2.1.3基本不等式及其应用_

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基本不等式及其应用

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A. 7
B. 8
C. 9
D. 5
2
2
3．若 x 0 ， y 0， 2 y 8x m2 2m 恒成立，则实数 m 的取值范围是（） xy
A. (, 2][4, ) B. (, 4][2, ) C. (2, 4) D. (4, 2)
4.(2015·福建）若直线ax＋by＝1(a＞0，b＞0）过点(1，1），则 a＋b 的最小值等于( ）
基本不等式及其应用
考纲解读 1. 了解基本不等式错误!未找到引用源。的证明过程. 2. 会用基本不等式解决简单的最大（小）值问题. 3. 利用基本不等式证明不等式. 命题趋势探究基本不等式是不等式中的重要内容，也是历年高考重点考查的知识点之一，其应用范围涉及高中数学的很多章节，且常考常新，但考查内容却无外乎大小判断、求最值和求最值范围等问题. 知识点精讲 1. 几个重要的不等式（1）错误!未找到引用源。（2）基本不等式：如果错误!未找到引用源。，则错误!未找到引用源。 (当且仅当“错误! 未找到引用源。”时取“ ”). 特例：错误!未找到引用源。同号 . （3）其他变形： ①错误!未找到引用源。(沟通两和错误!未找到引用源。与两平方和错误!未找到引用源。的不等关系式) ②错误!未找到引用源。(沟通两积错误!未找到引用源。与两平方和错误!未找到引用源。的不等关系式) ③错误!未找到引用源。(沟通两积错误!未找到引用源。与两和错误!未找到引用源。的不等关系式) ④重要不等式串：错误!未找到引用源。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. 均值定理已知错误!未找到引用源。. （1）如果错误!未找到引用源。(定值)，则错误!未找到引用源。(当且仅当“错误!未找到引用源。”时取“=”).即“和为定值，积有最大值”. （2）如果错误!未找到引用源。(定值)，则错误!未找到引用源。(当且仅当“错误!未找到引用源。”时取“=”).即积为定值，和有最小值”.

基本不等式及应用

基本不等式及应用的实际应用情况背景介绍基本不等式是数学中常见的一类不等式，它们可以帮助我们描述和解决各种实际问题，从而在许多领域中发挥着重要作用。

基本不等式包括线性不等式、二次函数不等式和绝对值不等式等。

在实际应用中，我们经常需要根据给定的条件和目标，通过建立和求解基本不等式来得到满足特定条件的解集。

应用过程下面将分别介绍线性不等式、二次函数不等式和绝对值不等式的应用过程及效果。

1. 线性不等式线性不等式是形如ax + b > 0或ax + b < 0的一次方程组，其中a、b为已知系数，x为未知数。

线性不等式在实际应用中广泛存在，例如：a. 生产问题假设某工厂生产两种产品A和B，并且单位时间内生产A产品所需的材料成本为10元，生产B产品所需的材料成本为20元。

如果工厂每天最多能使用500元购买原材料，而单位时间内生产A产品利润为5元，生产B产品利润为8元。

我们需要确定每种产品的最大生产量，以最大化利润。

设A产品的生产量为x，B产品的生产量为y。

根据题目中的条件，我们可以列出以下不等式：10x + 20y ≤ 500 （材料成本限制）5x + 8y ≥ 0 （利润要求）通过求解这个线性不等式组，我们可以得到A和B产品的最大生产量，从而实现最大化利润。

b. 资金问题假设某人有两个银行账户A和B，在一段时间内账户A每天存款增加10元，账户B 每天存款增加15元。

如果初始时两个账户的余额分别为1000元和2000元，并且他希望在一定时间后至少有6000元的总余额。

我们需要确定这个时间段内至少需要存款多少天。

设经过x天后，账户A和B的余额分别为a和b。

根据题目中的条件，我们可以列出以下不等式：a = 1000 + 10xb = 2000 + 15x a + b ≥ 6000通过求解这个线性不等式组，我们可以得到至少需要存款多少天才能达到目标总余额。

