河北省高考数学一轮复习 知识点攻破习题 算术平均数与几何平均数
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高中数学高考综合复习专题十七 算术平均数与几何平均数 一、知识网络 二、高考考点 1、运用重要不等式a2+b2≥2ab(a、b∈R)或(a、b∈R+)判断或证明所给不等式的命题是否成立; 2、在给定条件下求有关式的取值范围; 3、在给定条件下求有关函数的最大值或最小值; 4、解决实际应用问题,以最优化问题为主要题型。
三、知识要点 (一)不等式的性质 不等式的性质是证明与求解不等式的基本依据,为了便于记忆和运用,我们将不等式的性质划分为“基本性质”和“运算性质”两个类别。
1、关于不等式的“基本性质” (1)对称性:a>b b<a (2)传递性:a>b,b>c a>c (3)“数加“法则:a>b a+c>b+c 推论:a+b>c a>c-b(移项法则) (4)“数乘”法则:a>b,c>0ac>bc; a>b,c<0ac<bc 2、关于不等式“两边运算”的性质 (1)同向不等式两边“相加”:a>b,c>d a+c>b+d; (2)同向的正数不等式两边“相乘”:a>b>0,c>d>0ac>bd; (3)正数不等式两边“乘方”:a>b>0a n>b n>0(n N*); (4)正数不等式两边“开方” 认知:上述所有不等式的性质均可应用于证明不等式,但只有部分不等式的性质,可应用于解不等式,可应用于求解不等式(保证等价变形)的性质为1(1);1(3);1(4)及其2(3);2(4) (二)基本定理及其推论 定理1:如果a,b R,那么a2+b2≥2ab(当且仅当a=b时等号成立) 推论(平方和不等式):(当且仅当a=b时等号成立) 定理2:如果a,b R+,那么(当且仅当a=b时等号成立) 推论1(和的平方不等式):若a,b R+,则(a+b)2≥4ab(当且仅当a=b时等号成立) 推论2(最值定理):设x,y均为正数,则 (1)当积xy为定值P时,和x+y有最小值(当且仅当x=y时取得); (2)当和x+y为定值S时,积有最大值(当且仅当x=y时取得); 四、经典例题 例1 (1)若x,y R+且的最大值. (2)若x,y∈R且xy>0,x2y=2,求u=xy+x2的最小值. 分析:注意运用最值定理解题的要领:一正二定三相等 (1)欲求积的最大值,首先致力于“凑因子”,为凑出已知条件下“和为定值”的正数之积而变形u,若u 的表达式的部分因子在根号外,则可考虑使这一部分进入根号或考察u2: (2)欲求和xy+x2的最小值,首先致力于“凑项”,为凑出已知条件下“积为定值”的正数之和而变形u,若有可能,将u化为一元函数,问题分析会更明朗一些。
高一均值不等式知识点总结高一数学学习中,均值不等式是一个非常重要的知识点,它在不同的问题中有广泛的应用。
均值不等式主要包括算术平均数与几何平均数、平均数不等式以及柯西-施瓦兹不等式等内容。
下面我们就来总结一下相关的知识点。
1. 算术平均数与几何平均数算术平均数是我们最常见的概念,指一组数的和除以数的个数。
几何平均数是一组数的乘积的n次方根,其中n为这组数的个数。
算术平均数与几何平均数之间存在一个重要的不等式关系,即算术平均数大于等于几何平均数。
这个不等式可以用于证明其他不等式。
2. 平均数不等式平均数不等式是均值不等式中比较常见的一种形式。
对于一组非负实数a1、a2、...、an,它们的算术平均数与几何平均数的大小关系可以表示为:(a1 + a2 + ... + an)/ n ≥ (a1 * a2 * ... * an)^(1/n)这个不等式可以用于讨论多个变量之间的关系或者证明其他不等式。
3. 柯西-施瓦兹不等式柯西-施瓦兹不等式是高中数学中的一种重要不等式,它描述了内积与范数之间的关系。
对于实数空间或者复数空间中的向量a 和b,柯西-施瓦兹不等式可以表示为:|a · b| ≤ |a| * |b|其中|a|和|b|分别表示a和b的范数。
这个不等式在几何学中有很多应用,也可以用来证明其他不等式。
4. 切比雪夫不等式切比雪夫不等式是一种描述随机变量与其期望之间关系的不等式。
对于一个随机变量X和一个实数a,切比雪夫不等式可以表示为:P(|X - E(X)| ≥ a) ≤ Var(X) / a^2其中P表示概率,E(X)表示X的期望,Var(X)表示X的方差。
这个不等式可以用于分析随机变量的离散程度,也可以应用于概率论和统计学中。
