基本不等式重要题型总结
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《不等式》常见考试题型总结一、高考与不等式高考试题,有关不等式的试题约占总分的12% 左右,主要考查不等式的基本知识,基本技能,以及学生的运算能力,逻辑思维能力,分析问题和解决问题的能力.选择题和填空题主要考查不等式的性质、比较大小和解简单不等式,还可能与函数、方程等内容相结合的小综合.解答题主要是解不等式或证明不等式或以其他知识为载体的综合题。
不等式常与下列知识相结合考查:①不等式的性质的考查常与指数函数、对数函数、三角函数的性质的考查相结合,一般多以选择题的形式出现,有时也与充要条件、函数单调性等知识结合,且试题难度不大;②解不等式的试题主要在解答中出现,常常是解含参不等式较多,且多与二次函数、指数、对数、可能还会出现导数相结合命题;③证明不等式是理科考查的重点,经常同一次函数、二次函数、数列、解析几何,甚至还可能与平面向量等结合起来考查.二、常见考试题型(1)求解不等式解集的题型(分式不等式的解法,根式不等式的解法,绝对值不等式的解法,含参不等式的解法,简单的一元高次不等式的解法)(2)不等式的恒成立问题(不等式恒成立问题的常规处理方式常应用函数方程思想,分离变量法,数形结合法)(3)不等式大小比较常用方法:1.作差:作差后通过分解因式、配方等手段判断差的符号得出结果;2.作商(常用于分数指数幂的代数式);3.分析法;4.平方法;5.分子(或分母)有理化;6.利用函数的单调性;7.寻找中间量或放缩法 ;8.图象法。
(4)不等式求函数最值技巧一:凑项例:已知,求函数的最大值。
54x <14245y x x =-+-技巧二:凑系数例. 当时,求的最大值。
(82)y x x =-技巧三: 分离例. 求的值域。
2710(1)1x x y x x ++=>-+技巧四:换元例. 求的值域。
2710(1)1x x y x x ++=>-+技巧五:函数的单调性(注意:在应用最值定理求最值时,若遇等号取不到的情况,应结合函数的单调性。
基本不等式题型及常用方法总结1. 引言不等式是数学中重要的概念之一,它在数学建模、优化理论、概率论等领域中有着广泛的应用。
基本不等式是解决不等式问题的基础,掌握常用的解题方法对于学习和应用不等式理论至关重要。
本文将系统总结基本不等式题型及常用方法,以帮助读者更好地理解和应用这一领域的知识。
2. 一元一次不等式2.1 一元一次线性不等式2.1.1 基本性质:线性函数图像特点、函数值与符号关系在解决一元一次线性函数时,我们首先需要了解线性函数图像的特点。
对于形如ax+b>0或ax+b<0的线性函数,我们可以通过求解对应方程ax+b=0得到临界点x=-b/a,并以此为界将数轴分为两个区间。
在每个区间内,我们可以通过选取任意一个测试点来判断该区间内函数值与符号之间的关系。
2.1.2 解法:图像法、代数法对于一元一次线性不等式,我们可以通过图像法和代数法来解决问题。
图像法是通过绘制线性函数的图像,通过观察函数在不同区间的变化来确定不等式的解集。
代数法则是通过代数运算,将不等式转化为等价的形式,从而得到解集。
例如,对于ax+b>0形式的线性不等式,我们可以将其转化为ax>-b,并根据a的正负性讨论出解集。
2.2 一元一次绝对值不等式绝对值函数是一个常见的非线性函数,在解决绝对值不等式时我们需要特别注意其特点和解题方法。
对于形如|ax+b|>c或|ax+b|<c的绝对值不等式,我们可以将其转化为一个或多个线性不等式,并根据这些线性不等式得到最终的解集。
2.3 一元二次根号型不等式二次根号型函数在数学中也有着重要地位,在解决二次根号型函数时我们需要掌握特定方法。
例如,在求解形如√(ax^2+bx+c)>0或√(ax^2+bx+c)<0 的二次根号型函数时,可以通过求出二次方程ax^2+bx+c=0 的两个实数根,并根据根的位置和函数的凹凸性来确定函数值与符号之间的关系。
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:$a^2+b^2+c^2+\frac{9}{4}\geq 2(ab+bc+ca)$。
不等式的总复习一、知识点归纳1、用不等号连接的式子叫不等式。
2、不等式的基本性质:(1)不等式的两边都加上(或减去)同一个整式,不等号的方向不变。
(2)不等式的两边都乘以(或除以)同一个正数,不等号的方向不变。
(3)不等式的两边都乘以(或除以)同一个负数,不等号的方向改变。
思考:举例说明不等式与等式的基本性质的区别?3、不等式的解集:(1)能使不等式成立的未知数的值,叫做不等式的解;(2)一个含有未知数的不等式的所有解,组成这个不等式的解集。
(3)求不等式解集的过程叫做解不等式。
4、一元一次不等式:不等式的两边都是整式,只含有一个未知数,且未知数的最高次数为1.5、解不等式的步骤:(1)去分母;(2)去括号;(3)移项、合并同类项;(4)系数化为1.例:下面是小明同学解不等式223125+<-+x x 的过程: 去分母,得 2315+<-+x x移项、合并同类项,得 22-<-x两边都除以2-,得 1<x他的解法有错误吗?如果有错误,请你指出错在哪里。
6、在数轴上表示不等式的解集:取等画实心,不等画空心7、常见的不等关系词:不少于、至少(≥);不超过、至多(≤)8、一元一次不等式与一次函数的关系:对于一次函数b kx y +=,它与x 轴的交点坐标为(k b -,0) 当0>k 时,不等式0>+b kx 的解为k b x ->,不等式0<+b kx 的解为kb x -< 当0<k 时,不等式0>+b kx 的解为k b x -<,不等式0<+b kx 的解为kb x -> 因此,在做此类题时,先看一次函数(直线)与x 轴的交点,观察交点左右两边函数值y 的大小关系。
9、一元一次不等式组:一元一次不等式组中各个不等式的解集的公共部分叫做这个一元一次不等式组的解集二、常见题型解析例1 解下列不等式,并把它们的解集分别表示在数轴上。
基本不等式题型及常用方法总结基本不等式题型包括一元一次不等式、一元二次不等式、绝对值不等式和有理不等式等。
1. 一元一次不等式:- 解法1:通过移项和化简来求解,确保不等号方向的正确性。
- 解法2:将不等式转化为等价的集合表示,再通过集合的交、并运算求解。
2. 一元二次不等式:- 解法1:将不等式化为一元二次函数的图像,通过观察图像求解或者利用函数的性质来求解。
- 解法2:通过移项和配方法将不等式转化为二次函数的标准形式,再判断二次函数图像的位置与不等号关系来求解。
3. 绝对值不等式:- 解法1:将绝对值不等式分段求解,分别讨论绝对值内部是正数还是负数的情况。
- 解法2:通过绝对值的定义和不等式的性质,将绝对值不等式转化为两个简单的不等式来求解。
4. 有理不等式:- 解法1:将有理不等式化为分式的形式,然后通过分式的性质来求解。
- 解法2:通过变量的替换来将有理不等式转化为一元二次不等式或者一元一次不等式,再利用对应的方法来求解。
常用方法总结:1. 对于一元一次不等式和一元二次不等式,常用的方法是移项和化简、画函数图像和利用函数的性质来求解。
2. 对于绝对值不等式,常用的方法是分段求解和利用绝对值的性质来求解。
3. 对于有理不等式,常用的方法是化为分式形式和利用分式的性质来求解。
4. 在求解不等式的过程中,经常需要进行合并同类项、开方、取倒数、乘除等基本运算,需要注意运算法则和符号的变化。
5. 在不等式的求解过程中,需要注意不等式两边的平方值是否相等,以及是否存在不等式的等价变换等。
同时,在进行运算过程中,需要根据不等式的符号关系来选择合适的方式。
基本不等式经典题型及解析一、基本不等式的概念基本不等式呢,就是那种超级重要又很神奇的数学知识。
它大概就是说对于正实数a、b,有(a + b)/2 ≥ √(ab),等号成立的条件是 a = b。
这个就像是数学世界里的一个小宝藏,能帮我们解决好多好多问题呢。
二、经典题型1. 求最值问题比如说有这么一道题:已知x>0,求y = x+(1/x)的最小值。
那我们就可以用基本不等式啦。
这里 a = x,b = 1/x,根据基本不等式(a + b)/2 ≥ √(ab),y=x+(1/x)≥2√(x(1/x)) = 2,当且仅当x = 1/x,也就是x = 1的时候,等号成立,所以y的最小值就是2。
再比如,已知a,b都是正数,且a + b = 1,求ab的最大值。
由基本不等式(a + b)/2 ≥ √(ab)可得,1/2≥√(ab),两边同时平方,ab≤1/4,当且仅当a = b = 1/2的时候等号成立,所以ab的最大值是1/4。
2. 证明不等式问题证明:对于任意正实数m,n,(m + n)(1/m+1/n)≥4。
我们把左边展开,得到(m + n)(1/m+1/n)=2+(m/n)+(n/m)。
这里把m/n看成a,n/m看成b,根据基本不等式(a + b)/2 ≥ √(ab),(m/n)+(n/m)≥2√((m/n)(n/m)) = 2,所以(m + n)(1/m+1/n)=2+(m/n)+(n/m)≥2 + 2 = 4。
3. 实际应用问题有一个长方形的场地,它的周长是20米,设长为x米,宽为y 米,求这个长方形场地面积的最大值。
已知周长20 = 2(x + y),也就是x + y = 10。
根据基本不等式,面积S=xy≤((x + y)/2)^2=(10/2)^2 = 25,当且仅当x = y = 5的时候等号成立,所以这个长方形场地面积的最大值是25平方米。
三、解析1. 对于求最值问题在求y = x+(1/x)的最小值时,我们准确地识别出可以用基本不等式的形式,并且注意到等号成立的条件。
高中数学基本不等式题型总结:
一、一元一次不等式
1. 原理:在一元一次不等式中,如果两个不等式的不等号方向
相同,且两个不等式的等号两边都乘以同一个正数或同一个负数,
那么不等式保持不变。
2. 解法:
a. 将不等式化简为标准形式:ax + b > 0 或 ax + b < 0,其中 a
和 b 均为实数,且a ≠ 0。
b. 对不等式进行相同操作后得到的不等式,得到不等式的解集。
二、一元二次不等式
1. 原理:在一元二次不等式中,解不等式的关键是确定二次函
数的凹凸性和零点情况。
2. 解法:
a. 将不等式化简为标准形式:ax^2 + bx + c > 0 或 ax^2 + bx + c < 0,其中 a、b 和 c 均为实数,且a ≠ 0。
b. 利用一元二次函数的凹凸性和零点情况进行分析,得到不等
式的解集。
三、绝对值不等式
1. 原理:对于绝对值不等式,根据绝对值的定义可分为绝对值大于等于零和绝对值小于等于零两种情况。
2. 解法:
a. 将不等式化简为标准形式:|ax + b| > c、|ax + b| < c 或 |ax + b| ≥ c、|ax + b| ≤ c,其中 a、b 和 c 均为实数,且a ≠ 0。
b. 根据绝对值的定义和不等式方向进行分析,得到不等式的解集。
四、其他常见不等式
1. 根据题目要求和不等式的特点,灵活运用数学运算符和基本不等式的性质,确定不等式的解集。
以上是高中数学中基本的不等式题型总结,希望能对你的研究有所帮助。
