基本不等式
[最新考纲]
1.了解基本不等式的证明过程.
2.会用基本不等式解决简单的最大(小)值问题.
知 识 梳 理
1.基本不等式:ab ≤a +b
2
(1)基本不等式成立的条件:a >0,b >0.
(2)等号成立的条件:当且仅当a =b 时取等号.
(3)其中a +b
2称为正数a ,b 的算术平均数,ab 称为正数a ,b 的几何平均数. 2.几个重要的不等式
(1)重要不等式:a 2+b 2≥2ab (a ,b ∈R ).当且仅当a =b 时取等号. (2)ab ≤?
????a +b 22
(a ,b ∈R ),当且仅当a =b 时取等号. (3)a 2+b 22≥?
????a +b 22
(a ,b ∈R ),当且仅当a =b 时取等号. (4)b a +a
b ≥2(a ,b 同号),当且仅当a =b 时取等号. 3.利用基本不等式求最值 已知x >0,y >0,则
(1)如果积xy 是定值p ,那么当且仅当x =y 时,x +y 有最小值是2p (简记:积定和最小).
(2)如果和x +y 是定值s ,那么当且仅当x =y 时,xy 有最大值是s 2
4(简记:和定积最大).
辨 析 感 悟
1.对基本不等式的认识
(1)当a ≥0,b ≥0时,a +b
2≥ab .(√)
(2)两个不等式a 2+b 2≥2ab 与a +b
2≥ab 成立的条件是相同的.(×) 2.对几个重要不等式的认识 (3)(a +b )2≥4ab (a ,b ∈R ).(√) (4)2ab a +b =2
1a +1
b
≤ab ≤a +b 2≤a 2+b 2
2.(×)
(5)a 2+b 2+c 2≥ab +bc +ca (a ,b ,c ∈R ).(√) 3.利用基本不等式确定最值
(6)函数y =sin x +4sin x ,x ∈???
???0,π2的最小值为4.(×)
(7)(·福州模拟改编)若x >-3,则x +
4
x +3
的最小值为1.(√) (8)(·四川卷改编)已知函数f (x )=4x +a
x (x >0,a >0)在x =3时取得最小值,则a =36.(√) [感悟·提升]
两个防范 一是在应用基本不等式求最值时,要把握不等式成立的三个条件,就是“一正——各项均为正;二定——积或和为定值;三相等——等号能否取得”,若忽略了某个条件,就会出现错误.对于公式a +b ≥2ab ,ab ≤?
????a +b 22
,要弄清它们的作用、使用条件及内在联系,两个公式也体现了ab 和a +b 的转化关系.如(2)、(4)、(6).
二是在利用不等式求最值时,一定要尽量避免多次使用基本不等式.若必须多次使用,则一定要保证它们等号成立的条件一致.
考点一 利用基本不等式证明简单不等式
【例1】 已知x >0,y >0,z >0. 求证:? ????y x +z x ? ????x y +z y ? ????
x z +y z ≥8.
证明 ∵x >0,y >0,z >0,
∴y x +z x ≥2 yz x >0,x y +z y ≥2 xz
y >0,
x z +y z ≥2 xy
z >0, ∴? ????y x +z x ? ????x y +z y ? ????x z +y z ≥ 8 yz ·xz ·xy
xyz
=8.
当且仅当x =y =z 时等号成立.
规律方法 利用基本不等式证明不等式是综合法证明不等式的一种情况,证明思路是从已证不等式和问题的已知条件出发,借助不等式的性质和有关定理,经过逐步的逻辑推理最后转化为需证问题.
【训练1】 已知a >0,b >0,c >0,且a +b +c =1. 求证:1a +1b +1
c ≥9.
证明 ∵a >0,b >0,c >0,且a +b +c =1, ∴1a +1b +1c =a +b +c a +a +b +c b +
a +
b +
c c =3+b a +c a +a b +c b +a c +b c =3+? ????b a +a b +? ????c a +a c +? ????c b +b c
≥3+2+2+2=9,
当且仅当a =b =c =1
3时,取等号.
考点二 利用基本不等式求最值
【例2】 (1)(·山东卷)设正实数x ,y ,z 满足x 2-3xy +4y 2-z =0,则当xy
z 取得最大值时,2x +1y -2
z 的最大值为 ( ). A .0 B .1 C.94
D .3
(2)(·广州一模)已知2x +2
y =1,(x >0,y >0),则x +y 的最小值为
A .1
B .2
C .4
D .8
审题路线 (1)x 2
-3xy +4y 2
-z =0?变形得z =x 2
-3xy +4y 2
?代入z
xy ?变形后利
用基本不等式?取等号的条件把2x +1y -2z 转化关于1
y 的一元二次函数?利用配方法求最大值.
解析 (1)由x 2-3xy +4y 2-z =0,得z =x 2-3xy +4y 2, ∴xy z =xy x 2-3xy +4y 2=1x y +4y
x -3.
又x ,y ,z 为正实数,∴x y +4y
x ≥4,
当且仅当x =2y 时取等号,此时z =2y 2. ∴2x +1y -2z =22y +1y -22y 2=-? ??
??1y 2+2y
=-? ????
1y -12+1,当1y =1,即y =1时,上式有最大值1.
(2)∵x >0,y >0,∴x +y =(x +y )·? ????
2x +2y = 4+2? ??
??
x y +y x ≥4+4
x y ·y
x =8.
当且仅当x y =y
x ,即x =y =4时取等号. 答案 (1)B (2)D
规律方法 条件最值的求解通常有两种方法:一是消元法,即根据条件建立两个量之间的函数关系,然后代入代数式转化为函数的最值求解;二是将条件灵活变形,利用常数代换的方法构造和或积为常数的式子,然后利用基本不等式求解最值.
【训练2】 (1)若正数x ,y 满足x +3y =5xy ,则3x +4y 的最小值是
A.245
B.285 C .5
D .6
(2)(·浙江十校联考)若正数x ,y 满足4x 2+9y 2+3xy =30,则xy 的最大值是 A.43
B.53
C .2
D.54
解析 (1)由x +3y =5xy 可得15y +3
5x =1,
∴3x +4y =(3x +4y )? ????15y +35x =95+45+3x 5y +12y 5x ≥135+12
5=5(当且仅当3x 5y =12y 5x ,即
x =1,y =1
2时,等号成立), ∴3x +4y 的最小值是5.
(2)由x >0,y >0,得4x 2+9y 2+3xy ≥2×(2x )×(3y )+3xy (当且仅当2x =3y 时等号成立),∴12xy +3xy ≤30,即xy ≤2,∴xy 的最大值为2. 答案 (1)C (2)C
考点三 基本不等式的实际应用
【例3】 (·济宁期末)小王大学毕业后,决定利用所学专业进行自主创业.经过市场调查,生产某小型电子产品需投入年固定成本为3万元,每生产x 万件,需另投入流动成本为W (x )万元,在年产量不足8万件时,W (x )=1
3x 2+x (万元).在年产量不小于8万件时,W (x )=6x +100
x -38(万元).每件产品售价为5元.通过市场分析,小王生产的商品能当年全部售完.
(1)写出年利润L (x )(万元)关于年产量x (万件)的函数解析式;(注:年利润=年销售收入-固定成本-流动成本)
(2)年产量为多少万件时,小王在这一商品的生产中所获利润最大?最大利润是多少?
解 (1)因为每件商品售价为5元,则x 万件商品销售收入为5x 万元,依题意得,当0<x <8时,
L (x )=5x -? ??
??
13x 2+x -3=-13x 2+4x -3;
当x ≥8时,L (x )=5x -? ????6x +100x -38-3=35-? ????
x +100x .所以L (x )=
?????
-13x 2
+4x -3,0<x <8,35-? ??
??
x +100x ,x ≥8.
(2)当0<x <8时,L (x )=-1
3(x -6)2+9.
此时,当x =6时,L (x )取得最大值L (6)=9万元, 当x ≥8时,L (x )=35-? ??
??
x +100x ≤35-2
x ·100
x =35-20=15,
此时,当且仅当x =100
x 时,即x =10时,L (x )取得最大值15万元.
∵9<15,所以当年产量为10万件时,小王在这一商品的生产中所获利润最大.最大利润为15万元.
规律方法 (1)利用基本不等式解决实际问题时,应先仔细阅读题目信息,理解题意,明确其中的数量关系,并引入变量,依题意列出相应的函数关系式,然后用基本不等式求解.
(2)在求所列函数的最值时,若用基本不等式时,等号取不到,可利用函数单调性求解.