2. 二次函数不等式二次函数不等式是形如ax^2 + bx + c > 0或ax^2 + bx + c < 0的二次方程，其中a、b、c为已知系数，x为未知数。

基本不等式及其应用（优秀经典专题及答案详解）

(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 .知识点二几个重要的不等式(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 ＋b 22≤a 2＋b 22(a ，b ∈R)；(5)2ab a ＋b ≤ab ≤a ＋b 2≤ a 2＋b 22(a ＞0，b ＞0)．知识点三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．知识点四利用基本不等式求最值问题已知x ＞0，y ＞0，则(1)如果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)如果x ＋y 是定值q ，那么当且仅当x ＝y 时，xy 有最大值是q 24(简记：和定积最大)．【特别提醒】1.此结论应用的前提是“一正”“二定”“三相等”.“一正”指正数，“二定”指求最值时和或积为定值，“三相等”指等号成立.2.连续使用基本不等式时，牢记等号要同时成立. 考点一利用基本不等式求最值【典例1】（江西临川一中2019届模拟）已知x ＜54，则f (x )＝4x －2＋14x －5的最大值为_______ 【答案】1【解析】因为x ＜54，所以5－4x ＞0，则f (x )＝4x －2＋14x －5＝－⎝⎛⎭⎫5－4x ＋15－4x ＋3≤－2＋3＝1.当且仅当5－4x ＝15－4x ，即x ＝1时，取等号．故f (x )＝4x －2＋14x －5的最大值为1. 【方法技巧】【方法技巧】1.通过拼凑法利用基本不等式求最值的实质及关键点通过拼凑法利用基本不等式求最值的实质及关键点拼凑法就是将相关代数式进行适当的变形，通过添项、拆项等方法凑成和为定值或积为定值的形式，然后利用基本不等式求解最值的方法．拼凑法的实质是代数式的灵活变形，拼系数、凑常数是关键．2.通过常数代换法利用基本不等式求解最值的基本步骤通过常数代换法利用基本不等式求解最值的基本步骤(1)根据已知条件或其变形确定定值(常数)；(2)把确定的定值(常数)变形为1；(3)把“1”的表达式与所求最值的表达式相乘或相除，进而构造和或积为定值的形式；的表达式与所求最值的表达式相乘或相除，进而构造和或积为定值的形式；(4)利用基本不等式求解最值．利用基本不等式求解最值．【变式1】（山东潍坊一中2019届模拟）已知x ＞0，y ＞0，x ＋3y ＋xy ＝9，则x ＋3y 的最小值为________．【答案】6【解析】由已知得x ＋3y ＝9－xy ，因为x ＞0，y ＞0，所以x ＋3y ≥23xy ，所以3xy ≤⎝⎛⎭⎫x ＋3y 22，当且仅当x ＝3y ，即x ＝3，y ＝1时取等号，即(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 的最小值为6.【方法技巧】通过消元法利用基本不等式求最值的策略【方法技巧】通过消元法利用基本不等式求最值的策略当所求最值的代数式中的变量比较多时，通常是考虑利用已知条件消去部分变量后，凑出“和为常数”或“积为常数”，最后利用基本不等式求最值．，最后利用基本不等式求最值．考点二利用基本不等式解决实际问题【典例2】【2019年高考北京卷理数】年高考北京卷理数】李明自主创业，李明自主创业，李明自主创业，在网上经营一家水果店，在网上经营一家水果店，在网上经营一家水果店，销售的水果中有草莓、销售的水果中有草莓、京白梨、西瓜、桃，价格依次为60元/盒、65元/盒、80元/盒、90元/盒．为增加销量，李明对这四种水果进行促销：一次购买水果的总价达到120元，顾客就少付x 元．每笔订单顾客网上支付成功后，李明会得到支付款的80%．①当x =10时，顾客一次购买草莓和西瓜各1盒，需要支付__________元；元；②在促销活动中，为保证李明每笔订单得到的金额均不低于促销前总价的七折，则x 的最大值为__________．【答案】①130 ；②15.【解析】（1）x=10，顾客一次购买草莓和西瓜各一盒，需要支付60+80-10=130元.（2）设顾客一次购买水果的促销前总价为y 元，120y <元时，李明得到的金额为80%y ⨯，符合要求.120y ≥元时，有()80%70%y x y -⨯≥⨯恒成立，即()87,8yy x y x -≥≤，即min 158y x ⎛⎫≤= ⎪⎝⎭元，所以x 的最大值为15。

(完整版)基本不等式及其应用知识梳理及典型练习题(含标准答案)

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。

基本不等式及其应用

基本不等式及其应用篇一：基本不等式及其应用基本不等式及其应用一、知识结构二、重点叙述1. 基本不等式模型一般地,如果a>0,b>0,则立。

我们常把叫做正数a、b的算术平均数,把ab叫做正数a、b的几何平均数, ,或,当且仅当a=b时等号成即两个正数的算术平均数不小于它们的几何平均数,当且仅当两个正数相等时等号成立。

拓展:若a、b∈R,则2. 基本不等式证明方法,当且仅当a=b时等号成立。

3.基本不等式的应用①利用基本不等式证明不等式或比较大小; ②利用基本不等式求最值或求范围; ③利用基本不等式解决实际问题。

三、案例分析案例1：(1)（2009天津·理）设的最小值为A8B4C 1D (2) （2007海南、宁夏·理7）已知，，成等差数列，若成等比数列，则Ａ．Ｂ．的最小值是（）Ｃ．Ｄ．分析：（1）由是与的等比中项，得。

用“1代换法”，把看成，进而利用基本不等式求得最小值。

（2）可用直接法解之。

根据等差、等比数列的“等距离”性质，把多元函数转化为x、y的二元函数，由二元的基本不等式求其最小值。

也可以用特殊值法解决。

解：（1）∵是与的等比中项，∴，得。

∴，当且仅当即时，“=”成立。

故选择C。

成等差数列，成等比数列，（2）（直接法）∵∴∴，∵，，∴，∴，当且仅当时，等号成立。

∴。

故选D。

成等差数列，成等比数列分别都为另解：（特殊值法）令，则，故选D。

案例2：(1) （2009重庆·文）已知A．2B．，则C．4的最小值是（）D．5(2)（2007山东·理16）函数y=loga (x+3)-1(a>0,a1)的图象恒过定点A，若点A在直线mx+ny+1=0上，其中m，n＞0，则的最小值为________________.分析：(1)用基本不等式解之，由于两次使用基本不等式，两次的“等号”成立应该“同时”。