基本不等式题型大全知识点:1.几个重要不等式①()222a b ab a b R +≥∈,,(当且仅当a b =时取""=号). 变形公式:22.2a b ab +≤ ②(基本不等式)2a b+≥()a b R +∈,,(当且仅当a b =时取到等号). 变形公式: a b +≥ 2.2a b ab +⎛⎫≤ ⎪⎝⎭用基本不等式求最值时(积定和最小,和定积最大),要注意满足三个条件“一正、二定、三相等”.③(三个正数的算术—几何平均不等式)3a b c ++≥()a b c R +∈、、(当且仅当a b c ==时取到等号).④()222a b c ab bc ca a b R ++≥++∈,(当且仅当a b c ==时取到等号). ⑤3333(0,0,0)a b c abc a b c ++≥>>>(当且仅当a b c ==时取到等号).⑥0,2b a ab a b >+≥若则(当仅当a=b 时取等号)0,2b aab a b<+≤-若则(当仅当a=b 时取等号)⑦ban b n a m a m b a b <++<<++<1,其中(000)a b m n >>>>,, 规律:小于1同加则变大,大于1同加则变小.⑧220;a x a x a x a x a >>⇔>⇔<->当时,或22.x a x a a x a <⇔<⇔-<<⑨绝对值三角不等式.a b a b a b -≤±≤+2.几个著名不等式①平均不等式:1122a b a b --+≤≤≤+()a b R +∈,,(当且仅当a b =时取""=号).(即调和平均≤几何平均≤算术平均≤平方平均).变形公式:222;22a b a b ab ++⎛⎫≤≤ ⎪⎝⎭222().2a b a b ++≥ ②幂平均不等式:222212121...(...).n n a a a a a a n+++≥+++1122(,,,).x y x y R ∈④二维形式的柯西不等式: 22222()()()(,,,).a b c d ac bd a b c d R ++≥+∈当且仅当ad bc =时,等号成立.⑤三维形式的柯西不等式:2222222123123112233()()().a a a b b b a b a b a b ++++≥++⑥一般形式的柯西不等式:2222221212(...)(...)n n a a a b b b ++++++21122(...).n n a b a b a b ≥+++ ⑦向量形式的柯西不等式:设,αβ是两个向量,则,αβαβ⋅≤当且仅当β是零向量,或存在实数k ,使k αβ=时,等号成立.⑧排序不等式(排序原理):设1212...,...n n a a a b b b ≤≤≤≤≤≤为两组实数.12,,...,n c c c 是12,,...,n b b b 的任一排列,则12111122......n n n n n a b a b a b a c a c a c -+++≤+++1122....n n a b a b a b ≤+++(反序和≤乱序和≤顺序和),当且仅当12...n a a a ===或12...n b b b ===时,反序和等于顺序和.⑨琴生不等式:(特例:凸函数、凹函数)若定义在某区间上的函数()f x ,对于定义域中任意两点1212,(),x x x x ≠有12121212()()()()()().2222x x f x f x x x f x f x f f ++++≤≥或则称f(x)为凸(或凹)函数.板块一 基本不等式及其变换一、“配、凑、拆”的技巧 ①基本不等式及变形1.函数f (x )=x +1x (x >0)值域为________;函数f (x )=x +1x (x ∈R )值域为________;2.函数f (x )=x 2+1x 2+1的值域为________.2.若x >1,则x +4x -1的最小值为________. 解: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.答案:53.已知x <0,则f (x )=2+4x +x 的最大值为________. 解:∵x <0,∴-x >0,∴f (x )=2+4x +x =2-⎣⎢⎡⎦⎥⎤4-x+-x .∵-4x +(-x )≥24=4,当且仅当-x =4-x ,即x =-2时等号成立.∴f (x )=2-⎣⎢⎡⎦⎥⎤4-x+-x ≤2-4=-2,∴f (x )的最大值为-2..54124,45.1的最大值求函数已知-+-=<x x y x 答案:1.,)0(312)(.2的值并求取最值时的最值求x x x xx f ≠+=答案:略223.,,()().a b y x a x b =-+-(三星)为实常数求的最小值解:(1)方法一:方法二:(1)函数f (x )=x (1-x )(0<x <1)的值域为____________; (2)函数f (x )=x (1-2x )⎝ ⎛⎭⎪⎫0<x <12的值域为____________.解:(1)∵0<x <1,∴1-x >0, x (1-x )≤⎣⎢⎡⎦⎥⎤x +1-x 22=14, ∴f (x ) 值域为⎝ ⎛⎭⎪⎫0,14.(2)∵0<x <12,∴1-2x >0.x (1-2x )=12×2x (1-2x )≤12·⎣⎢⎡⎦⎥⎤2x +1-2x 22=18,∴f (x ) 值域为⎝ ⎛⎭⎪⎫0,18.8.已知0<x <1,则x (3-3x )取得最大值时x 的值为________. 解:由x (3-3x )=13×3x (3-3x )≤13×94=34,当且仅当3x =3-3x ,即x =12时等号成立.9.函数y =x 1-x 2的最大值为________.解:x 1-x 2=x 21-x 2≤x 2+1-x 22=12..)2)(12(,523.42222的最大值求已知++==+b a y b a答案:147162223.,1,1.2y x y R x x y +∈+=+(三星)设且求的最大值221y+≤2210.1,.x yx y xyx y+>=-(二星)若且求的最小值答案:23.设x,y∈R,且xy≠0,则⎝ ⎛⎭⎪⎫x2+1y2·⎝⎛⎭⎪⎫1x2+4y2的最小值为________.解:⎝⎛⎭⎪⎫x2+1y2⎝⎛⎭⎪⎫1x2+4y2=5+1x2y2+4x2y2≥5+21x2y2·4x2y2=9,当且仅当x2y2=12时“=”成立.14.在各项都为正数的等比数列{}n a中,若2018a=,则2017201912a a+的最小值为________.4 14.已知正数x y,满足2230x xy+-=,则2x y+的最小值是___________.3②二次分式有关12.已知t>0,则函数y=t2-4t+1t的最小值为________.答案-2解:∵t>0,∴y=t2-4t+1t=t+1t-4≥2-4=-2,且在t=1时取等号.13.当x>0时,则f(x)=2xx2+1的最大值为________.解:∵x>0,∴f(x)=2xx2+1=2x+1x≤22=1,当且仅当x=1x,即x=1时取等号.14.(1)求函数f(x)=1x-3+x(x>3)的最小值;(2)求函数f(x)=x2-3x+1x-3(x>3)的最小值;解:(1)∵x>3,∴x-3>0.∴f(x)=1x-3+(x-3)+3≥21x-3·x-3+3=5.当且仅当1x-3=x-3,即x=4时取等号,∴f(x)的最小值是5.(2)令x-3=t,则x=t+3,且t>0.∴f(x)=t+32-3t+3+1t=t+1t+3≥2t·1t+3=5.当且仅当t=1t,即t=1时取等号,此时x=4,∴当x=4时,f(x)有最小值为5.15.设x>-1,求函数y=x+4x+1+6的最小值;解:∵x>-1,∴x+1>0.∴y=x+4x+1+6=x+1+4x+1+5≥2x+1·4x+1+5=9,当且仅当x+1=4x+1,即x=1时,取等号.∴当x=1时,函数y的最小值是9.4.当x>0时,则f(x)=2xx2+1的最大值为________.解:(1)∵x >0,∴f(x)=2xx2+1=2x+1x≤22=1,当且仅当x=1x,即x=1时取等号.5.函数y=x2+2x-1(x>1)的最小值是________.解:∵x>1,∴x-1>0.∴y=x2+2x-1=x2-2x+2x+2x-1=x2-2x+1+2x-1+3x-1=x-12+2x-1+3x-1=x-1+3x-1+2≥2 x-13x-1+2=23+2.当且仅当x-1=3x-1,即x=1+3时,取等号.答案:23+2③平方平均数的应用228.,1,.x y R x y x y +∈+=+(一星)已知且求的最大值解:使用不等式变形2a b +≤.11.()0,0,1,.a b a b >>+=二星设答案:7.(三星)设,0,5,a b a b >+= _________. 解:因为,0,5,a b a b >+=所以()()139a b +++=由不等式2x y+≤2≤=,13.(四星)已知实数a b c ,,满足22201a b c a b c ++=++=,,则a 的最大值是 ____________. 解:∵222b c bc +≥,即()()2222222b c b c bc b c +++=+≥,∴()2222b c b c++≥,由0a b c ++=,得b c a +=-,由2221a b c ++=,得()22222122b c a a b c +-=+=≥,∴223a ≤,∴a ,故a .9.(三星)已知R k ∈,点(),P a b 是直线2x y k +=与圆22223x y k k +=-+的公共点,则ab 的最大值为( )BA .15B .9C .1D .53-1.(二星)若0,0x y >>的最小值为_________.2.)510)(51(.52的最值求函数≤≤-=x x x y答案:4675.cos sin ,.62的最大值求为锐角设θθθ=y答案:9二、附条件求最值:“1”的代换5:已知正数a ,b 满足a +2b =1,则1a +1b 的最小值是____. 解:1a +1b =a +2b a +a +2b b =3+2b a +ab ≥3+22b a ·ab =3+2 2.36.已知x >0,y >0,且2x +y =1,则1x +2y 的最小值是_________. 解 因为1x +2y =(2x +y )⎝ ⎛⎭⎪⎫1x +2y=4+y x +4x y ≥4+2y x ·4x y =8,等号当且仅当y =12,x =14时成立.37.已知x >0,y >0,且2x +y =1,则1x +1y 的最小值为________; 解 ∵x >0,y >0,且2x +y =1,∴1x +1y =2x +y x +2x +y y=3+y x +2xy ≥3+2 2.当且仅当y x =2xy 时,取等号.38.已知x >0,y >0,且9x +1y =1,求x +y 的最小值. 解:∵9x +1y =1,∴x +y =(x +y )⎝ ⎛⎭⎪⎫9x +1y =10+9y x +x y ≥10+29y x ·xy =16.当且仅当9y x =x y 且9x +1y =1,即x =12,y =4时取等号. ∴当x =12,y =4时,x +y 有最小值为16.39.已知x ,y 为正实数,且1x +16y =1,求x +y 的最小值. 解:∵1x +16y =1,∴x +y =(x +y )·⎝ ⎛⎭⎪⎫1x +16y =17+16x y +y x ≥17+216x y ·yx =25.当且仅当16x y =y x 且1x +16y =1时,等号成立. ∴x =5,y =20时,x +y 有最小值25.1.已知a >0,b >0,a +b =2,则y =1a +4b 的最小值是________. 解: ∵a +b =2,∴a +b2=1.∴1a +4b =⎝ ⎛⎭⎪⎫1a +4b ⎝⎛⎭⎪⎫a +b 2 =52+⎝ ⎛⎭⎪⎫2a b +b 2a≥52+22a b ·b 2a=92⎝ ⎛⎭⎪⎫当且仅当2a b =b 2a ,即b =2a 时,等号成立. 故y =1a +4b 的最小值为92.40.若正数x ,y 满足x +3y =5xy ,则3x +4y 的最小值是( )A.245B.285 C .5 D .6解 ∵x >0,y >0,由x +3y =5xy 得15⎝ ⎛⎭⎪⎫1y +3x =1.∴3x +4y =15(3x +4y )⎝ ⎛⎭⎪⎫1y +3x=15⎝ ⎛⎭⎪⎫3xy +4+9+12y x =135+15⎝⎛⎭⎪⎫3x y +12y x ≥135+15×23x y ·12yx =5(当且仅当x =2y 时取等号),∴3x +4y 的最小值为5.41.正数x ,y 满足1x +9y =1. (1)求xy 的最小值; (2)求x +2y 的最小值. 解:(1)由1=1x +9y ≥2 1x ·9y 得xy ≥36,当且仅当1x =9y ,即y =9x =18时取等号,故xy 的最小值为36.(2)由题意可得x +2y =(x +2y )⎝ ⎛⎭⎪⎫1x +9y =19+2y x +9x y ≥19+22y x ·9xy =19+62,当且仅当2y x =9xy ,即9x 2=2y 2时取等号,故x +2y 的最小值为19+6 2.9.,,280,.x y R x y xy x y +∈+-=+(二星)已知且求的最小值答案:18227.()01,,,().1a b x a b f x x x<<=+-三星设为常数求的最小值答案:2()a b +2.(二星)若直线()10,0x ya b a b+=>>过点(1,1),则a b +的最小值等于( )A.2B.3C.4D.5解:因为直线过点(1,1),所以111=+b a ,所以ba ab b a a b b a b a b a ++=+++=++=+211)11)((,因为0,0>>b a ,所以4222=⨯+≥++baa b b a a b ,当且仅当“a=b=2”时等号成立.14.(二星)若()42log 34log a b +=则a b +的最小值是( )DA .6+B .7+C .6+D .7+112511.0,0,1,:.4a b a b a b a b ⎛⎫⎛⎫>>+=++≥ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭(三星)设求证1.(四星)已知20x y >>,且满足181022x y x y++=-,求实数x 的最大值. 答案:[]2,181.已知,x y 都是正数,且1x y +=,则4121x y +++的最小值为__________.941.(三星)设,x y 是正实数,且1x y +=,则2221x y x y +++的最小值是___________.141.(三星)已知1,,(0,1)4ab a b =∈,则1211a b+--的最小值是__________.20.(四星)函数()22log 1log 1x f x x -=+,若()()1221f x f x +=(其中1x 、2x 均大于2),则()12f x x 的最小值为_______。
