最新人教版高中数学选修4-5《柯西不等式与排序不等式及其应用》本章概览

数学人教B 选修4-5第二章柯西不等式与排序不等式及其应用知识建构综合应用专题一 柯西不等式的应用利用柯西不等式证明其他不等式或求最值，关键是构造两组数，并向着柯西不等式的形式进行转化，运用时要注意并深刻体会．应用若n 是不小于2的正整数，试证：47＜1－12＋13－14＋…＋12n －1－12n ＜22. 提示：注意中间的一列数的代数和，其奇数项为正，偶数项为负，可进行恒等变形予以化简．专题二 排序不等式的应用应用排序不等式可以简捷地证明一类不等式，其证明的关键是找出两组有序数组，通常可以根据函数的单调性去寻找．应用设0＜a 1≤a 2≤…≤a n,0≤b 1≤b 2≤…≤b n ，c 1，c 2，…，c n 为b 1，b 2，…，b n 的一组排列．求证：112121121212n n n n b c b b b b c c bn n n a a a a a a a a a ⋅⋅⋯⋅≥⋅⋅⋯⋅≥⋅⋅⋯⋅－.专题三 最值问题有关不等式问题往往要涉及对式子或量的范围的限定．其中含有多变量限制条件的最值问题往往难以处理，在这类问题中，利用柯西不等式或排序不等式求解较容易．但在求最值时，无论是应用柯西不等式，还是排序不等式，还是平均值不等式，都应该注意等号成立的条件．应用1设a i ∈(0，＋∞)(i ＝1,2，…，n )，且∑i ＝1n a i ＝1，求：S ＝a 11＋a 2＋…＋a n ＋a 21＋a 1＋a 3＋…＋a n ＋…＋a n 1＋a 1＋…＋a n －1的最小值．应用2已知正实数x 1，x 2，…，x n 满足x 1＋x 2＋…＋x n ＝P ，P 为定值，求2222121231=n n n x x x x F x x x x -++++ 的最小值． 专题四求参数范围问题应用不等式的知识，可以十分巧妙地解决一类求参数的有关问题．应用1求使lg(xy )≤lg 2x ＋lg 2y lg a 对大于1的任意x 与y 恒成立的a 的取值范围． 提示：注意到已知不等式中含a 的式子仅一项，故应放在一侧，这是解该题的出发点． 应用2设f (x )是定义在[－1,1]上的奇函数，且对任意a ，b ∈[－1,1]，当a ＋b ≠0时，都有f (a )＋f (b )a ＋b＞0. (1)若a ＞b ，试比较f (a )与f (b )的大小；(2)解不等式f ⎝⎛⎭⎫x －12＜f ⎝⎛⎭⎫x －14； (3)如果g (x )＝f (x －c )和h (x )＝f (x －c 2)这两个函数的定义域的交集为空集，求c 的取值范围．提示：本题的(1)(2)两问密切相关，都应由已知不等式推出函数的增减性，以便解决问题．答案：专题一应用：证明：1－12＋13－14＋…＋12n －1－12n＝⎝⎛⎭⎫1＋12＋13＋…＋12n －2⎝⎛⎭⎫12＋14＋…＋12n ＝1n ＋1＋1n ＋2＋…＋12n ， 所以所求证不等式等价于证明47＜1n ＋1＋1n ＋2＋…＋12n ＜22. 由柯西不等式，有⎝⎛⎭⎫1n ＋1＋1n ＋2＋…＋12n [(n ＋1)＋(n ＋2)＋…＋2n ]＞n 2， 于是，1n ＋1＋1n ＋2＋…＋12n ＞n 2(n ＋1)＋(n ＋2)＋ (2)＝2n 3n ＋1＝23＋1n ≥23＋12＝47， 又由柯西不等式，有1n ＋1＋1n ＋2＋…＋12n ＜(12＋12＋…＋12)⎣⎡⎦⎤1(n ＋1)2＋1(n ＋2)2＋…＋1(2n )2 ≤n ⎝⎛⎭⎫1n －12n ＝22. 综上，可得47＜1－12＋13－14＋…＋12n －1－12n ＜22. 专题二应用：证明：∵0＜a 1≤a 2≤…≤a n ，∴ln a 1≤ln a 2≤…≤ln a n .