(2)抓住函数图象过定点，求得定点A的坐标，建立m、n的线性关系，两次应用基本不等式求得最小值，同样注意两次的“等号”成立是否“同时”？只有“同时”，最小值才存在。

考点二十四基本不等式及其应用

考点二十四基本不等式及其应用知识梳理1．重要不等式：a 2＋b 2≥2ab (a ，b ∈R )，当且仅当a ＝b 时取等号． 2．基本不等式：ab ≤a ＋b2( a ≥0，b ≥0)，当且仅当a ＝b 时取等号．其中a ＋b 2称为a ，b 的算术平均数，ab 称为a ，b 的几何平均数.因此基本不等式可叙述为两个非负数的算术平均数不小于它们的几何平均数；也可以叙述为两个正数的等差中项不小于它们的等比中项．3.基本不等式的几个常见变形 (1) a ＋b ≥2ab (a ，b ＞0)．(2) x ＋1x ≥2(x ＞0)，b a ＋ab ≥2(a ，b 同号)．(3)ab ≤⎝⎛⎭⎫a ＋b 22(a ，b ∈R )．(4)a 2＋b 22≥⎝⎛⎭⎫a ＋b 22 (a ，b ∈R )．4.利用基本不等式求最值的条件：一正二定三相等所谓“一正”是指正数，“二定”是指应用基本不等式求最值时，和或积为定值，“三相等”是指满足等号成立的条件． 5.利用基本不等式求最值问题已知x >0，y >0，则(1)和定积最大：若x ＋y ＝s (和为定值)，则当x ＝y 时，积xy 取得最大值s 24；(2)积定和最小：若xy ＝p (积为定值)，则当x ＝y 时，和x ＋y 取得最小值2p .典例剖析题型一基本不等式成立条件问题例1 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 ≥2ab C.1a ＋1b ≥2ab D.b a ＋ab ≥2答案 D解析 ∵a 与b 可能相等，∴a 2＋b 2≥2ab ，故A 不正确；对于B 、C ，当a <0，b <0时不等式不成立，故B 、C 不正确；对于D ，由于ab >0，∴b a >0，a b >0，a b ＋ba ≥2a b ·ba＝2成立(当且仅当a ＝b 时等号成立)．变式训练下列不等式中一定成立的是 ( )A ．x ＋1x ≥2B ．b a ＋a b ≥2 C. sin x ＋1sin x ≥2(x ≠k π，k ∈Z ) D. x ＋1x ≥2(x >0)答案 D解析对于选项A ，当x <0时显然不成立；对于选项B ，当ba <0时显然不成立；对选项C ，当sin x <0时显然不成立；只有选项D 正确.解题要点在应用基本不等式时，“一正二定三相等”这三者缺一不可. 题型二利用基本不等式求最值例2 (1) 若x >0，则x ＋2x的最小值是( )A ．2B ．4 C. 2 D ．2 2 (2) 当x >1时，函数y ＝x ＋1x －1的最小值是________．答案 (1) D (2) 3解析 (1) 由基本不等式可得x ＋2x ≥2x ·2x ＝22，当且仅当x ＝2x即x ＝2时取等号，故最小值是2 2.(2)y ＝x ＋1x －1＝x －1＋1x －1＋1≥2(x －1)·1x －1＋1＝3⎝⎛⎭⎫当且仅当x －1＝1x －1，即x ＝2时等号成立.变式训练 (1)当x >1时，x ＋4x －1的最小值为________； (2)当x ≥4时，x ＋4x －1的最小值为________．答案 (1)5 (2)163解析 (1)∵x >1，∴x －1>0.∴x ＋4x －1＝x －1＋4x －1＋1≥24＋1＝5.(当且仅当x －1＝4x －1.即x ＝3时“＝”号成立)∴x ＋4x －1的最小值为5.(2)∵x ≥4，∴x －1≥3.∵函数y ＝x ＋4x在[3，＋∞)上为增函数，∴当x －1＝3时，y ＝(x －1)＋4x －1＋1有最小值163.例3 设0<x <2，求函数y ＝x (4－2x )的最大值解析 ∵0<x <2，∴2－x >0，∴y ＝x (4－2x )＝2·x (2－x )≤2·x ＋2－x2＝2，当且仅当x ＝2－x ，即x ＝1时取等号， ∴当x ＝1时，函数y ＝x (4－2x )的最大值为 2.