【训练3】 为响应国家扩大内需的政策,某厂家拟在年举行促销活动,经调查测算,该产品的年销量(即该厂的年产量)x 万件与年促销费用t (t ≥0)万元满足x =4-
k
2t +1
(k 为常数).如果不搞促销活动,则该产品的年销量只能是1万件.已知年生产该产品的固定投入为6万元,每生产1万件该产品需要再投入12万元,厂家将每件产品的销售价格定为每件产品平均成本的 1.5倍(产品成本包括固定投入和再投入两部分).
(1)将该厂家年该产品的利润y 万元表示为年促销费用t 万元的函数; (2)该厂家年的年促销费用投入多少万元时,厂家利润最大? 解 (1)由题意有1=4-k 1,得k =3,故x =4-32t +1.
∴y =1.5×
6+12x
x ×x -(6+12x )-t
=3+6x -t =3+6? ?
???4-32t +1-t =27-182t +1-t (t ≥0).
(2)由(1)知:y =27-182t +1-t =27.5-?
????
???9t +12+
? ????t +12.
由基本不等式
9
t+1
2
+
?
?
?
?
?
t+
1
2≥2
9
t+
1
2
·?
?
?
?
?
t+
1
2=6,
当且仅当
9
t+1
2
=t+
1
2,
即t=2.5时等号成立,
故y=27-
18
2t+1
-t=27.5-
?
?
?
?
?
?
?
?
9
t+
1
2
+
?
?
?
?
?
t+
1
2
≤27.5-6=21.5.
当且仅当
9
t+1
2
=t+
1
2时,等号成立,即t=2.5时,y有最大值21.5.所以年的年促
销费用投入2.5万元时,该厂家利润最大,最大利润为21.5万元.
1.基本不等式具有将“和式”转化为“积式”和将“积式”转化为“和式”的放缩功能,常常用于比较数(式)的大小或证明不等式,解决问题的关键是分析不等式两边的结构特点,选择好利用基本不等式的切入点.
2.连续使用公式时取等号的条件很严格,要求同时满足任何一次的字母取值存在且一致.
教你审题7——如何挖掘基本不等式中的“相等”
【典例】(·天津卷)设a+b=2,b>0,则
1
2|a|+
|a|
b取得最小值为________.
[审题]一审条件:a+b=2,b>0,转化为条件求最值问题;
二审问题:1
2|a|+|a|
b转化为“1”的代换;
三审过程:利用基本不等式时取等号的条件.
解析因为a+b=2,所以
1
2|a|+
|a|
b=
a+b
4|a|+
|a|
b=
a
4|a|+
b
4|a|+
|a|
b≥
a
4|a|+2
b
4|a|·
|a|
b
=a
4|a|+1≥-1
4+1=
3
4,当且仅当
b
4|a|=
|a|
b,a<0,即a=-2,b=4时取等号,故
1
2|a|+|a|
b的最小值为
3
4.
答案 34
[反思感悟] 在求解含有两个变量的代数式的最值问题时,通常的解决办法是变量替换或常值“1”的替换,即由已知条件得到某个式子的值为常数,然后将欲求最值的代数式乘上常数,再对代数式进行变形整理,从而可利用基本不等式求最值.
【自主体验】
(·台州一模)设x ,y 均为正实数,且32+x +3
2+y
=1,则xy 的最小值为 A .4 B .4 3 C .9 D .16
解析 由
32+x +32+y
=1可化为xy =8+x +y ,∵x ,y 均为正实数,∴xy =8+x +y ≥8+2xy (当且仅当x =y 时等号成立),即xy -2xy -8≥0,解得xy ≥4,即xy ≥16,故xy 的最小值为16. 答案 D
基础巩固题组
(建议用时:40分钟)
一、选择题
1.(·泰安一模)若a ,b ∈R ,且ab >0,则下列不等式中,恒成立的是( ). A .a +b ≥2ab B.1a +1b >2ab
C.b a +a
b ≥2 D .a 2+b 2>2ab
解析 因为ab >0,即b a >0,a b >0,所以b a +a
b ≥2b a ×a
b =2.
答案 C
2.(·杭州一模)设a >0,b >0.若a +b =1,则1a +1
b 的最小值是( ). A .2 B.1
4 C .4 D .8
解析 由题意1a +1b =a +b a +a +b b =2+b a +a
b ≥2+2b a ×a b =4,当且仅当b a =a b ,
即a =b =1
2时,取等号,所以最小值为4. 答案 C
3.(·金华十校模拟)已知a >0,b >0,a ,b 的等比中项是1,且m =b +1
a ,n =a +1
b ,则m +n 的最小值是( ). A .3 B .4 C .5 D .6
解析 由题意知:ab =1,∴m =b +1a =2b ,n =a +1
b =2a , ∴m +n =2(a +b )≥4ab =4. 答案 B
4.(·陕西卷)小王从甲地到乙地的时速分别为a 和b (a
A .a B .v =ab C.ab a + b 2 D .v =a +b 2 解析 设甲、乙两地之间的距离为s . ∵a a +s b = 2sab (a +b )s =2ab a +b <2ab 2ab =ab . 又v -a =2ab a + b -a =ab -a 2a +b >a 2-a 2a +b =0,∴v >a . 答案 A 5.(·兰州模拟)已知函数y =x -4+9 x +1 (x >-1),当x =a 时,y 取得最小值b ,则a +b =( ). A .-3 B .2 C .3 D .8 解析 y =x -4+ 9x +1=x +1+9x +1-5,由x >-1,得x +1>0,9 x +1 >0,所以由基本不等式得y =x +1+9 x +1 -5≥2(x +1)× 9 x +1 -5=1,当且仅当x +1= 9 x +1,即(x +1)2=9,所以x +1=3,即x =2时取等号,所以a =2,b =1,a +b =3. 答案 C 二、填空题 6.(·广州模拟)若正实数a ,b 满足ab =2,则(1+2a )·(1+b )的最小值为________. 解析 (1+2a )(1+b )=5+2a +b ≥5+22ab =9.当且仅当2a =b ,即a =1,b =2时取等号. 答案 9 7.已知x ,y ∈R +,且满足x 3+y 4=1,则xy 的最大值为______. 解析 ∵x >0,y >0且1=x 3+y 4≥2xy 12,∴xy ≤3.当且仅当x 3=y 4,即当x =3 2,y =2时取等号. 答案 3 8.函数y =a 1-x (a >0,a ≠1)的图象恒过定点A ,若点A 在直线mx +ny -1=0(mn >0)上,则1m +1 n 的最小值为________. 解析 ∵y =a 1-x 恒过点A (1,1),又∵A 在直线上, ∴m +n =1.而1m +1n =m +n m +m +n n =2+n m +m n ≥2+2=4,当且仅当m =n =1 2时,取“=”,∴1m +1 n 的最小值为4. 答案 4 三、解答题 9.已知a >0,b >0,a +b =1,求证:1a +1b +1 ab ≥8. 证明 1a +1b +1ab =1a +1b +a +b ab =2? ????1a +1b , ∵a +b =1,a >0,b >0, ∴1a +1b =a +b a +a +b b =2+a b +b a ≥2+2=4, ∴1a +1 b +1ab ≥8? ?? ?? 当且仅当a =b =12时等号成立. 10.已知x >0,y >0,且2x +5y =20. (1)求u =lg x +lg y 的最大值; (2)求1x +1 y 的最小值. 解 (1)∵x >0,y >0, ∴由基本不等式,得2x +5y ≥210xy . ∵2x +5y =20, ∴210xy ≤20,xy ≤10,当且仅当2x =5y 时,等号成立.因此有?? ? 2x +5y =20, 2x =5y ,解得??? x =5,y =2, 此时xy 有最大值10. ∴u =lg x +lg y =lg(xy )≤lg 10=1. ∴当x =5,y =2时,u =lg x +lg y 有最大值1. (2)∵x >0,y >0, ∴1x +1y =? ????1x +1y ·2x +5y 20=120? ? ???7+5y x +2x y ≥120? ?? ??7+2 5y x ·2x y = 7+210 20, 当且仅当5y x =2x y 时,等号成立. 由???? ? 2x +5y =20,5y x =2x y ,解得??? ?? x =1010-203 ,y =20-4103 . ∴1x +1 y 的最小值为7+21020. 能力提升题组 (建议用时:25分钟) 一、选择题 1.已知x >0,y >0,且2x +1 y =1,若x +2y >m 2+2m 恒成立,则实数m 的取值范围是( ). A .(-∞,-2]∪[4,+∞) B .(-∞,-4]∪[2,+∞) C .(-2,4) D .(-4,2) 解析 ∵x >0,y >0且2x +1 y =1, ∴x +2y =(x +2y )? ???? 