考点04基本不等式(3种核心题型+基础保分练+综合提升练+拓展冲刺练)【考试提醒】1.了解基本不等式的推导过程.2.会用基本不等式解决简单的最值问题.3.理解基本不等式在实际问题中的应用.【知识点】1≤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,等号成立.(3)其中叫做正数a,b的算术平均数,叫做正数a,b的几何平均数.2.几个重要的不等式(1)a2+b2≥(a,b∈R).(2)ba+ab≥(a,b同号).(3)ab≤(a,b∈R).(4)a2+b22≥(a,b∈R).以上不等式等号成立的条件均为a=b.3.利用基本不等式求最值(1)已知x,y都是正数,如果积xy等于定值P,那么当x=y时,和x+y有最小值.(2)已知x,y都是正数,如果和x+y等于定值S,那么当x=y时,积xy有最大值.注意:利用基本不等式求最值应满足三个条件“一正、二定、三相等”.【核心题型】题型一 利用基本不等式求最值(1)前提:“一正”“二定”“三相等”.(2)要根据式子的特征灵活变形,配凑出积、和为常数的形式,然后再利用基本不等式.(3)条件最值的求解通常有三种方法:一是配凑法;二是将条件灵活变形,利用常数“1”代换的方法;三是消元法.命题点1 配凑法【例题1】(2024·辽宁·一模)已知20m n >>,则 2m mm n n+-的最小值为( )A .3+B .3-C .2+D .2【变式1】故选:D (2024·四川德阳·模拟预测)已知正实数x ,y ,z 满足26x xy yz xz x z +++++=,则32x y z ++的最小值是 .【变式2】(2024·内蒙古呼伦贝尔·一模)已知函()3102f x x x =++-的最小值为m .(1)求m 的值;(2)若a ,b 为正数,且a b m +=.【变式3】(2024·黑龙江·二模)已知实数a ,b 且0ab >,则222229aba b a b +++取得最大值时,a b +的值为( )A B .C .-D .-命题点2 常数代换法【例题2】(2024·江苏南通·二模)设0x >,0y >,122y x+=,则1x y+的最小值为( )A .32B .C .32+D .3【变式1】(2024·四川成都·模拟预测)若,a b 是正实数,且111324a b a b+=++,则a b +的最小值为( )A .45B .23C .1D .2【变式2】(23-24高三上·浙江宁波·期末)已知0,0a b >>,则下列选项中,能使4a b +取得最小值25的为( )A .36ab =B .9ab a b=+C .221a b +=D .2216625a b +=【变式3】(2024·全国·模拟预测)设正实数a ,b 满足2a b +=,则1112+++a b 的最小值为( )A .23B .34C .45D .56命题点3 消元法【例题3】(2024·全国·模拟预测)已知0x >,0y >且1x y +=,则222211x y x y +++的最小值为( )A .15B .25C .35D .45【变式1】(2023·重庆·模拟预测)已知0x >,0y >,且26xy x y ++=,则2x y +的最小值为( ).A .4B .6C .8D .12【变式2】(2023·烟台模拟)已知x >0,y >0,x +3y +xy =9,则x +3y 的最小值为________.【变式3】(2024·浙江·模拟预测)已知,0,1a b ab >=,求11112S a b=+++的最小值.题型二 基本不等式的常见变形应用基本不等式的常见变形(1)ab ≤22a b +⎛⎫ ⎪⎝⎭≤a 2+b 22.(2)21a +1b≤≤a +b2≤a >0,b >0).【例题4】(2023·全国·三模)已知0a >,0b >,且1a b +=,则下列不等式不正确的是( )A .14ab £B .2212a b +³C .1121a b +>+D1£【变式1】(2023·辽宁·二模)数学命题的证明方式有很多种.利用图形证明就是一种方式.现有如图所示图形,在等腰直角三角形ABC V 中,点O 为斜边AB 的中点,点D 为斜边AB 上异于顶点的一个动点,设AD a =,BD b =,用该图形能证明的不等式为( ).A.)0,02a ba b +³>>B.)20,0aba b a b£>>+C.)0,02a b a b +£>>D.)220,0a b a b +³>>【变式2】(2023·陕西宝鸡·二模)设a ,R b Î,则“2a b +³”是“222a b +³”的( )A .充要条件B .必要不充分条件C .充分不必要条件D .既不充分也不必要条件【变式3】(2024·全国·模拟预测)已知正项数列{}n a 的前n 项和为n S ,()211n S n +=+,则下列说法正确的是( )A.11a =B .{}n a 是递减数列C .9911(1)8nn na =-=åD .1152n nn a a +++<题型三 基本不等式的实际应用 利用基本不等式求解实际问题时,要根据实际问题,设出变量,注意变量应满足实际意义,抽象出目标函数的表达式,建立数学模型,再利用基本不等式求得函数的最值.【例题5】(2023·湖南岳阳·模拟预测)如图,某人沿围墙CD 修建一个直角梯形花坛ABCD ,设直角边AD x =米,2BC x =米,若12AD AB BC ++=米,问当x = 米时,直角梯形花坛ABCD的面积最大.【变式1】(2024·黑龙江哈尔滨·一模)已知某商品近期价格起伏较大,假设第一周和第二周的该商品的单价分别为m 元和n 元()m n ¹,甲、乙两人购买该商品的方式不同,甲每周购买100元的该商品,乙每周购买20件该商品,若甲、乙两次购买平均单价分别为12,a a ,则( )A .12a a =B .12a a <C .12a a >D .12,a a 的大小无法确定【变式2】(2024·内蒙古呼和浩特·一模)小明在春节期间,预约了正月初五上午去美术馆欣赏油画,其中有一幅画吸引了众多游客驻足观赏,为保证观赏时可以有最大视角,警卫处的同志需要将警戒线控制在距墙多远处最合适呢?(单位:米,精确到小数点后两位)已知该画挂在墙上,其上沿在观赏者眼睛平视的上方3米处,其下沿在观赏者眼睛平视的上方1米处.( )A .1.73B .1.41C .2.24D .2.45【变式3】(2024·广东韶关·二模)在工程中估算平整一块矩形场地的工程量W (单位:平方米)的计算公式是()()44W =+´+长宽,在不测量长和宽的情况下,若只知道这块矩形场地的面积是10000平方米,每平方米收费1元,请估算平整完这块场地所需的最少费用(单位:元)是( )A .10000B .10480C .10816D .10818【课后强化】基础保分练一、单选题1.(2024·河南南阳·一模)已知正实数,x y 满足111x y+=,则43xy x -的最小值为( )A .8B .9C .10D .112.(2023·河南开封·三模)已知0a >,0b >,且1a b +=,a b ¹,则下列不等式成立的是( )A 1122a b<<+B 1122a b<+<C .1122a b +<<D .1122a b+<3.(22-23高三上·湖南长沙·阶段练习)甲、乙两名司机的加油习惯有所不同,甲每次加油都说“师傅,给我加300元的油”,而乙则说“师傅帮我把油箱加满”,如果甲、乙各加同一种汽油两次,两人第一次与第二次加油的油价分别相同,但第一次与第二次加油的油价不同,乙每次加满油箱,需加入的油量都相同,就加油两次来说,甲、乙谁更合算( )A .甲更合算B .乙更合算C .甲乙同样合算D .无法判断谁更合算4.(2024·陕西西安·一模)“中国剩余定理”又称“孙子定理”,最早可见于中国南北朝时期的数学著作《胁子算经》卷下第二十六题,叫做“物不知数”,原文如下:今有物不知其数,三三数之剩二,五五数之剩三,七七数之剩二,问物几何现有这样一个相关的问题:被3除余2且被5除余3的正整数按照从小到大的顺序排成一列,构成数列{}n a ,记数列{}n a 的前n 项和为n S ,则260n S n+的最小值为( )A .60B .61C .75D .765.(2023·河南信阳·模拟预测)若51x -<<-,则函数()22222x x f x x ++=+有( )A .最小值1B .最大值1C .最小值1-D .最大值1-6.(2024·四川凉山·二模)已知正数,a b 满足e112a b dx x +=ò,则2aba b+的最大值为( )A B .C D .1二、多选题7.(2024·江苏·一模)已知,x y ÎR ,且123x =,124y =,则( )A .y x >B .1x y +>C .14xy <D <8.(2024·贵州贵阳·一模)已知0,0a b >>,且2a b +=,则( )A .22a b +³B .112a b +³C .22log log 1a b +£D .222a b +³三、填空题9.(2024·云南红河·二模)如图,在棱长均相等的斜三棱柱111ABC A B C -中,111π,3A AB A AC BM BB ÐÐl ===uuuur uuur ,1CN CC m =uuu r uuuu r ,若存在()()0,1,0,1l m ÎÎ,使0AM BN ×=uuuu r uuu r 成立,则l m +的最小值为.10.(2024·江西九江·二模)在ABC V 中,角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c .已知A ,B ,C 成等差数列,224a c +=,则ABC V 面积的最大值是 ,()24sin sin 3A C b +=.四、解答题11.(2024·四川广安·二模)已知a ,b ,c 均为正数,且3a b c ++=.(1)是否存在a ,b ,c ,使得()190,5a b c +Î+,说明理由;(2)6.12.(2024·四川成都·二模)已知函数()()23,32f x x g x x =-=--(1)求不等式()()f x g x £的解集N ;(2)设N 的最小数为n ,正数,a b 满足32n a b +=,求223b a a b++的最小值.综合提升练一、单选题1.(·0>,2221a ab b ++=,则222a b + )A B C .34D 2.(2024·辽宁鞍山·二模)已知a ,b 均为锐角,()sin 3sin cos a b a b =+,则tan a 取得最大值时,()tan a b +的值为( )A B C .1D .23.(23-24高三上·浙江金华·期末)若()tan 23tan a a b =-,则()tan a b +的最大值为( )A B .1C .2D 4.(2024·黑龙江齐齐哈尔·二模)早在西元前6世纪,毕达哥拉斯学派已经知道算术中项,几何中项以及调和中项,毕达哥拉斯学派哲学家阿契塔在《论音乐》中定义了上述三类中项,其中算术中项,几何中项的定义与今天大致相同.若221a b +=,则()()4141a b++的最小值为( )A .254B .916C .94D .25165.(2024·陕西西安·一模)已知二次函数()2y x b a x ab =-+-+的图象与x 轴交于A 、B 两点,图象在A 、B 两点处的切线相交于点P .若1ab =,则ABP V 的面积的最小值为( ).A .1B C .2D .46.(2023·山东泰安·模拟预测)在实验课上,小明和小芳利用一个不等臂的天平秤称取药品. 实验一:小明将5克的砝码放在天平左盘,取出一些药品放在右盘中使天平平衡;实验二:小芳将20克的砝码放在右盘,取出一些药品放在天平左盘中使天平平衡,则在这两个实验中小明和小芳共秤得的药品( )A .大于20克B .小于20克C .大于等于20克D .小于等于20克7.(2024·云南楚雄·模拟预测)足球是一项深受人们喜爱的体育运动.