变式训练若a ，b 均为大于1的正数，且ab ＝100，则lg a ·lg b 的最大值是( ) A ．0 B ．1 C ．2 D. 52答案 B解析 ∵a >1，b >1，∴lg a >0，lg b >0. lg a ·lg b ≤(lg a ＋lg b )24＝(lg ab )24＝1.当且仅当a ＝b ＝10时取等号．解题要点在利用基本不等式求最值时，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．题型三利用1的代换求值例4 已知a ＞0，b ＞0，a ＋b ＝1，则1a ＋1b 的最小值为________．答案 4解析 ∵a ＞0，b ＞0，a ＋b ＝1， ∴1a ＋1b ＝a ＋b a ＋a ＋b b ＝2＋b a ＋a b≥2＋2b a ·ab＝4，即1a ＋1b 的最小值为4，当且仅当a ＝b ＝12时等号成立．变式训练已知x >0，y >0且x ＋y ＝1，则8x ＋2y 的最小值为________．答案 18解析 ∵x >0，y >0，且x ＋y ＝1，∴8x ＋2y ＝(8x ＋2y )(x ＋y )＝10＋8y x ＋2xy ≥10＋28y x ·2xy＝18. 当且仅当8y x ＝2xy ，即x ＝2y 时等号成立，∴当x ＝23，y ＝13时，8x ＋2y有最小值18.解题要点解决这类条件最值问题通常有两种方法：一是消元法，即根据条件建立两个量之间的函数关系，然后代入代数式转化为函数的最值求解；二是将条件灵活变形，利用常数代换的方法构造和或积为常数的式子，然后利用基本不等式求解最值．当堂练习1．若0<x <32，则y ＝x (3－2x )的最大值是( )A.916 B. 94 C ．2 D. 98答案 D2．已知a >0，b >0，a ＋b ＝2，则y ＝1a ＋4b 的最小值是( )A. 72 B ．4 C. 92 D ．5 答案 C解析依题意得1a ＋4b ＝12(1a ＋4b )(a ＋b )＝12×[5＋(b a ＋4a b )]≥12×(5＋2b a ×4a b )＝92，当且仅当⎩⎪⎨⎪⎧a ＋b ＝2，b a ＝4ab ，a >0，b >0，即a ＝23，b ＝43时取等号，即1a ＋4b 的最小值是92.3. 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－4 答案 C解析 ∵x <0，∴－x >0， ∴x ＋1x －2＝－(－x ＋1－x)－2≤－2(－x )·1－x－2＝－4，当且仅当－x ＝1－x，即x ＝－1时，等号成立．4．已知函数f (x )＝4x ＋ax (x >0，a >0)在x ＝3时取得最小值，则a ＝______.答案 36解析 ∵a >0，x >0，∴f (x )＝4x ＋ax≥24x ·ax＝4a ⎝⎛⎭⎫当且仅当4x ＝a x 即a ＝4x 2时等号成立，又x ＝3时函数取得最小值，∴a ＝4×9＝36. 5．若2x ＋2y ＝1，则x ＋y 的取值范围是( )A ．[0,2]B ．[－2,0]C ．[－2，＋∞)D ．(－∞，－2] 答案 D解析 ∵1＝2x ＋2y ≥22x ·2y ＝22x ＋y ，∴2x ＋y ≤14，∴x ＋y ≤－2.课后作业一、选择题1．若0＜x ＜1，则当f (x )＝x (4－3x )取得最大值时，x 的值为( ) A. 13 B. 12 C. 34 D. 23 答案 D解析 ∵0＜x ＜1，∴f (x )＝x (4－3x )＝13·3x (4－3x )≤13×⎝⎛⎭⎫3x ＋4－3x 22＝43，当且仅当3x ＝4－3x ，即x ＝23时，取得“＝”，故选D 项．2．已知a >0，b >0，ln(a ＋b )＝0，则ab 的最大值为( ) A.12 B.14 C ．1 D.18 答案 B解析 ∵ln(a ＋b )＝0，∴a ＋b ＝1，又a >0，b >0，∴a ＋b ≥2ab ，∴ab ≤14.3．