又∵0≤b 1≤b 2≤…≤b n ，故由排序不等式可知b 1ln a 1＋b 2ln a 2＋…＋b n ln a n≥c 1ln a 1＋c 2ln a 2＋…＋c n ln a n≥b n ln a 1＋b n －1ln a 2＋…＋b 1ln a n .于是得1212ln()n b b b n a a a ⋅⋅⋯⋅≥1212ln()n c c c n a a a ⋅⋅⋯⋅≥1112ln()n n b b b n a a a ⋅⋅⋯⋅－．又因为f (x )＝ln x (x ＞0)为增函数，所以12121212n n b cb bc c n n a a a a a a ⋅⋅⋯⋅≥⋅⋅⋯⋅≥1112n n b b b n a a a ⋅⋅⋯⋅－.专题三应用1：解：由题意，得S ＝a 12－a 1＋a 22－a 2＋…＋a n 2－a n，且关于a 1，…，a n 对称，不妨设1＞a 1≥a 2≥……≥a n ＞0，则0＜2－a 1≤2－a 2≤…≤2－a n ，∴12－a 1≥12－a 2≥…≥12－a n＞0， ∴S ≥1n (a 1＋a 2＋…＋a n )⎝⎛⎭⎫12－a 1＋12－a 2＋…＋12－a n ＝1n ⎝⎛⎭⎫12－a 1＋…＋12－a n . 又由柯西不等式，得[(2－a 1)＋(2－a 2)＋…＋(2－a n )]·⎝⎛⎭⎫12－a 1＋12－a 2＋…＋12－a n ≥n 2， 而(2－a 1)＋(2－a 2)＋…＋(2－a n )＝2n －1，所以S ≥1n ×n 22n －1＝n 2n －1， 当且仅当a 1＝a 2＝…＝a n ＝1n 时，上面n 个不等式的等号成立，于是S 的最小值为n 2n －1. 应用2：解：不妨设0＜x 1≤x 2≤…≤x n ，则1x 1≥1x 2≥…≥1x n＞0， 且0＜x 12≤x 22≤…≤x n 2.∵1x 2，1x 3，…，1x n ，1x 1为序列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1x i (i ＝1,2,3，…，n )的一个排列， 根据排序不等式，得F ＝2222112231n n n x x x x x x x x -++++ ≥2221212111n nx x x x x x ⋅+⋅++⋅ ＝x 1＋x 2＋…＋x n ＝P (定值)，当且仅当x 1＝x 2＝…＝x n 时等号成立，∴F ＝2222112231n n n x x x x x x x x -++++ 的最小值为P . 专题四应用1：解：∵lg 2x ＋lg 2y ＞0，且x ＞1，y ＞1，∴原不等式可化为lg a ≥lg x ＋lg y lg 2x ＋lg 2y. 令f (x ，y )＝lg x ＋lg y lg 2x ＋lg 2y＝(lg x ＋lg y )2lg 2x ＋lg 2y＝1＋2lg x lg y lg 2x ＋lg 2y(lg x ＞0，lg y ＞0)． ∵lg 2x ＋lg 2y ≥2lg x lg y ＞0，∴0＜2lg x lg y lg 2x ＋lg 2y≤1. ∴1＜f (x ，y )≤2，故lg a ≥ 2.∴a ≥102，即a 的取值范围是[102，＋∞)．应用2：解：(1)设x 1，x 2是[－1,1]上的任意两个实数，且x 1＜x 2，则f (x 2)－f (x 1)＝f (x 2)＋f (－x 1)＝f (x 2)＋f (－x 1)x 2＋(－x 1)·(x 2－x 1)＞0， ∴f (x 2)＞f (x 1)，即f (x )在[－1,1]上是增函数．∴当－1≤b ＜a ≤1时，f (a )＞f (b )．