如图,现有一个11人制的标准足球场,其底线宽68m AB =,球门宽7.32m EF =,且球门位于底线AB 的中间,在某次比赛过程中,攻方球员带球在边界线AC 上的M 点处起脚射门,当EMF Ð最大时,点M 离底线AB 的距离约为( )A .26.32mB .28.15mC .33.80mD .37.66m8.(23-24高三上·浙江宁波·期末)设实数x ,y 满足32x >,3y >,不等式()()33222338123k x y x y x y --+--≤恒成立,则实数k 的最大值为( )A .12B .24C .D .二、多选题9.(23-24高三上·河北沧州·阶段练习)已知0a >,0b >,且111a b +=,则下列说法正确的有( )A .8ab ³B .4a b +³C .228a b +³D .49a b +³10.(23-24高三上·湖南常德·期末)已知0a b >>,则下列不等式一定成立的是( )A .11a ba b >++B .2ab a b <+C .()ln 2a b ab ++>D .111ln 1ln a b<++11.(2024·全国·模拟预测)已知正实数a ,b ,c 满足111a b c<<,则( )A .c a c b ->-B .b b ca a c->-C .a c -³D 12³三、填空题12.(2024·陕西咸阳·二模)已知总体的各个个体的值由小到大依次为2,4,4,6,a ,b ,12,14,18,20,且总体的平均值为10.则11a b+的最小值为 .13.(2024·辽宁大连·一模)对于任意的正数m ,n ,不等式 312m n m n l+³+成立,则λ的最大值为14.(2024·四川泸州·二模)ABC V 的内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,已知22233c a b =-,则()tan A B -的最大值为.四、解答题15.(2024·四川成都·二模)已知函数()f x x a b =++,不等式()4f x <的解集为{06}x x <<∣.(1)求实数,a b 的值;(2)函数()f x 的最小值为t ,若正实数,,m n p 满足23m n p t ++=,求1122m p n p+++的最小值.16.(2023·陕西宝鸡·二模)已知函数()221f x x x =-++.(1)求()5f x ³的解集;(2)设()f x 的最小值为m ,若正数a ,b ,c 满足a b c m ++=,求ab ac bc ++的最大值.17.(2024·青海·一模)已知正数,,a b c 满足2a b c ++=.求证:(1)22243a b c ++³;6£.18.(2024·广东·一模)海参中含有丰富的蛋白质、氨基酸、维生素、矿物质等营养元素,随着生活水平的提高,海参逐渐被人们喜爱.某品牌的海参按大小等级划分为5、4、3、2、1五个层级,分别对应如下五组质量指标值:[300,350),[350,400),[400,450),[450,500),[500,550].从该品牌海参中随机抽取10000颗作为样本,统计得到如图所示的频率分布直方图.(1)质量指标值越高,海参越大、质量越好,若质量指标值低于400的为二级,质量指标值不低于400的为一级.现利用分层随机抽样的方法按比例从不低于400和低于400的样本中随机抽取10颗,再从抽取的10颗海参中随机抽取4颗,记其中一级的颗数为X ,求X 的分布列及数学期望;(2)甲、乙两人计划在某网络购物平台上参加该品牌海参的订单“秒杀”抢购活动,每人只能抢购一个订单,每个订单均由()*2,n n n ³ÎN 箱海参构成.假设甲、乙两人抢购成功的概率均为()215n +,记甲、乙两人抢购成功的订单总数量为Y ,抢到海参总箱数为Z .①求Y 的分布列及数学期望;②当Z 的数学期望取最大值时,求正整数n 的值.19.(2023·四川达州·二模)在ABC V 中,角A 、B 、C 所对的边分别为a 、b 、c ,3cos cos cos cos cos b c a aB C A B C+=+.(1)求tan tan B C ;(2)若3bc =,求ABC V 面积S 的最小值.拓展冲刺练一、单选题1.(2024·辽宁·一模)已知,R a b Î.则“0a >且0b >”是“2ab b a+³”的( )A .充分而不必要条件B .必要而不充分条件C .充分必要条件D .既不充分也不必要条件2.(2024·山东济宁·一模)已知ABC V 的内角,,A B C 的对边分别为,,a b c ,且3a =,cos (2)cos a B c b A =-,则ABC V 面积的最大值为( )A B C .94D .923.(2024·湖北武汉·模拟预测)在三棱锥-P ABC 中,AB =1PC =,4PA PB +=,CA -,且PC AB ^,则二面角P AB C --A B .34C .12D 4.(23-24高三上·江苏镇江·开学考试)某校在校庆期间举办羽毛球比赛,某班派出甲、乙两名单打主力,为了提高两位主力的能力,体育老师安排了为期一周的对抗训练,比赛规则如下:甲、乙两人每轮分别与体育老师打2局,当两人获胜局数不少于3局时,则认为这轮训练过关;否则不过关.若甲、乙两人每局获胜的概率分别为1p ,2p ,且满足1243p p +=,每局之间相互独立.记甲、乙在n 轮训练中训练过关的轮数为X ,若()16E X =,则从期望的角度来看,甲、乙两人训练的轮数至少为( )A .27B .24C .32D .28二、多选题5.(2024·江苏·一模)已知函数()sin 2cos2xf x x=-,则( )A .()f x 的最小正周期为πB .()f x 的图象关于点()π,0对称C .不等式()f x x >无解D .()f x 6.(23-24高三上·江苏连云港·阶段练习)已知0a >,()e 1ln 1ab -=,则( )A .1e b <<B .ln a b >C .e ln 1a b -<D .1b a -<7.(2023·全国·模拟预测)实数a ,b 满足2242a b +=,则( )A .12£abB .a b +的最大值为C .a b é-ÎêëD .()()3328a b a b ++的最大值为92三、填空题8.(2024·四川成都·模拟预测)已知实数00,x y >>,若231x y +=,则21x y +的最小值为 .9.(2024·福建漳州·模拟预测)如图,某城市有一条公路从正西方向AO 通过路口O 后转向西北方向OB ,围绕道路,OA OB 打造了一个半径为2km 的扇形景区,现要修一条与扇形景区相切的观光道MN ,则MN 的最小值为km .四、解答题10.(2023·四川资阳·模拟预测)已知0a >,0b >,且2a b +=.(1)求22a b +的最小值;(2)£.11.(22-23高一下·四川·期末)蜀绣又名“川绣”,与苏绣,湘绣,粤绣齐名,为中国四大名绣之一,蜀绣以其明丽清秀的色彩和精湛细腻的针法形成了自身的独特的韵味,丰富程度居四大名绣之首.1915年,蜀绣在国际巴拿马赛中荣获巴拿马国际金奖,在绣品中有一类具有特殊比例的手巾呈如图所示的三角形状,点D 为边BC 上靠近B 点的三等分点,60ADC Ð=°,2AD =.(1)若45ACD Ð=°,求三角形手巾的面积;(2)当ACAB取最小值时,请帮设计师计算BD 的长.12.(2024·江苏盐城·模拟预测)根据多元微分求条件极值理论,要求二元函数(,)z f x y =在约束条件(,)g x y 的可能极值点,首先构造出一个拉格朗日辅助函数(,,)(,)(,)L x y f x y g x y l l =+,其中l 为拉格朗日系数.分别对(,,)L x y l 中的,,x y λ部分求导,并使之为0,得到三个方程组,如下:(,,)(,)(,)0(,,)(,)(,)0(,,)(,)0x x x y y y L x y f x y g x y L x y f x y g x y L x y g x y l l l l l l =+=ìï=+=íï==î,解此方程组,得出解(,)x y ,就是二元函数(,)z f x y =在约束条件(,)g x y 的可能极值点.,x y 的值代入到(,)f x y 中即为极值.补充说明:【例】求函数22(,)f x y x xy y =++关于变量x 的导数.即:将变量y 当做常数,即:(,)2x f x y x y =+,下标加上x ,代表对自变量x 进行求导.即拉格朗日乘数法方程组之中的,,x y L L L l 表示分别对,,x y λ进行求导.(1)求函数222(,)2f x y x y xy xy =++关于变量y 的导数并求当1x =处的导数值.(2)利用拉格朗日乘数法求:设实数,x y 满足22(,)410g x y x y xy =++-=,求(,)2f x y x y =+的最大值.(3)①若,,x y z 为实数,且1x y z ++=,证明:22213x y z ++³.②设0a b c >>>,求221121025()a ac c ab a a b ++-+-的最小值.。
基本不等式 一、考点、热点回顾 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.2.几个重要的不等式 (1)a 2+b 2≥2ab (a ,b ∈R ).(2)b a +a b≥2(a ,b 同号). (3)ab ≤⎝⎛⎭⎫a +b 22 (a ,b ∈R ).(4)a 2+b 22≥⎝⎛⎭⎫a +b 22 (a ,b ∈R ).以上不等式等号成立的条件均为a =b .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a +b 2,几何平均数为ab ,基本不等式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.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x =y 时,x +y 有最小值2p .(简记:积定和最小)(2)如果和x +y 是定值p ,那么当且仅当x =y 时,xy 有最大值p 24.(简记:和定积最大) 知识拓展不等式的恒成立、能成立、恰成立问题(1)恒成立问题:若f (x )在区间D 上存在最小值,则不等式f (x )>A 在区间D 上恒成立⇔f (x )min >A (x ∈D ); 若f (x )在区间D 上存在最大值,则不等式f (x )<B 在区间D 上恒成立⇔f (x )max <B (x ∈D ).(2)能成立问题:若f (x )在区间D 上存在最大值,则在区间D 上存在实数x 使不等式f (x )>A 成立⇔f (x )max >A (x ∈D ); 若f (x )在区间D 上存在最小值,则在区间D 上存在实数x 使不等式f (x )<B 成立⇔f (x )min <B (x ∈D ).(3)恰成立问题:不等式f (x )>A 恰在区间D 上成立⇔f (x )>A 的解集为D ;不等式f (x )<B 恰在区间D 上成立⇔f (x )<B 的解集为D .二、典型例题例1、设0a b ,则下列不等式中正确的是( )A .a <b << B. a <<<bC .a <<b < D .<a <<b变式训练1、已知等比数列的各项均为正数,公比0<q <1,设392a a P +=,Q =,则a 3,a 9,P 与Q 的大小关系是( )A .a 3>P >Q >a 9 B. a 3>Q >P >a 9C .a 9>P >a 3>QD .P >Q >a 3>a 9考点二、利用基本不等式求最值例2、(1)已知0<x <1,则x (4-3x )取得最大值时x 的值为________.(2)函数y =x 2+2x -1(x >1)的最小值为________. (3)设a >0,b >0,且21a b +=,则11a b+的最小值为 。
不等式知识点总结及题型归纳一、解不等式1、一元二次不等式的解法一元二次不等式()00022≠<++>++a c bx ax c bx ax 或的解集:设相应的一元二次方程()002≠=++a c bx ax 的两根为2121x x x x ≤且、,ac b 42-=∆,则不等式的解的各种情况如下表: 0>∆0=∆0<∆二次函数c bx ax y ++=2(0>a )的图象c bx ax y ++=2c bx ax y ++=2c bx ax y ++=2一元二次方程()的根002>=++a c bx ax有两相异实根 )(,2121x x x x < 有两相等实根ab x x 221-==无实根的解集)0(02>>++a c bx ax{}21x x x x x ><或⎭⎬⎫⎩⎨⎧-≠a b x x 2R的解集)0(02><++a c bx ax{}21x x xx <<∅∅2、简单的一元高次不等式的解法: 标根法:其步骤是:1)分解成若干个一次因式的积,并使每一个因式中最高次项的系数为正;2)将每一个一次因式的根标在数轴上,从最大根的右上方依次通过每一点画曲线;并注意奇穿过偶弹回;3)根据曲线显现()f x 的符号变化规律,写出不等式的解集。