以上是高一均值不等式的相关知识点总结。
通过对这些知识点的学习,我们可以更好地理解和应用不等式,解决实际问题。
在后续的学习中,我们还可以拓展和应用这些知识,进一步提高数学的应用能力。
第3讲 基本不等式,)1.基本不等式ab ≤a +b2(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. 2.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a +b2,几何平均数为ab ,基本不等式可叙述为:两个正实数的算术平均数不小于它们的几何平均数.3.利用基本不等式求最值问题 已知x >0,y >0,则(1)假如积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)假如和x +y 是定值p ,那么当且仅当x =y 时,xy 有最大值是p 24.(简记:和定积最大)1.辨明两个易误点(1)使用基本不等式求最值,“一正,二定,三相等”三个条件缺一不行; (2)连续使用基本不等式求最值要求每次等号成立的条件全都. 2.活用几个重要的不等式a 2+b 2≥2ab (a ,b ∈R );b a +ab≥2(a ,b 同号且都不为0);ab ≤⎝ ⎛⎭⎪⎫a +b 22(a ,b ∈R );⎝ ⎛⎭⎪⎫a +b 22≤a 2+b 22(a ,b ∈R ). 3.巧用“拆”“拼”“凑”在运用基本不等式时,要特殊留意“拆”“拼”“凑”等技巧,使其满足基本不等式中“正”“定”“等”的条件.1.教材习题改编 将正数m 分成两个正数a 与b 之和,则ab 的范围为( )A .(0,m 22]B .(0,m 24]C .[m 22,+∞)D .[m 24,+∞)B a +b =m ≥2ab , 所以ab ≤m 24,故选B.2.教材习题改编 函数f (x )=x +1x的值域为( )A .B .∪ 当x >0时,x +1x≥2x ·1x=2.当x <0时,-x >0. -x +1-x≥2(-x )·1(-x )=2.所以x +1x≤-2.所以f (x )=x +1x的值域为(-∞,-2]∪ 设折成的矩形的两边分别为x ,y (x >0,y >0).则x +y =a2.由于x +y ≥2xy , 所以xy ≤14(x +y )2=a 216,即S 矩形≤a 216. 当且仅当x =y =a 4时,(S 矩形)max =a 216.故选D.4.若x >1,则x +4x -1的最小值为________. x +4x -1=x -1+4x -1+1≥4+1=5. 当且仅当x -1=4x -1, 即x =3时等号成立. 55.若实数x ,y 满足xy =1,则x 2+2y 2的最小值为______.由于xy =1,所以y =1x,所以x 2+2y 2=x 2+2x2≥2x 2·2x2=2 2.即x 2+2y 2的最小值为2 2. 2 2利用基本不等式求最值(高频考点)利用基本不等式求最值是高考的常考内容,题型主要为选择题、填空题. 高考对利用基本不等式求最值的考查主要有以下三个命题角度: (1)知和求积的最值; (2)知积求和的最值; (3)求参数的值或范围.(1)(2021·安徽合肥二模)若a ,b 都是正数,则⎝⎛⎭⎪⎫1+b a ⎝⎛⎭⎪⎫1+4a b 的最小值为( )A .7B .8C .9D .10(2)(2021·安徽安庆二模)已知a >0,b >0,a +b =1a +1b ,则1a +2b的最小值为( )A .4B .2 2C .8D .16【解析】 (1)由于a ,b 都是正数,所以⎝ ⎛⎭⎪⎫1+b a ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+4a b=5+b a +4a b≥5+2b a ·4ab=9,当且仅当b =2a >0时取等号.故选C.(2)由a >0,b >0,a +b =1a +1b =a +b ab ,得ab =1,则1a +2b≥21a ·2b =2 2.当且仅当1a =2b ,即a =22,b =2时等号成立.故选B.【答案】 (1)C (2)B角度一 知和求积的最值1.若实数a ,b 满足1a +2b=ab ,则ab 的最小值为( )A . 2B .2C .2 2D .4C 由1a +2b =ab 知a >0,b >0,所以ab =1a +2b ≥22ab,即ab ≥22, 当且仅当⎩⎪⎨⎪⎧1a =2b ,1a +2b =ab ,即a =42,b =242时取“=”, 所以ab 的最小值为2 2. 