基本(均值不等式)不等式知识点基础练习
- 格式:doc
- 大小:347.50 KB
- 文档页数:8
均值不等式专题3学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________一、填空题1.若则的最小值是__________.2.若,且则的最大值为______________.3.已知,且,则的最小值为______.4.已知正数满足,则的最小值是_______.5.若直线2ax-by+2=0(a>0,b>0)被圆x2+y2+2x-4y+1=0截得的弦长为4,则+的最小值是______.6.设正实数满足,则的最小值为________7.已知,且,则的最小值是________8.已知正实数x,y满足,则的最小值是______9.已知,函数的值域为,则的最小值为________.10.已知,,且,则的最小值为__________.11.若正数x,y满足,则的最小值是______.12.已知正实数x,y满足,则的最小值为______.13.若,,,则的最小值为______.14.若,则的最小值为________.15.已知a,b都是正数,满足,则的最小值为______.16.已知,且,则的最小值为______.17.已知点在圆上运动,则的最小值为___________.18.若函数的单调递增区间为,则的最小值为____.19.已知正实数,满足,则的最大值为______.20.已知,,则的最小值为____.参考答案1.【解析】【分析】根据对数相等得到,利用基本不等式求解的最小值得到所求结果. 【详解】则,即由题意知,则,则当且仅当,即时取等号本题正确结果:【点睛】本题考查基本不等式求解和的最小值问题,关键是能够利用对数相等得到的关系,从而构造出符合基本不等式的形式.2.【解析】【分析】先平方,再消元,最后利用基本不等式求最值.【详解】当时,,,所以最大值为1,当时,因为,当且仅当时取等号,所以,即最大值为,综上的最大值为【点睛】本题考查利用基本不等式求最值,考查基本分析求解能力,属中档题.3.4.【解析】【分析】直接利用代数式的恒等变换和利用均值不等式的应用求出结果.【详解】∵,∴,∴,当且仅当,时取等号,故答案为:4.【点睛】本题考查的知识要点:代数式的恒等变换,均值不等式的应用,主要考查学生的运算能力和转化能力,属于基础题型.4.【解析】【分析】由题得,所以,再根据基本不等式即可求出答案.【详解】正数,满足,则,则,当且仅当时,即,时取等号,故答案为:.【点睛】本题考查了条件等式下利用基本不等式求最值,考查了变形的能力,考查了计算能力,属于中档题.5.4【解析】【分析】由题意可得经过圆心,可得,再+利用基本不等式求得它的最小值.【详解】圆,即,表示以为圆心、半径等于2的圆.再根据弦长为4,可得经过圆心,故有,求得,则,当且仅当时,取等号,故则的最小值为4,故答案为:4【点睛】本题主要考查直线和圆的位置关系,基本不等式的应用,属于基础题.6.8【解析】【分析】根据基本不等式求最小值.【详解】令,则当且仅当时取等号.即的最小值为8.【点睛】在利用基本不等式求最值时,要特别注意“拆、拼、凑”等技巧,使其满足基本不等式中“正”(即条件要求中字母为正数)、“定”(不等式的另一边必须为定值)、“等”(等号取得的条件)的条件才能应用,否则会出现错误.7.【解析】【分析】根据基本不等式求最小值.【详解】因为,当且仅当时取等号,所以的最小值是【点睛】在利用基本不等式求最值时,要特别注意“拆、拼、凑”等技巧,使其满足基本不等式中“正”(即条件要求中字母为正数)、“定”(不等式的另一边必须为定值)、“等”(等号取得的条件)的条件才能应用,否则会出现错误.8.【解析】【分析】由已知分离,然后进行1的代换后利用基本不等式即可求解.【详解】正实数x,y满足,则当且仅当且即,时取得最小值是故答案为:【点睛】本题主要考查了利用基本不等式求解最值,解题的关键是进行分离后利用1的代换,在利用基本不等式求最值时,要特别注意“拆、拼、凑”等技巧,使其满足基本不等式中“正”(即条件要求中字母为正数)、“定”(不等式的另一边必须为定值)、“等”(等号取得的条件)的条件才能应用,否则会出现错误.9.【解析】【分析】由函数的值域为,可得,化为,利用基本不等式可得结果.【详解】的值域为,,,,,当,即是等号成立,所以的最小值为,故答案为.【点睛】本题主要考查二次函数的图象与性质,以及基本不等式的应用,属于中档题. 在利用基本不等式求最值时,要特别注意“拆、拼、凑”等技巧,使其满足基本不等式中“正”(即条件要求中字母为正数)、“定”(不等式的另一边必须为定值)、“等”(等号取得的条件)的条件才能应用,否则会出现错误.10.【解析】【分析】由已知将化为一次式,运用“1”的变换,再利用基本不等式可得.【详解】因为,所以,=(当且仅当,即,时取等号),所以的最小值为,故答案为.【点睛】本题考查基本不等式及利用基本不等式求最值,将所求式运用“1”的变换,化为积为常数的形式是关键,属于中档题.11.【解析】【分析】利用乘“1”法,借助基本不等式即可求出.【详解】正数x,y满足,则,,当且仅当时取等号,故的最小值是12,故答案为:12【点睛】本题考查了基本不等式及其应用属基础题.12.2【解析】【分析】利用“1”的代换,求得最值,再对直接利用基本不等式求得最值,再结合题意求解即可【详解】正实数x,y满足,,,当且仅当,即,时,取等号,的最小值为2.故答案为:2.【点睛】本题考查基本不等式的应用,熟记不等式应用条件,多次运用基本不等式要注意“=”是否同时取到,是中档题13.9【解析】【分析】由条件可得,即有,由基本不等式可得所求最小值.【详解】若,,,即,则,当且仅当取得最小值9,故答案为:9.【点睛】本题考查基本不等式的运用,注意运用“1”的代换,考查化简运算能力,属于基础题.14.【解析】【分析】由基本不等式,可得到,然后利用,可得到最小值,要注意等号取得的条件。
基本不等式知识点和基本题型基本不等式专题辅导一、知识点总结1、基本不等式原始形式若$a,b\in R$,则$a+b\geq 2ab$,其中$a^2+b^2$为定值。
2、基本不等式一般形式(均值不等式)若$a,b\in R$,则$\frac{a+b}{2}\geq \sqrt{ab}$。
3、基本不等式的两个重要变形若$a,b\in R$,则$a+b\geq 2\sqrt{ab}$,其中$\frac{a+b}{2}\leq \sqrt{\frac{a^2+b^2}{2}}$。
总结:当两个正数的积为定值时,它们的和有最小值;当两个正数的和为定值时,它们的积有最小值。
特别说明:以上不等式中,当且仅当$a=b$时取“=”。
4、求最值的条件:“一正,二定,三相等”。
5、常用结论若$x>1$,则$\frac{x+1}{2}>\sqrt{x}$(当且仅当$x=1$时取“=”)。
若$x<1$,则$\frac{x+1}{2}<-\frac{1}{x}$(当且仅当$x=-1$时取“=”)。
若$ab>0$,则$\frac{a}{b}+\frac{b}{a}\geq 2$(当且仅当$a=b$时取“=”)。
若$a,b\in R$,则$a^2+b^2\geq 2ab$,$\frac{a+b}{2}\geq \frac{2ab}{a+b}$,$\frac{a+b}{2}\leq \sqrt{a^2+b^2}$。
6、柯西不等式若$a,b\in R$,则$(a^2+b^2)(1+1)\geq (a+b)^2$。
题型分析题型一:利用基本不等式证明不等式1、设$a,b$均为正数,证明不等式:$ab\geq\frac{a^2+b^2}{2}$。
2、已知$a,b,c$为两两不相等的实数,求证:$a^2+b^2+c^2\geq ab+bc+ca$。
3、已知$a+b+c=1$,求证:$a^2+b^2+c^2+\frac{9}{4}\geq 2(ab+bc+ca)$。
日期:2012- 时间:
三、但愿有一天你会记起,我曾默默地,毫无希望地爱过你。
我这扇门曾为你打开,只为你一人打开,现在,我要把它关上了。
四、你看我的时候我装做在看别处,你在看别处的时候我在看你。
五、陆上的人喜欢寻根究底,虚度很多的光阴。
冬天担忧夏天的迟来,夏天担心冬天的将至。
所以你们不停到处去追求一个遥不可及,四季如夏的地方,我并不羡慕。
六、没想到的是,一别竟是一辈子了。
七、朋友们都羡慕我,其实羡慕他们的人是我。
爱你,很久了,等你,也很久了,现在,我要离开你了,比很久很久还要久……
八、Do something today that your future self will thank you for. 从现在开始,做一些让未来的你感谢现在的自己的事。
二十九、看着别人的故事,流着自己的眼泪。
三十、你唯一会认认真真读完一个人的日志和心情,想尽一切办法去了解的只有两个人。
一个是你喜欢的人,另一个是你喜欢的人喜欢的人。
三十一、失去一段感情,你感觉心痛,当你心痛过后,那时你才会发现,你失去的只是你心中的依赖,当你学会孤独的坚强,一切又会再次美好起来。
去珍惜那个读懂你的人,要好好去疼爱她。
基本不等式知识点总结与例题讲解一、本节知识点 (1)基本不等式.(2)利用基本不等式求最值.(3)基本不等式的拓展——三个正数的基本不等式. 二、本节题型(1)利用基本不等式求最值. (2)利用基本不等式证明不等式. (3)基本不等式的实际应用. (4)与基本不等式有关的恒成立问题. 三、知识点讲解知识点 基本不等式(均值不等式) 一般地,∈∀b a ,R ,有22b a +≥ab 2.当且仅当b a =时,等号成立.特别地,当0,0>>b a 时,分别用b a ,代替上式中的b a ,,可得2ba +≥ab . 当且仅当b a =时,等号成立. 通常称不等式2b a +≥ab 为基本不等式(也叫均值不等式),其中2ba +叫做正数b a ,的算术平均数,ab 叫做正数b a ,的几何平均数.基本不等式表明: 两个正数的算术平均数不小于它们的几何平均数.注意 重要不等式22b a +≥ab 2与基本不等式2ba +≥ab 成立的条件是不一样的.前者b a ,为任意实数,后者b a ,只能是正数.但两个不等式中等号成立的条件都是b a =.基本不等式的变形(1)b a +≥ab 2,ab ≤22⎪⎭⎫⎝⎛+b a .其中∈b a ,R +,当且仅当b a =时,等号成立.(2)当0>a 时,a a 1+≥2,当且仅当a a 1=,即1=a 时,等号成立; 当0<a 时,aa 1+≤2-,当且仅当1-=a 时,等号成立.实际上,当0<a 时,()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+--=+a a a a 11. ∵()⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-a a 1≥2,∴()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+--a a 1≤2-,即a a 1+≤2-.当且仅当a a 1-=-,即1-=a (0<a )时,等号成立. (3)当b a ,同号时,b a a b +≥2,当且仅当b a =时,等号成立;当b a ,异号时,baa b +≤2-,当且仅当b a -=时,等号成立.(4)不等式链: ba 112+≤ab ≤2ba +≤222b a +(0,0>>b a ,当且仅当b a =时,等号成立.)其中,ba 112+,ab ,2b a +,222b a +分别叫做正数b a ,的调和平均数、几何平均数、算术平均数、平方平均数. 知识点 利用基本不等式求最值设0,0>>y x ,则有(1)若S y x =+(和为定值),则当y x =时,积xy 取得最大值42S ;(∵∈∀y x , R +,有xy ≤22Sy x =+,∴xy ≤42S .) 和定积最大.(2)若P xy =(积为定值),则当y x =时,和y x +取得最小值P 2. (∵∈∀y x , R +,有y x +≥xy 2,∴y x +≥P 2.)积定和最小.说明 上述结论可简记为: 和定积最大,积定和最小.即两个正数的和为定值时,可求出其积的最大值;两个正数的积为定值时,可求出其和的最小值.利用基本不等式求最值时,必须满足三个条件,即:一正、二定、三相等. 一正: 各项都必须为正数;二定: 和或积为定值.当和为定值时,积有最大值,当积为定值时,和有最小值; 三相等: 等号能取到,即取得最值的条件能满足.(1)对于函数()x x x f 4+=,当0>x 时,xx 4+≥44242==⋅x x ,即()x f ≥4,当x x 4=,即2=x 时,等号成立;当0<x 时,()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+--=+x x x x 44≤4-,()x f ≤4-,当2-=x 时,等号成立.由此可见,对于函数()xx x f 4+=,0>x 和0<x 的最值情况是不一样的. (2)当230<<x 时,求()x x 23-的最大值时,x 23-与x 的和不是定值,无法利用基本不等式求最值,此时可对原式进行等价变形,变形为()()x x x x 2232123⋅-=-,即可求出其最大值.∵()()x x x x 2232123⋅-=-≤89232122232122=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⨯x x∴()x x 23-的最大值为89,当且仅当x x 223=-,即43=x 时,取得最大值.(3)求21222+++x x 的最小值时,虽然22+x 与212+x 都是正数,且乘积为定值1,但是当=+22x 212+x 时,有122=+x ,显然是不成立的,所以此时不能用基本不等式求其最小值.知识点 基本不等式的拓展——三个正数的基本不等式一般地,∈∀c b a ,,R +,有3cb a ++≥3abc . 当且仅当c b a ==时,等号成立.上面的不等式表明:三个正数的算术平均数不小于它们的几何平均数.设0,0,0>>>z y x ,则有(1)若M xyz =,则当z y x ==时,和z y x ++取得最小值为33M ;(2)若N z y x =++,则当z y x ==时,积xyz 取得最大值273N .关于三个正数的不等式链若c b a ,,均为正数,则有cb a 1113++≤3abc ≤3c b a ++≤3222c b a ++.当且仅当c b a ==时,等号成立.n 个正数的基本不等式对于n 个正数n a a a a ,,,,321 ,则有na a a a n++++ 321≥n n a a a a 321.当且仅当n a a a a ==== 321时,等号成立.上面的不等式表明: 对于n 个正数(n ≥2)的算术平均数不小于它们的几何平均数.四、例题讲解例1. 若0,0>>b a ,证明: ba 112+≤ab ≤2b a +≤222b a +.分析: 本题即要求证明两个正数的不等式链. 证明: ∵0,0>>b a∴()ab b a b a 22-+=-≥0∴b a +≥ab 2 ∴ab ≤2ba +(当且仅当b a =时,等号成立) ∴211b a +≥abab b a 1111==⋅∴ba 112+≤ab (当且仅当b a =时,等号成立).∵22b a +≥ab 2∴2222b a b a +++≥ab 222b a ++ ∴()222b a +≥()2b a +∴()2224⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+b a b a ≤()2422222b a b a +=+,即22⎪⎭⎫ ⎝⎛+b a ≤222b a +. ∴根据正数可开方性得:22⎪⎭⎫ ⎝⎛+b a ≤222b a +. ∴2ba +≤222b a +(当且仅当b a =时,等号成立).综上所述,ba 112+≤ab ≤2ba +≤222b a +.例2. 函数xx y 41+-=(0>x )的最小值为_________,此时=x _________. 解: ∵0>x∴1441-+=+-=xx x x y ≥3142142=-=-⋅x x ,即y ≥3.当且仅当xx 4=,即2=x 时,取等号. ∴当2=x 时,函数x x y 41+-=(0>x )取得最小值3.例3. 已知3>a ,求34-+a a 的最小值.分析: 当利用基本不等式求最值时,若两项的乘积为定值(常数),可求出两项和的最小值.当然,某些式子需要进行适当的变形,但要注意三个必须满足的条件:一正、二定、三相等.解: ∵3>a ,∴03>-a .∴334334+-+-=-+a a a a ≥()733432=+-⋅-a a ,当且仅当343-=-a a ,即5=a 时,等号成立. ∴34-+a a 的最小值为7. 例4. 已知1>x ,且1=-y x ,则yx 1+的最小值是_________. 解: ∵1=-y x ,∴1+=y x .∵1>x ,∴01>+y ,∴0>y . ∴11111++=++=+y y y y y x ≥3112=+⋅yy . 