()()()如:x x x +--<1120233、分式不等式的解法:分式不等式的一般解题思路是先移项使右边为0,再通分并将分子分母分解因式,并使每一个因式中最高次项的系数为正,最后用标根法求解。
解分式不等式时,一般不能去分母,但分母恒为正或恒为负时可去分母。
()()0()()0()()0;0()0()()f x g x f x f x f x g x g x g x g x ≥⎧>⇔>≥⇔⎨≠⎩4、不等式的恒成立问题:常应用函数方程思想和“分离变量法”转化为最值问题 若不等式()A x f >在区间D 上恒成立,则等价于在区间D 上()min f x A > 若不等式()B x f <在区间D 上恒成立,则等价于在区间D 上()max f x B <二、线性规划1、用二元一次不等式(组)表示平面区域二元一次不等式Ax +By +C >0在平面直角坐标系中表示直线Ax +By +C =0某一侧所有点组成的平面区域.(虚线表示区域不包括边界直线) 2、二元一次不等式表示哪个平面区域的判断方法由于对在直线Ax +By +C =0同一侧的所有点(y x ,),把它的坐标(y x ,)代入Ax +By +C ,所得到实数的符号都相同,所以只需在此直线的某一侧取一特殊点(x 0,y 0),从Ax 0+By 0+C 的正负即可判断Ax +By +C >0表示直线哪一侧的平面区域.(特殊地,当C ≠0时,常把原点作为此特殊点) 3、线性规划的有关概念:①线性约束条件:在上述问题中,不等式组是一组变量x 、y 的约束条件,这组约束条件都是关于x 、y 的一次不等式,故又称线性约束条件. ②线性目标函数:关于x 、y 的一次式z =a x +b y 是欲达到最大值或最小值所涉及的变量x 、y 的解析式,叫线性目标函数.③线性规划问题:一般地,求线性目标函数在线性约束条件下的最大值或最小值的问题,统称为线性规划问题. ④可行解、可行域和最优解:满足线性约束条件的解(x ,y )叫可行解. 由所有可行解组成的集合叫做可行域.使目标函数取得最大或最小值的可行解叫线性规划问题的最优解. 4、求线性目标函数在线性约束条件下的最优解的步骤: 1)寻找线性约束条件,列出线性目标函数; 2)由二元一次不等式表示的平面区域做出可行域;3)依据线性目标函数作参照直线a x +b y =0,在可行域内平移参照直线求目标函数的最优解.三、基本不等式2a bab +≤1、若a,b ∈R ,则a 2+b 2≥2ab ,当且仅当a=b 时取等号.2、如果a,b 是正数,那么).""(2号时取当且仅当==≥+b a ab ba 变形: 有:a+b ≥ab 2;ab ≤22⎪⎭⎫⎝⎛+b a ,当且仅当a=b 时取等号.3、如果a,b ∈R+,a·b=P (定值),当且仅当a=b 时,a+b 有最小值P 2;如果a,b ∈R+,且a+b=S (定值),当且仅当a=b 时,ab 有最大值42S .注:1)当两个正数的积为定值时,可以求它们和的最小值,当两个正数的和为定值时,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)求最值的重要条件“一正,二定,三取等” 4、常用不等式有:12211a b a b+≥≥≥+(根据目标不等式左右的运算结构选用) ; 2)a 、b 、c ∈R ,222a b c ab bc ca ++≥++(当且仅当a b c ==时,取等号); 3)若0,0a b m >>>,则b b ma a m+<+(糖水的浓度问题)。
专题1.7 基本不等式-重难点题型精讲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.几个重要的不等式 (1)a 2+b 2≥2ab (a ,b ∈R ). (2)b a +ab ≥2(a ,b 同号). (3)ab ≤(a +a 2)2(a ,b ∈R ).(4)a 2+b 22≥(a +a 2)2(a ,b ∈R ).以上不等式等号成立的条件均为a =b . 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a +b 2,几何平均数为ab ,基本不等式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. 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x =y 时,x +y 有最小值2p .(简记:积定和最小) (2)如果和x +y 是定值p ,那么当且仅当x =y 时,xy 有最大值p 24.(简记:和定积最大)【题型1 利用基本不等式求最值(拼凑法)】【例1】(2020•德阳模拟)已知x ,y 为正实数,则4x x+3y+3y x的最小值为( )A .53B .103C .32D .3【分析】根据基本不等式的性质求出代数式的最小值即可. 【解答】解:∵x ,y 为正实数, ∴4x x+3y+3y x=41+3y x+(1+3yx )﹣1 ≥2√41+3y x(1+3yx )−1=4﹣1=3, 当且仅当(1+3yx )2=4即x =3y 时“=”成立, 故选:D .【点评】本题考查了基本不等式的性质,注意应用性质的条件,本题是一道基础题. 【变式1-1】(2020•天津模拟)设x >y >0,则x +4x+y +1x−y 的最小值为( ) A .3√2B .2√3C .4D .3√102【分析】原式可变形为x +4x+y +1x−y =[12(x +y)+4x+y ]+[12(x −y)+1x−y],然后根据基本不等式即可求出原式的最小值. 【解答】解:∵x >y >0, ∴x ﹣y >0,∴x +4x+y +1x−y =[12(x +y)+4x+y ]+[12(x −y)+1x−y ]≥2√2+√2=3√2,当且仅当12(x +y)=4x+y,12(x −y)=1x−y,即x =3√22,y =√22时取等号.故选:A .【点评】本题考查了基本不等式求最小值的方法,利用基本不等式时需说明等号成立的条件,考查了计算能力,属于基础题.【变式1-2】(2021•浙江模拟)已知正实数a ,b 满足a +2b =2,则a 2+1a+2b 2b+1的最小值是( )A .94B .73C .174D .133【分析】变形利用基本不等式即可得出结论. 【解答】解:∵正实数a ,b 满足a +2b =2, ∴a 2+1a +2b 2b+1=a +1a +2b +2﹣4+2b+1=1a +2b+1, =14(a +2b +2)(1a+2b+1)=14(1+4+2b+2a +2a b+1)≥14×(5+2√2b+2a ×2a b+1)=94, 当且仅当a =43,b =13时,取得最小值, 故选:A .【点评】本题考查了基本不等式,考查了推理能力与计算能力,属于基础题. 【变式1-3】(2021•和平区校级模拟)实数a ,b 满足a >0,b >0,a +b =4,则a 2a+1+b 2b+1的最小值是( )A .4B .6C .32D .83【分析】利用基本不等式得到ab 的范围,可解决此题. 【解答】解:∵a >0,b >0,∴4=a +b ≥2√ab ,∴0<ab ≤4. ∴a 2a+1+b 2b+1=a 2(b+1)+b 2(a+1)(a+1)(b+1)=a 2+b 2+ab(a+b)ab+a+b+1=(a+b)2−2ab+4abab+5=16+2ab ab+5=2(ab+5)+6ab+5=2+6ab+5∈[83,165).∴最小值为83. 故选:D .【点评】本题考查基本不等式应用、转化思想,考查数学运算能力,属于中档题. 【题型2 利用基本不等式求最值(常数代换法)】【例2】(2021•丙卷模拟)若a >0,b >0,且ab =a +b ,则4a +9b 的最小值为( ) A .25B .5C .26D .13【分析】由ab =a +b 可得1a+1b =1,再由4a +9b 转化(1a+1b)(4a +9b )可解决此题.【解答】解:由ab =a +b 可得1a +1b=1,又a >0,b >0,∴4a +9b =(4a +9b)(1a +1b )=13+9b a +4a b ≥13+2×√9b a ×4a b=13+12=25, 当且仅当9b a=4a b,且1a+1b=1,即a =52,b =53时,等号成立,所以4a +9b 的最小值为25,故选:A .【点评】本题考查基本不等式应用,考查数学运算能力,属于中档题.【变式2-1】(2021•沙坪坝区校级模拟)已知正实数m ,n 满足m (n ﹣1)=4n ,则m +4n 的最小值是( ) A .25B .18C .16D .8【分析】利用“乘1法”与基本不等式的性质即可得出.【解答】解:因为m (n ﹣1)=4n ,可得mn ﹣m =4n ,整理可得1=4m +1n, 所以m +4n =(m +4n )(4m+1n)=8+m n +16n m ≥8+2√m n ⋅16n m=16, 当且仅当m n=16n m时,即m =8,n =2时等号成立,所以m +4n 的最小值为16. 故选:C .【点评】本题主要考查了利用基本不等式求解最值,解题的关键是应用条件的配凑,属于基础题. 【变式2-2】(2021•辽阳一模)已知a >0,b >0,a +4b =4,则4a+9b 的最小值为 .【分析】利用“1”的代换,结合基本不等式转化求解即可. 【解答】解:因为4a+9b=14(a +4b)(4a+9b)=14(40+16b a+9a b),16b a+9a b ≥2√16b a⋅9a b=24,当且仅当a =1,b =34时,等号成立.所以4a+9b≥16.故答案为:16.【点评】本题考查均值不等式的应用,考查运算求解能力,是基础题. 【变式2-3】(2021•红桥区二模)已知正实数a ,b 满足a +b =1,则a 2+4a+b 2+1b的最小值为 .【分析】将a 2+4a+b 2+1b变形再代入a +b =1,利用基本不等式可得答案.【解答】解:已知正实数a ,b 满足a +b =1, 则a 2+4a+b 2+1b=a +4a +b +1b =a +b +4a +1b =1+4a +1b =1+(a +b )(4a +1b)=1+5+ab +4b a ≥6+2√a b ⋅4b a=10, 当且仅当a b=4b a且a +b =1时,取等号,即a =23,b =13时取等号,则a 2+4a+b 2+1b的最小值为10;故答案为:10.【点评】本题考查基本不等式的运用,属于基础题. 【题型3 利用基本不等式求最值(消元法)】【例3】(2021•浙江模拟)若正实数x ,y 满足1x +1y+x y=4,则x +1x +1y的最小值为 .【分析】先由已知关系式求出y 的表达式,代入所求的关系式中化简,然后利用基本不等式即可求解. 【解答】解:由1x +1y+x y=4可得:x+1y=4−1x=4x−1x,所以y =x(x+1)4x−1, 则x +1x+1y =x +1x +4x−1x(x+1)=x +x+1+4x−1x(x+1)=x +5x+1=(x +1)+5x+1−1 ≥2√(x +1)⋅5x+1−1=2√5−1,当且仅当x +1=5x+1,即x =√5−1时取等号, 此时x +1x+1y的最小值为2√5−1, 故答案为:2√5−1.【点评】本题考查了基本不等式求最值的问题,考查了学生的运算转化能力,属于基础题. 【变式3-1】(2021•海曙区校级模拟)已知正数a ,b 满足1a +1b=2,则3b+1−a 的最大值为 .【分析】利用已知的等式,将所求的式子进行消元,得到关于a 的关系式,然后利用基本不等式求解最值即可.【解答】解:因为1a+1b=2,所以a +b =2ab ,当a =12时,1b=0,不符合题意,所以b =a 2a−1(a >12), 则3b+1−a =3a2a−1+1−a =2−(13a−1+3a−13)−13,因为a >12,则a >13,所以3a ﹣1>0,则13a−1+3a−13≥2√13a−1⋅3a−13=2√33, 当且仅当13a−1=3a−13,即a =1+√33时取等号, 所以2−(13a−1+3a−13)−13≤2−2√33−13=5−2√33, 则3b+1−a 的最大值为5−2√33. 故答案为:5−2√33. 【点评】本题考查了基本不等式的应用,在使用基本不等式求解最值时要满足三个条件:一正、二定、三相等,属于中档题.【变式3-2】(2021•鄞州区校级模拟)若实数x ,y 满足2x 2+xy ﹣y 2=1,则5x 2﹣2xy +2y 2的最小值为 . 