角度二 知积求和的最值 2.已知函数y =ax +3-2(a >0,a ≠1)的图象恒过定点A ,若点A 在直线x m +y n=-1上,且m ,n >0,则3m+n 的最小值为________.易知函数y =ax +3-2(a >0,a ≠1)恒过定点(-3,-1),所以A (-3,-1).又由于点A 在直线x m +yn=-1上,所以3m +1n=1.所以3m +n =(3m +n )·⎝ ⎛⎭⎪⎫3m +1n=10+3m n +3n m≥10+23m n ·3nm=16,当且仅当m =n 时,等号成立, 所以3m +n 的最小值为16. 16角度三 求参数的值或范围 3.已知不等式(x +y )⎝ ⎛⎭⎪⎫1x +a y ≥9对任意的正实数x ,y 恒成立,则正实数a 的最小值为________.(x +y )⎝ ⎛⎭⎪⎫1x +a y =1+a +y x+ax y≥1+a +2a =(a +1)2(x ,y ,a >0),当且仅当y =ax 时取等号, 所以(x +y )·⎝ ⎛⎭⎪⎫1x +a y 的最小值为(a +1)2,于是(a +1)2≥9恒成立. 所以a ≥4. 4利用基本不等式解决实际问题小王高校毕业后,打算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,需另投入流淌成本为W (x )万元,在年产量不足8万件时,W (x )=13x2+x (万元).在年产量不小于8万件时,W (x )=6x +100x-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-流淌成本)(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)由于每件商品售价为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 )=-13(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 ≤35-2x ·100x=35-20=15,此时,当且仅当x =100x,即x =10时,L (x )取得最大值15万元.由于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.某商品每件成本价为80元,售价为100元,每天售出100件.若售价降低x 成(1成=10%),售出商品数量就增加85x 成.要求售价不能低于成本价.(1)设该商店一天的营业额为y ,试求y 与x 之间的函数关系式y =f (x ),并写出定义域. (2)若要求该商品一天营业额至少为10 260元,求x 的取值范围.(1)由题意得y =100⎝ ⎛⎭⎪⎫1-x 10·100⎝ ⎛⎭⎪⎫1+850x . 由于售价不能低于成本价,所以100⎝ ⎛⎭⎪⎫1-x 10-80≥0,得x ≤2.所以y =f (x )=20(10-x )(50+8x ),定义域为.(2)由题意得20(10-x )(50+8x )≥10 260,化简得8x 2-30x +13≤0.解得12≤x ≤134.所以x 的取值范围是⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,2.,)——忽视最值取得的条件致误(1)已知x >0,y >0,且1x +2y=1,则x +y 的最小值是________.(2)函数y =1-2x -3x(x <0)的最小值为________.【解析】 (1)由于x >0,y >0,所以x +y =(x +y )⎝ ⎛⎭⎪⎫1x +2y=3+y x+2xy≥3+22(当且仅当y =2x 时取等号),所以当x =2+1,y =2+2时,(x +y )min =3+2 2. (2)由于x <0,所以y =1-2x -3x =1+(-2x )+(-3x)≥1+2(-2x )·3-x=1+26,当且仅当x =-62时取等号,故y 的最小值为1+2 6. 【答案】 (1)3+2 2 (2)1+2 6(1)利用基本不等式求最值,肯定要留意应用条件,如本例(2)易忽视条件x <0而误用基本不等式得2x +3x≥2 6.(2)尽量避开多次使用基本不等式,若必需多次使用,肯定要保证等号成立的条件全都.