当且仅当yy 1=,即1=y 时,等号成立. ∴yx 1+的最小值是3. 另解: ∵1=-y x ,∴1-=x y .∵1>x ,∴01>-=x y ∴1111111+-+-=-+=+x x x x y x ≥()311112=+-⋅-x x . 当且仅当111-=-x x ,即2=x 时,等号成立. ∴yx 1+的最小值是3. 例5. 已知0,0>>y x ,且12=+y x ,求yx 11+的最小值. 解: ∵12=+y x ,0,0>>y x∴y x x y y y x x y x y x ++=+++=+232211≥223223+=⋅+yx x y . 当且仅当yxx y =2,且12=+y x ,即221,12-=-=y x 时,等号成立.∴yx11+的最小值为223+.点评 本题若由()y x y x y x 21111+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+≥2422112=⋅⋅xy yx ,得y x 11+的最小值为24,则结论是错误的,错因是连续使用基本不等式时,忽视了等号成立的条件一致性.所以有下面的警示.易错警示 连续两次(多次)使用基本不等式时,应注意保证等号成立的条件是否相同. 例6. 已知0,0>>y x ,且191=+yx ,求y x +的最小值. 解: ∵0,0>>y x ,191=+yx ∴()x y y x x y y x y x y x y x ++=+++=⎪⎭⎫⎝⎛++=+91099191≥169210=⋅+x y y x . 当且仅当x y y x =9,且191=+yx ,即12,4==y x 时,等号成立. ∴y x +的最小值为16.另解(消元法): ∵191=+yx ,∴9-=y yx∵0,0>>y x ,∴09>-y y,∴9>y . ∴999919999+-+-+=+-+-=+-=+y y y y y y y y y x 99910-+-+=y y ≥()16999210=-⋅-+y y . 当且仅当999-=-y y ,且9-=y y x ,即12,4==y x 时,等号成立. ∴y x +的最小值为16.例7. 若正数y x ,满足xy y x 53=+,则y x 43+的最小值是 【 】(A )524 (B )528 (C )5 (D )6解: ∵xy y x 53=+,∴15351=+xy . ∵y x ,均为正数∴()x y y x x y y x x y y x y x 5125351351254595353514343++=+++=⎪⎭⎫ ⎝⎛++=+ ≥5562513512532513=⨯+=⋅+x y y x . 当且仅当x y y x 51253=,且xy y x 53=+,即21,1==y x 时,等号成立. ∴y x 43+的最小值是5. ∴选择答案【 C 】.例8.(1)已知45>x ,求代数式54124-+-x x 的最小值; (2)已知45<x ,求代数式54124-+-x x 的最大值.分析: 本题考查利用基本不等式求代数式的最值.注意三个必须满足的条件:一正、二定、三相等.解:(1)∵45>x ,∴054>-x . ∴35415454124+-+-=-+-x x x x ≥()53541542=+-⋅-x x . 当且仅当54154-=-x x ,即23=x 时,等号成立. ∴代数式54124-+-x x 的最小值为5;(2)∵45<x ,∴054<-x .∴34514535415454124+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+--=+-+-=-+-x x x x x x ≤()1323451452=+-=+-⋅--xx 当且仅当x x 45145-=-,即1=x 时,等号成立,54124-+-x x 取得最大值1.例9. 已知实数0,0>>b a ,且11111=+++b a ,则b a 2+的最小值是【 】 (A )23 (B )22 (C )3 (D )2解: ∵11111=+++b a ∴()()11111=+++++b a a b ,整理得:1=ab .∵0,0>>b a∴b a 2+≥221222222=⨯==⋅ab b a . 当且仅当b a 2=,即22,2==b a 时,等号成立. ∴b a 2+的最小值是22. ∴选择答案【 B 】.另解: ()()31212-+++=+b a b a .∵0,0>>b a ,11111=+++b a ∴()()[]()132112111111131212⨯-+++++++=⎪⎭⎫ ⎝⎛+++-+++=+a b b a b a b a b a ()11211+++++=a b b a ≥()22112112=++⋅++a b b a . 当且仅当()11211++=++a b b a ,且11111=+++b a ,即22,2==b a 时,等号成立. ∴b a 2+的最小值是22.例10. 设0,0>>y x ,且53=+y x ,则yx 311++的最小值为 【 】 (A )23(B )2 (C )32 (D )3 解: ∵53=+y x∴()813=++y x ,∴()18813=++yx .∵0,0>>y x ∴()()()8318819833118813311+++++=⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=++x y y x y x y x y x ()()4318819++++=x y y x ≥()()234383243188192=+⨯=++⋅+x y y x . 当且仅当()()18819+=+x y y x ,且53=+y x ,即4,31==y x 时,等号成立. ∴y x 311++的最小值为23. ∴选择答案【 A 】.另解: ∵53=+y x ,∴x y 35-=.∵0,0>>y x ,∴⎩⎨⎧>->0350x x ,解之得:350<<x .∴x 的取值范围为⎪⎭⎫⎝⎛35,0.()()52383518353113112++-=-+=-++=++x x x x x x y x . 设()31631352322+⎪⎭⎫ ⎝⎛--=++-=x x x x f ∵⎪⎭⎫ ⎝⎛∈35,0x ,∴()⎥⎦⎤⎝⎛∈316,0x f . ∴当31=x 时,233168311min ==⎪⎭⎫⎝⎛++y x . ∴选择答案【 A 】.例11. 代数式11072+++x x x (1->x )的最小值为 【 】(A )2 (B )7 (C )9 (D )10分析: 形如edx c bx ax +++2的式子可化为()()t x f n x mf ++的形式. 解: 可设()()n x m x x x ++++=++1110722. ∴()1071222++=+++++x x n m x m x∴⎩⎨⎧=++=+10172n m m ,解之得:⎩⎨⎧==45n m . ∴()()415110722++++=++x x x x . ∴()()514114151110722++++=+++++=+++x x x x x x x x ∵1->x ,∴01>+x ∴5141++++x x ≥()951412=++⋅+x x . 当且仅当141+=+x x ,即1=x 时,等号成立. ∴代数式11072+++x x x (1->x )的最小值为9. ∴选择答案【 C 】.另解: ()()()[]()[]1411115211072+++++=+++=+++x x x x x x x x x ()()5141141512++++=+++++=x x x x x . ∵1->x ,∴01>+x∴5141++++x x ≥()951412=++⋅+x x . 当且仅当141+=+x x ,即1=x 时,等号成立,91107min2=⎪⎭⎫ ⎝⎛+++x x x . ∴选择答案【 C 】.例12. 求函数222163x x y ++=的最小值. 解: ∵022>+x∴()62162321632222-+++=++=xx x x y ≥()638621623222-=-+⋅+x x . 当且仅当()2221623x x +=+,即2334-±=x 时,等号成立.638min -=y . 例13. 已知函数()xa x x f +=4(0,0>>a x )在3=x 时取得最小值,则=a ______. 解: ∵0,0>>a x ∴()xa x x f +=4≥a x a x 442=⋅. 当且仅当x a x =4,即2a x =时,等号成立,函数()x f 取得最小值a 4. ∴32=a ,解之得:36=a . 实际上,函数()⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=x a x x a x x f 444(0,0>>a x ),当24a a x ==时,函数()x f 取得最小值.所以32=a ,从而求得36=a . 例14. 设正实数y x ,满足xy y x =+2,若y x m m 222+<+恒成立,则实数m 的取值范围是_____________.分析: 利用基本不等式可求出y x 2+的最小值.要使y x m m 222+<+恒成立,只需()min 222y x m m +<+即可.解: ∵y x ,为正实数,xy y x =+2∴1212=+=+x y xy y x ∴()y x x y y x x y y x y x y x ++=+++=+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+442422122≥8424=⋅+y x x y 当且仅当yx x y =4,即2,4==y x 时,等号成立.∴()82min =+y x .∵y x m m 222+<+恒成立∴只需()min 222y x m m +<+即可∴822<+m m ,解之得:24<<-m .∴实数m 的取值范围是()2,4-.例15. 已知()()x x x f 22-=(10<<x ),求()x f 的最大值.分析: 当两个正数的和为定值S 时,这两个正数的乘积在两个正数相等时取得最大值,简称为:和定积最大.本题中,观察到()2222=-+x x 为定值,故考虑用基本不等式求函数()x f 的最大值,但要对原解析式解析等价变形.解: ∵10<<x ,∴022>-x∴()()()x x x x x f 2222122-⋅=-=≤211212222212=⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⨯x x . 当且仅当x x 222-=,即21=x 时,等号成立. ∴()x f 的最大值为21. 另解: ∵10<<x ,∴022>-x∴()()()x x x x x f -⋅=-=1222≤2121221222=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⨯x x . 当且仅当x x -=1,即21=x 时,等号成立. ∴()x f 的最大值为21. 例16. 求代数式12-x x (1<x )的最大值. 分析: 形如edx c bx ax +++2的式子可化为()()t x f n x mf ++的形式. 解: ∵1<x ,∴01>-x .∴()()21111111*********+-+-=-++=-+-+=-+-=-x x x x x x x x x x x ()2111+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+--=x x ≤()02221112=+-=+-⋅--x x 当且仅当xx -=-111,即0=x 时,等号成立. ∴代数式12-x x (1<x )的最大值为0. 注意 使用基本不等式法求最值时,一定要满足三个条件:一定、二正、三相等. 例17. 已知210<<x ,求()x x y 2121-=的最大值. 解: ∵210<<x ,∴021>-x . ∴()()x x x x y 212412121-⋅=-=≤161214122124122=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⨯x x . 当且仅当x x 212-=,即41=x 时,等号成立. ∴161max =y . 例18. 设210<<m ,若m m 2121-+≥k 恒成立,则k 的最大值为_________. 分析: 只需min2121⎪⎭⎫ ⎝⎛-+m m ≥k 即可,这样问题就转化为求m m 2121-+的最小值的问题.解: ()()m m m m m m m m 211212212121-=-+-=-+. ∵210<<m ,∴021>-m ∴()()m m m m 212211211-⋅=-≥84121122122112=⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⨯m m . 当且仅当m m 212-=,即41=m 时,等号成立.(注意,当210<<m 时,()0212>-m m ) ∴mm 2121-+的最小值为8.∵mm 2121-+≥k 恒成立 ∴k ≤8,k 的最大值为8. 另解: ∵210<<m ,∴021>-m ∴()[]221214221212122121+-+-+=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-+=-+m m m m m m m m m m m m m m 212144-+-+=≥82121424=-⋅-+m m m m . 当且仅当m m m m 21214-=-,即41=m 时,等号成立. ∴mm 2121-+的最小值为8. ∵mm 2121-+≥k 恒成立 ∴k ≤8,k 的最大值为8.例19. 若对任意0>x ,132++x x x ≤a 恒成立,则实数a 的取值范围是_________. 解: ∵0>x ∴311132++=++x x x x x ≤513213121=+=+⋅xx 当且仅当xx 1=,即1=x 时,等号成立. ∴5113max 2=⎪⎭⎫ ⎝⎛++x x x . ∵对任意0>x ,132++x x x ≤a 恒成立 ∴a ≥max213⎪⎭⎫ ⎝⎛++x x x . ∴a ≥51,即实数a 的取值范围是⎪⎭⎫⎢⎣⎡+∞,51. 例20. 已知0,0>>y x ,y x xy 2+=,若xy ≥2-m 恒成立,则实数m 的最大值是__________.分析: 可求出m 的取值范围,根据范围确定其最大值.这种方法叫做不等分析法.解: ∵y x xy 2+= ∴1122=+=+yx xy y x . ∵0,0>>y x ∴xyy x 22122=⋅≤112=+y x ∴xy8≤1,∴xy ≥8. 当且仅当y x 12=,即2,4==y x 时,等号成立.()8min =xy . ∵xy ≥2-m 恒成立∴2-m ≤()min xy ,即2-m ≤8,解之得:m ≤10.∴实数m 的最大值是10.例21. 若不等式xa x 29+≥1+a (常数0>a )对一切正实数x 恒成立,求实数a 的取值范围.解: ∵0>x ,0>a ∴xa x 29+≥a x a x 6922=⋅. 当且仅当x a x 29=,即3a x =时,等号成立. ∴a x a x 69min 2=⎪⎭⎫ ⎝⎛+. ∵xa x 29+≥1+a 对一切正实数x 恒成立 ∴只需min 29⎪⎭⎫ ⎝⎛+x a x ≥1+a 即可 ∴a 6≥1+a ,解之得:a ≥51.∴实数a 的取值范围是⎪⎭⎫⎢⎣⎡+∞,51. 方法总结 解决与不等式恒成立有关的问题,把参数从不等式中分离出来,使不等式的一端是含有参数的代数式,另一端是一个具体的函数,这样就把问题转化为只有一端是参数的不等式的形式,便于问题的解决.例22. 已知b a ,是正实数,且032=-+ab b a ,则ab 的最小值是_________,b a +的最小值是_________.解: ∵032=-+ab b a∴ab b a 32=+,∴13132=+ba . ∵b a ,是正实数 ∴()b a a b b a a b b a b a b a 332131332323132++=+++=+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+ ≥322133221+=⋅+b a a b . 当且仅当ba ab 332=,即312,322+=+=b a 时,等号成立. ∴b a +的最小值为3221+. ∵b a ,是正实数,13132=+b a ∴ab b a 92231322=⋅≤13132=+ba ∴ab ≥98. 当且仅当b a 3132=,即32,34==b a 时,等号成立. ∴ab 的最小值是98. 例23. 已知0,0>>y x ,且32=+y x ,则xy 的最大值是_________,xy y x +3的最小值是_________.