【分析】由已知2x 2+xy ﹣y 2=(2x ﹣y )(x +y )=1,而5x 2﹣2xy +2y 2=(2x ﹣y )2+(x +y )2,然后利用基本不等式即可求解,【解答】解:因为2x 2+xy ﹣y 2=(2x ﹣y )(x +y )=1, 令t =2x ﹣y ,则x +y =1t,则5x 2﹣2xy +2y 2=(2x ﹣y )2+(x +y )2=t 2+1t 2≥2√t2⋅1t 2=2, 当且仅当t 2=1t 2,即t =±1时取等号,此时5x 2﹣2xy +2y 2取最小值2. 故答案为:2.【点评】本题主要考查了利用基本不等式求解最值,解题的关键是基本不等式的应用条件的配凑,属于基础题.【变式3-3】(2021•嵊州市二模)已知x >0,y >0,若x •(y +1)=2,则x −1y的最大值为 . 【分析】根据条件可得x −1y =x−x 22−x ,设t =2﹣x ,则x −1y =−(t +2t )+3,然后利用基本不等式求出最大值即可.【解答】解:因为x >0,y >0,x •(y +1)=2,所以y=2−xx,则x−1y=x−x2−x=x−x22−x,设t=2﹣x,则由0<x<2,得0<t<2,所以x−1y=−(2−t)2+2−tt=−(t+2t)+3≤3−2√2,当且仅当t=2t,即t=√2时取等号,所以x−1y的最大值3﹣2√2.故答案为:3﹣2√2.【点评】本题主要考查了利用基本不等式求最值,考查了转化思想,属于中档题.【题型4 基本不等式的综合(求参数)】【例4】(2021•广东模拟)当x>4时,不等式x+4x−4≥m恒成立,则m的取值范围是()A.m≤8B.m<8C.m≥8D.m>8【分析】当x>4时,不等式x+4x−4≥m恒成立,只需m≤(x+4x−4)min,求出x+4x−4的最小值即可.【解答】解:∵x>4,∴x﹣4>0,∴x+4x−4=x﹣4+4x−4+4≥2√(x−4)⋅4x−4+4=8当且仅当x−4=4x−4,即x=6时取等号,∵当x>4时,不等式x+4x−4≥m恒成立,∴只需m≤(x+4x−4)min=8.∴m的取值范围为:(﹣∞,8].故选:A.【点评】本题考查了利用基本不等式求最值和不等式恒成立问题,考查了转化思想,属基础题.【变式4-1】(2020•藁城区校级模拟)若两个正实数x,y满足1x +4y=2,且不等式x+y4<m2﹣m有解,则实数m的取值范围是()A.(﹣1,2)B.(﹣∞,﹣2)∪(1,+∞)C.(﹣2,1)D.(﹣∞,﹣1)∪(2,+∞)【分析】将不等式x+y4<m2﹣m有解转化为m2﹣m>(x+y4)min即可,利用1的代换结合基本不等式进行求解即可.【解答】解:若不等式x +y 4<m 2﹣m 有解,即m 2﹣m >(x +y 4)min 即可, ∵1x +4y=2,∴12x+2y =1,则x +y4=(x +y4)(12x +2y)=12+24+2xy +y8x ≥1+2√2xy ⋅y8x =1+2×√14=1+2×12=1+1=2, 当且仅当2x y=y 8x,即y 2=16x 2,即y =4x 时取等号,此时x =1,y =4,即(x +y 4)min =2,则由m 2﹣m >2得m 2﹣m ﹣2>0,即(m +1)(m ﹣2)>0, 得m >2或m <﹣1,即实数m 的取值范围是(﹣∞,﹣1)∪(2,+∞), 故选:D .【点评】本题主要考查基本不等式的应用,利用不等式有解转化为最值问题是解决本题的关键. 【变式4-2】(2020•湖北模拟)若不等式1x +11−4x−m ≥0对x ∈(0,14)恒成立,则实数m 的最大值为( )A .7B .8C .9D .10【分析】根据题意,由基本不等式的性质分析可得1x+11−4x 的最小值为9,据此分析可得答案.【解答】解:根据题意,x ∈(0,14),则1﹣4x >0,则1x+11−4x=44x+11−4x=[4x +(1﹣4x )](44x+11−4x)=5+4(1−4x)4x +4x1−4x≥5+2×√4(1−4x)4x ×4x 1−4x=9,当且仅当1﹣4x =2x 时等号成立, 则1x +11−4x 的最小值为9,若不等式1x+11−4x−m ≥0对x ∈(0,14)恒成立,即式1x+11−4x≥m 恒成立,必有m ≤9恒成立,故实数m 的最大值为9; 故选:C .【点评】本题考查基本不等式的性质以及应用,注意原式的变形,属于基础题. 【变式4-3】(2021•浙江模拟)已知x >0、y >0,且2x +1y=1,若2x +y >m 2+8m 恒成立,则实数m 的取值范围为( ) A .(﹣1,9)B .(﹣9,1)C .[﹣9,1]D .(﹣∞,﹣1)∪(9,+∞)【分析】先把2x +y 转化为(2x +y )(2x+1y)展开后利用基本不等式求得其最小值,然后根据2x +y >m 2+8m 恒成立求得m 2+7m ≤9,进而求得m 的范围. 【解答】解:∵x >0,y >0,且2x +1y=1,∴(2x +y )(2x+1y)=5+2x y +2y x ≥5+2√2x y ⋅2yx=9,当且仅当x =3,y =3时取等号, ∵2x +y >m 2+8m 恒成立, ∴m 2+8m <9,解得﹣9<m <1, 故选:B .【点评】本题主要考查了基本不等式在最值问题中的应用.考查了学生分析问题和解决问题的能力. 【题型5 基本不等式与其他知识综合】【例5】(2021•河北模拟)已知函数f (x )=x +21+e x ,若正实数m 、n 满足f (m ﹣9)+f (2n )=2,则2m+1n的最小值为( ) A .8B .4C .83D .89【分析】直接利用函数的单调性和对称性的应用及基本不等式的应用求出结果. 【解答】解:函数f (x )=x +21+e x , 所以f (﹣x )=﹣x +21+e −x , 所以f (x )+f (﹣x )=2.由于函数f (x )=x +21+e x 在定义域上单调递增, 故正实数m 、n 满足f (m ﹣9)+f (2n )=2, 故9﹣m =2n , 所以m +2n =9, 所以2m+1n=19⋅(m +2n )(2m +1n)=19(4+4n m +m n )≥19×(4+2√4)=89(当且仅当买m =2n 时,等号成立). 故选:D .【点评】本题考查的知识要点:关系式的恒等变换,函数的单调性和对称性的应用,基本不等式的应用,主要考查学生的运算能力和数学思维能力,属于基础题.【变式5-1】(2021•金凤区校级一模)已知函数f (x )=log a (x +3)﹣1(a >0且a ≠1)的图象恒过定点A ,若点A 在直线mx +ny +4=0上,其中mn >0,则1m +2n的最小值为( ) A .23B .43C .2D .4【分析】由对数函数的性质可求A (﹣2,﹣1),代入直线方程可得2m +n =4,从而有1m+2n=14(1m+2n)(2m +n ),利用基本不等式即可求解.【解答】解:f (x )=log a (x +3)﹣1(a >0且a ≠1)的图象恒过定点A (﹣2,﹣1), ∵点A 在直线mx +ny +4=0上, ﹣2m ﹣n +4=0即2m +n =4, ∵mn >0, ∴m >0,n >0, ∴1m+2n=14(1m +2n )(2m +n )=14(4+n m +4m n )≥14(4+4)=2,当且仅当4m n=n m且2m +n =4即m =1,n =2时取得最小值2.故选:C .【点评】本题主要考查了对数函数的性质及基本不等式在求解最值中的应用,试题具有一定的综合性. 【变式5-2】(2020•济宁模拟)已知首项与公比相等的等比数列{a n }中,若m ,n ∈N *,满足a m a n 2=a 42,则2m+1n的最小值为 ,等号成立时m ,n 满足的等量关系是 .【分析】设首项与公比为a ,则通项为a n =a n (a ≠0),根据a m a n 2=a 42,可得到m ,n 的关系式,然后结合基本不等式求解即可.【解答】解:设首项与公比为a ,则通项为a n =a n (a ≠0), ∵a m a n 2=a 42,∴a m +2n =a 8,∴m +2n =8,m ,n ∈Z +. ∴2m+1n=18(m +2n)(2m+1n)=18(4+4n m+m n)≥18(4+2√4n m×m n)=1.当且仅当n =2,m =4时取等号,此时m =2n . 故答案为:1,m =2n .【点评】本题主要是考查了基本不等式的应用.注意适用条件的判断.属于中档题.【变式5-3】(2020•河南三模)存在正数m ,使得方程√3sin x ﹣cos x =m 的正根从小到大排成一个等差数列.若点A (1,m )在直线ax +by ﹣2=0(a >0,b >0)上,则1a+2b 的最小值为 .【分析】运用两角差的正弦公式,化简可得y =2sin (x −π6),可得0<m ≤2,讨论m 的范围,结合三角函数的图象和等差数列的定义,可得m =2,将A 代入直线方程,可得a +2b =2,再由乘1法和基本不等式即可得到所求最小值. 【解答】解:由√3sin x ﹣cos x =2(√32sin x −12cos x )=2sin (x −π6), 存在正数m ,使得方程√3sin x ﹣cos x =m 的正根从小到大排成一个等差数列, 即有0<m ≤2.若0<m <2,由y =2sin (x −π6)的图象可得:直线y =m 与函数y =2sin (x −π6)的图象的交点的横坐标不成等差数列,若m =2,即有x −π6=2k π+π2,即为x =2k π+2π3,k ∈Z , 可得所有正根从小到大排成一个等差数列,公差为2π, 则m =2,由点A (1,2)在直线ax +by ﹣2=0上, 可得a +2b =2,a ,b >0, 即b +12a =1, 则1a +2b =(1a+2b)(b +12a )=2+12+b a +ab≥52+2√b a ⋅ab =52+2=92.当且仅当a =b =23时,取得最小值92.故答案为:92.【点评】本题考查最小值的求法,注意运用基本不等式,运用乘1法,同时考查三角函数的化简,以及等差数列的定义,考查运算能力,属于中档题. 【题型6 利用基本不等式解决实际问题】【例6】(2021•湖南模拟)某工厂需要建造一个仓库,根据市场调研分析,运费与工厂和仓库之间的距离成正比,仓储费与工厂和仓库之间的距离成反比,当工厂和仓库之间的距离为4千米时,运费为20万元,仓储费用为5万元,当工厂和仓库之间的距离为 千米时,运费与仓储费之和最小,最小值为 万元.【分析】先求出比例系数,再得出运费与仓储费之和,利用基本不等式可求最值.【解答】解:设工厂和仓库之间的距离为x 千米,运费为y 1万元,仓储费为y 2万元,则y 1=k 1x ,y 2=k2x∵工厂和仓库之间的距离为4千米时,运费为20万元,仓储费用为5万元, ∴k 1=5,k 2=20, ∴运费与仓储费之和为5x +20x∵5x +20x ≥2√5x ×20x =20,当且仅当5x =20x ,即x =2时,运费与仓储费之和最小为20万元 故答案为:2,20【点评】本题考查函数模型的构建,考查基本不等式的运用,正确确定函数解析式是关键.【变式6-1】(2020秋•浙江期中)某化工厂生产的某种化工产品,当年产量在150吨至250吨之间时,其生产的总成本y (万元)与年产量(吨)之间的函数关系式近似地表示为y =x 210−30x +4000.问:(1)每吨平均出厂价为16万元,年产量为多少吨时,可获得最大利润?并求出最大利润; (2)年产量为多少吨时,每吨的平均成本最低?并求出最低成.【分析】(1)根据题意得出z =16x ﹣(x 210−30x +4000)=−x 210+46x ﹣4000=−110(x ﹣230)2+1290,(150≤x ≤250),利用二次函数求解即可. (2)得出函数式子W =y x =x 104000x −30=110(x +40000x)﹣30,(150≤x ≤250),运用基本不等式求解即可.【解答】解:(1)年产量为x ,年利润为z 万元,根据题意得: z =16x ﹣(x 210−30x +4000)=−x 210+46x ﹣4000=−110(x ﹣230)2+1290,(150≤x ≤250), 当x =230时,z max =1290(万元),(2)年产量为x 吨时,每吨的平均成本为W 万元,为y =x 210−30x +4000.∴W =y x =x 104000x −30=110(x +40000x)﹣30,(150≤x ≤250), ∵x +40000x≥2√40000=400,(x =200等号成立), ∴x =200时,W 最小=110×400﹣30=10.故年产量为200吨时,每吨的平均成本最低为10万元.【点评】本题考查了函数,基本不等式在实际问题中的应用,属于中档题.