当3<x <12时,函数y =(x -3)(12-x )x的最大值为________.y =(x -3)(12-x )x=-x 2+15x -36x=-⎝⎛⎭⎪⎫x +36x +15≤-2x ·36x+15=3.当且仅当x =36x, 即x =6时,y max =3. 3,)1.(2021·海口调研)已知a ,b ∈(0,+∞),且a +b =1,则ab 的最大值为( ) A .1B .14C .12D .22B 由于a ,b ∈(0,+∞), 所以1=a +b ≥2ab , 所以ab ≤14,当且仅当a =b =12时等号成立.2.已知f (x )=x +1x-2(x <0),则f (x )有( )A .最大值为0B .最小值为0C .最大值为-4D .最小值为-4C 由于x <0,所以f (x )=-⎣⎢⎡⎦⎥⎤(-x )+1(-x )-2≤-2-2=-4, 当且仅当-x =1-x,即x =-1时取等号.3.(2021·安徽省六校联考)若正实数x ,y 满足x +y =2,且1xy≥M 恒成立,则M 的最大值为( )A .1B .2C .3D .4A 由于正实数x ,y 满足x +y =2, 所以xy ≤(x +y )24=224=1,所以1xy ≥1;又1xy≥M 恒成立,所以M ≤1,即M 的最大值为1.4.已知函数y =x -4+9x +1(x >-1),当x =a 时,y 取得最小值b ,则a +b 等于( ) A .-3 B .2 C .3D .8C y =x -4+9x +1=x +1+9x +1-5, 由于x >-1,所以x +1>0,9x +1>0. 所以由基本不等式, 得y =x +1+9x +1-5≥2(x +1)·9x +1-5=1, 当且仅当x +1=9x +1,即(x +1)2=9,即x +1=3,x =2时取等号, 所以a =2,b =1,a +b =3.5.已知x >0,y >0,x +3y +xy =9,则x +3y 的最小值为( ) A .2 B .4 C .6D .8C 由已知得x +3y =9-xy , 又由于x >0,y >0,所以x +3y ≥23xy ,所以3xy ≤⎝ ⎛⎭⎪⎫x +3y 22,当且仅当x =3y 时,即x =3,y =1时取等号,(x +3y )2+12(x +3y )-108≥0. 令x +3y =t ,则t >0且t 2+12t -108≥0, 得t ≥6即x +3y ≥6.6.某车间分批生产某种产品,每批产品的生产预备费用为800元,若每批生产x 件,则平均仓储时间为x8天,且每件产品每天的仓储费用为1元.为使平均到每件产品的生产预备费用与仓储费用之和最小,每批应生产产品( )A .60件B .80件C .100件D .120件B 若每批生产x 件产品,则每件产品的生产预备费用是800x 元,仓储费用是x 8元,总的费用是800x +x8≥2800x ·x8=20, 当且仅当800x =x8,即x =80时取等号.7.(2021·郑州检测)已知a >0,b >0,a +2b =3,则2a +1b的最小值为________.由a +2b =3得13a +23b =1,所以2a +1b =⎝ ⎛⎭⎪⎫13a +23b ⎝ ⎛⎭⎪⎫2a +1b=43+a 3b +4b 3a ≥43+2a 3b ·4b 3a =83. 当且仅当a =2b =32时取等号.838.已知函数f (x )=4x +a x(x >0,a >0)在x =3时取得最小值,则a =________. f (x )=4x +a x≥24x ·a x =4a ,当且仅当4x =a x,即a =4x 2时取等号,则由题意知a =4×32=36.369.正实数x ,y 满足x +2y =2,则3x +9y的最小值是______. 利用基本不等式可得3x +9y =3x +32y ≥23x ·32y =23x +2y.由于x +2y =2, 所以3x +9y ≥232=6,当且仅当3x =32y,即x =1,y =12时取等号.610.不等式x 2+x <a b +b a对任意a ,b ∈(0,+∞)恒成立,则实数x 的取值范围是________.依据题意,由于不等式x 2+x <a b +b a对任意a ,b ∈(0,+∞)恒成立,则x 2+x <⎝ ⎛⎭⎪⎫a b +b a min,由于a b +ba ≥2a b ·b a=2,当且仅当a =b 时等号成立,所以x 2+x <2,求解此一元二次不等式可知-2<x <1,所以x 的取值范围是(-2,1).