解: ∵0,0>>y x ,32=+y x ∴xy y x 2222=⋅≤32=+y x∴xy ≤89,当且仅当y x 2=,即43,23==y x 时,等号成立. ∴xy 的最大值是89. ∵32=+y x ,∴1323=+y x . ∴37322323131323313++=+++=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=+x y y x x y y x y x y x y x xy y x ≥37623732237322+=+=+⋅x y y x . 当且仅当xy y x 32=,即106318,5363-=-=y x 时取等号. ∴xyy x +3的最小值是3762+. 例24. 要制作一个容积为4 m 3,高为1 m 的无盖长方体容器.已知该容器的底面造价是每平方米20元,侧面造价是,平方米10元,则该容器的最低总造价是 【 】(A )80元 (B )120元 (C )160元 (D )240元 解: 由题意可知:该容器的底面积为4 m 2,设底面长为x m,则底面宽为x 4m,容器的总造价为y 元.则有804204102420+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯⨯+⨯=x x x x y ≥160804220=+⋅⨯x x (元) 当且仅当xx 4=,即2=x 时,等号成立. ∴该容器的最低总造价是160元.∴选择答案【 C 】.例25. 设0,0>>y x ,52=+y x ,则()()xy y x 121++的最小值为_________.解: ∵52=+y x∴()()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=+=+++=++xy xy xy xy xy xy xyy x xy xy y x 326262122121. ≥34322=⋅⨯xy xy . 当且仅当xy xy 3=,且52=+y x ,即1,3==y x 或23,2==y x 时,等号成立. ∴()()xy y x 121++的最小值为34.注意 注意与下面的例25做比较.例26. 设0,>b a ,且1=+b a ,则abab 1+的最小值为_________. 分析: 利用基本不等式求最值时,一定要满足三个条件:一定、二正、三相等. ∵0,>b a ,∴ab ab 1+≥212=⋅ab ab . 当且仅当ab ab 1=时,等号成立,此时⎪⎩⎪⎨⎧=+=11b a ab ab 无实数解. ∴上面的等号是取不到的,即abab 1+的最小值不是2. 解: ∵0,>b a ,且1=+b a ∴ab ≤212=+b a ,∴ab <0≤41. 设t ab =,则⎥⎦⎤ ⎝⎛∈41,0t . ∵t t y 1+=在⎥⎦⎤ ⎝⎛∈41,0t 上单调递减 ∴4174414114141min =+=+=⎪⎭⎫ ⎝⎛=f y . ∴ab ab 1+的最小值为417. 例27. 设20<<x ,求代数式224x x -的最大值.解: ∵20<<x∴02>-x ∴()()x x x x x x -⋅=-=-2222242≤2222=-+⨯x x 当且仅当x x -=2,即1=x 时,等号成立.∴代数式224x x -的最大值2.例28. 已知0,0,0>>>z y x ,求证:⎪⎭⎫⎝⎛+x z x y ⎪⎭⎫ ⎝⎛+y z y x ⎪⎭⎫ ⎝⎛+z y z x ≥8. 证明: ∵0,0,0>>>z y x ∴x z x y +≥02>x yz ,y z y x +≥02>yxz ,z y z x +≥02>z xy . 当且仅当z y x ==时,上面三个等号同时成立.∴⎪⎭⎫ ⎝⎛+x z x y ⎪⎭⎫ ⎝⎛+y z y x ⎪⎭⎫ ⎝⎛+z y z x ≥888==⋅⋅xyzxyz xyz xy xz yz . 当且仅当z y x ==时,等号成立.例29. 已知0,0,0>>>c b a ,且1=++c b a .求证:cb a 111++≥9. 证明: ∵0,0,0>>>c b a ,1=++c b a ∴cc b a b c b a a c b a c b a ++++++++=++111 ⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛++=c b b c c a a c b a a b 3 ≥922232223=+++=⋅+⋅+⋅+cb bc c a a c b a a b 当且仅当c b a ==时,等号成立.例30. 已知正数b a ,满足4=+b a ,求3111+++b a 的最小值. 解: ∵4=+b a ∴()()831=+++b a .∵b a ,均为正数∴()()[]31813111+++=+++b a b a ⎪⎭⎫ ⎝⎛+++++++=⎪⎭⎫ ⎝⎛+++113311813111a b b a b a ⎪⎭⎫ ⎝⎛++++++=13318141a b b a ≥21133128141=++⋅++⨯+a b b a . 当且仅当1331++=++a b b a ,即1,3==b a 时,等号成立. ∴3111+++b a 的最小值为21. 例31. 若实数2,1>>b a ,且满足062=-+b a ,则2211-+-b a 的最小值为______. 解: ∵062=-+b a∴()()2212=-+-b a .∵2,1>>b a ,∴02,01>->-b a . ∴()()[]212212211-+-=-+-b a b a ⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-2211b a()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+--+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--+--+=12214212212214221a b b a a b b a≥()4122142212=--⋅--⨯+a b b a . 当且仅当()12214--=--a b b a ,即3,23==b a 时,等号成立. ∴2211-+-b a 的最小值为4. 例32. 已知0,0>>y x ,且21131=++y x ,则y x +的最小值为 【 】 (A )5 (B )6 (C )7 (D )8 (参见例9)解: ()33-++=+y x y x .∵0,0>>y x ,且21131=++y x∴()⎪⎭⎫⎝⎛++=-++=+y x y x y x 131233()[]33-++y x ⎪⎭⎫ ⎝⎛++++=-⎪⎭⎫ ⎝⎛+++++=y x x yy x x y 3321313312≥533221=+⋅+⨯+yx x y . 当且仅当yx x y 33+=+,即4,1==y x 时,等号成立. ∴y x +的最小值为5. ∴选择答案【 A 】.另解: ∵21131=++y x ,∴31211+-=x y . 整理得:()()2141412132++=+++=++=x x x x x y . ∵0,0>>y x ∴1141214++++=+++=+x x x x y x ≥()511412=++⋅+x x . 当且仅当141+=+x x ,即1=x (此时4=y )时,等号成立. ∴y x +的最小值为5. ∴选择答案【 A 】.点评 在利用基本不等式求最值时,根据需要有时要对关键条件进行变形,或对要求最值的代数式进行变形,以使和为定值或积为定值. 例33. 已知0>>y x ,求()y x y x -+42的最小值.分析: 注意到()x y x y =-+,所以()y x y -<0≤()4222x y x y =⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+,这样就消去了字母y ,因此()y x y x -+42≥2216x x +≥4.当且仅当2216,xx y x y =-=时,等号成立.解: ∵0>>y x∴()y x y -<0≤()4222x y x y =⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+(当且仅当y x y -=时,等号成立) ∴()[]42maxx y x y =-,()22min16444x x y x y ==⎥⎦⎤⎢⎣⎡-. ∴()y x y x -+42≥2216xx +≥816222=⋅x x .当且仅当2216x x =,y x y -=,即1,2==y x 时,等号成立. ∴()y x y x -+42的最小值是8.另解: ∵0>>y x ,∴()0>-y x y .∵()[]22y x y x -+=≥()y x y -4(这里,ab ≤22⎪⎭⎫⎝⎛+b a )(当且仅当y x y -=时,等号成立) ∴()y x y x -+42≥()()y x y y x y -+-44≥()()8442=-⋅-y x y y x y .(当且仅当()()y x y y x y -=-44,即()1=-y x y 时,等号成立)当且仅当()1,=--=y x y y x y ,即1,2==y x 时,等号成立. ∴()y x y x -+42的最小值是8.例34. 若b a >,且2=ab ,求证:ba b a -+22≥4.证明: ∵b a >,∴0>-b a .∵2=ab∴()ba b a b a ab b a b a b a -+-=-+-=-+42222≥()442=-⋅-b a b a .当且仅当ba b a -=-4,即13,13-=+=b a 或13,13--=+-=b a 时,等号成立.∴ba b a -+22≥4.例35. 已知b a ,为正数,求证:b a 41+≥()ba ++21222. 证明: ∵b a ,为正数,∴02>+b a .∴()b a a b b a a b b a b a 86482241++=+++=+⎪⎭⎫ ⎝⎛+ ≥()()21222232246826+=+=+=⋅+baa b . 当且仅当baa b 8=,即a b 22=时,等号成立. ∴b a 41+≥()ba ++21222.(这里,02>+b a ) ★例36. 若10<<x ,0,0>>b a .求证:xb x a -+122≥()2b a +. 分析: 注意到()11=-+x x 这一隐含条件. 证明: ∵10<<x ,∴01>-x .∴()[]()2222222211111b x x a x x b a x b x a x x x b x a +-+-+=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-+=-+ ≥()()22222222112b a ab b a xx a x x b b a +=++=-⋅-++. 当且仅当()x x a x x b -=-1122,即b a ax +=时,等号成立. ∴xb x a -+122≥()2b a +. 例37. 已知c b a ,,均为正数.求证:ccb a b bc a a a c b 33222332-++-++-+≥3. 证明: ∵c b a ,,均为正数∴ccb a b bc a a a c b 33222332-++-++-+ 33223332213231232132-⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-++-++-+=c b b c c a a c b a a b cb c a b c b a a c a b≥336332232332222=-=-⋅+⋅+⋅cb bc c a a c b a a b . 当且仅当cbb c c a a c b a a b 3223,33,22===,即c b a 32==时,等号成立. ∴c c b a b b c a a a c b 33222332-++-++-+≥3. 例38. 已知0,0>>y x ,y yx x -=-812,则y x +2的最小值为 【 】 (A )2 (B )22 (C )23 (D )4分析: 注意到02>+y x ,根据题目所给条件的特点可先求出()[]min22y x +,然后开方即可得到()min 2y x +,而()()⎪⎭⎫ ⎝⎛++=+y x y x y x 81222.解: ∵y yx x -=-812,∴y x y x 812+=+.∵0,0>>y x ,∴02>+y x .∴()()y x y x +=+222⎪⎭⎫ ⎝⎛+y x 81x y y x x y y x ++=+++=16108162 ≥1816210=⋅+xyy x . 当且仅当xyy x =16,即22,22==y x (x y 4=)时,等号成立. ∴()22y x +的最小值为18. ∴y x +2的最小值为2318=. ∴选择答案【 C 】.例39. 已知0,0>>b a ,且8=+b a ,则ba ab43+的最大值是_________. 解: ∵0,0>>b a ,8=+b a∴()a b b a a b b a b a b a b a ab b a b a ab 452414424148131434343++=+++=⎪⎭⎫ ⎝⎛++=+=+=+ ≤38924452442524==+=⋅+abb a . 当且仅当a b b a 4=,即38,316==b a 时,等号成立. ∴b a ab 43+的最大值是38. 例40. 已知93,0,0=++>>xy y x y x ,则y x 3+的最小值为_________. 解: ∵93=++xy y x ,∴39+-=x xy . ∵0,0>>y x ∴()()633633336336333933-+++=-++=+++-+=+-+=+x x x x x x x x x x y x ≥()6612633632=-=-+⋅+x x . 当且仅当3363+=+x x ,即1,3==y x 时,等号成立. ∴y x 3+的最小值为 6. 点评: 上面的方法为消去元y 后,利用基本不等式求得最值.例41. 已知x 为正实数,且1222=+y x ,求21y x +的最大值. 解: ∵x 为正实数∴()⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=+22122212112222222y x y x y x y x≤423221122221222=+⨯=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++⨯y x .当且仅当22122y x +=,即22,23±==y x 时,等号成立. ∴21y x +的最大值为423. 另解: ∵1222=+y x ,∴2222=+y x .∵x 为正实数∴()()()22222221222122111y x y x y x y x +=+⋅=+=+ ≤()4232122221222212222222=+⨯=++⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡++⨯y x y x . 当且仅当2212y x +=,即22,23±==y x 时,等号成立. ∴21y x +的最大值为423. 例42. 求函数131-++-=x x x y 的最大值.解: 设1-=x t ,则t ≥0,∴12+=t x . ∴41312++=-++-=t t tx x x y .当0=t ,即1=x 时,0=y ; 当0>t ,即1>x 时,141++=t t y ≤511421=+⋅tt . 当且仅当tt 4=,即5,2==x t 时,取等号. ∴当1>x 时,函数131-++-=x x x y 的最大值为51.综上所述,函数131-++-=x x x y 的最大值为51.例43. 设正实数z y x ,,满足04322=-+-z y xy x ,则当zxy取得最大值时,代数式zy x 212-+的最大值为 【 】 (A )0 (B )1 (C )49(D )3 解: ∵04322=-+-z y xy x ,∴2243y xy x z +-=.∵z y x ,,为正实数 ∴341431432222-+=+-=+-=x y y x xy y xy x y xy x xy z xy ≤13421=-⋅xy y x .当且仅当xyy x 4=,即y x 2=时,等号成立,此时22y z =. ∴1112122122212222+⎪⎭⎫⎝⎛--=+-=-+=-+y y y y y y z y x ≤1 ∴当1=y 时,zy x 212-+的最大值为1. ∴选择答案【 B 】.例44. 若正数y x ,满足3039422=++xy y x ,则xy 的最大值是 【 】(A )34 (B )35 (C )2 (D )45解: ∵xy y x 39422++≥xy xy xy xy y x 153123322=+=+⋅⋅∴xy 15≤30,∴xy ≤2. ∴xy 的最大值是2. ∴选择答案【 C 】.例45. 设0,0>>b a ,且ba kb a +++11≥0恒成立,则实数k 的最小值等于 【 】 (A )0 (B )4 (C )4- (D )2-解: ∵ba kb a +++11≥0恒成立∴k ≥()abb a 2+-恒成立.