2x +1y =4+4y x +x y ≥4+2 4y x ·x y =8,当且仅当4y x =x y , 即x =4,y =2时取等号, ∴(x +2y )min =8,要使x +2y >m 2+2m 恒成立, 只需(x +2y )min >m 2+2m 恒成立, 即8>m 2+2m ,解得-4 2.(·郑州模拟)已知正实数a ,b 满足a +2b =1,则a 2+4b 2+1 ab 的最小值为( ). A.72 B .4 C.16136 D.172 解析 因为1=a +2b ≥22ab ,所以ab ≤18,当且仅当a =2b =1 2时取等号.又因为a 2+4b 2+1ab ≥2a 2·4b 2+1ab =4ab +1ab .令t =ab ,所以f (t )=4t +1t 在? ? ???0,18单调 递减,所以f (t )min =f ? ????18=17 2.此时a =2b =12. 答案 D 二、填空题 3.(·南昌模拟)已知x >0,y >0,x +3y +xy =9,则x +3y 的最小值为________. 解析 由已知,得xy =9-(x +3y ),即3xy =27-3(x +3y )≤? ????x +3y 22 ,令x +3y =t ,则t 2+12t -108≥0,解得t ≥6,即x +3y ≥6. 答案 6 三、解答题 4.(·泰安期末考试)小王于年初用50万元购买一辆大货车,第一年因缴纳各种费用需支出6万元,从第二年起,每年都比上一年增加支出2万元,假定该车每年的运输收入均为25万元.小王在该车运输累计收入超过总支出后,考虑将大货车作为二手车出售,若该车在第x 年年底出售,其销售价格为(25-x )万元(国家规定大货车的报废年限为10年). (1)大货车运输到第几年年底,该车运输累计收入超过总支出? (2)在第几年年底将大货车出售,能使小王获得的年平均利润最大?(利润=累计收入+销售收入-总支出) 解 (1)设大货车到第x 年年底的运输累计收入与总支出的差为y 万元, 则y =25x -[6x +x (x -1)]-50(0<x ≤10,x ∈N ), 即y =-x 2+20x -50(0<x ≤10,x ∈N ), 由-x 2+20x -50>0,解得10-52<x <10+5 2. 而2<10-52<3,故从第3年开始运输累计收入超过总支出. (2)因为利润=累计收入+销售收入-总支出,所以销售二手货车后,小王的年平均利润为 y =1x [y +(25-x )]=1x (-x 2+19x -25)=19-? ????x +25x ,而19-? ???? x +25x ≤19- 2 x ·25 x =9,当且仅当x =5时等号成立,即小王应当在第5年将大货车出售, 才能使年平均利润最大. 方法强化练——不等式 (对应学生用书P305) (建议用时:75分钟) 一、选择题 1.“|x |<2”是“x 2-x -6<0”的( ). A .充分而不必要条件 B .必要而不充分条件 C .充要条件 D .既不充分也不必要条件 解析 不等式|x |<2的解集是(-2,2),而不等式x 2-x -6<0的解集是(-2,3),于是当x ∈(-2,2)时,可得x ∈(-2,3),反之则不成立,故选A. 答案 A 2.(·青岛一模)若a ,b 是任意实数,且a >b ,则下列不等式成立的是( ). A .a 2 >b 2 B.b a <1 C .lg(a -b )>0 D.? ????13a <? ?? ??13b 解析 ∵0<13<1,∴y =? ???? 13x 是减函数,又a >b , ∴? ????13a <? ????13b . 答案 D 3.(·杭州二中调研)若不等式|8x +9|<7和不等式ax 2+bx >2的解集相等,则实数a ,b 的值分别为( ). A .a =-8,b =-10 B .a =-4,b =-9 C .a =-1,b =9 D .a =-1,b =2 解析 据题意可得|8x +9|<7的解集是{x |-2<x <-14},故由{x |-2<x <-14}是一元二次不等式ax 2+bx >2的解集,可知x 1=-2,x 2=-1 4是ax 2+bx -2=0的两个根,根据根与系数的关系可得x 1x 2=-2a =1 2, ∴a =-4,x 1+x 2=-b a =-9 4,∴b =-9,故选B. 答案 B 4.(·浙江温岭中学模拟)下列命题错误的是( ). A .若a ≥0,b ≥0,则a +b 2≥ab B .若a +b 2≥ab ,则a ≥0,b ≥0 C .若a >0,b >0,且a +b 2>ab ,则a ≠b D .若a +b 2>ab ,且a ≠b ,则a >0,b >0 解析 若a +b 2>ab ,且a ≠b ,则a =0,b >0或a >0,b =0或a >0,b >0.故D 错误. 答案 D 5.(·长沙诊断)已知实数x ,y 满足不等式组??? 2x -y ≥0, x +2y ≥0, 3x +y -5≤0, 则2x +y 的最大值 是( ). A .0 B .3 C .4 D .5 解析 设z =2x +y ,得y =-2x +z ,作出不等式对应的区域,平移直线y =-2x +z ,由图象可知当直线经过点B 时,直线的截距最大,由??? 2x -y =0, 3x +y -5=0,解 得??? x =1,y =2,即B (1,2),代入z =2x +y ,得z =2x +y =4. 答案 C 6.(·北京海淀一模)设x ,y ∈R +,且x +4y =40,则lg x +lg y 的最大值是( ). A .40 B .10 C .4 D .2 解析 ∵x ,y ∈R +,∴40=x +4y ≥24xy =4xy ,当x =4y =20时取等号, ∴xy ≤100,lg x +lg y =lg xy ≤lg 100=2. 答案 D 7.某种生产设备购买时费用为10万元,每年的设备管理费共计9千元,这种生产设备的维修费为第一年2千元,第二年4千元,第三年6千元,而且以后以每年2千元的增量逐年递增,则这种生产设备最多使用多少年报废最合算(即使用多少年的年平均费用最少)( ). A .8 B .9 C .10 D .11 解析 设使用x 年的年平均费用为y 万元. 由已知,得y =10+0.9x + 0.2x 2+0.2x 2x ,即y =1+10x +x 10(x ∈N * ). 由基本不等式知y ≥1+2 10x ·x 10=3,当且仅当10x =x 10,即x =10时取等号.因 此使用10年报废最合算,年平均费用为3万元. 答案 C 8.(·天水一模)实数x ,y 满足??? x ≥1, y ≤a (a >1), x -y ≤0, 若目标函数z =x +y 取得最大值4, 则实数a 的值为( ). A .4 B .3 C .2 D.3 2 解析 作出可行域,由题意可知可行域为△ABC 内部及边界,y =-x +z ,则z 的几何意义为直线在y 轴上的截距,将目标函数平移可知当直线经过点A 时,目标函数取得最大值4,此时A 点坐标为(a ,a ),代入得4=a +a =2a ,所以a =2. 答案 C 9.(·湖州模拟)设x ,y 满足约束条件??? 3x -y -6≤0,x -y +2≥0, x ≥0,y ≥0. 若目标函数z =ax +by (a >0,b >0)的最大值为12,则2a +3 b 的最小值为( ). A.256 B.83 C.11 3 D .4 解析 不等式表示的平面区域如图所示阴影部分.当直线ax +by =z (a >0,b >0)过直线x -y +2=0与直线3x -y -6=0的交点(4,6)时,目标函数z =ax +by (a >0,b >0)取得最大值12,即4a +6b =12,即2a +3b =6. 所以2a +3b =? ????2a +3b ·2a +3b 6 =136+? ?? ?? b a +a b ≥136+2=256(当且仅当a =b =6 5时等号成立). 答案 A 10.(·金丽衢十二校联考)已知任意非零实数x ,y 满足3x 2+4xy ≤λ(x 2+y 2)恒成立,则实数λ的最小值为( ). A .4 B .5 C.115 D.72 解析 依题意,得3x 2 +4xy ≤3x 2 +[x 2 +(2y )2 ]=4(x 2 +y 2 ),因此有3x 2+4xy x 2+y 2≤4, 当且仅当x =2y 时取等号,即3x 2+4xy x 2+y 2的最大值是4,结合题意得λ≥3x 2+4xy x 2+y 2, 故λ≥4,即λ的最小值是4. 答案 A 二、填空题 11.(·烟台模拟)已知关于x 的不等式ax 2+2x +c >0的解集为? ???? -13,12,则不等式 -cx 2+2x -a >0的解集为________. 解析 由ax 2 +2x +c >0的解集为? ?? ?? -13,12知a <0,且-13,12为方程ax 2+2x +c =0的两个根,由根与系数的关系得-13+12=-2a ,? ????-13×12=c a ,解得a =-12,c =2,∴-cx 2+2x -a >0,即2x 2-2x -12<0,其解集为(-2,3). 答案 (-2,3) 12.