【优化方案】2014届高考数学6.2 算术平均数与几何平均数 课时闯关(含答案解析)
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一、选择题
1.(2011·高考重庆卷)已知a >0,b >0,a +b =2,则y =1a +4
b
的最小值是( )
A.72 B .4 C.92
D .5 解析:选C.∵a +b =2,∴a +b
2
=1,
∴1a +4b =⎝⎛⎭⎫1a +4b ⎝⎛⎭⎫a +b 2=52+⎝⎛⎭⎫2a b +b 2a ≥52+2 2a b ·b 2a =92(当且仅当2a b =b
2a
,即b =2a
时,“=”成立),故y =1a +4b 的最小值为9
2
.
2.(2013·广东三校联考)已知x >0,y >0,x lg 2+y lg 8=lg 2,则1x +1
3y
的最小值是( )
A .2
B .2 2
C .4
D .2 3
解析:选C.∵x lg 2+y lg 8=lg 2x
+lg 23y =lg(2x ·23y )=lg2x +3y =lg 2,∴x +3y =1,
∴1x +13y =⎝⎛⎭⎫1x +13y (x +3y )=2+3y x +x 3y ≥2+21=4,当且仅当3y x =x 3y ,即x =3y =12
时,1x +1
3y
取得最小值4,故选C. 3.设x ,y 为正数,则(x +y )(1x +4
y
)的最小值为( )
A .6
B .9
C .12
D .15
解析:选 B.(x +y )(1x +4y )=4x y +y x +5≥2 4x y ·y x +5=4+5=9,当且仅当4x y =y
x
,即2x
=y 时,原式最小值为9.
4.设a >b >0,则a 2+1ab +1
a (a -
b )
的最小值是( )
A .1
B .2
C .3
D .4
解析:选D.a 2+1ab +1a (a -b )=a 2-ab +ab +1ab +1
a (a -
b )
=a (a -b )+1a (a -b )
+ab +1
ab ≥2+2=4.
当且仅当a (a -b )=1且ab =1,即a =2,b =2
2
时取等号.
5.(2012·高考湖南卷)已知两条直线l 1 :y =m 和l 2 : y =8
2m +1
(m >0),l 1与函数y =|log 2x |
的图象从左至右相交于点A ,B ,l 2 与函数y =|log 2x |的图象从左至右相交于点C ,D .记线段
AC 和BD 在x 轴上的投影长度分别为a ,b .当m 变化时,b
a
的最小值为( )
A .16 2
B .8 2
C .834
D .434
解析:选B.数形结合可知A ,C 点的横坐标在区间(0,1)内,B ,D 点的横坐标在区间(1,
+∞)内,而且x C -x A 与x B -x D 同号,所以b a =x B -x D
x C -x A
,根据已知|log 2x A |=m ,即-log 2x A =m ,
所以x A =2-m .同理可得x C =2-
82m +1,x B =2m ,x D =28
2m +1,所以b a
=
2m
-28
2m +1
2-8
2m +1-2
-m
=
2m
-28
2m +11
28
2m +1
-12
m
=2m
-28
2m +1
2m
-28
2m +12m
·28
2m +1
=28
2m +1+m
,由于82m +1+m =82m +1+2m +12-12≥4-12=72,当且仅当82m +1
=
2m +12,即2m +1=4,m =32时等号成立,故b
a 的最小值为27
2=8 2. 二、填空题
6.已知t >0,则函数y =t 2-4t +1
t
的最小值为________.
解析:∵t >0,∴y =t 2-4t +1t =t +1
t
-4≥2-4=-2.
答案:-2 7.(2011·高考浙江卷)设x ,y 为实数,若4x 2+y 2+xy =1,则2x +y 的最大值是________. 解析:设2x +y =t ,∴y =t -2x ,代入4x 2+y 2+xy =1,整理得6x 2-3tx +t 2-1=0.关于
x 的方程有根,因此Δ=(-3t )2-4×6×(t 2-1)≥0,解得-2105≤t ≤210
5
.则2x +y 的最大
值是2105
.
答案:2105
8.(2012·高考江苏卷)已知正数a ,b ,c 满足:5c -3a ≤b ≤4c -a ,c ln b ≥a +c ln c ,则b
a
的取值范围是________. 解析:由条件可得⎩⎪⎨⎪⎧
3·a c +b
c
≥5a c +b
c ≤4,
b c ≥e a c
令a c =x
,b
c
=y ,则问题转化为约束条件为⎩⎪⎨⎪
⎧
3x +y ≥5x +y ≤4y ≥e x
,求目标函数z =b a =y
x
的取值范围.
作出不等式组所表示的平面区域(如图中阴影部分),过原点作y =e x 的切线,切线方程为y =e x ,切点P (1,e)在区域内.
故当直线y =zx 过点P (1,e)时,z min =e ;
当直线y =zx 过点C ⎝⎛⎭⎫12,72时,z max =7,故b
a
∈[e,7]. 答案:[e,7] 三、解答题
9.求3
a -4
+a 的取值范围.
解:显然a ≠4,当a >4时,a -4>0,
∴3a -4+a =3a -4+(a -4)+4≥2 3a -4×(a -4)+4 =23+4,
当且仅当3
a -4
=a -4,即a =4+3时,取等号;
当a <4时,a -4<0,
∴3a -4+a =3a -4+(a -4)+4=-[34-a
+(4-a )]+4 ≤-2 3
4-a ×(4-a )+4=-23+4,
当且仅当3
4-a =4-a ,即a =4-3时取等号.
∴3a -4
+a 的取值范围是(-∞,-23+4]∪[23+4,+∞). 10.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: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>3, 即b +c -a a +c +a -b b +a +b -c c
>3.
11.(探究选做)如图,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18 000 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),能使矩形广告的面积最小?
解:设矩形栏目的高为a cm ,宽为b cm , 则ab =9 000.①
广告的高为a +20,宽为2b +25,其中a >0,b >0. 则广告的面积S =(a +20)(2b +25)
=2ab +40b +25a +500=18 500+25a +40b ≥18 500+225a ·40b =18 500+2 1 000ab =24 500.
当且仅当25a =40b 时等号成立,此时b =5
8
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24 500.
故当广告的高为140 cm ,宽为175 cm 时,可使广告的面积最小.。