函数y ＝x 2＋2x ＋2x ＋1(x >－1)的图象最低点的坐标为( )A. (1,2)B. (1，－2)C. (1,1)D. (0,2) 答案 D解析 y ＝(x ＋1)2＋1x ＋1＝x ＋1＋1x ＋1≥2，当x ＋1＝1x ＋1，即x ＝0时，y 最小值为2，故选D 项．4．若x ＞54，则f (x )＝4x ＋14x －5的最小值为( )A ．－3B ．2C ．5D ．7 答案 D 解析 f (x )＝4x ＋14x －5＝4x －5＋14x －5＋5. ∵x ＞54，∴4x －5＞0，∴4x －5＋14x －5≥2.故f (x )≥2＋5＝7，等号成立的条件是x ＝32.5．已知a ，b 为正实数且ab ＝1，若不等式(x ＋y )(a x ＋by )>m 对任意正实数x ，y 恒成立，则实数m 的取值范围是( )A. [4，＋∞)B. (－∞，1]C. (－∞，4]D. (－∞，4) 答案 D解析因为(x ＋y )(a x ＋b y )＝a ＋b ＋ay x ＋bx y ≥a ＋b ＋2≥2ab ＋2＝4，当且仅当a ＝b ，ay x ＝bxy 时等号成立，即a ＝b ，x ＝y 时等号成立，故只要m <4即可，正确选项为D.6．下列不等式：①a 2＋1>2a ；②a ＋b ab ≤2；③x 2＋1x 2＋1≥1，其中正确的个数是( )A ．0B ．1C ．2D ．3 答案 B解析 ①②不正确，③正确，x 2＋1x 2＋1＝(x 2＋1)＋1x 2＋1－1≥2－1＝1.7．(2015湖南文)若实数a ，b 满足1a ＋2b ＝ab ，则ab 的最小值为( )A. 2 B ．2 C ．2 2 D ．4 答案 C解析由条件1a ＋2b ＝ab 知a ，b 均为正数．因而可利用基本不等式求解．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 2.8．若向量a ＝(x －1,2)，b ＝(4，y )相互垂直，则9x ＋3y 的最小值为( ) A. 12 B. 2 3 C. 32 D. 6 答案 D解析依题意得4(x －1)＋2y ＝0，即2x ＋y ＝2,9x ＋3y ＝32x ＋3y ≥232x ×3y ＝232x ＋y ＝232＝6，当且仅当2x ＝y ＝1时取等号，因此9x ＋3y 的最小值是6，选D.二、填空题9．已知函数f (x )＝4x ＋ax (x >0，a >0)在x ＝3时取得最小值，则a ＝________.答案 36解析因为x >0，a >0，所以f (x )＝4x ＋ax ≥24a ＝4a ，当且仅当4x ＝ax ，即a ＝4x 2时取等号．由题意可得a ＝4×32＝36.10． (2014年上海卷)若实数x ，y 满足xy ＝1，则x 2＋2y 2的最小值为________．答案 2 2解析 x 2＋2y 2≥2x 2·2y 2＝22·xy ＝22，当且仅当x 2＝2y 2时等号成立． 11．已知x >0，y >0，且3x ＋4y ＝12，则xy 的最大值为______．答案 3解析 ∵12＝3x ＋4y ≥23x ·4y ，∴xy ≤3. 三、解答题12．已知a >0，b >0，a ＋b ＝1，求证：(1＋1a )(1＋1b )≥9.证明方法一 ∵a >0，b >0，a ＋b ＝1， ∴1＋1a ＝1＋a ＋b a ＝2＋ba ，同理，1＋1b ＝2＋a b，∴(1＋1a )(1＋1b )＝(2＋b a )(2＋a b )＝5＋2(b a ＋ab )≥5＋4＝9.∴(1＋1a )(1＋1b )≥9(当且仅当a ＝b ＝12时等号成立)．方法二 (1＋1a )(1＋1b )＝1＋1a ＋1b ＋1ab .由(1)知，1a ＋1b ＋1ab ≥8，故(1＋1a )(1＋1b )＝1＋1a ＋1b ＋1ab≥9.13．(2015湖南理节选)设a ＞0，b ＞0，且a ＋b ＝1a ＋1b .证明：a ＋b ≥2；证明由a ＋b ＝1a ＋1b ＝a ＋bab ，a ＞0，b ＞0，得ab ＝1.由基本不等式及ab ＝1，有a ＋b ≥2ab ＝2，即a ＋b ≥2.。