(·武汉质检)已知f (x )=???? ? 3x ,x ≥0,? ????13x ,x <0,则不等式f (x )<9的解集是________. 解析 当x ≥0时,由3x <9得0≤x <2. 当x <0时,由? ????13x <9得-2<x <0. 故f (x )<9的解集为(-2,2). 答案 (-2,2) 13.(·湖北七市联考)点P (x ,y )在不等式组??? x ≥0, x +y ≤3, y ≥x +1 表示的平面区域内,若 点P (x ,y )到直线y =kx -1(k >0)的最大距离为22,则k =________. 解析 在坐标平面内画出题中的不等式组表示的平面区域及直线y =kx -1的大概位置,如图所示,因为k >0,所以由图可知,点(0,3)到直线y =kx -1的距离最大,因此|0-1-3| k 2+1=22,解得k =1(负值舍去). 答案 1 14.(·湘潭诊断)已知向量a =(x -1,2),b =(4,y ),若a ⊥b ,则9x +3y 的最小值为________. 解析 由a ⊥b 得a ·b =4(x -1)+2y =0,即2x +y =2.所以9x +3y ≥29x ·3y =232x +y =6. 答案 6 15.(·宁波十校联考)设a ,b ∈(0,+∞),a ≠b ,x ,y ∈(0,+∞),则a 2x +b 2y ≥(a +b )2 x +y , 当且仅当a x =b y 时,上式取等号,利用以上结论,可以得到函数f (x )=2x +9 1-2x (x ∈(0,1 2))的最小值为________. 解析 根据已知结论,f (x )=2x +91-2x =42x +9 1-2x ≥(2+3)22x +(1-2x )=25,当且仅当 22x =31-2x ,即x =15∈(0,1 2)时,f (x )取最小值为25. 答案 25 三、解答题 16.(·长沙模拟)已知f (x )= 2x x 2+6 . (1)若f (x )>k 的解集为{x |x <-3或x >-2},求k 的值; (2)若对任意x >0,f (x )≤t 恒成立,求实数t 的范围. 解 (1)f (x )>k ?kx 2-2x +6k <0, 由已知其解集为{x |x <-3或x >-2}, 得x 1=-3,x 2=-2是方程kx 2-2x +6k =0的两根, 所以-2-3=2k ,即k =-2 5. (2)∵x >0,f (x )= 2x x 2+6 =2x +6x ≤ 6 6, 由已知f (x )≤t 对任意x >0恒成立,故实数t 的取值范围是???? ?? 66,+∞. 17.(·广州诊断)某单位决定投资3 200元建一仓库(长方体状),高度恒定,它的后墙利用旧墙不花钱,正面用铁栅,每米长造价40元,两侧墙砌砖,每米长造价45元,顶部每平方米造价20元,求:仓库面积S 的最大允许值是多少?为使S 达到最大,而实际投资又不超过预算,那么正面铁栅应设计为多长? 解 设铁栅长为x 米,一侧砖墙长为y 米,则顶部面积S =xy ,依题设,得40x +2×45y +20xy =3 200,由基本不等式,得3 200≥240x ·90y +20xy =120 xy +20xy =120S +20S ,则S +6S -160≤0,即(S -10)(S +16)≤0,故0<S ≤10,从而0<S ≤100,所以S 的最大允许值是100平方米,取得此最大值的条件是40x =90y 且xy =100,解得x =15,即铁栅的长应设计为15米. 18.(·泉州调研)已知函数f (x )=x 3+3ax 2+3x +1. (1)当a =-2时,讨论f (x )的单调性; (2)若x ∈[2,+∞)时,f (x )≥0,求a 的取值范围. 解 (1)当a =-2时,f (x )=x 3-32x 2+3x +1. f ′(x )=3x 2-62x +3. 令f ′(x )=0,得x =2-1或2+1. 当x ∈(-∞,2-1)时,f ′(x )>0,f (x )在(-∞,2-1)上是增函数; 当x ∈(2-1,2+1)时,f ′(x )<0,f (x )在(2-1,2+1)上是减函数; 当x ∈(2+1,+∞)时,f ′(x )>0,f (x )在(2+1,+∞)上是增函数. (2)法一 ∵当x ∈[2,+∞)时,f (x )≥0, ∴3ax 2≥-x 3-3x -1, ∴a ≥-x 3-1x -1 3x 2, 设g (x )=-x 3-1x -13x 2,∴求g (x )的最大值即可,则g ′(x )=-13+1x 2+2 3x 3=-x 3+3x +2 3x 3 , 设h (x )=-x 3+3x +2, 则h ′(x )=-3x 2+3,当x ≥2时,h ′(x )<0, ∴h (x )在[2,+∞)上单调递减, ∴g ′(x )在[2,+∞)上单调递减, ∴g ′(x )≤g ′(2)=0, ∴g (x )在(2,+∞)上单调递减, ∴g (x )max =g (2)=-5 4, ∴a ≥-5 4. 法二 因为x ∈[2,+∞)时,f (x )≥0,所以由f (2)≥0,得a ≥-5 4. 当a ≥-5 4,x ∈(2,+∞)时,f ′(x )=3(x 2+2ax +1)≥ 3? ????x 2-52x +1=3? ?? ??x -12(x -2)>0, 所以f (x )在(2,+∞)上是增函数,于是当x ∈[2,+∞)时,f (x )≥f (2)≥0. 综上,a 的取值范围是??????-54,+∞. 高中数学基本不等式的巧用 一.基本不等式 1.(1)若R b a ∈,,则ab b a 22 2 ≥+ (2)若R b a ∈,,则2 2 2b a ab +≤(当且仅当b a =时取“=”) 2. (1)若*,R b a ∈,则ab b a ≥+2 (2)若* ,R b a ∈,则ab b a 2≥+(当且仅当b a =时取“=” ) (3)若* ,R b a ∈,则2 2?? ? ??+≤b a ab (当且仅当b a =时取“=”) 3.若0x >,则12x x + ≥ (当且仅当1x =时取 “=”);若0x <,则1 2x x +≤- (当且仅当1x =-时取“=”) 若0x ≠,则11122-2x x x x x x +≥+≥+≤即或 (当且仅当b a =时取“=”) 3.若0>ab ,则2≥+a b b a (当且仅当b a =时取“=”) 若0ab ≠,则 22-2a b a b a b b a b a b a +≥+≥+≤即或 (当且仅当b a =时取“=” ) 4.若R b a ∈,,则2 )2( 2 22b a b a +≤ +(当且仅当b a =时取“=”) 注:(1)当两个正数的积为定植时,可以求它们的和的最小值,当两个正数的和为定植时,可以求它们的 积的最小值,正所谓“积定和最小,和定积最大”. (2)求最值的条件“一正,二定,三取等” (3)均值定理在求最值、比较大小、求变量的取值范围、证明不等式、解决实际问题方面有广泛的应用. 应用一:求最值 例1:求下列函数的值域 (1)y =3x 2 +12x 2 (2)y =x +1x 解:(1)y =3x 2 +12x 2 ≥2 3x 2 ·12x 2 = 6 ∴值域为[ 6 ,+∞) (2)当x >0时,y =x +1 x ≥2 x ·1 x =2; 当x <0时, y =x +1x = -(- x -1 x )≤-2 x ·1 x =-2 ∴值域为(-∞,-2]∪[2,+∞) 解题技巧: 技巧一:凑项 例1:已知5 4x < ,求函数14245 y x x =-+-的最大值。 解:因450x -<,所以首先要“调整”符号,又1 (42)45 x x --g 不是常数,所以对42x -要进行拆、凑项, 5,5404x x <∴->Q ,11425434554y x x x x ??∴=-+=--++ ?--? ?231≤-+= 当且仅当1 5454x x -= -,即1x =时,上式等号成立,故当1x =时,max 1y =。 专题三:高考数学不等式问题的题型与方法(理科) 一、考点回顾 1.高考中对不等式的要求是:理解不等式的性质及其证明;掌握两个(不扩展到三个)正数的算术平均数不小于它们的几何平均数的定理,并会简单的应用;掌握分析法、综合法、比较法证明简单的不等式;掌握简单不等式的解法;理解不等式│a│-│b│≤│a+b│≤│a│+│b│。 2.不等式这部分内容在高考中通过两面考查,一是单方面考查不等式的性质,解法及证明;二是将不等式知识与集合、逻辑、函数、三角函数、数列、解析几何、立体几何、平面向量、导数等知识交汇起来进行考查,深化数学知识间的融汇贯通,从而提高学生数学素质及创新意识. 3.在不等式的求解中,换元法和图解法是常用的技巧之一,通过换元,可将较复杂的不等式化归为较简单的或基本不等式,通过构造函数,将不等式的解化归为直观、形象的图象关系,对含有参数的不等式,运用图解法,可以使分类标准更加明晰. 4.证明不等式的方法灵活多样,但比较法、综合法、分析法仍是证明不等式的最基本方法.