(这里,注意0>+b a )只需k ≥()max2⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-ab b a 即可,此时()ab b a 2+取得最小值. ∵0,0>>b a ∴()abb a 2+≥()4422==ababab ab ,当且仅当b a =时,等号成立. ∴()abb a 2+-≤4-,∴()4max2-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-ab b a ∴k ≥4-,即k 的最小值为4-. ∴选择答案【 C 】.例46. 设c b a >>,且c b b a -+-11≥ca m-恒成立,求m 的取值范围; 解: ∵c b a >>,∴0,0,0>->->-c a c b b a .∵c b b a -+-11≥ca m-恒成立 ∴c b ca b a c a --+--≥m 恒成立,只需m ≤min⎪⎭⎫ ⎝⎛--+--c b c a b a c a 即可.∵cb ba b a c b c b c b b a b a c b b a c b c a b a c a --+--+=--+-+--+-=--+--2 ≥422=--⋅--+cb ba b a c b ∴当且仅当b c a 2=+时,等号成立,4min=⎪⎭⎫⎝⎛--+--c b c a b a c a . ∴m ≤4.∴m 的取值范围是(]4,∞-.例47. 对于任意∈x R ,不等式031222>++-x a x 恒成立,求实数a 的取值范围. 解: ∵031222>++-x a x 恒成立∴13222++<x x a 恒成立,只需<a min 22132⎪⎭⎫ ⎝⎛++x x 即可.()⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛+++=+++=+++=++12112111*********2222222x x x x x x x x . 设t x =+12,则[)+∞∈,1t ,⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=++t t x x 21213222. ∵[)+∞∈,1t ,且()⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=t t t f 212在⎪⎪⎭⎫⎢⎣⎡+∞,22上单调递增 ∴()()321121min=⎪⎭⎫ ⎝⎛+==f t f ,即3132min22=⎪⎭⎫ ⎝⎛++x x . ∴3<a ,即实数a 的取值范围是()3,∞-.注意 本题不能用基本不等式求最值.当111222+=+x x 时,方程无解.例48. 设0,0>>b a ,5=+b a ,则31+++b a 的最大值为_________. 解: ∵()()()()()31293124312+++=+++++=+++b a b a b a b a≤()()18319=++++a a . 当且仅当31+=+b a ,即23,27==b a 时,取等号. ∴()231+++b a 的最大值为18.∵031>+++b a∴31+++b a 的最大值为2318=.例49. 已知3,2>>y x ,()()432=--y x ,则y x +的最小值是 【 】(A )7 (B )9 (C )5 (D )11解: ∵3,2>>y x ,∴03,02>->-y x .∵()()432=--y x ∴()()232-+-y x ≥()()2432==--y x∴25-+y x ≥2,∴y x +≥9. ∴y x +的最小值是9.∴选择答案【 B 】.另解: ∵3,2>>y x ,∴03,02>->-y x .∵()()432=--y x∴()()532+-+-=+y x y x ≥()()95425322=+⨯=+--y x .∴y x +的最小值是9.∴选择答案【 B 】. 例50. 若关于x 的不等式ax x -+4≥5在()+∞∈,a x 上恒成立,则实数a 的最小值为_________.解: ∵()+∞∈,a x ,∴0>-a x .∵ax x -+4≥5恒成立 ∴只需min 4⎪⎭⎫ ⎝⎛-+a x x ≥5即可. ∵a ax a x a x x +-+-=-+44≥()a a a x a x +=+-⋅-442 当且仅当ax a x -=-4,即2+=a x 时,等号成立. ∴a a x x +=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+44min ∴a +4≥5,解之得:a ≥1.∴实数a 的最小值为1.例51. 已知0,0>>y x ,且121=+yx ,则y x xy ++的最小值为_________. 解: ∵121=+yx ∴xy y x =+2∴y x y x y x y x xy 232+=+++=++.∵0,0>>y x ∴⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+y x y x 2123()y xx y y x x yy x 627462323++=+++=+≥3476227+=⋅+y xx y. 当且仅当y x x y 62=,即23,3323+=+=y x 时,等号成立.∴y x 23+,即y x xy ++的最小值为347+.例52. 已知0,0>>y x ,且053=+-+xy y x ,求xy 的最小值.解: ∵053=+-+xy y x∴xy y x 35=++.∵0,0>>y x∴5++y x ≥52+xy ,即xy 3≥52+xy ∴523--xy xy ≥0 ∴()()531-+xy xy ≥0解之得:xy ≥35.∴xy ≥925,当且仅当35==y x 时,等号成立.∴xy 的最小值为925.例53. 已知z y x ,,为正数,则222z y x yzxy +++的最大值为【 】 (A )1 (B )2 (C )22(D )2解: ∵z y x ,,为正数 ∴⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛++=+++222222222z y y x yz xy z y x yz xy ≤yz xy yz xy 222222⨯+⨯+ ()22212==++=yz xy yzxy . 当且仅当y z x 22==时,等号成立. ∴222z y x yz xy +++的最大值为22. ∴选择答案【 C 】.例54. 设0>>b a ,则()b a a ab a -++112的最小值是 【 】 (A )1 (B )2 (C )3 (D )4解: ∵0>>b a ,∴0>-b a .∴()()()()ab ab b a a b a a b a a ab ab ab a b a a ab a 11111122++-+-=-+++-=-++ ≥()()41212=⋅+-⋅-abab b a a b a a . 当且仅当()()abab b a a b a a 1,1=-=-,即22,2==b a 时,等号成立. ∴()b a a ab a -++112的最小值是4. ∴选择答案【 D 】.例55. 设y x ,都是正数,且()1=+-y x xy .(1)求xy 的最小值;(2)求y x +的最小值.分析: 关于(1)的解决,参见例52.解:(1)∵()1=+-y x xy ∴xy y x =++1. ∵y x ,都是正数 ∴y x ++1≥xy 21+,即xy ≥xy 21+. ∴12--xy xy ≥0. 解之得:xy ≥21+. ∴xy ≥()223212+=+. 当且仅当21+==y x 时,等号成立. ∴xy 的最小值为223+;(2)由(1)知:xy y x =++1. ∵y x ,都是正数∴xy ≤()4222y x y x +=⎪⎭⎫ ⎝⎛+. (当且仅当21+==y x 时取等号) ∴()42y x +≥y x ++1,()()142-+-+y x y x ≥0. ∴()()442-+-+y x y x ≥0. 解之得:y x +≥222+. 当且仅当21+==y x 时,等号成立. ∴y x +的最小值为222+.。
基本不等式及其应用1.基本不等式若a>0,,b>0,则a +b 2≥ab ,当且仅当时取“=”.这一定理叙述为:两个正数的算术平均数它们的几何平均数.注:运用均值不等式求最值时,必须注意以下三点:(1)各项或各因式均正;(一正)(2)和或积为定值;(二定)(3)等号成立的条件存在:含变数的各项均相等,取得最值.(三相等)2.常用不等式(1)a 2+b 2≥ab 2(a ,b ∈R ).2a b +()0,>b a 注:不等式a 2+b 2≥2ab 和2b a +≥ab 它们成立的条件不同,前者只要求a 、b 都是实数,而后者要求a 、b 都是正数.其等价变形:ab≤(2b a +)2. (3)ab ≤22⎪⎭⎫ ⎝⎛+b a (a ,b ∈R ). (4)b a +a b ≥2(a ,b 同号且不为0). (5)22⎪⎭⎫ ⎝⎛+b a ≤a 2+b 22(a ,b ∈R ). (6)ba ab b a b a 1122222+≥≥+≥+()0,>b a (7)abc ≤。
(),,0a b c >(8)≥;(),,0a b c>3.利用基本不等式求最大、最小值问题(1)求最小值:a>0,b>0,当ab为定值时,a+b,a2+b2有,即a+b≥,a2+b2≥.(2)求最大值:a>0,b>0,当a+b为定值时,ab有最大值,即;或a2+b2为定值时,ab有最大值(a>0,b>0),即.设a,b∈R,且a+b=3,则2a+2b的最小值是()A.6B.42C.22D.26解:因为2a>0,2b>0,由基本不等式得2a+2b≥22a·2b=22a+b=42,当且仅当a=b=32时取等号,故选B.若a>0,b>0,且a+2b-2=0,则ab的最大值为()A.12B.1 C.2 D.4解:∵a>0,b>0,a+2b=2,∴a+2b=2≥22ab,即ab≤12.当且仅当a=1,b=12时等号成立.故选A.小王从甲地到乙地往返的时速分别为a和b(a<b),其全程的平均时速为v,则()A.a<v<abB.v=abC.ab<v<a+b2 D.v=a+b2解:设甲、乙两地之间的距离为s.∵a<b,∴v=2ssa+sb=2aba+b<2ab2ab=ab.又v -a =2ab a +b -a =ab -a 2a +b >a 2-a 2a +b=0,∴v >a.故选A. (2014·上海)若实数x ,y 满足xy =1,则x 2+2y 2的最小值为________.解:由xy =1得x 2+2y 2=x 2+2x 2≥22,当且仅当x =±42时等号成立.故填22.点(m ,n )在直线x +y =1位于第一象限内的图象上运动,则log 2m +log 2n 的最大值是________.解:由条件知,m >0,n >0,m +n =1,所以mn ≤⎝ ⎛⎭⎪⎫m +n 22=14, 当且仅当m =n =12时取等号,∴log 2m +log 2n =log 2mn ≤log 214=-2,故填-2.类型一 利用基本不等式求最值(1)求函数y =(x >-1)的值域.解:∵x >-1,∴x +1>0,令m =x +1,则m >0,且y ==m ++5≥2+5=9,当且仅当m =2时取等号,故y min =9.又当m →+∞或m →0时,y →+∞,故原函数的值域是[9,+∞).(2)下列不等式一定成立的是( )A.lg>lg x (x >0)B.sin x +≥2(x ≠k π,k ∈Z )C.x 2+1≥2||x (x ∈R )D.1x 2+1>1(x ∈R ) 解:A 中,x 2+14≥x (x >0),当x =12时,x 2+14=x.B 中,sin x +1sin x ≥2(sin x ∈(0,1]);sin x+1sin x≤-2(sin x∈[-1,0)).C中,x2-2|x|+1=(|x|-1)2≥0(x∈R).D中,1x2+1∈(0,1](x∈R).故C一定成立,故选C.点拨:这里(1)是形如f(x)=ax2+bx+cx+d的最值问题,只要分母x+d>0,都可以将f(x)转化为f(x)=a(x+d)+ex+d+h(这里ae>0;若ae<0,可以直接利用单调性等方法求最值),再利用基本不等式求其最值.(2)牢记基本不等式使用条件——一正、二定、三相等,特别注意等号成立条件要存在.(1)已知t>0,则函数f(t)=t2-4t+1t的最小值为.解:∵t>0,∴f(t)=t2-4t+1t=t+1t-4≥-2,当且仅当t=1时,f(t)min=-2,故填-2.(2)已知x>0,y>0,且2x+8y-xy=0,求:(Ⅰ)xy的最小值;(Ⅱ)x+y的最小值.解:(Ⅰ)由2x+8y-xy=0,得+=1,又x>0,y>0,则1=+≥2=,得xy≥64,当且仅当x=4y,即x=16,y=4时等号成立.(Ⅱ)解法一:由2x+8y-xy=0,得x=,∵x>0,∴y>2,则x+y=y+=(y-2)++10≥18,当且仅当y-2=,即y=6,x=12时等号成立.解法二:由2x+8y-xy=0,得+=1,则x+y=·(x+y)=10++≥10+2=18,当且仅当y=6,x=12时等号成立.类型二利用基本不等式求有关参数范围若关于x的不等式(1+k2)x≤k4+4的解集是M,则对任意实常数k,总有()A.2∈M,0∈MB.2∉M,0∉MC.2∈M,0∉MD.2∉M,0∈M解法一:求出不等式的解集:(1+k2)x≤k4+4⇒x≤=(k2+1)+-2⇒x≤=2-2(当且仅当k2=-1时取等号).解法二(代入法):将x=2,x=0分别代入不等式中,判断关于k的不等式解集是否为R.故选A.点拨:一般地,对含参的不等式求范围问题通常采用分离变量转化为恒成立问题,对于“恒成立”的不等式,一般的解题方法是先分离然后求函数的最值.另外,要记住几个常见的有关不等式恒成立的等价命题:(1)a>f(x)恒成立⇔a>f(x)max;(2)a<f(x)恒成立⇔a<f(x)min;(3)a>f(x)有解⇔a>f(x)min;(4)a<f(x)有解⇔a<f(x)max.已知函数f(x)=e x+e-x,其中e是自然对数的底数.若关于x的不等式mf(x)≤e-x+m-1在(0,+∞)上恒成立,求实数m的取值范围.解:由条件知m(e x+e-x-1)≤e-x-1在(0,+∞)上恒成立.令t=e x(x>0),则t>1,且m≤-t-1t2-t+1=-1t-1+1t-1+1对任意t>1成立.∵t-1+1t-1+1≥2(t-1)·1t-1+1=3,∴-1t -1+1t -1+1≥-13,当且仅当t =2,即x =ln2时等号成立.故实数m 的取值范围是⎝ ⎛⎦⎥⎤-∞,-13. 类型三 利用基本不等式解决实际问题围建一个面积为360 m 2的矩形场地,要求矩形场地的一面利用旧墙(利用旧墙需维修),其它三面围墙要新建,在旧墙的对面的新墙上要留一个宽度为2 m 的进出口,如图所示,已知旧墙的维修费用为45元/m ,新墙的造价为180元/m ,设利用的旧墙的长度为x (单位:元),修建此矩形场地围墙的总费用为y (单位:元).(1)将y 表示为x 的函数;(2)试确定x ,使修建此矩形场地围墙的总费用最小,并求出最小总费用. 解:(1)如图,设矩形的另一边长为a m ,则y =45x +180(x -2)+180·2a =225x +360a -360.由已知xa =360,得a =360x ,所以y =225x +3602x -360(x ≥2).(2)∵x ≥0,∴225x +3602x ≥2225×3602=10800,∴y =225x +3602x -360≥10440,当且仅当225x =3602x ,即x =24时等号成立.答:当x =24 m 时,修建围墙的总费用最小,最小总费用是10440元.如图,为处理含有某种杂质的污水,要制造一个底宽2 m 的无盖长方体的沉淀箱,污水从A孔流入,经沉淀后从B孔排出,设箱体的长度为am,高度为b m,已知排出的水中该杂质的质量分数与a,b的乘积ab成反比.现有制箱材料60 m2,问a,b各为多少m时,经沉淀后排出的水中该杂质的质量分数最小(A,B孔面积忽略不计).解法一:设y为排出的水中杂质的质量分数,根据题意可知:y=kab,其中k是比例系数且k>0.依题意要使y最小,只需ab最大.由题设得:4b+2ab+2a≤60(a>0,b>0),即a+2b≤30-ab(a>0,b>0).∵a+2b≥22ab,∴22·ab+ab≤30,得0<ab≤32.当且仅当a=2b时取“=”号,ab最大值为18,此时得a=6,b=3.故当a=6 m,b=3 m时经沉淀后排出的水中杂质最少.解法二:同解法一得b≤30-aa+2,代入y=kab求解.1.若a>1,则a+的最小值是()A.2B.aC.3D.解:∵a>1,∴a+=a-1++1≥2+1=2+1=3,当a=2时等号成立.故选C.2.