【变式6-2】(2020秋•虹口区期末)某居民小区欲在一块空地上建一面积为1200m 2的矩形停车场,停车场的四周留有人行通道,设计要求停车场外侧南北的人行通道宽3m ,东西的人行通道宽4m ,如图所示(图中单位:m ),问如何设计停车场的边长,才能使人行通道占地面积最小?最小面积是多少?【分析】设矩形车场南北侧边长为xm ,则其东西侧边长为1200xm ,人行道占地面积为S =(x +6)(8+1200x )﹣1200=8x +7200x+48,然后结合基本不等式即可求解.【解答】解:设矩形车场南北侧边长为xm ,则其东西侧边长为1200xm ,人行道占地面积为S =(x +6)(8+1200x )﹣1200=8x +7200x +48≥2√8x ⋅7200x+48=528, 当且仅当8x =7200x ,即x =30(m )时取等号,S min =96(m 2),此时1200x=40(m ), 所以矩形停车场的南北侧边长为30m ,则其东西侧边长为40m ,才能使人行通道占地面积最小, 最小面积是528m 2.【点评】本题主要考查了基本不等式在实际问题中的应用,体现了转化思想的应用.【变式6-3】(2020秋•大丰区校级期末)合肥六中德育处为了更好的开展高一社团活动,现要设计如图的一张矩形宣传海报,该海报含有大小相等的左中右三个矩形栏目,这三栏的面积之和为60000cm 2,四周空白的宽度为10cm ,栏与栏之间的中缝空白的宽度为5cm .(1)怎样确定矩形栏目高与宽的尺寸,能使整个矩形海报面积最小,并求最小值;(2)如果要求矩形栏目的宽度不小于高度的2倍,那么怎样确定海报矩形栏目高与宽的尺寸,能使整个矩形海报面积最小,并求最小值.【分析】(1)根据矩形栏目面积确定高与宽的关系,可得整个矩形广告面积,再利用基本不等式,即可求得最值.(2)由题意得b ≥2a ,b =20000a ,求得a 的范围,由(1)可得S =30(a +40000a)+60600,函数确定为减区间,即可得到何时取得最小值.【解答】解:(1)设矩形栏目的高为acm,宽为bcm,则ab=20000,所以b=20000a,广告的高为(a+20)cm,宽为(3b+30)cm(其中a>0,b>0),广告的面积S=(a+20)(3b+30)=30(a+2b)+60600=30(a+40000a)+60600≥30×2√a×40000a+60600=72600,当且仅当a=40000a,即a=200时,取等号,此时b=100.故当广告矩形栏目的高为200cm,宽为100cm,时可使广告的面积最小为72600cm2.(2)由题意得,b≥2a,b=20000a,解得0<a≤100,由(1)可得S=30(a+40000a)+60600,当a=100时,广告的面积最小为75600cm2.故当广告矩形栏目的高为100cm,宽为200cm,可使广告的面积最小为75600cm2.【点评】本题考查函数模型的构建,基本不等式的运用,解题的关键是正确表示整个矩形广告面积,属于中档题.。
基本不等式20种题型一、基本不等式简介基本不等式是高中数学中的一个重要内容,它是指两个正数的平均数不小于它们的几何平均数,两个数的算术平均数不大于它们的几何平均数。
基本不等式在解决一些最值问题时非常有用,包括求和、积、方差的最值,求三角形的边长问题等。
二、20种题型1. 证明型题型:通过基本不等式证明一些不等式,例如,用基本不等式证明一个数的平方大于另一个数的平方。
2. 求最值题型:用基本不等式求和、积、方差的最值,求三角形的边长问题等。
3. 构造型题型:通过构造一个等式,利用基本不等式构造另一个等式,进而解决问题。
4. 拆分型题型:将一个数拆分成两个数的和或差,利用基本不等式进行求解。
5. 参数型题型:在基本不等式中引入参数,利用基本不等式求解参数的取值范围或最值问题。
6. 反证型题型:通过反证法,利用基本不等式证明一些不等式的正确性。
7. 优化型题型:利用基本不等式优化一些算法或求解过程。
8. 覆盖型题型:用基本不等式覆盖一些其他类型的题目,如解三角形问题等。
9. 扩展型题型:将基本不等式进行扩展,利用扩展后的不等式解决问题。
10. 分段型题型:对于一些分段函数,利用基本不等式分段求解。
三、解题步骤1. 确定使用基本不等式的条件:在应用基本不等式之前,需要保证所使用的不等式是成立的。
如果不能保证,需要先证明不等式的正确性。
2. 确定正数的个数:在应用基本不等式时,需要保证所使用的正数不超过两个。
如果不能保证,需要重新考虑问题的解法。
3. 确定平均数和几何平均数:根据题目中的数据,确定使用哪个平均数和几何平均数。
4. 计算并比较大小:根据题目中的数据,利用基本不等式计算出结果的大小,并与题目中的要求进行比较。
5. 验证结果的正确性:在得到结果后,需要验证结果的正确性,确保结果的合理性。
四、例题解析【例1】求函数f(x) = x(10-x)的最小值。
解:根据题意,可以知道f(x)是一个积的形式,可以使用基本不等式求解最小值。
基本不等式一. 基本不等式①公式:a bab ( a 0,b 0) ,常用 a b 2 ab 2②升级版:a2b2 a b2ab a,b R 22选择次序:考试中,优先选择原公式,其次是升级版二.考试题型【题型 1】基本不等式求最值求最值使用原则:一正二定三相等一正:指的是注意 a, b 范围为正数。
二定:指的是 ab 是定值为常数三相等:指的是取到最值时a b典型例题:例 1 .求y x1( x 0) 的值域2x剖析: x 范围为负,提负号(或使用对钩函数图像办理)解: y ( x 1 )Q x 0x 02xx1 2 ( x) ( 1)22x2xx1获得 y ( , 2]22x例 2 .求y1的值域2x ( x 3)x31解: y2x(“添项”,可经过减 3 再加 3,利用基本不等式后可出现定值)x 312(x 3) 6x31Q x 3 x 3 02( x 3) 2 2x3y 2 2 6 ,即y 2 26,例 3.求y sin x2(0 x ) 的值域sin x剖析: sinx 的范围是 (0,1) ,不可以用基本不等式,当 y 取到最小值时, sin x 的值是 2 ,但 2 不在范围内解:令 t sin x, t(0,1)2y t是对钩函数,利用图像可知:t在 (0,1)上是单减函数,因此 t 21代入获得)3,(注: 3 是将 tty (3, )注意:使用基本不等式时,注意y 取到最值,x有没有在范围内,假如不在,就不可以用基本不等式,要借助对钩函数图像来求值域。
例 4. 求 yx 22x 1( x 2) 的值域x2剖析:先换元,令 t x 2 , t 0 ,此中 x t 2(t 2)22(t 2) 1 t 2 6t 11 解: ytt6ttQ tt12 t1 6 8y [8, )tt总 之 : 形 如 ycx 2dxf0,c 0) 的 函 数 , 一 般 可 通 过 换 元 法 等 价 变 形 化 为ax b (aytpt 的取值范围;( p 为常数 ) 型函数,要注意 t【失误与防备】1. 使用基本不等式求最值,其失误的真实原由是对其前提 “一正、二定、三相等 ”的忽略. 要利用基本不等式求最值,这三个条件缺一不行.2 .在运用重要不等式时,要特别注意 “拆 ”“拼 ”“凑 ”等技巧,使其知足重要不等式中“正 ”“定 ”“等 ”的条件.3.连续使用公式时取 等号的条件很严格 ,要求同时知足任何一次的字母取值存在且一致.【题型 2】 条件是 a b 或 ab 为定值,求最值(值域) (简)例 5.若 x0, y 0 且 xy 18 ,则 xy 的最大值是 ________.分析:因为 x0, y 0 ,则 x y 2 xy ,因此 2 xy 18 ,则 xy 的最大值为 81例 6. 已知 x, y 为正实数,且知足4x 3 y 12 ,则 xy 的最大值为 ________.4x 3 yx 3分析: Q 4x3y2 4x 3y ∴ 4 3xy 12 ,2 时, xyxy 3 当且仅当3 y 12即4x y2获得最大值 3 .例 7. 已知 m 0, n0 ,且 mn 81,则 m n 的最小值为 ________.分析: Q m0,n 0 ,m n2 mn 18 ,当且仅当 m n 9 时,等号建立.总结:此种题型:和定积最大,积定和最小【题型 3】条件是 ab 或 11为定值,求最值(范围) (难)a b方法:将 1整体代入已知x 0, y 0 且 x y 1 ,则11 例 8.x的最小值是 ________________y分析: Q x y 11 1 ( x y)(1 1) 2y x 2 2y x4x yxyx yx y因此最小值是4例 9. 已知 a0,b 0 , a b 2 ,则 y1 4a 的最小值是 ________.b分析: Q ab2 a b12则 1 4 (1 4)( a b) 1 b 2a2 5 b 2a 52 b 2a9 a b a b22 2a b2 2a b 22a b2因此最小值是92例 10.已知 x0, y 0,且12 1, 求 x 2 y 的最小值是 ____________xy分析:Q12 1, xy则 x 2 y (12)( x 2 y) 12 y 2x45 2 2 y 2 x9x yxyx y进而最小值为 9【题型4】已知a b 与 ab 关系式,求取值范围例11.若正数a, b知足ab a b 3 ,求ab 及 a b 的取值范围.分析:把 ab 与 a b 当作两个未知数,先要用基本不等式消元解:⑴求 ab 的范围① Q ab a b3(需要消去a baabb :①孤立条件的 3 ,a b ②a b 2 ab ③将a b 替代)②a b 2 ab③ab 3 2 ab (消 a b 结束,下边把ab 当作整体,换元,求ab 范围)令 t ab (t 0) ,则ab 3 2 ab 变为 t 232t解得 t 3 或 t 1 (舍去),进而 ab9⑵求 a b 的范围(需要消去 ab :①孤立条件的 ab ② ab (a b)2③将 ab 替代)2a b2Q ab a b 3,, ab2a b2a b(消 ab 结束,下边把a b 当作整体,换元,求 a b 范围)32令 t a b (t0)t 2则有t3, 4t12 t 2, t 24t 12 0 ,获得 t 6 或 t 2 (舍去)2获得 a b6。
基本不等式知识点及题型归纳总结知识点精讲1. 几个重要的不等式(1)(2)基本不等式:如果,则(当且仅当“”时取“”).特例:同号.(3)其他变形:①(沟通两和与两平方和的不等关系式)②(沟通两积与两平方和的不等关系式)③(沟通两积与两和的不等关系式)④重要不等式串:即调和平均值几何平均值算数平均值平方平均值(注意等号成立的条件).2. 均值定理已知.(1)如果(定值),则(当且仅当“”时取“=”).即“和为定值,积有最大值”.(2)如果(定值),则(当且仅当“”时取“=”).即积为定值,和有最小值”.题型归纳及思路提示题型1 基本不等式及其应用思路提示熟记基本不等式成立的条件,合理选择基本不等式的形式解题,要注意对不等式等号是否成立进行验证.例7.5“”是“”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:由能推出;但反之不然,因为的条件是,故选A.变式1 已知且,则()A. B. C. D.变式2下列不等式中一定成立的是()A. B.C. D.例7.6 若,则下列不等式对一切满足条件的恒成立的是(写出所有正确命题的序号).①;②;③;④;⑤.解析:对于①,由及得,即(当且仅当时取等号),故①正确;对于②,由及得,即(当且仅当时取等号),故②正确;对于③,由得,故③正确.对于④,,因此(当且仅当时取等号),故④不恒成立;对于⑤,,又,则,故⑤正确,故填①③⑤.变式1如果正数满足,那么()A. ,且等号成立时的取值唯一B. ,且等号成立时的取值唯一C. ,且等号成立时的取值不唯一D. ,且等号成立时的取值不唯一题型2 利用基本不等式求函数最值思路提示(1)在利用基本不等式求最值时,要把握四个方面,即“一正各项都是正数;二定和或积为定值;三相等等号能否取到(对于不满足‘相等’的函数求最值,可考虑利用函数单调性解题);四同时多次使用基本不等式时等号要同时取得”,求最值时,这是个方面缺一不可,若忽视了某个条件的验证,可能会出现错误.(2)利用基本不等式求函数最值常用的技巧有:1通过加减项的方法配凑成使用基本不等式的形式;2注意“1”的变换;3灵活选择和应用基本不等式的变形形式;4合理配组,反复使用基本不等式等.一、利用基本不等式求最值要注意条件的验证例7.7 (1)若,求函数的最小值;(2)若,求函数的值域.分析:(1)因为满足不等式条件,可以直接利用基本不等式求最值.