(2)∵f (x )在[－1,1]上是增函数，∴不等式f ⎝⎛⎭⎫x －12＜f ⎝⎛⎭⎫x －14⎩⎪⎨⎪⎧ －1≤x －12≤1，－1≤x －14≤1，x －12<x －14，∴不等式的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |－12≤x ≤54. (3)设g (x )的定义域为P ，h (x )的定义域为Q ，则P ＝{x |－1≤x －c ≤1}＝{x |c －1≤x ≤1＋c }，Q ＝{x |－1≤x －c 2≤1}＝{x |c 2－1≤x ≤1＋c 2}．若P ∩Q ＝，必有c ＋1＜c 2－1或c 2＋1＜c －1，而c 2－c －2＞0c ＞2或c ＜－1，c 2－c ＋2＜0c ∈.故c ∈(－∞，－1)∪(2，＋∞)．真题放送1．(2011·上海高考)若a ，b ∈R ，且ab ＞0，则下列不等式中，恒成立的是( )A ．a 2＋b 2＞2abB ．a ＋b ≥2abC ．1a ＋1b ＞2abD ．b a ＋a b ≥2 2．(2011·重庆高考)已知a ＞0，b ＞0，a ＋b ＝2，则y ＝1a ＋4b的最小值是( ) A ．72B ．4C ．92D ．5 3．(2010·四川高考)设a ＞b ＞c ＞0，则2a 2＋1ab ＋1a (a －b )－10ac ＋25c 2的最小值是( ) A ．2 B ．4C ．2 5D ．54．(2010·重庆高考)已知x ＞0，y ＞0，x ＋2y ＋2xy ＝8，则x ＋2y 的最小值是( )A ．3B ．4C ．92D ．1125．(2011·湖南高考)设x ，y ∈R ，且xy ≠0，则⎝⎛⎭⎫x 2＋1y 2⎝⎛⎭⎫1x 2＋4y 2的最小值为__________． 答案：1．D 由ab ＞0，可知a ，b 同号．当a ＜0，b ＜0时，选项B ，C 不成立；当a ＝b 时，选项A 不成立；由不等式的性质可知，选项D 成立．2．C 2y ＝2⎝⎛⎭⎫1a ＋4b ＝(a ＋b )⎝⎛⎭⎫1a ＋4b ＝5＋4a b ＋b a .∵a ＞0，b ＞0，∴2y ≥5＋24a b ·b a＝9，∴y min ＝92，当且仅当b ＝2a ，即a ＝23，b ＝43时“＝”号成立． 3．B 因为a ＞b ＞c ＞0，所以2a 2＋1ab ＋1a (a －b )－10ac ＋25c 2＝a 2＋a －b ＋b ab (a －b )＋(a －5c )2＝a 2＋1b (a －b )＋(a －5c )2≥a 2＋1⎝⎛⎭⎫b ＋a －b 22＋(a －5c )2＝a 2＋4a 2＋(a －5c )2≥4.当且仅当a ＝2＝2b ＝5c ，即a ＝2，b ＝22，c ＝25时取等号． 4．B ∵x ＞0，y ＞0，x ＋2y ＋2xy ＝8，∴(x ＋2y )＋⎝⎛⎭⎫x ＋2y 22≥8，当且仅当x ＝2y ，即x ＝2，y ＝1时等号成立．解得x ＋2y ≥4. ∴x ＋2y 的最小值为4.5．9 ⎝⎛⎭⎫x 2＋1y 2⎝⎛⎭⎫1x 2＋4y 2＝5＋4x 2y 2＋1x 2y 2≥5＋24x 2y 2×1x 2y2＝5＋4＝9.当且仅当x 2y 2＝12时等号成立．。

第三讲柯西不等式与排序不等式
本章要览
知识概要
数学研究中,发现了一些不仅形式优美而且具有重要应用价值的不等式,人们称它为经典不等式.柯西不等式与排序不等式就属于这样的不等式.通过本讲的学习,我们可以领会这些不等式的数学意义,几何背景,证明方法及其应用,感受数学的美妙,提高数学素养.
本讲的主要内容有:
1.柯西不等式的几种不同形式及几何意义.
2.用参数配方法讨论柯西不等式.
3.用向量递归解法讨论排序不等式.
4.利用柯西不等式求一些特殊函数的极值.