设a,b∈R,a≠b,且a+b=2,则下列各式正确的是()A.ab<1<a2+b22 B.ab<1≤a2+b22 C.1<ab<a2+b22 D.ab≤a2+b22≤1解:运用不等式ab ≤⎝ ⎛⎭⎪⎫a +b 22⇒ab ≤1以及(a +b )2≤2(a 2+b 2)⇒2≤a 2+b 2(由于a ≠b ,所以不能取等号)得,ab <1<a 2+b 22,故选A.3.函数f (x )=在(-∞,2)上的最小值是( )A.0B.1C.2D.3解:当x <2时,2-x >0,因此f (x )==+(2-x )≥2·=2,当且仅当=2-x 时上式取等号.而此方程有解x =1∈(-∞,2),因此f (x )在(-∞,2)上的最小值为2,故选C.4.()要制作一个容积为4 m 3,高为1 m 的无盖长方体容器,已知该容器的底面造价是每平方M20元,侧面造价是每平方M10元,则该容器的最低总造价是( )A.80元B.120元C.160元D.240元解:假设底面的长、宽分别为x m , m ,由条件知该容器的最低总造价为y =80+20x +≥160,当且仅当底面边长x =2时,总造价最低,且为160元.故选C.5.下列不等式中正确的是( )A.若a ,b ∈R ,则b a +a b ≥2b a ·ab =2B.若x ,y 都是正数,则lg x +lg y ≥2lg x ·lg yC.若x <0,则x +4x ≥-2x ·4x =-4D.若x ≤0,则2x +2-x ≥22x ·2-x =2解:对于A ,a 与b 可能异号,A 错;对于B ,lg x 与lg y 可能是负数,B 错;对于C ,应是x +4x =-⎣⎢⎡⎦⎥⎤(-x )+4-x ≤-2(-x )·4-x=-4,C 错;对于D ,若x ≤0,则2x +2-x ≥22x ·2-x =2成立(x =0时取等号).故选D.6.()若log 4(3a +4b )=log 2,则a +b 的最小值是( )A.6+2B.7+2C.6+4D.7+4解:因为log4(3a+4b)=log2,所以log4(3a+4b)=log4(ab),即3a+4b=ab,且即a>0,b>0,所以+=1(a>0,b>0),a+b=(a+b)=7++≥7+2=7+4,当且仅当=时取等号.故选D.7.若对任意x>0,≤a恒成立,则a的取值范围是.解:因为x>0,所以x+≥2(当且仅当x=1时取等号),所以有=≤=,即的最大值为,故填a≥.8.()设m∈R,过定点A的动直线x+my=0和过定点B的动直线mx-y-m +3=0交于点P(x,y),则|P A|·|PB|的最大值是________.解:易知定点A(0,0),B(1,3).且无论m取何值,两直线垂直.所以无论P与A,B重合与否,均有|P A|2+|PB|2=|AB|2=10(P在以AB为直径的圆上).所以|P A|·|PB|≤12(|P A|2+|PB|2)=5.当且仅当|P A|=|PB|=5时,等号成立.故填5.9.(1)已知0<x<,求x(4-3x)的最大值;(2)点(x,y)在直线x+2y=3上移动,求2x+4y的最小值.解:(1)已知0<x<,∴0<3x<4.∴x(4-3x)=(3x)(4-3x)≤=,当且仅当3x=4-3x,即x=时“=”成立.∴当x=时,x(4-3x)取最大值为.(2)已知点(x,y)在直线x+2y=3上移动,所以x+2y=3.∴2x+4y≥2=2=2=4.当且仅当即x=,y=时“=”成立.∴当x=,y=时,2x+4y取最小值为4.10.已知a>0,b>0,且2a+b=1,求S=2-4a2-b2的最大值.解:∵a>0,b>0,2a+b=1,∴4a2+b2=(2a+b)2-4ab=1-4ab.且1=2a+b≥2,即≤,ab≤,∴S=2-4a2-b2=2-(1-4ab)=2+4ab-1≤.当且仅当a=,b=时,等号成立.11.如图,动物园要围成相同的长方形虎笼四间,一面可利用原有的墙,其他各面用钢筋网围成.(1)现有可围36 m长网的材料,每间虎笼的长、宽各设计为多少时,可使每间虎笼面积最大?(2)若使每间虎笼面积为24 m2,则每间虎笼的长、宽各设计为多少时,可使围成四间虎笼的钢筋总长度最小?解:(1)设每间虎笼长为x m,宽为y m,则由条件,知4x+6y=36,即2x+3y=18.设每间虎笼的面积为S,则S=xy.解法一:由于2x+3y≥2=2,∴2≤18,得xy≤,即S≤.当且仅当2x=3y时等号成立.由解得故每间虎笼长为4.5 m,宽为3 m时,可使每间虎笼面积最大.解法二:由2x+3y=18,得x=9-y.∵x>0,∴0<y<6.S=xy=y=(6-y)y.∵0<y<6,∴6-y>0.∴S≤=.当且仅当6-y=y,即y=3时,等号成立,此时x=4.5.故每间虎笼长4.5 m,宽3 m时,可使每间虎笼面积最大. (2)由条件知S=xy=24.设钢筋网总长为l,则l=4x+6y.解法一:∵2x+3y≥2=2=24,∴l=4x+6y=2(2x+3y)≥48,当且仅当2x=3y时,等号成立.由解得故每间虎笼长6 m,宽4 m时,可使钢筋网总长度最小.解法二:由xy=24,得x=.∴l=4x+6y=+6y=6≥6×2=48,当且仅当=y,即y=4时,等号成立,此时x=6.故每间虎笼长6 m,宽4 m时,可使钢筋网总长度最小.11/ 11。
科 教学设计不等式一.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.含绝对值的不等式.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 │【注意】不等式在数学的各个分支中都有广泛的应用,同时还是继续学习高等数学的基础.纵观历年试题,涉及不等式内容的考题大致可分为以下几类:①不等式的证明; ②解不等式;③取值范围的问题;④应用题.三.基础知识: 1.常用不等式:(1),a b R ∈⇒222a b ab +≥(当且仅当a =b 时取“=”号).(2),a b R +∈⇒2a b+≥(当且仅当a =b 时取“=”号).(3)3333(0,0,0).a b c abc a b c ++≥>>>(4)柯西不等式22222()()(),,,,.a b c d ac bd a b c d R ++≥+∈(5)b a b a b a +≤+≤-.2.极值定理已知y x ,都是正数,则有(1)若积xy 是定值p ,则当y x =时和y x +有最小值p 2;(2)若和y x +是定值s ,则当y x =时积xy 有最大值241s . 推广 已知R y x ∈,,则有xy y x y x 2)()(22+-=+ (1)若积xy 是定值,则当||y x -最大时,||y x +最大;当||y x -最小时,||y x +最小.(2)若和||y x +是定值,则当||y x -最大时, ||xy 最小;当||y x -最小时, ||xy 最大.3.一元二次不等式20(0)ax bx c ++><或2(0,40)a b ac ≠∆=->,如果a 与2ax bx c ++同号,则其解集在两根之外; 如果a 与2ax bx c ++异号,则其解集在两根之间.简言之:同号两根之外,异号两根之间. 121212()()0()x x x x x x x x x <<⇔--<<;121212,()()0()x x x x x x x x x x <>⇔--><或.4.含有绝对值的不等式当a> 0时,有22x a x a a x a <⇔<⇔-<<.22x a x a x a >⇔>⇔>或x a <-.5.指数不等式与对数不等式(1)当1a >时,()()()()f x g x aa f x g x >⇔>;()0log ()log ()()0()()a a f x f x g x g x f x g x >⎧⎪>⇔>⎨⎪>⎩.(2)当01a <<时,()()()()f x g x aa f x g x >⇔<;()0log ()log ()()0()()a a f x f x g x g x f x g x >⎧⎪>⇔>⎨⎪<⎩四.基本方法和数学思想1.掌握不等式性质,注意使用条件;2.掌握几类不等式(一元一次、二次、绝对值不等式、简单的指数、对数不等式)的解法,尤其注意用分类讨论的思想解含参数的不等式;勿忘数轴标根法,零点分区间法; 3.掌握用均值不等式求最值的方法:在使用a+b ≥ab 2(a>0,b>0)时要符合“一正二定三相等”; 注意均值不等式的一些变形,如2222)2(;)2(2b a ab b a b a +≤+≥+;4.不等式的证明方法.在其他知识的应用. 如数列中不等式的证明方法.构造函数证明不等式的思想和方法.五.高考题回顾1.(福建卷)下列结论正确的是 ( B )A .当2lg 1lg ,10≥+≠>x x x x 时且B .21,0≥+>xx x 时当C .xx x 1,2+≥时当的最小值为2 D .当xx x 1,20-≤<时无最大值 2. (辽宁卷)在R 上定义运算).1(:y x y x -=⊗⊗若不等式1)()(<+⊗-a x a x 对任意实数x 成立,则( C )A .11<<-aB .20<<aC .2321<<-a D .2123<<-a 3. (全国卷Ⅰ) 设10<<a ,函数)22(log )(2--=x x a a a x f ,则使0)(<x f 的x 的取值范围是( )(A ))0,(-∞ (B )),0(+∞(C ))3log ,(a -∞ (D )),3(log +∞a4. (重庆卷)不等式组⎩⎨⎧>-<-1)1(log 2|2|22x x 的解集为 ( )(A) (0,3) (B) (3,2);(C) (3,4);(D) (2,4)5. (04年辽宁卷.2)对于01a <<,给出下列四个不等① 1log (1)log (1)a a a a+<+ ②1log (1)log (1)a a a a+>+③111aaaa++< ④111aaaa++>其中成立的是( ).A .①与③B .①与④C .②与③D .②与④6. (04年全国卷一.文理12)2222221,2,2,a b b c c a +=+=+=则ab bc ca ++的最小值为( ).A 12B .12 C . 12- D .127.若x,y 是正数,则2211()()22x y y x+++的最小值为( ) A.3 B.72 C. 4 D. 928. 04年湖南卷.理7)设a >0, b >0,则以下不等式中不恒成立....的是( ). A. 11()()a b a b++≥4 B. 33a b +≥22abC. 222a b ++≥22a b +D.9.(江西卷)已知实数a 、b 满足等式,)31()21(b a =下列五个关系式: ①0<b <a②a <b <0 ③0<a <b ④b <a <0 ⑤a =b其中不可能成立的关系式有( )A .1个B .2个C .3个D .4个10.解关于x 的不等式20x ax a -<- 11.已知函数x x x f -+=)1ln()(,x x x g ln )(=.(Ⅰ)求函数)(x f 的最大值;(Ⅱ)设b a <<0,证明2ln )()2(2)()(0a b ba gb g a g -<+-+<.能力测试题(本卷共150分,考试时间120分钟)一、选择题(本大题共12小题,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.下列命题中正确的是( )A .a >b ⇒ac 2>bc 2B .a >b ⇒a 2>b 2C .a >b ⇒a 3>b 3D .a 2>b 2⇒a >b2.设M =2a (a -2)+3,N =(a -1)(a -3),a ∈R ,则有( ) A .M >N B .M ≥N C .M <N D .M ≤N3.当|x |≤1时,函数y =ax +2a +1的值有正也有负,则实数a 的取值范围是( )A .a ≥-13B .a ≤-1C .-1<a <-13D .-1≤a ≤-134.二次不等式ax 2+bx +1>0的解集为{x |-1<x <13},则ab 的值为( )A .-6B .6C .-5D .55.已知全集U =R ,且A ={x ||x -1|>2},B ={x |x 2-6x +8<0},则(∁U A )∩B 等于( )A .[-1,4)B .(2,3)C .(2,3]D .(-1,4)6.函数y =3xx 2+x +1(x <0)的值域是( )A .(-1,0)B .[-3,0)C .[-3,1]D .(-∞,0)7.当x ≥0时,不等式(5-a )x 2-6x +a +5>0恒成立,则实数a 的取值范围是( )A .(-∞,4)B .(-4,4)C .[10,+∞)D .(1,10]8.若0<α<β<π4,sin α+cos α=a ,sin β+cos β=b ,则( )A .a <bB .a >bC .ab <1D .ab >29.(x +2y +1)(x -y +4)<0表示的平面区域为( )10.若a >0,b >0,则不等式-b <1x<a 等价于( )A .-1b <x <0或0<x <1aB .-1a <x <1bC .x <-1a 或x >1bD .x <-1b 或x >1a11.对一切实数x ,不等式x 2+a |x |+1≥0恒成立,则实数a 的取值范围是( )A .[-2,+∞)B .(-∞,-2)C .[-2,2]D .[0,+∞)12.函数y =f (x )的图象是以原点为圆心、1为半径的两段圆弧,如图所示.则不等式f (x )>f (-x )+x 的解集为( )A.⎣⎡⎭⎫-1,-255∪(0,1] B .[-1,0)∪⎝⎛⎭⎫0,255C.⎣⎡⎭⎫-1,-255∪⎝⎛⎭⎫0,255D.⎣⎡⎭⎫-1,-255∪⎝⎛⎦⎤255,1二、填空题(本大题共4小题,把答案填在题中横线上)13.设点P (x ,y )在函数y =4-2x 的图象上运动,则9x +3y 的最小值为________.14.已知不等式axx -1<1的解集为{x |x <1或x >2},则a =________.15.设实数x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧x -y -2≤0,x +2y -5≥0,y -2≤0,则u =y x -xy 的取值范围是________.16.已知点A (53,5),过点A 的直线l :x =my +n (n >0),若可行域⎩⎪⎨⎪⎧x ≤my +n x -3y ≥0y ≥0的外接圆的直径为20,则实数n 的值是________.三、解答题(本大题共6小题,解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤)17.已知a >0,b >0,且a ≠b ,比较a 2b +b 2a与a +b 的大小.18.求z =3x -2y 的最大值和最小值,式中的x ,y 满足条件⎩⎪⎨⎪⎧4x -5y +21≥0,x -3y +7≤0,2x +y -7≤0.19.若不等式x 2+ax +1≥0对于一切x ∈(0,12]成立,求a 的取值范围.20.某化工厂生产甲、乙两种肥料,生产1车皮甲种肥料能获得利润10000元,需要的主要原料是磷酸盐4吨,硝酸盐18吨;生产1车皮乙种肥料能获得利润5000元,需要的主要原料是磷酸盐1吨,硝酸盐15吨.现库存有磷酸盐10吨,硝酸盐66吨,在此基础上生产这两种肥料.问分别生产甲、乙两种肥料各多少车皮,能够产生最大的利润?21.整改校园内一块长为15 m ,宽为11 m 的长方形草地(如图A),将长减少1 m ,宽增加1 m(如图B).问草地面积是增加了还是减少了?假设长减少x m ,宽增加x m(x >0),试研究以下问题:x 取什么值时,草地面积减少? x 取什么值时,草地面积增加?22.已知二次函数f (x )=ax 2+bx +c (a ,b ,c ∈R )满足:对任意实数x ,都有f (x )≥x ,且当x ∈(1,3)时,有f (x )≤18(x +2)2成立.(1)证明:f (2)=2;(2)若f (-2)=0,求f (x )的表达式;(3)设g (x )=f (x )-m 2x ,x ∈[0,+∞),若g (x )图象上的点都位于直线y =14的上方,求实数m 的取值范围.。