要依据题设、题断的结构特点、内在联系,选择适当的证明方法,要熟悉各种证法中的推理思维,并掌握相应的步骤,技巧和语言特点.比较法的一般步骤是:作差(商)→变形→判断符号(值).5.在近几年全国各省市的高考试卷中,不等式在各种题型中都有出现。在解答题中,不等式与函数、数列与导数相结合,难度比较大,使用导数解决逐渐成为一般方法6.知识网络 其中:指数不等式、对数不等式、无理不等式只要求了解基本形式,不做过高要求. 二、 经典例题剖析 1.有关不等式的性质 此类题经常出现在选择题中,一般与函数的值域,最值与比较大小等常结合在一起 例1.(xx 年江西卷)若a >0,b >0,则不等式-b <1 x 1b D.x <1b -或x >1a 解析:-b <1x 1 a 答案:D 点评:注意不等式b a b a 1 1>? <和适用条件是0>ab 例2.(xx 年北京卷)如果正数a b c d ,,,满足4a b cd +==,那么( ) A.ab c d +≤,且等号成立时a b c d ,,,的取值唯一 B.ab c d +≥,且等号成立时a b c d ,,,的取值唯一 C.ab c d +≤,且等号成立时a b c d ,,,的取值不唯一 D.ab c d +≥,且等号成立时a b c d ,,,的取值不唯一 解析:正数a b c d ,,,满足4a b cd +==,∴ 4=a b +≥,即4ab ≤,当且仅当a =b =2时,“=”成立;又4=2 ( )2 c d cd +≤,∴ c+d ≥4,当且仅当c =d =2时,“=”成立;综上得ab c d +≤,且等号成立时a b c d ,,,的取值都为2 答案:A 点评:本题主要考查基本不等式,命题人从定值这一信息给考生提供了思维,重要不等式可以完成和与积的转化,使得基本不等式运用成为现实。 例3.(xx 年安徽)若对任意∈x R ,不等式x ≥ax 恒成立,则实数a 的取值范围是 (A)a <-1 (B)a ≤1 (C) a <1 (D )a ≥1 解析:若对任意∈x R ,不等式x ≥ax 恒成立,当x ≥0时,x ≥ax ,a ≤1,当x <0时, 必修五:基本不等式 应用一:求最值 例:求下列函数的值域 (1)y =3x 2+12x 2 (2)y =x +1 x 解:(1)y =3x 2+1 2x 2 ≥2 3x 2·1 2x 2 = 6 ∴值域为[ 6 ,+∞) (2)当x >0时,y =x +1 x ≥2 x ·1 x =2; 当x <0时, y =x +1x = -(- x -1 x )≤-2 x ·1 x =-2 ∴值域为(-∞,-2]∪[2,+∞) 解题技巧 技巧一:凑项 例 已知5 4x < ,求函数14245 y x x =-+-的最大值。 解:因450x -<,所以首先要“调整”符号,又1 (42)45 x x --g 不是常数,所以对42x -要进行拆、凑项, 5,5404x x <∴->Q ,11425434554y x x x x ??∴=-+=--++ ?--??231≤-+= 当且仅当1 5454x x -=-,即1x =时,上式等号成立,故当1x =时,max 1y =。 技巧二:凑系数 例: 当 时,求(82)y x x =-的最大值。 解析:由知,,利用均值不等式求最值,必须和为定值或积为定值,此题为两个式子积的形式,但其和不是定值。注意到2(82)8x x +-=为定值,故只需将(82)y x x =-凑上一个系数即可。 当,即x =2时取等号 当x =2时,(82)y x x =-的最大值为8。 变式:设2 3 0< 高三数学第二轮复习教案不等式问题的题型与方法三 (3课时) 一、考试内容 不等式,不等式的基本性质,不等式的证明,不等式的解法,含绝对值不等式 二、考试要求 1.理解不等式的性质及其证明。 2.掌握两个(不扩展到三个)正数的算术平均数不小于它们的几何平均数的定理,并会简单的应用。 3.掌握分析法、综合法、比较法证明简单的不等式。 4.掌握简单不等式的解法。 5.理解不等式|a|-|b|≤|a+b|≤|a|+|b|。 三、复习目标 1.在熟练掌握一元一次不等式(组)、一元二次不等式的解法基础上,掌握其它的一些简单不等式的解法.通过不等式解法的复习,提高学生分析问题、解决问题的能力以及计算能力;2.掌握解不等式的基本思路,即将分式不等式、绝对值不等式等不等式,化归为整式不等式(组),会用分类、换元、数形结合的方法解不等式; 3.通过复习不等式的性质及常用的证明方法(比较法、分析法、综合法、数学归纳法等),使学生较灵活的运用常规方法(即通性通法)证明不等式的有关问题; 4.通过证明不等式的过程,培养自觉运用数形结合、函数等基本数学思想方法证明不等式的能力; 5.能较灵活的应用不等式的基本知识、基本方法,解决有关不等式的问题. 6.通过不等式的基本知识、基本方法在代数、三角函数、数列、复数、立体几何、解析几何等各部分知识中的应用,深化数学知识间的融汇贯通,从而提高分析问题解决问题的能力.在应用不等式的基本知识、方法、思想解决问题的过程中,提高学生数学素质及创新意识.四、双基透视 1.解不等式的核心问题是不等式的同解变形,不等式的性质则是不等式变形的理论依据,方程的根、函数的性质和图象都与不等式的解法密切相关,要善于把它们有机地联系起来,互相转化.在解不等式中,换元法和图解法是常用的技巧之一.通过换元,可将较复杂的不等式化归为较简单的或基本不等式,通过构造函数、数形结合,则可将不等式的解化归为直观、形象的图形关系,对含有参数的不等式,运用图解法可以使得分类标准明晰. 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础,利用不等式的性质及函数的单调性,将分式不等式、绝对值不等式等化归为整式不等式(组)是解不等式的基本思想,分类、换元、数形结合是解不等式的常用方法.方程的根、函数的性质和图象都与不等式的解密切相关,要善于把它们有机地联系起来,相互转化和相互变用. 3.在不等式的求解中,换元法和图解法是常用的技巧之一,通过换元,可将较复杂的不等式化归为较简单的或基本不等式,通过构造函数,将不等式的解化归为直观、形象的图象关系,对含有参数的不等式,运用图解法,可以使分类标准更加明晰.通过复习,感悟到不等式的核心问题是不等式的同解变形,能否正确的得到不等式的解集,不等式同解变形的理论起了重要的作用. 4.比较法是不等式证明中最基本、也是最常用的方法,比较法的一般步骤是:作差(商)→变形→判断符号(值). 5.证明不等式的方法灵活多样,内容丰富、技巧性较强,这对发展分析综合能力、正逆思维等,将会起到很好的促进作用.在证明不等式前,要依据题设和待证不等式的结构特点、内在联系,选择适当的证明方法.通过等式或不等式的运算,将待证的不等式化为明显的、熟知的不等式,从而使原不等式得到证明;反之亦可从明显的、熟知的不等式入手,经过一系列的运算而导出待证的不等式,前者是“执果索因”,后者是“由因导果”,为沟通联系的途径,证明时往往联合使用分析综合法,两面夹击,相辅相成,达到欲证的目的. 6.证明不等式的方法灵活多样,但比较法、综合法、分析法和数学归纳法仍是证明不等式的最基本方法.要依据题设、题断的结构特点、内在联系,选择适当的证明方法,要熟悉各种证法中的推理思维,并掌握相应的步骤,技巧和语言特点. 7.不等式这部分知识,渗透在中学数学各个分支中,有着十分广泛的应用.因此不等式应用问 专题 基本不等式 【一】基础知识 基本不等式:)0,0a b a b +≥>> (1)基本不等式成立的条件: ; (2)等号成立的条件:当且仅当 时取等号. 2.几个重要的不等式 (1)()24a b ab +≤(),a b R ∈;(2))+0,0a b a b ≥>>; 【二】例题分析 【模块1】“1”的巧妙替换 【例1】已知0,0x y >>,且34x y +=,则41x y +的最小值为 . 【变式1】已知0,0x y >>,且34x y +=,则4x x y +的最小值为 . 【变式2】(2013年天津)设2,0a b b +=>, 则 1||2||a a b +的最小值为 . 【例2】(2012河西)已知正实数,a b 满足 211a b +=,则2a b +的最小值为 . 【变式】已知正实数,a b 满足 211a b +=,则2a b ab ++的最小值为 . 【例3】已知0,0x y >>,且280x y xy +-=,则x y +的最小值为 . 【例4】已知正数,x y 满足21x y +=,则 8x y xy +的最小值为 . 【例5】已知0,0a b >>,若不等式 212m a b a b +≥+总能成立,则实数m 的最大值为 . 【例6】(2013年天津市第二次六校联考)()1,0by a b +=≠与圆221x y +=相交于,A B 两点,O 为坐标原点,且△AOB 为直角三角形,则 2212a b +的最小值为 . 【例7】(2012年南开二模)若直线()2200,0ax by a b -+=>>始终平分圆222410x y x y ++-+=的周长,则 11a b +的最小值为 . 