学法指导
在学习柯西不等式和排序不等式时,要注意体会它们的推导方法及其中蕴含的数学思想;在使用这两个不等式处理问题时,一要注意前提条件,特别是求极值时要注意“＝”成立的条件;二要注意这两个不等式的结构特点,很多不等式的证明可通过转化写成其中的一种形式,从而获得解决.。

数学人教B 选修4-5第二章2.1.2 柯西不等式的一般形式及其参数配方法的证明1．认识一般形式的柯西不等式．2．理解一般形式的柯西不等式的几何意义．3．会用一般形式的柯西不等式求解一些简单问题．定理(柯西不等式的一般形式)(1)设a 1，a 2，…，a n ，b 1，b 2，…，b n 为实数，则11222222221212(+)(+)n n a a a b b b ++++ ≥____________________，其中等号成立____________________(当某b j ＝0时，认为a j ＝0，j ＝1,2，…，n )． (2)柯西不等式的一般形式的证明方法是__________．记忆柯西不等式的一般形式，一是抓住其结构特点：左边是平方和再开方的积，右边是积的和的绝对值；二是与二维形式的柯西不等式类比记忆．柯西不等式的变形和推广：变形(1) 设a i ，b i ∈R ，b i ＞0(i ＝1,2，…，n )，则∑i ＝1na i 2b i≥(∑i ＝1na i )2∑i ＝1n b i，当且仅当a i ＝λb i (i ＝1，2，…，n )时，等号成立．变形(2) 设a i ，b i (i ＝1,2，…，n )同号且不为零，则∑i ＝1na ib i≥(∑i ＝1na i )2∑i ＝1na ib i，当且仅当b 1＝b 2＝…＝b n 时，等号成立．【做一做1】已知a ，b ，c ∈(0，＋∞)，且a ＋b ＋c ＝1，则a 2＋b 2＋c 2的最小值为( ) A ．1 B ．4C ．13D ．12【做一做2】若22212+=1n a a a ++ ，22212+=4n b b b ++ ，则a 1b 1＋a 2b 2＋…＋a n b n的最大值为( )A ．1B ．－1C ．2D ．－2 答案：(1)|a 1b 1＋a 2b 2＋…＋a n b n |a 1b 1＝a 2b 2＝…＝a n b n(2)参数配方法【做一做1】C 由柯西不等式，知(a 2＋b 2＋c 2)(12＋12＋12)≥(a ×1＋b ×1＋c ×1)2，又a ＋b ＋c ＝1，∴a 2＋b 2＋c 2≥13，当且仅当a ＝b ＝c ＝13时等号成立．【做一做2】C 由柯西不等式，得2222221212()()n n a a a b b b ++++++≥(a 1b 1＋a 2b 2＋…＋a n b n )2，当且仅当a 1b 1＝a 2b 2＝…＝a nb n时，等号成立．∴(a 1b 1＋a 2b 2＋…＋a n b n )2≤4. ∴－2≤a 1b 1＋…＋a n b n ≤2. ∴所求的最大值为2.1．一般形式的柯西不等式如何应用？ 剖析：我们主要利用柯西不等式来证明一些不等式或求值等问题，但往往不能直接应用，需要对数学式子的形式进行变化，拼凑出与一般形式的柯西不等式相似的结构，才能应用，因而适当变形是我们应用一般形式的柯西不等式的关键，也是难点．我们要注意在数学式子中，数或字母的顺序要对比柯西不等式中的数或字母的顺序，以便能使其形式一致，然后应用解题．2．如何利用“1”？剖析：数字“1”的利用非常重要，为了利用柯西不等式，除了拼凑应该有的结构形式外，对数字、系数的处理往往起到某些用字母所代表的数或式子所不能起的作用．这要求在理论上认识柯西不等式与实际应用时二者达到一种默契，即不因为“形式”与“面貌”的影响而不会用柯西不等式．题型一 利用柯西不等式证明不等式【例题1】已知a 1，a 2，…，a n 都是正实数，且a 1＋a 2＋…＋a n ＝1.求证：222212112231112n n n n n a a a a a a a a a a a a --++++≥++++ .分析：已知条件中a 1＋a 2＋…＋a n ＝1，可以看作“1”的代换，而要证的不等式的左侧，“数式”已经可以看出来，为a 1a 1＋a 2，a 2a 2＋a 3，…，所以a 1＋a 2＋…＋a n ＝1应扩大2倍后再利用，本题还可以利用其他的方法证明．反思：通过以上不同的证明方法可以看出，构造出所需要的某种结构是证题的难点，因此，对柯西不等式或其他重要不等式，要熟记公式的特点，能灵活变形，才能灵活应用．