均值不等式专题3学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________一、填空题1.若则的最小值是__________.2.若,且则的最大值为______________.3.已知,且,则的最小值为______.4.已知正数满足,则的最小值是_______.5.若直线2ax-by+2=0(a>0,b>0)被圆x2+y2+2x-4y+1=0截得的弦长为4,则+的最小值是______.6.设正实数满足,则的最小值为________7.已知,且,则的最小值是________8.已知正实数x,y满足,则的最小值是______9.已知,函数的值域为,则的最小值为________.10.已知,,且,则的最小值为__________.11.若正数x,y满足,则的最小值是______.12.已知正实数x,y满足,则的最小值为______.13.若,,,则的最小值为______.14.若,则的最小值为________.15.已知a,b都是正数,满足,则的最小值为______.16.已知,且,则的最小值为______.17.已知点在圆上运动,则的最小值为___________.18.若函数的单调递增区间为,则的最小值为____.19.已知正实数,满足,则的最大值为______.20.已知,,则的最小值为____.参考答案1.【解析】【分析】根据对数相等得到,利用基本不等式求解的最小值得到所求结果. 【详解】则,即由题意知,则,则当且仅当,即时取等号本题正确结果:【点睛】本题考查基本不等式求解和的最小值问题,关键是能够利用对数相等得到的关系,从而构造出符合基本不等式的形式.2.【解析】【分析】先平方,再消元,最后利用基本不等式求最值.【详解】当时,,,所以最大值为1,当时,因为,当且仅当时取等号,所以,即最大值为,综上的最大值为【点睛】本题考查利用基本不等式求最值,考查基本分析求解能力,属中档题.3.4.【解析】【分析】直接利用代数式的恒等变换和利用均值不等式的应用求出结果.【详解】∵,∴,∴,当且仅当,时取等号,故答案为:4.【点睛】本题考查的知识要点:代数式的恒等变换,均值不等式的应用,主要考查学生的运算能力和转化能力,属于基础题型.4.【解析】【分析】由题得,所以,再根据基本不等式即可求出答案.【详解】正数,满足,则,则,当且仅当时,即,时取等号,故答案为:.【点睛】本题考查了条件等式下利用基本不等式求最值,考查了变形的能力,考查了计算能力,属于中档题.5.4【解析】【分析】由题意可得经过圆心,可得,再+利用基本不等式求得它的最小值.【详解】圆,即,表示以为圆心、半径等于2的圆.再根据弦长为4,可得经过圆心,故有,求得,则,当且仅当时,取等号,故则的最小值为4,故答案为:4【点睛】本题主要考查直线和圆的位置关系,基本不等式的应用,属于基础题.6.8【解析】【分析】根据基本不等式求最小值.【详解】令,则当且仅当时取等号.即的最小值为8.【点睛】在利用基本不等式求最值时,要特别注意“拆、拼、凑”等技巧,使其满足基本不等式中“正”(即条件要求中字母为正数)、“定”(不等式的另一边必须为定值)、“等”(等号取得的条件)的条件才能应用,否则会出现错误.7.【解析】【分析】根据基本不等式求最小值.【详解】因为,当且仅当时取等号,所以的最小值是【点睛】在利用基本不等式求最值时,要特别注意“拆、拼、凑”等技巧,使其满足基本不等式中“正”(即条件要求中字母为正数)、“定”(不等式的另一边必须为定值)、“等”(等号取得的条件)的条件才能应用,否则会出现错误.8.【解析】【分析】由已知分离,然后进行1的代换后利用基本不等式即可求解.【详解】正实数x,y满足,则当且仅当且即,时取得最小值是故答案为:【点睛】本题主要考查了利用基本不等式求解最值,解题的关键是进行分离后利用1的代换,在利用基本不等式求最值时,要特别注意“拆、拼、凑”等技巧,使其满足基本不等式中“正”(即条件要求中字母为正数)、“定”(不等式的另一边必须为定值)、“等”(等号取得的条件)的条件才能应用,否则会出现错误.9.【解析】【分析】由函数的值域为,可得,化为,利用基本不等式可得结果.【详解】的值域为,,,,,当,即是等号成立,所以的最小值为,故答案为.【点睛】本题主要考查二次函数的图象与性质,以及基本不等式的应用,属于中档题. 在利用基本不等式求最值时,要特别注意“拆、拼、凑”等技巧,使其满足基本不等式中“正”(即条件要求中字母为正数)、“定”(不等式的另一边必须为定值)、“等”(等号取得的条件)的条件才能应用,否则会出现错误.10.【解析】【分析】由已知将化为一次式,运用“1”的变换,再利用基本不等式可得.【详解】因为,所以,=(当且仅当,即,时取等号),所以的最小值为,故答案为.【点睛】本题考查基本不等式及利用基本不等式求最值,将所求式运用“1”的变换,化为积为常数的形式是关键,属于中档题.11.【解析】【分析】利用乘“1”法,借助基本不等式即可求出.【详解】正数x,y满足,则,,当且仅当时取等号,故的最小值是12,故答案为:12【点睛】本题考查了基本不等式及其应用属基础题.12.2【解析】【分析】利用“1”的代换,求得最值,再对直接利用基本不等式求得最值,再结合题意求解即可【详解】正实数x,y满足,,,当且仅当,即,时,取等号,的最小值为2.故答案为:2.【点睛】本题考查基本不等式的应用,熟记不等式应用条件,多次运用基本不等式要注意“=”是否同时取到,是中档题13.9【解析】【分析】由条件可得,即有,由基本不等式可得所求最小值.【详解】若,,,即,则,当且仅当取得最小值9,故答案为:9.【点睛】本题考查基本不等式的运用,注意运用“1”的代换,考查化简运算能力,属于基础题.14.【解析】【分析】由基本不等式,可得到,然后利用,可得到最小值,要注意等号取得的条件。
基本不等式知识点总结与例题讲解一、本节知识点 (1)基本不等式.(2)利用基本不等式求最值.(3)基本不等式的拓展——三个正数的基本不等式. 二、本节题型(1)利用基本不等式求最值. (2)利用基本不等式证明不等式. (3)基本不等式的实际应用. (4)与基本不等式有关的恒成立问题. 三、知识点讲解知识点 基本不等式(均值不等式) 一般地,∈∀b a ,R ,有22b a +≥ab 2.当且仅当b a =时,等号成立.特别地,当0,0>>b a 时,分别用b a ,代替上式中的b a ,,可得2ba +≥ab . 当且仅当b a =时,等号成立. 通常称不等式2b a +≥ab 为基本不等式(也叫均值不等式),其中2ba +叫做正数b a ,的算术平均数,ab 叫做正数b a ,的几何平均数.基本不等式表明: 两个正数的算术平均数不小于它们的几何平均数.注意 重要不等式22b a +≥ab 2与基本不等式2ba +≥ab 成立的条件是不一样的.前者b a ,为任意实数,后者b a ,只能是正数.但两个不等式中等号成立的条件都是b a =.基本不等式的变形(1)b a +≥ab 2,ab ≤22⎪⎭⎫⎝⎛+b a .其中∈b a ,R +,当且仅当b a =时,等号成立.(2)当0>a 时,a a 1+≥2,当且仅当a a 1=,即1=a 时,等号成立; 当0<a 时,aa 1+≤2-,当且仅当1-=a 时,等号成立.实际上,当0<a 时,()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+--=+a a a a 11. ∵()⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-a a 1≥2,∴()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+--a a 1≤2-,即a a 1+≤2-.当且仅当a a 1-=-,即1-=a (0<a )时,等号成立. (3)当b a ,同号时,b a a b +≥2,当且仅当b a =时,等号成立;当b a ,异号时,baa b +≤2-,当且仅当b a -=时,等号成立.(4)不等式链: ba 112+≤ab ≤2ba +≤222b a +(0,0>>b a ,当且仅当b a =时,等号成立.)其中,ba 112+,ab ,2b a +,222b a +分别叫做正数b a ,的调和平均数、几何平均数、算术平均数、平方平均数. 知识点 利用基本不等式求最值设0,0>>y x ,则有(1)若S y x =+(和为定值),则当y x =时,积xy 取得最大值42S ;(∵∈∀y x , R +,有xy ≤22Sy x =+,∴xy ≤42S .) 和定积最大.(2)若P xy =(积为定值),则当y x =时,和y x +取得最小值P 2. (∵∈∀y x , R +,有y x +≥xy 2,∴y x +≥P 2.)积定和最小.说明 上述结论可简记为: 和定积最大,积定和最小.即两个正数的和为定值时,可求出其积的最大值;两个正数的积为定值时,可求出其和的最小值.利用基本不等式求最值时,必须满足三个条件,即:一正、二定、三相等. 一正: 各项都必须为正数;二定: 和或积为定值.当和为定值时,积有最大值,当积为定值时,和有最小值; 三相等: 等号能取到,即取得最值的条件能满足.(1)对于函数()x x x f 4+=,当0>x 时,xx 4+≥44242==⋅x x ,即()x f ≥4,当x x 4=,即2=x 时,等号成立;当0<x 时,()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+--=+x x x x 44≤4-,()x f ≤4-,当2-=x 时,等号成立.由此可见,对于函数()xx x f 4+=,0>x 和0<x 的最值情况是不一样的. (2)当230<<x 时,求()x x 23-的最大值时,x 23-与x 的和不是定值,无法利用基本不等式求最值,此时可对原式进行等价变形,变形为()()x x x x 2232123⋅-=-,即可求出其最大值.∵()()x x x x 2232123⋅-=-≤89232122232122=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⨯x x∴()x x 23-的最大值为89,当且仅当x x 223=-,即43=x 时,取得最大值.(3)求21222+++x x 的最小值时,虽然22+x 与212+x 都是正数,且乘积为定值1,但是当=+22x 212+x 时,有122=+x ,显然是不成立的,所以此时不能用基本不等式求其最小值.知识点 基本不等式的拓展——三个正数的基本不等式一般地,∈∀c b a ,,R +,有3cb a ++≥3abc . 当且仅当c b a ==时,等号成立.上面的不等式表明:三个正数的算术平均数不小于它们的几何平均数.设0,0,0>>>z y x ,则有(1)若M xyz =,则当z y x ==时,和z y x ++取得最小值为33M ;(2)若N z y x =++,则当z y x ==时,积xyz 取得最大值273N .关于三个正数的不等式链若c b a ,,均为正数,则有cb a 1113++≤3abc ≤3c b a ++≤3222c b a ++.当且仅当c b a ==时,等号成立.n 个正数的基本不等式对于n 个正数n a a a a ,,,,321 ,则有na a a a n++++ 321≥n n a a a a 321.当且仅当n a a a a ==== 321时,等号成立.上面的不等式表明: 对于n 个正数(n ≥2)的算术平均数不小于它们的几何平均数.四、例题讲解例1. 若0,0>>b a ,证明: ba 112+≤ab ≤2b a +≤222b a +.分析: 本题即要求证明两个正数的不等式链. 证明: ∵0,0>>b a∴()ab b a b a 22-+=-≥0∴b a +≥ab 2 ∴ab ≤2ba +(当且仅当b a =时,等号成立) ∴211b a +≥abab b a 1111==⋅∴ba 112+≤ab (当且仅当b a =时,等号成立).∵22b a +≥ab 2∴2222b a b a +++≥ab 222b a ++ ∴()222b a +≥()2b a +∴()2224⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+b a b a ≤()2422222b a b a +=+,即22⎪⎭⎫ ⎝⎛+b a ≤222b a +. ∴根据正数可开方性得:22⎪⎭⎫ ⎝⎛+b a ≤222b a +. ∴2ba +≤222b a +(当且仅当b a =时,等号成立).综上所述,ba 112+≤ab ≤2ba +≤222b a +.例2. 函数xx y 41+-=(0>x )的最小值为_________,此时=x _________. 解: ∵0>x∴1441-+=+-=xx x x y ≥3142142=-=-⋅x x ,即y ≥3.当且仅当xx 4=,即2=x 时,取等号. ∴当2=x 时,函数x x y 41+-=(0>x )取得最小值3.例3. 已知3>a ,求34-+a a 的最小值.分析: 当利用基本不等式求最值时,若两项的乘积为定值(常数),可求出两项和的最小值.当然,某些式子需要进行适当的变形,但要注意三个必须满足的条件:一正、二定、三相等.解: ∵3>a ,∴03>-a .∴334334+-+-=-+a a a a ≥()733432=+-⋅-a a ,当且仅当343-=-a a ,即5=a 时,等号成立. ∴34-+a a 的最小值为7. 例4. 已知1>x ,且1=-y x ,则yx 1+的最小值是_________. 解: ∵1=-y x ,∴1+=y x .∵1>x ,∴01>+y ,∴0>y . ∴11111++=++=+y y y y y x ≥3112=+⋅yy . 当且仅当yy 1=,即1=y 时,等号成立. ∴yx 1+的最小值是3. 另解: ∵1=-y x ,∴1-=x y .∵1>x ,∴01>-=x y ∴1111111+-+-=-+=+x x x x y x ≥()311112=+-⋅-x x . 当且仅当111-=-x x ,即2=x 时,等号成立. ∴yx 1+的最小值是3. 例5. 已知0,0>>y x ,且12=+y x ,求yx 11+的最小值. 解: ∵12=+y x ,0,0>>y x∴y x x y y y x x y x y x ++=+++=+232211≥223223+=⋅+yx x y . 当且仅当yxx y =2,且12=+y x ,即221,12-=-=y x 时,等号成立.∴yx11+的最小值为223+.点评 本题若由()y x y x y x 21111+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+≥2422112=⋅⋅xy yx ,得y x 11+的最小值为24,则结论是错误的,错因是连续使用基本不等式时,忽视了等号成立的条件一致性.所以有下面的警示.易错警示 连续两次(多次)使用基本不等式时,应注意保证等号成立的条件是否相同. 例6. 已知0,0>>y x ,且191=+yx ,求y x +的最小值. 解: ∵0,0>>y x ,191=+yx ∴()x y y x x y y x y x y x y x ++=+++=⎪⎭⎫⎝⎛++=+91099191≥169210=⋅+x y y x . 当且仅当x y y x =9,且191=+yx ,即12,4==y x 时,等号成立. ∴y x +的最小值为16.另解(消元法): ∵191=+yx ,∴9-=y yx∵0,0>>y x ,∴09>-y y,∴9>y . ∴999919999+-+-+=+-+-=+-=+y y y y y y y y y x 99910-+-+=y y ≥()16999210=-⋅-+y y . 当且仅当999-=-y y ,且9-=y y x ,即12,4==y x 时,等号成立. ∴y x +的最小值为16.例7. 若正数y x ,满足xy y x 53=+,则y x 43+的最小值是 【 】(A )524 (B )528 (C )5 (D )6解: ∵xy y x 53=+,∴15351=+xy . ∵y x ,均为正数∴()x y y x x y y x x y y x y x 5125351351254595353514343++=+++=⎪⎭⎫ ⎝⎛++=+ ≥5562513512532513=⨯+=⋅+x y y x . 当且仅当x y y x 51253=,且xy y x 53=+,即21,1==y x 时,等号成立. ∴y x 43+的最小值是5. ∴选择答案【 C 】.例8.(1)已知45>x ,求代数式54124-+-x x 的最小值; (2)已知45<x ,求代数式54124-+-x x 的最大值.分析: 本题考查利用基本不等式求代数式的最值.注意三个必须满足的条件:一正、二定、三相等.解:(1)∵45>x ,∴054>-x . ∴35415454124+-+-=-+-x x x x ≥()53541542=+-⋅-x x . 当且仅当54154-=-x x ,即23=x 时,等号成立. ∴代数式54124-+-x x 的最小值为5;(2)∵45<x ,∴054<-x .∴34514535415454124+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+--=+-+-=-+-x x x x x x ≤()1323451452=+-=+-⋅--xx 当且仅当x x 45145-=-,即1=x 时,等号成立,54124-+-x x 取得最大值1.例9. 已知实数0,0>>b a ,且11111=+++b a ,则b a 2+的最小值是【 】 (A )23 (B )22 (C )3 (D )2解: ∵11111=+++b a ∴()()11111=+++++b a a b ,整理得:1=ab .∵0,0>>b a∴b a 2+≥221222222=⨯==⋅ab b a . 当且仅当b a 2=,即22,2==b a 时,等号成立. ∴b a 2+的最小值是22. ∴选择答案【 B 】.