(-2,1)11.已知x >0,y >0,且2x +8y -xy =0,求 (1)xy 的最小值; (2)x +y 的最小值. (1)由2x +8y -xy =0, 得8x +2y=1,又x >0,y >0,则1=8x +2y ≥28x ·2y=8xy.得xy ≥64,当且仅当x =16,y =4时,等号成立. 所以xy 的最小值为64.(2)由2x +8y -xy =0,得8x +2y=1,则x +y =⎝⎛⎭⎪⎫8x +2y·(x +y )=10+2x y +8yx≥10+22x y ·8yx=18.当且仅当x =12且y =6时等号成立, 所以x +y 的最小值为18.12.(2021·东北育才学校模拟)设OA →=(1,-2),OB →=(a ,-1),OC →=(-b ,0)(a >0,b >0,O 为坐标原点),若A ,B ,C 三点共线,则2a +1b的最小值是( )A .4B .92C .8D .9D 由于AB →=OB →-OA →=(a -1,1), AC →=OC →-OA →=(-b -1,2),若A ,B ,C 三点共线, 则有AB →∥AC →,所以(a -1)×2-1×(-b -1)=0,所以2a +b =1, 又a >0,b >0,所以2a +1b =⎝ ⎛⎭⎪⎫2a +1b ·(2a +b )=5+2b a+2ab≥5+22b a ·2ab=9,当且仅当⎩⎪⎨⎪⎧2b a =2a b ,2a +b =1,即a =b =13时等号成立.13.已知x >0,y >0,且2x +5y =20. 求:(1)u =lg x +lg y 的最大值; (2)1x +1y的最小值.(1)由于x >0,y >0,所以由基本不等式,得2x +5y ≥210xy . 由于2x +5y =20,所以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.所以u =lg x +lg y =lg(xy )≤lg 10=1.所以当x =5,y =2时,u =lg x +lg y 有最大值1. (2)由于x >0,y >0,所以1x +1y =⎝ ⎛⎭⎪⎫1x +1y ·2x +5y 20=120⎝ ⎛⎭⎪⎫7+5y x +2x y ≥120⎝⎛⎭⎪⎫7+2 5y x ·2x y =7+21020. 当且仅当5y x =2xy时,等号成立.由⎩⎪⎨⎪⎧2x +5y =20,5y x =2x y ,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =1010-203,y =20-4103.所以1x +1y 的最小值为7+21020.14.(2021·常州期末调研)某学校为了支持生物课程基地争辩植物生长,方案利用学校空地建筑一间室内面积为900 m 2的矩形温室,在温室内划出三块全等的矩形区域,分别种植三种植物,相邻矩形区域之间间隔1 m ,三块矩形区域的前、后与内墙各保留1 m 宽的通道,左、右两块矩形区域分别与相邻的左右内墙保留3 m 宽的通道,如图.设矩形温室的室内长为x (单位:m),三块种植植物的矩形区域的总面积为S (单位:m 2).(1)求S 关于x 的函数关系式; (2)求S 的最大值. (1)由题设,得S =(x -8)⎝ ⎛⎭⎪⎫900x -2=-2x -7 200x +916,x ∈(8,450).(2)由于8<x <450, 所以2x +7 200x≥22x ×7 200x=240.当且仅当x =60时等号成立,从而S ≤676.故当矩形温室的室内长为60 m 时,三块种植植物的矩形区域的总面积最大,最大为676 m 2.。
高三数学第一轮复习讲义算术平均数与几何平均数一.复习目标: 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”.二.知识要点:1.算术平均数: ; 几何平均数: .2.定理: .3.推论: .三.课前预习:1.若1a b >>,P =1(lg lg )2Q a b =+,lg 2a b R +=,则 ( ) ()A R P Q <<()B P Q R << ()C Q P R << ()D P R Q <<2.若a 是正实数,2223a b +,则的最大值是 .3.≤,x y 都成立,试问k 的最小值是 . 四.例题分析: 例1.已知,,,a b x y R +∈(,a b 为常数),1a b x y+=,求x y +的最小值.