题型二 利用柯西不等式求函数的最值【例题2】设2x ＋3y ＋5z ＝29，求函数u ＝2x ＋1＋3y ＋4＋5z ＋6的最大值． 分析：将已知等式变形，直接应用柯西不等式求解． 反思：要求ax ＋by ＋z 的最大值，利用柯西不等式(ax ＋by ＋z )2≤(a 2＋b 2＋12)(x 2＋y 2＋z 2)的形式，再结合已知条件进行配凑，是常见的变形技巧．题型三 易错辨析易错点：应用柯西不等式时，因忽略等号成立的条件而致误．【例题3】已知x ∈[2,3]，求f (x )＝1＋x ＋1x的最小值．错解：∵x ＞0，∴⎝⎛⎭⎫1＋x ＋1x ⎝⎛⎭⎫1＋1x ＋x ＝⎣⎡⎦⎤12＋(x )2＋⎝⎛⎭⎫1x 2⎣⎡⎦⎤12＋⎝⎛⎭⎫1x 2＋(x )2≥⎣⎡1×1＋x ×1x ＋⎦⎤x ×1x 2＝9，∴1＋x ＋1x ≥3.∴f (x )的最小值为3.错因分析：上题在求解时，由于等号不成立，故求解过程错误，结果也不正确． 答案：【例题1】证明：证法一：根据柯西不等式，得左边＝2222121122311n n n n n a a a a a a a a a a a a --++++++++ ＝[(a 1＋a 2)＋(a 2＋a 3)＋(a 3＋a 4)＋…＋(a n －1＋a n )＋(a n ＋a 1)]×⎣⎢⎡⎝ ⎛⎭⎪⎫a 1a 1＋a 22＋⎝ ⎛⎭⎪⎫a 2a 2＋a 32＋⎝ ⎛⎭⎪⎫a 3a 3＋a 42＋…＋⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫a n －1a n －1＋a n 2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫a n a n ＋a 12×12＝[(a 1＋a 2)2＋(a 2＋a 3)2＋…＋(a n －1＋a n)2＋(a n ＋a 1)2]×⎣⎢⎡⎝ ⎛⎭⎪⎫a 1a 1＋a 22＋⎝ ⎛⎭⎪⎫a 2a 2＋a 32＋…＋⎝ ⎛⎭⎪⎫a n －1a n －1＋a n 2＋⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫a n a n ＋a 12×12≥⎣⎢⎡⎝⎛⎭⎪⎫a 1＋a 2×a 1a 1＋a 2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫a 2＋a 3×a 2a 2＋a 3＋…＋⎝⎛⎭⎪⎫a n －1＋a n ×a n －1a n －1＋a n ＋⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫a n ＋a 1×a n a n ＋a 12×12＝(a 1＋a 2＋…＋a n )2×12＝12＝右边．∴原不等式成立．证法二：∵a ∈(0，＋∞)，∴a ＋1a ≥2，∴a ≥2－1a.利用上面的结论，知2112a a a +＝a 12×2a 1a 1＋a 2≥a 12⎝⎛⎭⎫2－a 1＋a 22a 1＝a 1－a 1＋a 24. 同理，有2223a a a +≥a 2－a 2＋a 34，…211n n na a a --+≥a n －1－a n －1＋a n 4，21n n a a a +≥a n －a n ＋a 14.以上式子相加整理，得2222112122311n n n n n a a a a a a a a a a a a --++++++++ ≥12(a 1＋a 2＋…＋a n )＝12. ∴原不等式成立．证法三：对于不等式左边的第一个分式2112a a a +，配制辅助式k (a 1＋a 2)，k 为待定的正数，这里取k ＝14，则2112a a a +＋14(a 1＋a 2)≥a 1. 同理，2223a a a +＋14(a 2＋a 3)≥a 2.…211n n n a a a --+＋14(a n －1＋a n )≥a n －1，21n n a a a +＋14(a n ＋a 1)≥a n .以上式子相加整理，得2222121122311n n n n n a a a a a a a a a a a a --++++++++ ≥12(a 1＋a 2＋…＋a n )． ∵a 1＋a 2＋…＋a n ＝1，∴2222121122311n n n n n a a a a a a a a a a a a --++++++++ ≥12. 