(完整版)基本不等式及其应用

基本不等式及其应用1．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 ＋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(1)设a ≥0，b ≥0，则a ，b 的算术平均数为a ＋b2，几何平均数为ab .(2)基本不等式可叙述为两个非负数的算术平均数不小于它们的几何平均数；也可以叙述为两个正数的等差中项不小于它们正的等比中项．4．利用基本不等式求最值问题已知x >0，y >0，则(1)若x ＋y ＝s (和为定值)，则当x ＝y 时，积xy 取得最大值s 24； (2)若xy ＝p (积为定值)，则当x ＝y 时，和x ＋y 取得最小值2p .选择题：设x >0，y >0，且x ＋y ＝18，则xy 的最大值为( )A ．80B ．77C ．81D ．82解析 ∵x >0，y >0，∴x ＋y 2≥xy ，即xy ≤(x ＋y2)2＝81，当且仅当x ＝y ＝9时，(xy )max ＝81若正数x ，y 满足4x 2＋9y 2＋3xy ＝30，则xy 的最大值是( ) A.43 B.53 C ．2 D.54解析由x ＞0，y ＞0，得4x 2＋9y 2＋3xy ≥2·(2x )·(3y )＋3xy (当且仅当2x ＝3y 时等号成立)，∴12xy ＋3xy ≤30，即xy ≤2，∴xy 的最大值为2若2x ＋2y ＝1，则x ＋y 的取值范围是( )A ．[0,2]B ．[－2,0]C ．[－2，＋∞)D ．(－∞，－2] 解析 22x ＋y ≤2x ＋2y ＝1，∴2x ＋y ≤14，即2x ＋y ≤2－2，∴x ＋y ≤－2若实数x ，y 满足xy >0，则x x ＋y ＋2yx ＋2y的最大值为( ) A ．2－ 2 B ．2＋ 2 C ．4＋2 2 D ．4－2 2 解析x x ＋y＋2y x ＋2y＝x (x ＋2y )＋2y (x ＋y )(x ＋y )(x ＋2y )＝x 2＋4xy ＋2y 2x 2＋3xy ＋2y 2＝1＋xy x 2＋3xy ＋2y 2＝1＋1x y ＋3＋2y x≤1＋13＋2＝4－22，当且仅当x y ＝2yx ，即x 2＝2y 2时取等号若函数()f x ＝x ＋1x －2(x >2)在x ＝a 处取最小值，则a 等于( ) A ．1＋ 2 B ．1＋ 3 C ．3 D ．4 解析当x >2时，x －2>0，f (x )＝(x －2)＋1x －2＋2≥2(x －2)×1x －2＋2＝4，当且仅当x －2＝1x －2(x >2)，即x ＝3时取等号，即当f (x )取得最小值时，x ＝3，即a ＝3已知x ，y ∈(0，＋∞)，2x －3＝(12)y ，若1x ＋my (m >0)的最小值为3，则m 等于( ) A ．2 B ．2 2 C ．3 D ．4解析由2x －3＝(12)y 得x ＋y ＝3，1x ＋m y ＝13(x ＋y )(1x ＋m y )＝13(1＋m ＋y x ＋mx y )≥13(1＋m ＋2m )，(当且仅当y x ＝mx y 时取等号)，∴13(1＋m ＋2m )＝3，解得m ＝4已知直线ax ＋by ＋c －1＝0(b ，c >0)经过圆x 2＋y 2－2y －5＝0的圆心，则4b ＋1c 的最小值是( )A ．9B ．8C ．4D ．2解析圆x 2＋y 2－2y －5＝0化成标准方程，得x 2＋(y －1)2＝6，∴圆心为C (0,1) ∵直线ax ＋by ＋c －1＝0经过圆心C ，∴a ×0＋b ×1＋c －1＝0，即b ＋c ＝1 ∴4b ＋1c ＝(b ＋c )(4b ＋1c )＝4c b ＋b c ＋5 ∵b ，c >0，∴4c b ＋bc ≥24c b ·b c ＝4，当且仅当4c b ＝b c 时等号成立．由此可得b ＝2c ，且b ＋c ＝1，即b ＝23，c ＝13时，4b ＋1c 取得最小值9已知各项均为正数的等比数列{a n }满足a 7＝a 6＋2a 5，若存在两项a m ，a n 使得a m a n ＝4a 1，则1m ＋4n 的最小值为( )A.32B.53C.94D.256解析由各项均为正数的等比数列{a n }满足a 7＝a 6＋2a 5，可得a 1q 6＝a 1q 5＋2a 1q 4， ∴q 2－q －2＝0，解得q ＝2或q ＝－1(舍去)a m a n ＝4a 1，∴q m ＋n －2＝16，∴2m ＋n －2＝24，∴m ＋n ＝6 ∴1m ＋4n ＝16(m ＋n )(1m ＋4n )＝16(5＋n m ＋4m n )≥16(5＋2n m ·4m n )＝32当且仅当n m ＝4m n 时，等号成立，故1m ＋4n 的最小值等于32在等差数列{a n }中，a n >0，且a 1＋a 2＋…＋a 10＝30，则a 5a 6的最大值是( ) A ．3 B ．6 C ．9 D ．36解析 ∵a 1＋a 2＋…＋a 10＝30，∴5(a 1＋a 10)＝30，即a 1＋a 10＝a 5＋a 6＝6，∵a 5＋a 6≥2a 5a 6，∴6≥2a 5a 6，即a 5a 6≤9，当且仅当a 5＝a 6时取等号，∴a 5a 6的最大值为9若实数a ，b 满足1a ＋2b ＝ab ，则ab 的最小值为( )A.2 B ．2 C ．2 2 D ．4 解析依题意知a ＞0，b ＞0，则1a ＋2b ≥22ab ＝22ab，当且仅当1a ＝2b ，即b ＝2a 时，“＝”成立．