例2.已知,x y R +∈ ,且280x y xy +-=,求x y +的最小值.例3.当2n >时,求证:log (1)log (1)1n n n n -+<.例4. 在某两个正数,x y 之间插入一个正数a ,使,,x a y 成等比数列;若另外插入两个正数,b c ,使,,,x b c y 成等差数列,求证:2(1)(1)(1)a b c +≤++.五.课后作业:1.设,x y R +∈,且()1xy x y -+=,则 ( )()A 1)x y +≥ ()B 1xy ≤ ()C 21)x y +≤ ()D 1)xy ≥2.下列函数中,y 的最小值为4的是 ( )()A 4y xx=+ ()B 2y = ()C 4x x y e e -=+ ()D sin (0)sin y x x x π=+<<3.若0,0a b >>,且21a b +=,则224s a b =-的最大值是 ( )()A 212- ()B 12- ()C 212+ ()D 12+ 4.若0a b <<且1a b +=,则四个数221,,2,2b ab a b +21中最大的是 . 5.关于x 的方程9(4)340x x a +++=有解,则实数a 的取值范围是 .6.已知,,,a b x y R +∈(,a b 为常数),10a b +=,1a b x y+=,求x y +的最小值为18,求,a b 的值.7.生产某种商品x 吨,所需费用是)10151000(2x x ++元,当出售这种商品时,每吨价格为p 元,这里bx a p +=(,a b 为常数), (1)为了使这种商品的每吨平均生产费用最小,那么这种商品的产量为多少吨?(2)如果生产出来的产品是150吨,并且能全部卖完,那么每吨价格是40元时利润最大,求,a b 的值.8.某单位决定投资3200元建一长方体状仓库,高度恒定,它的后墙利用旧墙不花钱,正面用铁珊,每米造价40元,两侧墙砌砖,每米造价45元,顶部每平方米造价20元,计算:(1)仓库面积S 的最大允许值是多少?(2)为了使仓库面积S 达到最大,而实际投资又不超过预算,那么正面用铁珊应设计为多长?。
算术平均数与几何平均数
时间:45分钟 分值:100分
一、选择题(每小题5分,共30分)
1.设a >0,b >0,下列不等式中不成立的是 ( ) A.b a +a b
≥2 B .a 2+b 2≥2ab C.b 2a +a 2b ≥a +b D. 1a + 1b ≥2+2a +b
解析:由b a >0且a b
>0, 得b a +a b ≥2b a ·a b
=2, 所以A 成立,B 显然成立.
不等式C 可变形为a 3+b 3≥a 2b +ab 2⇔(a 2-b 2)(a -b )≥0⇔(a -b )2(a +b )≥0,所以C 成立. 答案:D
2.已知p =a +1a -2
,q =(12)x 2-2,其中a >2, x ∈R ,则p ,q 的大小关系为 ( ) A .p ≥q B .p >q
C .p <q
D .p ≤q
解析:p =a +1a -2=(a -2)+1a -2
+2≥2+2=4,当且仅当a =3时,取得等号;而由于x 2-2≥-2,故q =(12)x 2-2≤(12
)-2=4,当且仅当x =0时,取得等号,故p ≥q . 答案:A
3.“a =18”是“对任意的正数x,2x +a x
≥1”的 ( ) A .充分不必要条件 B .必要不充分条件
C .充要条件
D .既不充分也不必要条件
解析:a =18⇒2x +a x =2x +18x ≥22x ×18x =1,另一方面对任意正数x,2x +a x ≥1成立,只要2x +a x ≥22x ×a x =22a ≥1,解得a ≥18
. 答案:A
4.当a ≥0,b ≥0,且a +b =2,则 ( )
A .ab ≤12
B .ab ≥12
C .a 2+b 2≥2
D .a 2+b 2≤3
解析:∵a ≥0,b ≥0,且a +b =2,∴4=(a +b )2=a 2+b 2+2ab ≤2(a 2+b 2),即a 2+b 2≥2. 答案:C
5.(2009·天津高考)设a >0,b >0.若3是3a 与3b 的等比中项,则1a +1b 的最小值为( ) A .8 B .4
C .1 D.14
解析:3是3a 与3b 的等比中项⇒3a ·3b =3⇒3a +b =3⇒a +b =1,
∵a >0,b >0,∴ab ≤a +b 2=12⇒ab ≤14
.