【例题2】解：根据柯西不等式，得 120＝3[(2x ＋1)＋(3y ＋4)＋(5z ＋6)]≥(1×2x ＋1＋1×3y ＋4＋1×5z ＋6)2， 故2x ＋1＋3y ＋4＋5z ＋6≤230， 即u ≤230.当且仅当2x ＋1＝3y ＋4＝5z ＋6，即x ＝376，y ＝289，z ＝2215时等号成立，此时，u max ＝230.【例题3】正解：应用函数单调性的定义(或导数)可证得f (x )在[2,3]上为增函数，故f (x )min＝f (2)＝1＋2＋12＝72.1若a ，b ，c ∈(0，＋∞)，则⎝⎛⎭⎫a b ＋b c ＋c a ·⎝⎛⎭⎫b a ＋c b ＋a c 的最小值为( )A ．1B ．－1C ．3D ．92设a 1，a 2，…，a n 为正实数，P ＝a 1＋a 2＋…＋a n n ，Q ＝n1a 1＋1a 2＋…＋1a n，则P ，Q 间的大小关系为( )A ．P ＞QB ．P ≥QC ．P ＜QD ．P ≤Q3已知a ＋b ＋c ＝1，且a ，b ∈(0，＋∞)，则2a ＋b ＋2b ＋c ＋2c ＋a的最小值为( )A ．1B ．3C ．6D ．94设a ，b ，c ，d 均为正实数，P ＝(a ＋b ＋c ＋d )·⎝⎛⎭⎫1a ＋1b ＋1c ＋1d ，则P 的最小值为__________．5已知x ＋4y ＋9z ＝1，则x 2＋y 2＋z 2的最小值为__________． 答案：1．D 原式＝⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫a b 2＋⎝⎛⎭⎫b c 2＋⎝⎛⎭⎫c a 2·⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫b a 2＋⎝⎛⎭⎫c b 2＋⎝⎛⎭⎫a c 2 ≥⎣⎡⎝⎛⎭⎫ab ×b a ＋⎝⎛⎭⎫b c ×c b ＋⎦⎤⎝⎛⎭⎫c a ×a c 2＝9， 当且仅当a ＝b ＝c ＞0时等号成立． 2．B3．D ∵a ＋b ＋c ＝1，∴2a ＋b ＋2b ＋c ＋2c ＋a＝2(a ＋b ＋c )·⎝⎛⎭⎫1a ＋b ＋1b ＋c ＋1c ＋a ＝[(a ＋b )＋(b ＋c )＋(c ＋a )]·⎝⎛⎭⎫1a ＋b ＋1b ＋c ＋1c ＋a ≥(1＋1＋1)2＝9， 当且仅当a ＝b ＝c ＝13时等号成立．4．165．198(x 2＋y 2＋z 2)(12＋42＋92)≥(x ＋4y ＋9z )2＝1， ∴x 2＋y 2＋z 2≥198，当且仅当x 1＝y 4＝z9，即x ＝198，y ＝249，z ＝998时等号成立．1n 个正数的和与这n 个正数的倒数和的乘积的最小值是( ) A ．1 B ．n C ．n 2 D ．1n答案：C 设n 个正数为x 1，x 2，…，x n ， 由柯西不等式，得 (x 1＋x 2＋…＋x n )12111n x x x ⎛⎫+++⎪⎝⎭≥2⎫+++ ＝(1＋1＋…＋1)2＝n 2，当且仅当x 1＝x 2＝…＝x n ＞0时等号成立．2若实数x ＋y ＋z ＝1，则F ＝2x 2＋y 2＋3z 2的最小值为( ) A ．1 B ．6 C ．11 D ．1611答案：D ∵(2x 2＋y 2＋3z 2)11123⎛⎫++⎪⎝⎭≥21y ⨯＝(x ＋y ＋z )2＝1， 当且仅当3=11x ，6=11y ，2=11z 时等号成立．∴2x 2＋y 2＋3z 2≥1116＝611.3设m ，n ，p ∈(0，＋∞)，且m 2＋n 2－p 2＝0，则pm n+的最小值为( )A ．0B ．3C ．1D ．2答案：D ∵m ，n ，p ∈(0，＋∞)，m 2＋n 2－p 2＝0， ∴2p 2＝2(m 2＋n 2)＝(12＋12)(m 2＋n 2)≥(m ＋n )2， 当且仅当m ＝n 时等号成立．∴221()2p m n ≥+.∴2p m n ≥+. 4已知实数x ，y ，z 满足x ＋2y ＋z ＝1，则x 2＋4y 2＋z 2的最小值为__________．答案：13(x 2＋4y 2＋z 2)(12＋12＋12)≥(x ＋2y ＋z )2＝1， ∴x 2＋4y 2＋z 2≥13.当且仅当x ＝2y ＝z ＝13，即1=3x ，1=6y ，1=3z 时等号成立．5已知(x －3)2＋(y －3)2＝6，则yx 的最大值为__________．答案：设=yk x(k ≠0)，则kx －y ＝0，∴[(x －3)2＋(y －3)2][k 2＋(－1)2] ≥[k (x －3)－(y －3)]2＝(3－3k )2. 