∵1a ＋2b ＝ab ，∴ab ≥22ab ，即ab ≥22，∴ab 的最小值为2 2已知a ＞0，b ＞0，a ，b 的等比中项是1，且m ＝b ＋1a ，n ＝a ＋1b ，则m ＋n 的最小值是( ) A ．3 B ．4 C ．5 D ．6解析由题意知：ab ＝1，∴m ＝b ＋1a ＝2b ，n ＝a ＋1b ＝2a ，∴m ＋n ＝2(a ＋b )≥4ab ＝4若a ，b 都是正数，则⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋b a ·⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋4a b 的最小值为( ) A ．7 B ．8 C ．9 D ．10 解析 ∵a ，b 都是正数，∴⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋b a ⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋4a b ＝5＋b a ＋4a b ≥5＋2b a ·4ab ＝9，当且仅当b ＝2a >0时取等号已知a >0，b >0，若不等式3a ＋1b ≥ma ＋3b 恒成立，则m 的最大值为( )A ．9B ．12C ．18D ．24 解析由3a ＋1b ≥m a ＋3b ，得m ≤(a ＋3b )(3a ＋1b )＝9b a ＋ab ＋6又9b a ＋ab ＋6≥29＋6＝12，∴m ≤12，∴m 的最大值为12已知a >0，b >0，a ＋b ＝1a ＋1b ，则1a ＋2b 的最小值为( )A ．4B ．22C ．8D ．16 解析由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时等号成立已知a >0，b >0，a ＋b ＝2，则y ＝1a ＋4b 的最小值是( ) A.72 B ．4 C.92 D ．5 解析依题意，得1a ＋4b ＝12(1a ＋4b )·(a ＋b )＝12[5＋(b a ＋4a b )]≥12(5＋2b a ·4a b )＝92，当且仅当⎩⎪⎨⎪⎧a ＋b ＝2，b a ＝4ab ，a >0，b >0，即a ＝23，b ＝43时取等号，即1a ＋4b 的最小值是92若log 4(3a ＋4b )＝log 2ab ，则a ＋b 的最小值是( )A ．6＋2 3B ．7＋2 3C ．6＋4 3D ．7＋4 3解析由题意得⎩⎪⎨⎪⎧ab >0，ab ≥0，3a ＋4b >0，∴⎩⎨⎧a >0，b >0.又log 4(3a ＋4b )＝log 2ab ，∴log 4(3a ＋4b )＝log 4ab ，∴3a ＋4b ＝ab ，故4a ＋3b ＝1. ∴a ＋b ＝(a ＋b )(4a ＋3b )＝7＋3a b ＋4ba ≥7＋23ab ·4b a ＝7＋43，当且仅当3a b ＝4b a 时取等号若正数a ，b 满足1a ＋1b ＝1，则1a －1＋9b －1的最小值是( )A ．1B ．6C ．9D ．16解析 ∵正数a ，b 满足1a ＋1b ＝1，∴b ＝a a －1>0，解得a >1，同理可得b >1，∴1a －1＋9b －1＝1a －1＋9a a －1－1＝1a －1＋9(a －1)≥21a －1·9(a －1)＝6，当且仅当1a －1＝9(a －1)，即a ＝43时等号成立，∴最小值为6设()f x ＝ln x,0＜a ＜b ，若p ＝f (ab )，q ＝f ⎝⎛⎭⎪⎫a ＋b 2，r ＝12(f (a )＋f (b ))，则下列关系式中正确的是( ) A ．q ＝r ＜p B ．q ＝r ＞p C ．p ＝r ＜q D ．p ＝r ＞q 解析 ∵0＜a ＜b ，∴a ＋b2＞ab ，又∵f (x )＝ln x 在(0，＋∞)上为增函数，故f ⎝⎛⎭⎪⎫a ＋b 2＞f (ab )，即q ＞p .又r ＝12(f (a )＋f (b ))＝12(ln a ＋ln b )＝12ln a ＋12ln b ＝ln(ab )12＝f (ab )＝p ，故p ＝r ＜q已知函数()f x ＝x ＋px －1(p 为常数，且p >0)，若f (x )在(1，＋∞)上的最小值为4，则实数p 的值为( ) A ．1 B ．2 C.94 D.74 解析由题意得x －1>0，f (x )＝x －1＋px －1＋1≥2p ＋1，当且仅当x ＝p ＋1时取等号， ∵f (x )在(1，＋∞)上的最小值为4，∴2p ＋1＝4，解得p ＝94填空题：已知x ，y ∈R ＋，且x ＋4y ＝1，则xy 的最大值为________解析 1＝x ＋4y ≥24xy ＝4xy ，∴xy ≤(14)2＝116，当且仅当x ＝4y ＝12，即⎩⎪⎨⎪⎧x ＝12y ＝18时，(xy )max ＝116已知实数m ，n 满足m ·n >0，m ＋n ＝－1，则1m ＋1n 的最大值为________解析 ∵m ·n >0，m ＋n ＝－1，∴m <0，n <0，∴1m ＋1n ＝－(m ＋n )⎝ ⎛⎭⎪⎫1m ＋1n ＝－⎝ ⎛⎭⎪⎫2＋n m ＋m n ≤－2－2n m ·mn＝－4，当且仅当m ＝n ＝－12时，1m ＋1n 取得最大值－4已知x <54，则()f x ＝4x －2＋14x －5的最大值为________解析 ∵x <54，∴5－4x >0，则f (x )＝4x －2＋14x －5＝－(5－4x ＋15－4x )＋3≤－2＋3＝1.当且仅当5－4x ＝15－4x ，即x ＝1时，等号成立．