(2)因为,故需先转化为,才能利用基本不等式求最值.解析:因为,由基本不等式得,当且仅当,即时,取最小值.(2)因为,所以,则,且,即. 当且仅当,即时,取最大值.故函数的值域为.评注:解(1)时,应注意积为定值这个前提条件;解(2)时,应注意使用基本不等式求最值时,各项必须为正数.变式1 (1)求函数的值域(2)求函数的最小值;(3)求函数的最小值.二、通过代数变换凑配成使用基本不等式的形式例7.8已知,求函数的最大值.分析:因为,所以首先要调整符号,又不是常数,所以要对进行拆凑项,通过将函数解析式拆凑成可以使用基本不等式的形式,从而求得函数的最值.解析:因为,所以,由(当且仅当时,即时取等号)得. 所以函数的最大值为1.当且仅当时,即时取等号,故当时,.评注:利用基本不等式求最值时要重视各种条件,即“一正二定上相等四同时”必须全部满足,方可利用其求得最值. 如果本题中的条件“”改为“”,则如下求解:因为,所以,为错误求解,错误原因:在于只注重基本不等式的形式构造而未对成立条件“三相等”加以验证,事实上,.一般地,对勾函数在上单调递减,在上单调递增,若不满足“三相等”的条件可以利用函数的单调性求最值.另外,还要注意与对勾函数同形质异的函数在上和均为单调增函数.如可直接利用单调性求最值.变式1 求函数的最大值.变式2 设正实数满足,则当取得最大值时,最大值为( )A. 0B. 1C.D. 3 三、“1”的变换 例7.9 已知,且,求的最小值.分析:利用条件中“1”的变换.解析:解法一:因为,且,所以.当且仅当即,的最小值为16.解法二:由,且,得,所以10.因为0y >,所以90y ->,所以99(9)102(9)101699y y y y -++≥-+=--. 当且仅当999y y -=-,即12y =时取等号,此时4x =,所以当4,12x y ==时,x y +取得最小值16 评注 本题的解法一是利用条件中的“1”,代换成“19x y+”,将其所求的形配凑成利用基本不等式的形式,使得题目顺利求解,但下面的解法是错误的:因为1919612x y x y xy+=≥=,即36xy ≥,所以223612x y xy +≥=,错误的原因在于连续使用了两次基本不等式,但未对两个“=”成立的条件是否吻合进行验证,其实,这两次“=”不能同时取得,这就提醒我们,在多次使用基本不等式时,一定要验证多次“=”满足的条件能否同时成立.变式1 已知0a >,0b >,2a b +=,则11y a b=+的最小值是 变式2 求函数2214(0)sin cos 2y x x x π=+<<的最小值 变式3已知a b c >>,证明:1113a b b c c a a c++≥---- 变式4 设2a b +=,0b >则当a = 时,12a a b+最得最小值. 四、转化思想和方程消元思想在求二元函数最值中的应用例7.10若正数,a b 满足3ab a b =++,则:(1)ab 的取值范围是 (2)a b +的取值范围是分析 由等量关系的结构特征可知,只需将所求部分之外的部分利用不等式转化为所求的形式,然后解不等式即可.解析(1)解法一:基本不等式.33ab a b =++≥,当且仅当a b =时取等号,所以230≥,3≥1-(舍),3≥,故有9ab ≥.当且仅当3a b ==时取等号,即ab 的取值范围是[9,)+∞解法二:判别式法.令ab t =(3t >),则t b a =,代入原式得,3t t a a=++,整理得2(3)0a t a t +-+=. 2(3)40t t ∆=--≥,得9t ≥或1t ≤(舍),ab 的取值范围是[9,)+∞(2)解法一:23()2a b ab a b +=++≤,当且仅当a b =时取等号,令0S a b =+>,则234S S +≤,整理得即24120S S --≥得6S ≥或2S ≤-(舍),即a b +的取值范围是[6,)+∞解法二:判别式法,令a b t +=(0t >),则b t a =-,代入原式得,()3a t a t -=+,整理得230a at t -++=24(3)0t t ∆=-+≥,得6t ≥或2t ≤-(舍).即a b +的取值范围是[6,)+∞评注:注意体会使用方程消元法求范围与利用基本不等式求范围的优劣,试用方程消元法求解本题的第(2)问.变式1 若,0x y >满足26x y xy ++=,则xy 的最小值是变式2 若,0x y >满足2x y xy ++=,则x y +的最小值是 变式3 若,0x y >满足228x y xy ++=,则2x y +的最小值是( ).A 3 .B 4 .C 92 .D 112五、灵活选择和运用基本不等式的变形形式例7.11 设0,0x y ≥≥,2212y x +=,则的最大值为 分析 观察所求式子与题中所给条件的联系,运用基本不等式灵活建立两者之间的关系是解题的核心.解析 0x ≥,0y ≥,2212y x +=所以== 221222y x ++≤2212222y x ++==(当且仅当2212y x +=时取“=”,即x =,2y =时取“=”). 评注 本题除了利用基本不等式求解外,还可以利用已知条件中的2212y x +=,采用三角换元来求解,望同学们自己尝试.变式1 已知0a >,0b >,4a b +=,求2211()()a b a b+++的最小值. 六、合理配组,反复应用基本不等式 例7.12 设0a b >>,则211()a ab a a b ++-的最小值是( ) .A 1 .B 2 .C 3 .D 4解析 解法一:因为2112a b a b +≤+,所以411a b a b+≥+.故2114()ab a a b a ab ab +≥-+- 则211()a ab a a b ++-224a a ab ab≥++-2222444a a a =+≥=(当且仅当2ab a ab =-与44a =,0a b >>同时成立时,取得“=”),即当a =2b =211()a ab a a b ++-的最小值为4,故选D解法二:22111111()()a a ab a a b ab b a b a++=++---,因为0b >,0a b ->,所以22()()24a a b a b -≤=(当且仅当2a b =时取“=”),则222221444()a a b a b a a+≥+≥=-(当且仅当a ==”),所以当a =2b =时,211()a ab a a b ++-的最小值为4,故选D变式1 若0a >,0b >,满足11a b++ ).A 2 .B .C 4 .D 5变式2 若,x y 是正数,则2211()()22x y y x+++的最小值是( ) .A 3 .B 72 .C 4 .D 92题型3 利用基本不等式证明不等式思路提示类似于基本不等式的结构的不等式的证明可以利用基本不等式去组合、分解、运算获得证明. 例7.13 (1),,a b c R +∈,求证:11()()4a b c a b c+++≥+ (2),,a b c R +∈,求证:222a b c a b c b c a++≥++(3),,x y z R +∈,且1x y z ++=解析 (1)因为,,0a b c >,所以1111()()[()]()a b c a b c a b c a b c+++=+++++ 11a b c b c a +=++++2a b cb c a+=+++224≥+=当且仅当a b c =+时等号成立. (2)因为,,0a b c >,所以22a b a b +≥,22b c b c +≥,22c a c a +≥三式相加得:222()()()a b c b c a b c a +++++222a b c ≥++,即222a b c a b c b c a++≥++(3)分析法.要证明≤,只需证3x y z +++≤,只需证:1≤因为,,x y z R +∈,x y +≥,x z +≥,y z +≥,所以2()x y z ++≥1≤成立.评注 本题(2)的证明是综合法,(3)的证明是分析法.综合是从已知出发推导结果,分析法是从结果出发,去分析命题成立的条件,一般情况下两种方法是可以通用的,对于比较复习的问题,也可以结合这两种方法使用变式1若,,a b c R +∈,且1a b c ++=,求证:111(1)(1)(1)8a b c---≥变式2 证明:若,,,,,x y z a b c R +∈,则222()b c c a a b y z xy yz xz a b c+++++≥++最有效训练题1.函数1()2f x x x =+-(2x >)在x a =处取得最小值,则a =( ).A 1 .B 1 .C 3 .D 42.已知0a >,0b >,2a b +=,则19y a b=+的最小值是( ).A 72 .B 8 .C 92.D 5 3.若0x >,0y >,2282y xm m x y+>+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)-4.已知,a b R +∈,且21a b +=,则224S a b =-的最大值为( ).A .B 1 .C 1 .D 5.若0x >,0y >,且()1xy x y -+=则( ).A 2x y +≤ .B 2x y +≥ .C 21)x y +≤ .D 21)x y +≥6.若224mn+<,则点(,)m n 必在( ).A 直线20x y +-=的左下方 .B 直线20x y +-=的右上方 .C 直线220x y +-=的右上方 .D 直线220x y +-=的左下方7.在“4+91=”中的“ ”处分别填上一个自然数,使他们的和最小,其和的最小值为8.已知函数()1pf x x x =+-(p 为常数,且0p >),若()f x 在(1,)+∞上的最小值是4,则实数p 的值为9.已知关于x 的不等式227x x a+≥-在(,)x a ∈+∞上恒成立,则实数a 的最小值为10.(1)设02x <<,求函数(42)y x x =-最大值. (2)设(0,)x π∈,求函数4()sin sin f x x x=+的最小值. (3)已知0x >,0y >,且1x y +=,求34x y+的最小值 (4)若正数,x y 满足35x y xy +=,则34x y +的最小值是11.已知,a b≥12.提高过江大桥车辆的通行能力可改善整个城市的交通状况.在一般情况下,大桥上的车辆速度v (单位:千米/小时)是车流密度x (单位:辆/千米)的函数.当桥上的车流密度达到200辆/千米时,造成堵塞,此时车流速度为0,当车流速度不超过20辆/千米时,车流速度为60千米/小时,研究表明,当20200x ≤≤时,车流速度v 是车流密度x 的一次函数. (1)当20200x ≤≤时,求函数()v x 的表达式;(2)当车密度x 为多大时,车流量(单位时间内通过桥上某观点的车辆数,单位:辆/每小时)()()f x x v x =可以达到最大,并求出最大值(精确到1辆/小时).。
高一基本不等式题型归纳一、利用基本不等式求最值1. 积定和最小- 例1:已知x>0,y>0,且xy = 16,求x + y的最小值。
- 解析:根据基本不等式a + b≥slant2√(ab)(当且仅当a = b时取等号),这里a=x,b = y,已知xy=16。
- 则x + y≥slant2√(xy)=2√(16)=8。
- 当且仅当x=y时取等号,又因为xy = 16,所以x=y = 4时,x + y取得最小值8。
2. 和定积最大- 例2:已知x>0,y>0,x + y=8,求xy的最大值。
- 解析:由基本不等式xy≤slant((a + b)/(2))^2(当且仅当a = b时取等号),这里a=x,b = y,已知x + y = 8。
- 则xy≤slant((x + y)/(2))^2=((8)/(2))^2 = 16。
- 当且仅当x=y时取等号,又因为x + y = 8,所以x=y = 4时,xy取得最大值16。
二、基本不等式的变形应用1. 配凑法求最值- 例3:已知x> - 1,求y=frac{x^2+7x + 10}{x + 1}的最小值。
- 解析:- 因为x> - 1,则x+1>0。
- 对y=frac{x^2+7x + 10}{x + 1}进行变形,y=frac{(x + 1)^2+5(x + 1)+4}{x + 1}=(x + 1)+(4)/(x + 1)+5。
- 根据基本不等式a+b≥slant2√(ab),这里a=x + 1,b=(4)/(x + 1)。
- 则y=(x + 1)+(4)/(x + 1)+5≥slant2√((x + 1)×frac{4){x + 1}}+5=2×2 +5=9。
- 当且仅当x + 1=(4)/(x + 1),即(x + 1)^2=4,因为x> - 1,所以x + 1 = 2,x=1时取等号,y的最小值为9。