【例8】设12,e e 分别为具有公共焦点12,F F 的椭圆和双曲线的离心率,P 为两曲线的一个公共点,且满足 120PF PF ?=,则2 2214e e +的最小值为 【例9】已知0,0,lg 2lg 4lg 2x y x y >>+=,则11x y +的最小值是( ) A .6 B .5 C .3+ D . 【例10】已知函数()4141 x x f x -=+,若120,0x x >>,且()()121f x f x +=,则()12f x x +的最小值为 . 均值不等式 1.均值不等式 知识点1: 二元均值不等式可以推广到n 元,即: 设,,, 123 a a a a n 为n 个非负实数,则 12n a a a n ++ + ≥1 23 a a a a n === =). 如何证明? 知识点2: 设,,, 123 a a a a n 为n 个非负实数 ,n Q , 12n n a a a A n ++ += , n G =, 12 111n n n H a a a = ++,则n n n n Q A G H ≥≥≥(等号成立当且仅当 123a a a a n ====) 更一般的平均值的定义: 设正数(1,2,3...)i a i n =,则α的幂平均值=1 1 ( )n i i a n α α =∑,特 别的,我们有: lim ()n f G αα→=,1 1 ()( )n i i a f n α α α==∑为关于α的增函数. 知识点3:重要结论 (1)2 22,,,.a b c R a b c ab bc ac ∈++≥++ (2) ()2 ,,,3().a b c R a b c ab bc ac ∈++≥++ (3) 2222,,,3()().a b c R a b c a b c ∈++≥++ (4) 2,,,()3().a b c R ab bc ca abc a b c ∈++≥++ (5) ,,,()()()()().a b c R a b b c a c abc a b c ab cb ac ∈++++=++++ (6) 222;2a a a b b a b b -≥-+≥(a,b,c>0) (7) 2222221 ()()3 a b b c c a a b c a b c ++≤++++(a,b,c>0) (8)正实数(1,2,3...)i a i n =,则 21 1 1 n n i i i i a n a ==?≥∑∑ (当且仅当12...n a a a ===); (9) 222222222222()()()()()a b b c c a ab bc ca a b c a bc b ca c ab ++++=++++ 知识点4:加权平均值不等式 已知 12+...1(0,1,2.,,,) n i w w w w i n +=>=,则对任意正实数 12112212........n w w w n n n w a w a w a a a a +++≥. 基本不等式 应用一:求最值 例:求下列函数的值域 (1)y =3x 2+12x 2 (2)y =x +1 x 解:(1)y =3x 2+1 2x 2 ≥2 3x 2·1 2x 2 = 6 ∴值域为[ 6 ,+∞) (2)当x >0时,y =x +1 x ≥2 x ·1 x =2; 当x <0时, y =x +1x = -(- x -1 x )≤-2 x ·1 x =-2 ∴值域为(-∞,-2]∪[2,+∞) 解题技巧 技巧一:凑项 例 已知5 4x < ,求函数14245 y x x =-+-的最大值。 解:因450x -<,所以首先要“调整”符号,又1 (42)45 x x -- 不是常数,所以对42x -要进行拆、凑项, 5,5404x x <∴-> ,11425434554y x x x x ??∴=-+=--++ ?--??231≤-+= 当且仅当1 5454x x -=-,即1x =时,上式等号成立,故当1x =时,max 1y =。 技巧二:凑系数 例: 当 时,求(82)y x x =-的最大值。 解析:由知,,利用均值不等式求最值,必须和为定值或积为定值,此题为两个式子积的形式,但其和不是定值。注意到2(82)8x x +-=为定值,故只需将(82)y x x =-凑上一个系数即可。 当,即x =2时取等号 当x =2时,(82)y x x =-的最大值为8。 变式:设2 3 0< 均值不等式归纳总结 1. (1)若R b a ∈,,则ab b a 22 2 ≥+ (2)若R b a ∈,,则2 2 2b a ab +≤ (当且仅当b a =时取“=”) 2. (1)若*,R b a ∈,则ab b a ≥ +2 (2)若*,R b a ∈,则ab b a 2≥+ (当且仅当b a =时取“=”) (3)若* ,R b a ∈,则2 2? ? ? ??+≤b a ab (当且仅当b a =时取“=”) 3.若0x >,则1 2x x +≥ (当且仅当1x =时取“=”) 若0x <,则1 2x x +≤- (当且仅当1x =-时取“=”) 若0x ≠,则1 1122-2x x x x x x +≥+ ≥+≤即或 (当且仅当b a =时取“=”) 4.若0>ab ,则2≥+a b b a (当且仅当 b a =时取“=”) 若0ab ≠,则22-2a b a b a b b a b a b a +≥+≥+≤即或 (当且仅当b a =时取“=”) 5.若R b a ∈,,则2 )2(2 22b a b a +≤ +(当且仅当b a =时取“=”) 『ps.(1)当两个正数的积为定植时,可以求它们的和的最小值,当两个正数的和 为定植时,可以求它们的积的最小值,正所谓“积定和最小,和定积最大”. (2)求最值的条件“一正,二定,三取等” (3)均值定理在求最值、比较大小、求变量的取值范围、证明不等式、解决实际问题方面有广泛的应用』 例1:求下列函数的值域 (1)y =3x 2+ 1 2x 2 (2)y =x +1 x 解:(1)y =3x 2+1 2x 2 ≥2 3x 2· 1 2x 2 = 6 ∴值域为[ 6 ,+∞) (2)当x >0时,y =x +1 x ≥2 x ·1 x =2; 当x <0时, y =x +1x = -(- x -1 x )≤-2 x ·1 x =-2 ∴值域为(-∞,-2]∪[2,+∞) 解题技巧 技巧一:凑项 例 已知5 4 x <,求函数14245 y x x =-+ -的最大值。 解:因450x -<,所以首先要“调整”符号,又1 (42)45 x x -- 不是常数,所以对42x -要进行拆、凑项, 5,5404x x <∴-> ,11425434554y x x x x ??∴=-+=--++ ?--? ?231≤-+= 当且仅当1 5454x x -= -,即1x =时,上式等号成立,故当1x =时,max 1y =。 评注:本题需要调整项的符号,又要配凑项的系数,使其积为定值。 不等式选讲 一、绝对值不等式 1.绝对值三角不等式 定理1:如果a,b是实数,则|a+b|≤|a|+|b|,当且仅当ab≥0时,等号成立。 注:(1)绝对值三角不等式的向量形式及几何意义:当a,b不共线时,|a+b|≤|a|+|b|,它的几何意义就是三角形的两边之和大于第三边。 (2)不等式|a|-|b|≤|a±b|≤|a|+|b|中“=”成立的条件分别是:不等式|a|-|b|≤|a+b|≤|a|+|b|,在侧“=”成立的条件是ab≥0,左侧“=”成立的条件是ab≤0且|a|≥|b|;不等式|a|-|b|≤|a-b|≤|a|+|b|,右侧“=”成立的条件是ab≤0,左侧“=”成立的条件是ab≥0且|a|≥|b|。 定理2:如果a,b,c是实数,那么|a-c|≤|a-b|+|b-c|,当且仅当(a-b)(b-c)≥0时,等号成立。 2.绝对值不等式的解法 (1)含绝对值的不等式|x|<a与|x|>a的解集 注:|x|以及|x-a|±|x-b|表示的几何意义(|x|表示数轴上的点x到原点O的距离;| x-a |±|x-b|)表示数轴上的点x到点a,b的距离之和(差) (2)|ax+b|≤c(c>0)和|ax+b|≥c(c>0)型不等式的解法 ①|ax+b|≤c?-c≤ax+b≤c; ②| ax+b|≥c? ax+b≥c或ax+b≤-c. (3)|x-a|+|x-b|≥c(c>0)和|x-a|+|x-b|≤c(c>0)型不等式的解法 方法一:利用绝对值不等式的几何意义求解,体现了数形结合的思想; 方法二:利用“零点分段法”求解,体现了分类讨论的思想; 方法三:通过构造函数,利用函数的图象求解,体现了函数与方程的思想。 高中数学——基本不等式培优专题 目录 培优(1)常规配凑法 培优(2)“1”的代换 培优(3)换元法 培优(4)和、积、平方和三量减元 培优(5)轮换对称与万能k法 培优(6)消元法(必要构造函数求异) 培优(7)不等式算两次 培优(8)齐次化 培优(9)待定与技巧性强的配凑 培优(10)多元变量的不等式最值问题 培优(11)不等式综合应用 培优(1) 常规配凑法 1.(2018届温州9月模拟)已知242=+b a (a,b ∈R ),则a+2b 的最小值为_____________ 2. 