解】(構(gòu)造函數(shù))
由,可得.
根據(jù)的形式構(gòu)造函數(shù) ,則,
令,解得 ,由 知 .
在 上單調(diào)遞增,所以 ,即 ,
又因?yàn)?,所以 .
故選:A.
【點(diǎn)評(píng)】法一:通過(guò)基本不等式和換底公式以及對(duì)數(shù)函數(shù)的單調(diào)性比較,方法直接常用,屬于通性通法;
法二:利用的形式構(gòu)造函數(shù),根據(jù)函數(shù)的單調(diào)性得出大小關(guān)系,簡(jiǎn)單明了,是該題的最優(yōu)解.
考點(diǎn)要求
考題統(tǒng)計(jì)
考情分析
(1)了解基本不等式的推導(dǎo)過(guò)程.
(2)會(huì)用基本不等式解決簡(jiǎn)單的最值問(wèn)題.
(3)理解基本不等式在實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用.
2022年II卷第12題,5分
2021年乙卷第8題,5分
2020年天津卷第14題,5分
高考對(duì)基本不等式的考查比較穩(wěn)定,考查內(nèi)容、頻率、題型難度均變化不大,應(yīng)適當(dāng)關(guān)注利用基本不等式大小判斷、求最值和求取值范圍的問(wèn)題.

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