另解: ()()31212-+++=+b a b a .∵0,0>>b a ,11111=+++b a ∴()()[]()132112111111131212⨯-+++++++=⎪⎭⎫ ⎝⎛+++-+++=+a b b a b a b a b a ()11211+++++=a b b a ≥()22112112=++⋅++a b b a . 当且仅当()11211++=++a b b a ,且11111=+++b a ,即22,2==b a 时,等号成立. ∴b a 2+的最小值是22.例10. 设0,0>>y x ,且53=+y x ,则yx 311++的最小值为 【 】 (A )23(B )2 (C )32 (D )3 解: ∵53=+y x∴()813=++y x ,∴()18813=++yx .∵0,0>>y x ∴()()()8318819833118813311+++++=⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=++x y y x y x y x y x ()()4318819++++=x y y x ≥()()234383243188192=+⨯=++⋅+x y y x . 当且仅当()()18819+=+x y y x ,且53=+y x ,即4,31==y x 时,等号成立. ∴y x 311++的最小值为23. ∴选择答案【 A 】.另解: ∵53=+y x ,∴x y 35-=.∵0,0>>y x ,∴⎩⎨⎧>->0350x x ,解之得:350<<x .∴x 的取值范围为⎪⎭⎫⎝⎛35,0.()()52383518353113112++-=-+=-++=++x x x x x x y x . 设()31631352322+⎪⎭⎫ ⎝⎛--=++-=x x x x f ∵⎪⎭⎫ ⎝⎛∈35,0x ,∴()⎥⎦⎤⎝⎛∈316,0x f . ∴当31=x 时,233168311min ==⎪⎭⎫⎝⎛++y x . ∴选择答案【 A 】.例11. 代数式11072+++x x x (1->x )的最小值为 【 】(A )2 (B )7 (C )9 (D )10分析: 形如edx c bx ax +++2的式子可化为()()t x f n x mf ++的形式. 解: 可设()()n x m x x x ++++=++1110722. ∴()1071222++=+++++x x n m x m x∴⎩⎨⎧=++=+10172n m m ,解之得:⎩⎨⎧==45n m . ∴()()415110722++++=++x x x x . ∴()()514114151110722++++=+++++=+++x x x x x x x x ∵1->x ,∴01>+x ∴5141++++x x ≥()951412=++⋅+x x . 当且仅当141+=+x x ,即1=x 时,等号成立. ∴代数式11072+++x x x (1->x )的最小值为9. ∴选择答案【 C 】.另解: ()()()[]()[]1411115211072+++++=+++=+++x x x x x x x x x ()()5141141512++++=+++++=x x x x x . ∵1->x ,∴01>+x∴5141++++x x ≥()951412=++⋅+x x . 当且仅当141+=+x x ,即1=x 时,等号成立,91107min2=⎪⎭⎫ ⎝⎛+++x x x . ∴选择答案【 C 】.例12. 求函数222163x x y ++=的最小值. 解: ∵022>+x∴()62162321632222-+++=++=xx x x y ≥()638621623222-=-+⋅+x x . 当且仅当()2221623x x +=+,即2334-±=x 时,等号成立.638min -=y . 例13. 已知函数()xa x x f +=4(0,0>>a x )在3=x 时取得最小值,则=a ______. 解: ∵0,0>>a x ∴()xa x x f +=4≥a x a x 442=⋅. 当且仅当x a x =4,即2a x =时,等号成立,函数()x f 取得最小值a 4. ∴32=a ,解之得:36=a . 实际上,函数()⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=x a x x a x x f 444(0,0>>a x ),当24a a x ==时,函数()x f 取得最小值.所以32=a ,从而求得36=a . 例14. 设正实数y x ,满足xy y x =+2,若y x m m 222+<+恒成立,则实数m 的取值范围是_____________.分析: 利用基本不等式可求出y x 2+的最小值.要使y x m m 222+<+恒成立,只需()min 222y x m m +<+即可.解: ∵y x ,为正实数,xy y x =+2∴1212=+=+x y xy y x ∴()y x x y y x x y y x y x y x ++=+++=+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+442422122≥8424=⋅+y x x y 当且仅当yx x y =4,即2,4==y x 时,等号成立.∴()82min =+y x .∵y x m m 222+<+恒成立∴只需()min 222y x m m +<+即可∴822<+m m ,解之得:24<<-m .∴实数m 的取值范围是()2,4-.例15. 已知()()x x x f 22-=(10<<x ),求()x f 的最大值.分析: 当两个正数的和为定值S 时,这两个正数的乘积在两个正数相等时取得最大值,简称为:和定积最大.本题中,观察到()2222=-+x x 为定值,故考虑用基本不等式求函数()x f 的最大值,但要对原解析式解析等价变形.解: ∵10<<x ,∴022>-x∴()()()x x x x x f 2222122-⋅=-=≤211212222212=⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⨯x x . 当且仅当x x 222-=,即21=x 时,等号成立. ∴()x f 的最大值为21. 另解: ∵10<<x ,∴022>-x∴()()()x x x x x f -⋅=-=1222≤2121221222=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⨯x x . 当且仅当x x -=1,即21=x 时,等号成立. ∴()x f 的最大值为21. 例16. 求代数式12-x x (1<x )的最大值. 分析: 形如edx c bx ax +++2的式子可化为()()t x f n x mf ++的形式. 解: ∵1<x ,∴01>-x .∴()()21111111*********+-+-=-++=-+-+=-+-=-x x x x x x x x x x x ()2111+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+--=x x ≤()02221112=+-=+-⋅--x x 当且仅当xx -=-111,即0=x 时,等号成立. ∴代数式12-x x (1<x )的最大值为0. 注意 使用基本不等式法求最值时,一定要满足三个条件:一定、二正、三相等. 例17. 已知210<<x ,求()x x y 2121-=的最大值. 解: ∵210<<x ,∴021>-x . ∴()()x x x x y 212412121-⋅=-=≤161214122124122=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⨯x x . 当且仅当x x 212-=,即41=x 时,等号成立. ∴161max =y . 例18. 设210<<m ,若m m 2121-+≥k 恒成立,则k 的最大值为_________. 分析: 只需min2121⎪⎭⎫ ⎝⎛-+m m ≥k 即可,这样问题就转化为求m m 2121-+的最小值的问题.解: ()()m m m m m m m m 211212212121-=-+-=-+. ∵210<<m ,∴021>-m ∴()()m m m m 212211211-⋅=-≥84121122122112=⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⨯m m . 当且仅当m m 212-=,即41=m 时,等号成立.(注意,当210<<m 时,()0212>-m m ) ∴mm 2121-+的最小值为8.∵mm 2121-+≥k 恒成立 ∴k ≤8,k 的最大值为8. 另解: ∵210<<m ,∴021>-m ∴()[]221214221212122121+-+-+=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-+=-+m m m m m m m m m m m m m m 212144-+-+=≥82121424=-⋅-+m m m m . 当且仅当m m m m 21214-=-,即41=m 时,等号成立. ∴mm 2121-+的最小值为8. ∵mm 2121-+≥k 恒成立 ∴k ≤8,k 的最大值为8.例19. 若对任意0>x ,132++x x x ≤a 恒成立,则实数a 的取值范围是_________. 解: ∵0>x ∴311132++=++x x x x x ≤513213121=+=+⋅xx 当且仅当xx 1=,即1=x 时,等号成立. ∴5113max 2=⎪⎭⎫ ⎝⎛++x x x . ∵对任意0>x ,132++x x x ≤a 恒成立 ∴a ≥max213⎪⎭⎫ ⎝⎛++x x x . ∴a ≥51,即实数a 的取值范围是⎪⎭⎫⎢⎣⎡+∞,51. 例20. 已知0,0>>y x ,y x xy 2+=,若xy ≥2-m 恒成立,则实数m 的最大值是__________.分析: 可求出m 的取值范围,根据范围确定其最大值.这种方法叫做不等分析法.解: ∵y x xy 2+= ∴1122=+=+yx xy y x . ∵0,0>>y x ∴xyy x 22122=⋅≤112=+y x ∴xy8≤1,∴xy ≥8. 当且仅当y x 12=,即2,4==y x 时,等号成立.()8min =xy . ∵xy ≥2-m 恒成立∴2-m ≤()min xy ,即2-m ≤8,解之得:m ≤10.∴实数m 的最大值是10.例21. 若不等式xa x 29+≥1+a (常数0>a )对一切正实数x 恒成立,求实数a 的取值范围.解: ∵0>x ,0>a ∴xa x 29+≥a x a x 6922=⋅. 当且仅当x a x 29=,即3a x =时,等号成立. ∴a x a x 69min 2=⎪⎭⎫ ⎝⎛+. ∵xa x 29+≥1+a 对一切正实数x 恒成立 ∴只需min 29⎪⎭⎫ ⎝⎛+x a x ≥1+a 即可 ∴a 6≥1+a ,解之得:a ≥51.∴实数a 的取值范围是⎪⎭⎫⎢⎣⎡+∞,51. 方法总结 解决与不等式恒成立有关的问题,把参数从不等式中分离出来,使不等式的一端是含有参数的代数式,另一端是一个具体的函数,这样就把问题转化为只有一端是参数的不等式的形式,便于问题的解决.例22. 已知b a ,是正实数,且032=-+ab b a ,则ab 的最小值是_________,b a +的最小值是_________.解: ∵032=-+ab b a∴ab b a 32=+,∴13132=+ba . ∵b a ,是正实数 ∴()b a a b b a a b b a b a b a 332131332323132++=+++=+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+ ≥322133221+=⋅+b a a b . 当且仅当ba ab 332=,即312,322+=+=b a 时,等号成立. ∴b a +的最小值为3221+. ∵b a ,是正实数,13132=+b a ∴ab b a 92231322=⋅≤13132=+ba ∴ab ≥98. 当且仅当b a 3132=,即32,34==b a 时,等号成立. ∴ab 的最小值是98. 例23. 已知0,0>>y x ,且32=+y x ,则xy 的最大值是_________,xy y x +3的最小值是_________.解: ∵0,0>>y x ,32=+y x ∴xy y x 2222=⋅≤32=+y x∴xy ≤89,当且仅当y x 2=,即43,23==y x 时,等号成立. ∴xy 的最大值是89. ∵32=+y x ,∴1323=+y x . ∴37322323131323313++=+++=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=+x y y x x y y x y x y x y x xy y x ≥37623732237322+=+=+⋅x y y x . 当且仅当xy y x 32=,即106318,5363-=-=y x 时取等号. ∴xyy x +3的最小值是3762+. 例24. 要制作一个容积为4 m 3,高为1 m 的无盖长方体容器.已知该容器的底面造价是每平方米20元,侧面造价是,平方米10元,则该容器的最低总造价是 【 】(A )80元 (B )120元 (C )160元 (D )240元 解: 由题意可知:该容器的底面积为4 m 2,设底面长为x m,则底面宽为x 4m,容器的总造价为y 元.则有804204102420+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯⨯+⨯=x x x x y ≥160804220=+⋅⨯x x (元) 当且仅当xx 4=,即2=x 时,等号成立. ∴该容器的最低总造价是160元.∴选择答案【 C 】.例25. 设0,0>>y x ,52=+y x ,则()()xy y x 121++的最小值为_________.解: ∵52=+y x∴()()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=+=+++=++xy xy xy xy xy xy xyy x xy xy y x 326262122121. ≥34322=⋅⨯xy xy . 当且仅当xy xy 3=,且52=+y x ,即1,3==y x 或23,2==y x 时,等号成立. ∴()()xy y x 121++的最小值为34.注意 注意与下面的例25做比较.例26. 设0,>b a ,且1=+b a ,则abab 1+的最小值为_________. 分析: 利用基本不等式求最值时,一定要满足三个条件:一定、二正、三相等. ∵0,>b a ,∴ab ab 1+≥212=⋅ab ab . 当且仅当ab ab 1=时,等号成立,此时⎪⎩⎪⎨⎧=+=11b a ab ab 无实数解. ∴上面的等号是取不到的,即abab 1+的最小值不是2. 解: ∵0,>b a ,且1=+b a ∴ab ≤212=+b a ,∴ab <0≤41. 设t ab =,则⎥⎦⎤ ⎝⎛∈41,0t . ∵t t y 1+=在⎥⎦⎤ ⎝⎛∈41,0t 上单调递减 ∴4174414114141min =+=+=⎪⎭⎫ ⎝⎛=f y . ∴ab ab 1+的最小值为417. 例27. 设20<<x ,求代数式224x x -的最大值.解: ∵20<<x∴02>-x ∴()()x x x x x x -⋅=-=-2222242≤2222=-+⨯x x 当且仅当x x -=2,即1=x 时,等号成立.∴代数式224x x -的最大值2.例28. 已知0,0,0>>>z y x ,求证:⎪⎭⎫⎝⎛+x z x y ⎪⎭⎫ ⎝⎛+y z y x ⎪⎭⎫ ⎝⎛+z y z x ≥8. 证明: ∵0,0,0>>>z y x ∴x z x y +≥02>x yz ,y z y x +≥02>yxz ,z y z x +≥02>z xy . 当且仅当z y x ==时,上面三个等号同时成立.∴⎪⎭⎫ ⎝⎛+x z x y ⎪⎭⎫ ⎝⎛+y z y x ⎪⎭⎫ ⎝⎛+z y z x ≥888==⋅⋅xyzxyz xyz xy xz yz . 当且仅当z y x ==时,等号成立.例29. 已知0,0,0>>>c b a ,且1=++c b a .求证:cb a 111++≥9. 证明: ∵0,0,0>>>c b a ,1=++c b a ∴cc b a b c b a a c b a c b a ++++++++=++111 ⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛++=c b b c c a a c b a a b 3 ≥922232223=+++=⋅+⋅+⋅+cb bc c a a c b a a b 当且仅当c b a ==时,等号成立.。