已知实数x,y 满足116 2 2 =+y x ,则22y x +的最大值为_____________ 3.(2018春湖州模拟)已知不等式9)1 1)((≥++y x my x 对任意正实数x,y 恒成立,则正实数m 的最小值 是( ) A.2 B.4 C.6 D.8 4.(2017浙江模拟)已知a,b ∈R,且a ≠1,则b a b a -+++1 1 的最小值是_____________ 5.(2018江苏一模)已知a ﹥0,b ﹥0,且 ab b a =+3 2,则ab 的最小值是_____________ 6.(诸暨市2016届高三5月教学质量检测)已知a ﹥b ﹥0,a+b=1,则b b a 21 4+ -的最小值是_____________ 7.(2018届浙江省部分市学校高三上学期联考)已知a ﹥0,b ﹥0,11 1 11=+++b a ,则a+2b 的最小值 是( ) A.23 B.22 C.3 D.2 培优(2) “1”的代换 8.(2019届温州5月模拟13)已知正数a,b 满足a+b=1,则b a b 1 +的最小值为_____________此时a=______ 9.(2018浙江期中)已知正数a,b 满足112=+ b a 则b a +2 的最小值为( ) A.24 B.28 C.8 D.9 学案18 基本不等式及其应用 班级________姓名________ 【导学目标】 1.了解基本不等式的证明过程.2.会用基本不等式解决简单的最大(小)值问题. 【知识梳理】 1.基本不等式 ab ≤ a +b 2 (1)基本不等式成立的条件:____________. (2)等号成立的条件:当且仅当________时取等号. 2.几个重要的不等式 (1)a 2+b 2≥__________(a ,b ∈R ). (2)b a +a b ≥____(a ,b 同号). (3)ab ≤? ?? ?? a + b 22 (a ,b ∈R ). 3.算术平均数与几何平均数 设a >0,b >0,则a ,b 的算术平均数为________,几何平均数为________; 基本不等式可叙述为:________________________________________________. 4.利用基本不等式求最值问题 已知x >0,y >0,则 (1)如果积xy 是定值p ,那么当且仅当________时,x +y 有最____值是________(简记:积定和最小). (2)如果和x +y 是定值p ,那么当且仅当________时,xy 有最____值是__________(简记:和定积最大). 5.一个结论:11 02; 0 2.x x x x x x >+ ≥<+≤-当时,则当时,则 【自我检测】 1.若x >0,y >0,且x +y =18,则xy 的最大值是________. 2.已知t >0,则函数y = t 2-4t +1 t 的最小值为________. 基本不等式 基本不等式知识 1.(1)若R b a ∈,,则ab b a 22 2≥+ (2)若R b a ∈,,则2 22b a ab +≤(当且仅当b a =时取“=”) 2.(1)若*,R b a ∈,则ab b a ≥+2 (2)若*,R b a ∈,则ab b a 2≥+(当且仅当b a =时取“=”) (3)若*,R b a ∈,则2 2??? ??+≤b a ab (当且仅当b a =时取“=”) 3.若0x >,则12x x +≥ (当且仅当1x =时取“=”);若0x <,则12x x +≤- (当且仅当1x =-时取“=”) 4.若0>ab ,则2≥+a b b a (当且仅当b a =时取“=”) 5.若,,,+∈R c b a a b c c b a 3333≥++, 33abc c b a ≥++(当且仅当c b a ==时取等) 应用一 直接求最值 例1 求下列函数的值域 (1)y =3x 2+12x 2 (2)y =x +1x (3)(理科)已知+∈R y x ,,且满足232x y =,则x y +的最小值为( ) A .1 B .2 C .6 D .4 (4)已知+∈R c b a ,,且满足132=++c b a ,则c b a 31211++的最小值为 (5)若b a ,是不相等的正数,b a y b a x +=+=,2 ,则y x ,的大小关系是 (6)若,0,0>>b a 且,72=++b a ab 则b a +的最小值是 技巧一 凑项 例1 已知54x <,求函数14245 y x x =-+-的最大值 1.函数y =log 2(x +1x -1 +5)(x >1)的最小值为( ) A .-3 B .3 C .4 D .-4 技巧二 凑系数 例2 当40< 2014届高三数学第二轮复习 第3讲 不等式 一、本章知识结构: 实数的性质 二、高考要求 (1)理解不等式的性质及其证明。 (2)掌握两个(不扩展到三个)正数的算术平均数不小于它们的几何平均数定理,并会简单应用。 (3)分析法、综合法、比较法证明简单的不等式。 (4)掌握某些简单不等式的解法。 (5)理解不等式|a|﹣|b| ≤|a+b|≤|a| +|b|。 三、热点分析 1.重视对基础知识的考查,设问方式不断创新.重点考查四种题型:解不等式,证明不等式,涉及不等式应用题,涉及不等式的综合题,所占比例远远高于在课时和知识点中的比例.重视基础知识的考查,常考常新,创意不断,设问方式不断创新,图表信息题,多选型填空题等情景新颖的题型受到命题者的青眯,值得引起我们的关注. 2.突出重点,综合考查,在知识与方法的交汇点处设计命题,在不等式问题中蕴含着丰富的函数思想,不等式又为研究函数提供了重要的工具,不等式与函数既是知识的结合点,又是数学知识与数学方法的交汇点,因而在历年高考题中始终是重中之重.在全面考查函数与不等式基础知识的同时,将不等式的重点知识以及其他知识有机结合,进行综合考查,强调知识的综合和知识的内在联系,加大数学思想方法的考查力度,是高考对不等式考查的又一新特点. 3.加大推理、论证能力的考查力度,充分体现由知识立意向能力立意转变的命题方向.由于代数推理没有几何图形作依托,因而更能检测出学生抽象思维能力的层次.这类代数推理问题常以高中代数的主体内容——函数、方程、不等式、数列及其交叉综合部分为知识背景,并与高等数学知识及思想方法相衔接,立意新颖,抽象程度高,有利于高考选拔功能的充分发挥.对不等式的考查更能体现出高观点、低设问、深入浅出的特点,考查容量之大、功能之多、能力要求之高,一直是高考的热点. 4.突出不等式的知识在解决实际问题中的应用价值,借助不等式来考查学生的应用意识. 不等式部分的内容是高考较为稳定的一个热点,考查的重点是不等式的性质、证明、解法及最值方面的应用。高考试题中有以下几个明显的特点: (1)不等式与函数、数列、几何、导数,实际应用等有关内容综合在一起的综合试题多,单独考查不等式的试题题量很少。 微专题45 利用均值不等式求最值 一、基础知识: 1、高中阶段涉及的几个平均数:设()01,2,,i a i n >=L (1)调和平均数:12111n n n H a a a = +++L (2)几何平均数:12n n n G a a a =L (3)代数平均数:12n n a a a A n +++= L (4)平方平均数:222 12n n a a a Q n +++=L 2、均值不等式:n n n n H G A Q ≤≤≤,等号成立的条件均为:12n a a a ===L 特别的,当2n =时,22G A ≤?2 a b ab +≤ 即基本不等式 3、基本不等式的几个变形: (1))2,0a b ab a b +≥>:多用在求和式的最小值且涉及求和的项存在乘积为定值的情况 (2)2 2a b ab +?? ≤ ??? :多用在求乘积式的最大值且涉及乘积的项存在和为定值的情况 (3)2 2 2a b ab +≥,本公式虽然可由基本不等式推出,但本身化成完全平方式也可证明,要注意此不等式的适用范围,a b R ∈ 4、利用均值不等式求最值遵循的原则:“一正二定三等” (1)正:使用均值不等式所涉及的项必须为正数,如果有负数则考虑变形或使用其它方法 (2)定:使用均值不等式求最值时,变形后的一侧不能还含有核心变量,例如:当0,x >求 23y x x =+ 的最小值。此时若直接使用均值不等式,则2 324y x x x =+≥右侧依然含有x ,则无法找到最值。 ① 求和的式子→乘积为定值。例如:上式中2 4y x x =+ 为了乘积消掉x ,则要将3 x 拆为两个2x ,则2223 342222334y x x x x x x x x =+=++≥??= 不等式的解题归纳第一部分含参数不等式的解法 例1解关于x的不等式2x2? kx _ k岂0 例2 .解关于x的不等式:(x-x2+12)(x+a)<0. 2x2+2k x +k 例3、若不等式2x 2 2kx 1 :::1对于x取任何实数均成立,求k的取值范围. 