当且仅当331x y k --=-时等号成立， ∴6(k 2＋1)≥(3－3k )2，解得3-k ≤∴max k ＝yx的最大值为6求实数x ，y 的值，使得(y －1)2＋(x ＋y －3)2＋(2x ＋y －6)2取到最小值． 答案：解：由柯西不等式，得(12＋22＋12)×[(y －1)2＋(3－x －y )2＋(2x ＋y －6)2] ≥[1×(y －1)＋2×(3－x －y )＋1×(2x ＋y －6)]2＝1，即(y －1)2＋(x ＋y －3)2＋(2x ＋y －6)2≥16， 当且仅当1326121y x y x y ---+-==，即 5=2x ，5=6y 时，上式取等号． 故5=2x ，5=6y 时，(y －1)2＋(x ＋y －3)2＋(2x ＋y －6)2取到最小值．7设a ，b ，c 为正数，且a ＋b ＋c ＝1，求证：2221111003a b c a b c ⎛⎫⎛⎫⎛⎫+++++≥ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭.答案：证明：222111a b c a b c ⎛⎫⎛⎫⎛⎫+++++ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭＝13(12＋12＋12)·222111a b c a b c ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫+++++⎢⎥ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦≥211111113a b c a b c ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫⨯⨯++⨯++⨯+ ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦ ＝2111113a b c ⎡⎤⎛⎫+++ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦＝211111()3a b c a b c ⎡⎤⎛⎫+++++ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦≥22113⎡⎤++⎢⎥⎢⎥⎣⎦ ＝21100(1+9)33=， ∴原不等式成立．8如图所示，等腰直角△AOB 的直角边长1，在这个三角形内任取一点P ，过P 分别引三边的平行线，与各边围成以P 为顶点的三个三角形．求这三个三角形面积和的最小值，以及取得最小值时点P 的位置．答案：解：分别以OA ，OB 所在直线为x ，y 轴建立平面直角坐标系，则AB 所在直线的方程为x ＋y ＝1，设点P 的坐标为(x ，y )，以点P 为顶点的三个三角形的面积和为S ，则S ＝12x 2＋12y 2＋12(1－x －y )2. 由于x ＋y ＋(1－x －y )＝1(定值)，故当且仅当x ＝y ＝1－x －y ， 即x ＝y ＝13时，x 2＋y 2＋(1－x －y )2有最小值13，从而面积S 有最小值16，此时点P 恰为△AOB 的重心．9设()12(1)lg x x x xn a n f x n+++-+⋅ ＝，若0≤a ≤1，n ∈N *，且n ≥2，求证：f (2x )≥2f (x )．答案：证明：∵f (2x )＝222212(1)lg x x x xn a n n+++-+⋅ ，∴要证f (2x )≥2f (x )，只要证222212(1)lg x x x xn a n n+++-+⋅≥212(1)2lg x x x n a n n+++-+⋅ ，即证222212(1)x x x xn a n n +++-+⋅≥212(1)x x x x n a n n ⎡⎤+++-+⋅⎢⎥⎣⎦，也即证n [12x ＋22x ＋…＋(n －1)2x ＋a ·n 2x ]≥[1x ＋2x ＋…＋(n －1)x ＋a ·n x ]2.(*)∵0≤a ≤1，∴a ≥a 2，根据柯西不等式，得 n [12x ＋22x ＋…＋(n －1)2x ＋a ·n 2x ]≥222(1+11)n ++个{(1x )2＋(2x )2＋…＋[(n －1)x ]2＋(a ·n x )2}≥[1x ＋2x ＋…＋(n －1)x ＋a ·n x ]2，即(*)式显然成立，故原不等式成立．。