均值不等式基础练习题填空题(每题5分,共100分)1.,0,2,_____.2.,0,4,_____.13.4,_____.444.0,_____.5.,0,3,_____.6.,0,3,_____.a b a b a b a b a b a b a a a a a aa b a b ab a b a b a b ab a b >+=⋅>⋅=+>+-<+>++=⋅>++=+已知且则的最大值是已知且则的最小值是已知则的最小值是已知则的最大值为已知且则的最大值是已知且则的最小值是 22117.0,_____.2sin cos x x xπ<<+已知则的最小值为33118.0,0,,_____.119.0,0,,______.a b a b a b a b a b a b a b>>+=++>>=++设且则的最小值是设则的最小值是 2110.0,_____.()a b a b a b >>+-已知则的最小值是4222211.,0,21,_____.12.log (34)log 43_____.13.,,0:632_____.x y x y x ya b a b a b c a ab bc ca a b c >+=++=+>+++=+++已知且则的最小值为若则的最小值为已知且满足则的最小值为1114.,,1,1,3,_____.x y x y R a b a b a b x y∈>>==+=+设若且则的最大值为12105615.{},0,30,_____.n n a a a a a a a >+++=⋅ 在等差数列中且则的最大值是1116.0,0,lg 2lg8lg 4,_____.3x y x y x y>>+=+已知且则的最小值是 2221217.,,0,340,,_____.xy x y z x xy y z z x y z >-+-=+-已知且则当取最大值时的最大值为122918.,1,_____.12a b a b a b +=+--若正数满足则的最小值为 41119.4[,2],______.4x x a a x +≥若关于的不等式在区间上恒成立则的范围是1220.||||13(0),_____.x x a a x R aa ++-≥>∀∈若不等式对恒成立则的取值范围是。
高中数学基本不等式知识点及练习题1.基本不等式:对于任意正实数a和b,有ab≤(a+b)/2.2.几个重要的不等式:1) 平方差公式:对于任意实数a和b,有(a-b)^2≥0,即a^2+b^2≥2ab.2) 两个同号数的平方和大于它们的积:对于任意正实数a 和b,有a^2+b^2≥2ab.3) 两个异号数的平方和小于它们的积:对于任意实数a和b,如果ab<0,则a^2+b^2<2ab.4) 平均值不等式:对于任意正实数a和b,有(a+b)/2≥√(ab).3.算术平均数与几何平均数:对于任意正实数a和b,它们的算术平均数为(a+b)/2,几何平均数为√(ab)。
基本不等式可以叙述为两个正数的算术平均数大于或等于它们的几何平均数.4.利用基本不等式求最值问题: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.2) 如果和x+y是定值p,那么当且仅当x=y时,xy有最大值是p^2/4.一个技巧:在运用公式解题时,既要掌握公式的正用,也要注意公式的逆用,例如a^2+b^2≥2ab逆用就是ab≤(a^2+b^2)/(a+b)^2;还要注意“添、拆项”等技巧和公式等号成立的条件等.两个变形:1) a^2+b^2≥(a+b)^2/2≥ab(a>0,b>0,当且仅当a=b时取等号).2) a^2+b^2≥2ab(a,b∈R,当且仅当a=b时取等号).三个注意:1) 使用基本不等式求最值,其失误的真正原因是其存在前提“一正、二定、三相等”的忽视。
要利用基本不等式求最值,这三个条件缺一不可.2) 在运用基本不等式时,要特别注意“拆”“拼”“凑”等技巧,使其满足基本不等式中“正”“定”“等”的条件.3) 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.应用一:求最值:例1:已知x<5,求函数y=4x-2+1/(2x+1)的最大值.解题技巧:技巧一:凑项.例1:已知x<5,求函数y=4x-2+1/(2x+1)的最大值.技巧二:凑系数.例1.当x^2+7x+10/(x+1)的值域.技巧三:分离.例3.求y=x(8-2x)的最大值,当y<4时。
第一章集合与常用逻辑用语、不等式1.4.2均值不等式及其应用(针对练习)针对练习针对练习一均值不等式的内容及辨析1. ,a b R ∈,下列不等式始终成立的是A .()2221a b a b +>--B .22a b ab +≥C .2a b+≥D .22a b ab+⎛⎫≥ ⎪⎝⎭2.若0a b >>,则下列不等式成立的是()A .2a ba b +>>>B .2a b a b +>>>C .2a ba b +>>>D .2a ba b +>>>3.下列不等式中正确的是()A .224a b ab+≥B .44a a+≥C .221242a a ++≥+D .2244a a+≥4.下图称为弦图,是我国古代三国时期赵爽为《周髀算经》作注时为证明勾股定理所绘制,我们新教材中利用该图作为“()”的几何解释.A .如果a b >,b c >,那么a c >B .如果0a b >>,那么22a b >C .对任意实数a 和b ,有222a b ab +≥,当且仅当a b =时等号成立D .如果a b >,0c >那么ac bc >5.若,a b R +∈,则下列关系正确的是()A.2112a b a b+≤≤≤+B.2112a ba b+≤≤≤+C2112a ba b+≤≤≤+D2112a b a b+≤≤≤+针对练习二均值不等式的简单应用6.设正实数,x y 满足21x y +=,则xy 的最大值为()A .12B .14C .18D .1167.已知0m >,0n >,且0m n +-=,则mn 的最大值是()A .1BC .3D .58.正实数a ,b 满足25a b +=,当b =()时,ab 取得最大值.A .254B .258C .52D .549.已知21a b -=,则139ba⎛⎫+ ⎪⎝⎭的最小值为()A .4BC.D10.已知两个正数,,m n 满足3mn =,则3m n +的最小值为()A .3B .6CD针对练习三均值不等式相关拓展公式的应用11.已知0a >,0b >,1a b +=,则以下不等式正确的是()A .114ab+≤、B+≥C .221a b +≥D .2214ab a b +≥12.已知0x >,0y >,且2x y +=,则下列结论中正确的是()A .22xy+有最小值4B .xy 有最小值1C .22x y +有最大值4D 有最小值413.已知0a >,0b >,且1a b +=.下述四个结论①14ab >;②ln ln 0a b +<;③1916a b +≥;④2212a b +≥.其中所有正确结论的编号是()A .①②③B .①②④C .①③④D .②③④14.已知0a >,0b >,且2a b +=,则下列式子不恒成立的是()A .222a b +≥B .124a b ->C .22log log 0a b +≥D 2+≤15.已知0a ≥,0b ≥,且4a b +=,则()A .3ab ≤B .5ab ≥C .228a b +≥D .2212a b +≤针对练习四均值不等式“1”的妙用16.已知0a >,0b >,431a b +=,则13b a+的最小值为()A .13B .19C .21D .2717.若正数,x y 满足315xy +=,则34x y +的最小值是()A .245B .285C .5D .618.已知实数,,0,191a b a b >+=,则119ab+的最小值为()A .100B .300C .800D .40019.已知0a >,0b >,32a b ab +=,则a b +的最小值为()A .2B .3C .2D .220.设0a >,1b >,若2a b +=,则411ab +-的最小值为()针对练习五对勾函数与均值定理的关系与区别21.下列各函数中,最小值为4的是()A .4y x x=+B .4sin (0)sin y x x xπ=+<<C .34log log 3x y x =+D .4x x y e e -=+22.若0x >,则下列说法正确的是()A的最小值为2B .11x x ++的最小值为1C .122x x+的最小值为2D .1lg lg x x+的最小值为223.已知0a ≠,下列各不等式恒成立的是A .12a a+>B .12a a+≥C .12a a+≤-D .12a a+≥24.函数()933y x x x =+>-的最小值是()A .2B .4C .6D .925.已知函数4y x x=+,()0,4x ∈,则该函数()A .有最大值5,无最小值B .无最大值,有最小值4C .有最大值5和最小值4D .无最大值和最小值针对练习六分式最值问题26.函数21()1x x f x x ++=-(1x >)的最小值为()A .B .3+C .2+D .527.若函数()()22422x x f x x x -+=>-在x a =处取最小值,则=a ()28.若72x ,则2610()3x x f x x -+=-有()A .最大值52B .最小值52C .最大值2D .最小值229.若a ,b ,c 均为正实数,则2222ab bca b c +++的最大值为()A .12B .14C .2D 30.设正实数x ,y ,z 满足22340x xy y z -+-=,则当xyz取得最大值时,212x y z +-的最大值为()A .0B .3C .94D .1针对练习七均值不等式的综合应用31.已知1F ,2F 是椭圆22:12516x yC +=的两个焦点,点M 在C 上,则12MF MF ⋅的最大值为().A .13B .12C .25D .1632.如图,已知点G 是△ABC 的重心,过点G 作直线分别与AB 、AC 两边交于M 、N两点(M 、N 与B 、C 不重合),设AB xAM = ,AC y AN = ,则1111x y +++的最小值为()A .12B .23C .34D .4533.已知0a >,0b >,在()32111133ax bx x ⎛⎫--- ⎪⎝⎭的展开式中,若3x 项的系数为2,则11a b+的最小值为()A .12B .2C .34D .4334.已知tan tan 1αβ=,则cos cos αβ的最大值为()A .12B .14C.2D.435.已知等比数列{}n a 的公比为q ,且51a =,则下列选项不正确的是()A .372a a +≥B .462a a +≥C .76210a a -+≥D .191911a a a a +=+。
均值不等式(二)一.填空题1.设22110,21025()a b c a ac c ab a a b >>>++-+-的最小值为 . 答案:4。
解答:原式()()22221454a a c a b a b a=++-≥+≥-。
当且仅当52a c b ==时取到。
2.已知正数,,a b c 满足215b ab bc ca +++=,则58310a b c +++的最小值为 ______ .答案:40。
解答:()()5831053101030a b c a b b c +++=++++≥=。
3.已知0x >,0y >,228x y xy ++=,则2x y +的最小值为 . 答案:4。
解一:2282222x y x y xy x y +⎛⎫=++≤++ ⎪⎝⎭,解得24x y +≥或28x y +≤-(舍); 解二:8221yx y -=+, ∴8292221242121y x y y y y y -+=+=++-≥++,当且仅当1y =时等号成立。
4.设M 是ABC V 内一点,且1ABC S =V ,定义()(,,)f M m n p =,其中,,m n p 分别是MBC V 、MCA V 、MAB V 的面积,若1()(,,)2f M x y =,则14x y+的最小值为 .答案:18;解一:依题意,112x y ++=,即12x y +=,1412291822y yx y x y y x +=++≥=++; 解二:()144149x yx y x y y x ⎛⎫++=+++≥ ⎪⎝⎭,即1418x y +≥;解三:()()21412x y x y ⎛⎫++≥+ ⎪⎝⎭,柯西不等式。
5.,,a b c R +∈,()4a a b c bc +++=-2a b c ++的最小值为 .答案:2;解答:()()22a b c a b a c ++=+++≥==。
6.已知ABC V 中,2a b +=,1410sin sin A B+=,则ABC V 的外接圆半径R 的最大值为 .答案:109;解答:依题意,1sin sin A B R+=,∴()1014sin sin 9sin sin A B R A B ⎛⎫=++≥ ⎪⎝⎭,即109R ≤,当且仅当sin A B =时取到。
均值不等式一、 知识点:二、习题讲解:例1:(1)求的最小值(2)求的最小值(3)已知2>x ,求21-+=x x y 的最小值变式训练:1. 已知0>x ,求x x y 42--=的最大值2.当1->x 时,求()11++=x x x f 的最小值3.已知45<x ,求函数54124-+-=x x y 的最大值4.已知R c b a ∈、、,求证:ac bc ab c b a ++≥++2225.423(0)y x x x =-->的最大值是243-6. 12,33yx x x =+>- 7.12sin ,(0,)sin y x x xπ=+∈例2:(1)已知210<<x ,求()x x y 2121-=的最大值(2)已知:a 、b 都是正数,且1a b +=,1a a α=+,1b b β=+,求αβ+的最小值变式训练:1.已知310<<x ,求函数()x x y 31-=的最大值2.当时,求(82)y x x =-的最大值。
3.设230<<x ,求函数)23(4x x y -=的最大值。
4.已知01x <<,求函数(1)y x x =-;5.203x <<,求函数(23)y x x =-6.若21x y +=,则24x y +的最小值是______7.已知,x y R +∈,且满足134x y +=,则xy的最大值为 ________。
例3:求函数()11332->+++=x x x x y 的最小值变式训练:1.231,(0)x x y x x ++=>2.设⎪⎭⎫ ⎝⎛∈2,0πx ,则函数x x y 2sin 1sin 22+=的最小值为3. 已知25≥x ,则()42542-+-=x x x x f 的最小值4.2y =的最小值是5.求2710(1)1x x y x x ++=>-+的值域。
(5, 10) B . (6, 6) C . (10 , 5) D . ( 7, 2)均值不等式专题练习2 2如果a,b 忘R ,那么a +b > 2ab (当且仅当a = b 时取“=”a,b 都是正数,那么 丈巴>寸药(当且仅当a = b 时取“=”2号)评述:1.如果把看作是正数a 、b 的等差中项, j ab 看作是正数a 、b 的等比2中项,那么该定理可以叙述为:两个正数的等差中项不小于它们的等比中项.2.在数学中,我们称 匸?为a 、b 的算术平均数,称 J OE 为a 、b 的几何平2均数.本节定理还可叙述为:两个正数的算术平均数不小于它们的几何平均数3、均值不等式的一些变形式一、知识点回顾号) 1、重要不等式:2、定理:如果⑴整式形式:ab <⑵根式形式:⑶分式形式:xX, y 忘 R 且xy > 0,则一>2 X⑷倒数形式:二、习题训练(一)选择题1.当x>1时, 不等式 1X+ ---- > a 恒成立,则实数X -1B . [2,+ 8)a 的取值范围是 [3,+ S)D. ( — 8 ,3]2.已知正整数a,b 满足4a + b =30,使得-a 1+ —取最小值时,则实数对( a, b )是 b3.若a:>0,b:>0且a + b=4,则下列不等式恒成立的是( )1 1 1 1 , rr C 1 1 A . — > — B . — + —兰1 C . ab 32 D . —2 ----- 2 ——ab 2 a b a 2+b 282 24.已知圆x +(y -1) =2上任一点P (x,y ),其坐标均使得不等式成立,则实数 m 的取值范围是()(A ) 1,畑)(B ) (Y ,1] (C ) [―3,畑)(D )(-=c ,—3]5.已知a,b 为正实数,且a +2b =1,则丄+丄的最小值为(a b1 26.若XA O, y>0,且x+4y =1,则一+—的最小值为()x y8.已知0 c a <b,且直线2ax - by +2 =0始终平分圆x 2+ y 2+ 2x -4y +1 = 0的 周长,下列不等式正确的是()A . log 2 a >1B .C . Iog 2(b -a) C O9 若直线 2ax-b y + 2=0 ( a 〉。