4x +6x +3 例4若不等式ax2+bx+1>0的解集为{x | -3 1. (2010年高考福建卷)已知函数f(x) = |x —a|. (1)若不等式f(x)w 3的解集为{x|—K x< 5},求实数a的值; ⑵在(1)的条件下,若f(x) + f(x+ 5)> m对一切实数x恒成立,求实数m的取值范围. 2. 设函数f (x) =|x-1| |x-a|, (1 )若a = -1,解不等式f(x)_3 ;(2)如果- x R , f(x) —2,求a的取值范围 3. 设有关于x的不等式lg(j x + 3+|x-7?a 2019年高考数学一轮复习不等式知识点讲 解 不等式这部分知识,渗透在中学数学各个分支中,有着十分广泛的应用。下面是不等式知识点讲解,请考生掌握。 1。解不等式的核心问题是不等式的同解变形,不等式的性质则是不等式变形的理论依据,方程的根、函数的性质和图象都与不等式的解法密切相关,要善于把它们有机地联系起来,互相转化。在解不等式中,换元法和图解法是常用的技巧之一。通过换元,可将较复杂的不等式化归为较简单的或基本不等式,通过构造函数、数形结合,则可将不等式的解化归为直观、形象的图形关系,对含有参数的不等式,运用图解法可以使得分类标准明晰。 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础,利用不等式的性质及函数的单调性,将分式不等式、绝对值不等式等化归为整式不等式(组)是解不等式的基本思想,分类、换元、数形结合是解不等式的常用方法。方程的根、函数的性质和图象都与不等式的解密切相关,要善于把它们有机地联系起来,相互转化和相互变用。课本、报刊杂志中的成语、名言警句等俯首皆是,但学生写作文运用到文章中的甚少,即使运用也很难做到恰如其分。为什么?还是没有彻底“记死”的缘故。要解决这个问题,方法很简单,每天花3-5分钟左右的时间记一条成语、一则名言警句即可。可以写在后黑板的“积累专栏”上每日一换,可以在每天课前的3分钟让学生轮流讲解,也可让学 生个人搜集,每天往笔记本上抄写,教师定期检查等等。这样,一年就可 记300多条成语、300多则名言警句,日积月累,终究会成为一笔不小的财富。这些成语典故“贮藏”在学生脑中,自然会出口成章,写作时便会随心所欲地“提取”出来,使文章增色添辉。 3。在不等式的求解中,换元法和图解法是常用的技巧之一,通过换元,可将较复杂的不等式化归为较简单的或基本不等式,通过构造函数,将不等式的解化归为直观、形象的图象关系,对含有参数的不等式,运用图解法,可以使分类标准更加明晰。 观察内容的选择,我本着先静后动,由近及远的原则,有目的、有计划的先安排与幼儿生活接近的,能理解的观察内容。随机观察也是不可少的,是相当有趣的,如蜻蜓、蚯蚓、毛毛虫等,孩子一边观察,一边提问,兴趣很浓。我提供的观察对象,注意形象逼真,色彩鲜明,大小适中,引导幼儿多角度多层面地进行观察,保证每个幼儿看得到,看得清。看得清才能说得正确。在观察过程中指导。我注意帮助幼儿学习正确的观察方法,即按顺序观察和抓住事物的不同特征重点观察,观察与说话相结合,在观察中积累词汇,理解词汇,如一次我抓住时机,引导幼儿观察雷雨,雷雨前天空急剧变化,乌云密布,我问幼儿乌云是什么样子的,有的孩子说:乌云像大海的波浪。有的孩子说“乌云跑得飞快。”我加以肯定说“这是乌云滚滚。”当幼儿看到闪电时,我告诉他“这叫电光闪闪。”接着幼儿听到雷声惊叫起来,我抓住时机说:“这就是雷声隆隆。”一会儿下起了大雨,我问:“雨下得怎样?”幼儿说大极了,我就舀一盆水往下一倒,作比较观察,让幼儿掌握“倾盆大雨”这个词。雨后,我又带幼儿观察晴朗的天空,朗诵自编 课题:算术平均数与几何平均数 教学目标:1.掌握两个正数的算术平均数不小于它们的的定理,并会简单运用; 2.利用不等式求最值时要注意到“一正” “二定”“三相等”. 教学重点:均值不等式的灵活应用。 (一) 主要知识: 1.两个数的均值不等式:若,a b R +∈,则 2 a b +(等号仅当a b =时成立) 三个数的均值不等式:若,,a b c R +∈,则a b c ++≥a b c ==时成立) 2.几个重要的不等式: ① ab ≤22a b +?? ???≤222a b + ②abc ≤33a b c ++?? ???; ③如果,a b R ∈≥2a b +≥211a b + 3.最值定理:当两个正数的和一定时,其乘积有最大值;当两个正数的乘积一定时,其和 有最小值。 (二)主要方法: 1.常见构造条件的变换:加项变换,系数变换,平方变换,拆项变换,常量代换,三角代换等. 2.当使用均值定理时等号不能成立时,应考虑函数的单调性(例如“对号”函数,导数法). (三)典例分析: 问题1.求下列函数的最值: ()113y x x = +-()3x <;()2121y x x =+-()1x >;()3241y x x =+()0x >; ()323 y x x =+()0x >;()4 ()21y x x =-()01x <<;()5 ()21y x x =-()01x << ()6y =()7 已知,,,a b x y R +∈(,a b 为常数),1a b x y +=,求x y +的最小值 问题2.已知0x >,0y >,且1x y +=,求. 问题3.求最小值()1231()1x x f x x -+=+()1x >-;()2 223sin sin y x x =+ 问题4.()1设0x >,0y >,且()1xy x y -+=,则 .A 2x y +≤.B 2x y +≥ .C )21x y +≤ .D )2 1x y +≥ ()2已知x ≥0,y ≥0,且22 12y x +=,求证:≤4 ()3若0a b >>, 求216() a b a b + -的最小值 (四)课后作业: 1.已知1>a 那么1 1-+a a 的最小值是 .A 12-a a .B 15+ .C 3 .D 2 均值不等式应用全面总结+题型总结(含详细解析) 一.均值不等式 1.(1)若R b a ∈,,则ab b a 22 2 ≥+ (2)若R b a ∈,,则 2 2 2b a ab +≤(当且仅当b a =时取“=”) 2. (1)若*,R b a ∈,则ab b a ≥+2 (2)若* ,R b a ∈ ,则ab b a 2≥+(当且仅当b a =时取“=” ) (3)若* ,R b a ∈,则2 2?? ? ??+≤b a ab (当且仅当b a =时取“=”) 3.若0x >,则12x x + ≥ (当且仅当1x =时取“=”);若0x <,则12x x +≤- (当且仅当1x =-时取“=”) 若0x ≠,则11122-2x x x x x x +≥+≥+≤即或 (当且仅当b a =时取“=”) 3.若0>ab ,则2≥+a b b a (当且仅当b a =时取“=”) 若0ab ≠,则 22-2a b a b a b b a b a b a +≥+≥+≤即或 (当且仅当b a =时取“=” ) 4.若R b a ∈,,则2 )2( 2 22b a b a +≤ +(当且仅当b a =时取“=”) 注:(1)当两个正数的积为定植时,可以求它们的和的最小值,当两个正数的和为定植时,可以求它们的积的最小值,正 所谓“积定和最小,和定积最大”. (2)求最值的条件“一正,二定,三取等” (3)均值定理在求最值、比较大小、求变量的取值范围、证明不等式、解决实际问题方面有广泛的应用. 应用一:求最值 例1:求下列函数的值域 (1)y =3x 2+12x 2 (2)y =x +1 x 解:(1)y =3x 2+1 2x 2 ≥2 3x 2·1 2x 2 = 6 ∴值域为[ 6 ,+∞) (2)当x >0时,y =x +1 x ≥2 x ·1 x =2; 当x <0时, y =x +1x = -(- x -1 x )≤-2 x ·1 x =-2 ∴值域为(-∞,-2]∪[2,+∞) 解题技巧: 技巧一:凑项 例1:已知5 4x < ,求函数14245 y x x =-+-的最大值。 解:因450x -<,所以首先要“调整”符号,又1 (42)45 x x -- 不是常数,所以对42x -要进行拆、凑项, 5,5404x x <∴-> ,11425434554y x x x x ??∴=-+=--++ ?--??231≤-+= 当且仅当1 5454x x -= -,即1x =时,上式等号成立,故当1x =时,max 1y =。 评注:本题需要调整项的符号,又要配凑项的系数,使其积为定值。 技巧二:凑系数 例1. 当时,求(82)y x x =-的最大值。 解析:由知,,利用均值不等式求最值,必须和为定值或积为定值,此题为两个式子积的形式,但其和不是定值。注意到2(82)8x x +-=为定值,故只需将(82)y x x =-凑上一个系数即可。 当,即x =2时取等号 当x =2时,(82)y x x =-的最大值为8。 评注:本题无法直接运用均值不等式求解,但凑系数后可得到和为定值,从而可利用均值不等式求最大值。 变式:设2 3 0< (完整版)高考数学-基本不等式(知识点归纳)
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