∴1a +1b =a +b ab =1ab ≥114
=4. 答案:B
6.(2010·湖北宜昌)设M 是△ABC 内一点,且AB →·AC →=23,∠BAC =30°,定义f (M )=(m ,
n ,p ),其中m ,n ,p 分别是△MBC ,△MCA ,△MAB 的面积,若f (M )=(12,x ,y ),则1x +4y
的最小值是 ( )
A .18
B .16
C .9
D .8
解析:由AB →·AC →=23及∠BAC =30°可计算出△ABC 的面积为1,而由已知条件可知x +y
+12=1,从而可得x +y =12,进一步可求出1x +4y
的最小值为18,故应选择A. 答案:A
二、填空题(每小题5分,共20分)
7.已知x ,y ∈R +,且x +4y =1,则x ·y 的最大值为__________.
解析:xy =14x ·4y ≤14(x +4y 2)2=116
, 当且仅当x =4y =12
时取等号. 答案:116
8.设a 、b 为正数,且a +b =1,则12a +1b
的最小值是______. 解析:a +b =1,
12a +1b =(a +b )(12a +1b
) =12+1+b 2a +a b ≥32+2b 2a ·a b
=32+212=32+ 2 (当且仅当b 2a =a b
,即2a 2=b 2时取等号). 答案:32
+ 2 9.(2009·重庆诊断)已知a >0,b >0且a +b =2,若S =a 2+b 2+2ab ,则S 的最大值为________. 解析:由题意得a +b ≥2ab ,0<ab ≤1,S =a 2+b 2+2ab =(a +b )2-2ab +2ab =-
2(ab -12)2+92≤92,当且仅当ab =14时取得等号,因此S 的最大值是92
. 答案:92
10.(2009·泉州质检)已知球O 1,球O 2的半径分别为1、r ,体积分别为V 1、V 2,表面积
分别为S 1、S 2,当r ∈(1,+∞)时,V 2-V 1S 2-S 1
的取值范围是________. 解析:V 2-V 1S 2-S 1=43πr 3-43π4πr 2-4π=13·r 3-1r 2-1=13·r 2+r +1r +1=13·(r +1)2-(r +1)+1r +1=13[(r +1)+1r +1
-1]>13
. 答案:(13
,+∞)
三、解答题(共50分)
11.(15分)已知a ,b ,c 为不全相等的正数.
求证:b +c -a a +c +a -b b +a +b -c c
>3. 证明:证法1:左式=(b a +a b )+(c b +b c )+(a c +c a
)-3. ∵a ,b ,c 为不全相等的正数,
∴b a +a b ≥2,c b +b c ≥2,a c +c a
≥2,且等号不同时成立. ∴(b a +a b )+(c b +b c )+(a c +c a
)-3>6-3 =3.
即b +c -a a +c +a -b b +a +b -c c
>3. 证法2:左式=(a +b +c a -2)+(a +b +c b -2)+(a +b +c c -2)=(a +b +c )(1a +1b +1c
)-6. ∵a ,b ,c 为不全相等的正数,
∴(a +b +c )(1a +1b +1c )-6>33abc ·331abc
-6 =9-6=3. 即b +c -a a +c +a -b b +a +b -c c
>3. 12.(15分)已知a 、b ∈(0,+∞),a 2+b 22
=1,求a 1+b 2的最大值. 解:由已知得b 2=2-2a 2,a 变形为a =12
·2a , ∴a 1+b 2=a 3-2a 2
=12·2a ·3-2a 2≤12⎣
⎢⎡⎦⎥⎤(2a )2+3-2a 22 =12×32
=324. 当且仅当2a =3-2a 2,即a =32时,a 1+b 2的最大值是324
.
图1
13.(20分)如图1,要设计一张矩形广告,该广告含有大小相等的左、右两个矩形栏目(即图中阴影部分),这两栏的面积之和为18000 cm 2,四周空白的宽度为10 cm ,两栏之间的中缝空白的宽度为5 cm ,怎样确定广告的高与宽的尺寸(单位:cm),能使矩形广告面积最小?
解:设矩形栏目的高为a cm ,宽为b cm ,
则ab =9000.①
广告的高为a +20,宽为2b +25,其中a >0,b >0.
∴广告的面积S =(a +20)(2b +25)=2ab +40b +25a +500=18500+25a +40b ≥18500+225a ·40b =18500+21000ab =24500,
当且仅当25a =40b 时等号成立,此时b =58
a , 代入①式得a =120,从而
b =75,
即当a =120,b =75时,S 取得最小值为24500.
故广告的高为140 cm,宽为175 cm时,可使广告的面积最小.。