故f (x )＝4x －2＋14x －5的最大值为1函数y ＝x 2＋2x －1(x >1)的最小值为________解析 y ＝x 2＋2x －1＝(x 2－2x ＋1)＋(2x －2)＋3x －1＝(x －1)2＋2(x －1)＋3x －1＝(x －1)＋3x －1＋2≥23＋2当且仅当(x －1)＝3(x －1)，即x ＝3＋1时，等号成立函数y ＝x －1x ＋3＋x －1的最大值为________解析令t ＝x －1≥0，则x ＝t 2＋1，∴y ＝t t 2＋1＋3＋t ＝tt 2＋t ＋4当t ＝0，即x ＝1时，y ＝0；当t >0，即x >1时，y ＝1t ＋4t ＋1， ∵t ＋4t ≥24＝4(当且仅当t ＝2时取等号)，∴y ＝1t ＋4t ＋1≤15，即y 的最大值为15(当t ＝2，即x ＝5时y 取得最大值)．若正数x ，y 满足x ＋3y ＝5xy ，则3x ＋4y 的最小值是________解析由x ＋3y ＝5xy 可得15y ＋35x ＝1，∴3x ＋4y ＝(3x ＋4y )(15y ＋35x )＝95＋45＋3x 5y ＋12y 5x ≥135＋125＝5已知x >0，y >0，x ＋3y ＋xy ＝9，则x ＋3y 的最小值为________ 解析由已知得x ＝9－3y1＋y ，∵x >0，y >0，∴y <3，∴x ＋3y ＝9－3y 1＋y ＋3y ＝3y 2＋91＋y＝3(1＋y )2－6(1＋y )＋121＋y＝121＋y＋(3y ＋3)－6≥2121＋y ·(3y ＋3)－6＝6，当且仅当121＋y＝3y ＋3，即y ＝1，x ＝3时，(x ＋3y )min ＝6已知函数()f x ＝x 2＋ax ＋11x ＋1(a ∈R )，若对于任意x ∈N ＋，()f x ≥3恒成立，则a 的取值范围是______解析对任意x ∈N ＋，f (x )≥3恒成立，即x 2＋ax ＋11x ＋1≥3恒成立，即知a ≥－(x ＋8x )＋3设g(x)＝x＋8x，x∈N＋，则g(2)＝6，g(3)＝173∵g(2)>g(3)，∴g(x)min＝173，∴－(x＋8x)＋3≤－83，∴a≥－83，故a的取值范围是[－83，＋∞)已知x>0，y>0，且1x＋2y＝1，则x＋y的最小值是________解析∵x>0，y>0，∴x＋y＝(x＋y)(1x＋2y)＝3＋yx＋2xy≥3＋22(当且仅当y＝2x时取等号)，∴当x＝2＋1，y＝2＋2时，(x＋y)min＝3＋2 2函数y＝1－2x－3x(x<0)的最小值为________解析∵x<0，∴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若关于x的方程9x＋(4＋a)3x＋4＝0有解，则实数a的取值范围是________解析分离变量得－(4＋a)＝3x＋43x≥4，得a≤－8设a＋b＝2，b>0，则12|a|＋|a|b取最小值时，a的值为________解析∵a＋b＝2，∴12|a|＋|a|b＝24|a|＋|a|b＝a＋b4|a|＋|a|b＝a4|a|＋b4|a|＋|a|b≥a4|a|＋2b4|a|×|a|b＝a4|a|＋1，当且仅当b4|a|＝|a|b时等号成立又a＋b＝2，b>0，∴当b＝－2a，a＝－2时，12|a|＋|a|b取得最小值若当x>－3时，不等式a≤x＋2x＋3恒成立，则a的取值范围是________解析设f(x)＝x＋2x＋3＝(x＋3)＋2x＋3－3，∵x>－3，所以x＋3>0，故f(x)≥2(x＋3)×2x＋3－3＝22－3，当且仅当x＝2－3时等号成立，∴a的取值范围是(－∞，22－3]若对于任意x ＞0，xx 2＋3x ＋1≤a 恒成立，则a 的取值范围是________解析 xx 2＋3x ＋1＝13＋x ＋1x ，∵x ＞0，∴x ＋1x ≥2(当且仅当x ＝1时取等号)，则13＋x ＋1x ≤13＋2＝15，即x x 2＋3x ＋1的最大值为15，故a ≥15.解答题：已知x >0，y >0，且2x ＋5y ＝20. (1)求u ＝lg x ＋lg y 的最大值； (2)求1x ＋1y 的最小值．解 (1)∵x >0，y >0，∴由基本不等式，得2x ＋5y ≥210xy . ∵2x ＋5y ＝20，∴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.∴u ＝lg x ＋lg y ＝lg(xy )≤lg10＝1，∴当x ＝5，y ＝2时，u ＝lg x ＋lg y 有最大值1. (2)∵x >0，y >0，∴1x ＋1y ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1x ＋1y ·2x ＋5y 20＝120⎝ ⎛⎭⎪⎫7＋5y x ＋2x y ≥120⎝⎛⎭⎪⎫7＋25y x ·2x y ＝7＋21020，当且仅当5y x ＝2xy 时，等号成立．由⎩⎨⎧2x ＋5y ＝20，5y x ＝2xy ，解得⎩⎨⎧x ＝1010－203，y ＝20－4103.∴1x ＋1y 的最小值为7＋21020专项能力提升设x ，y 均为正实数，且32＋x ＋32＋y＝1，则xy 的最小值为( ) A ．4 B ．4 3 C ．9 D ．16解析由32＋x ＋32＋y＝1得xy ＝8＋x ＋y ， ∵x ，y 均为正实数，∴xy ＝8＋x ＋y ≥8＋2xy (当且仅当x ＝y 时等号成立)，即xy －2xy －8≥0，解得xy ≥4，即xy ≥16，∴xy 的最小值为16设正实数x ，y ，z 满足x 2－3xy ＋4y 2－z ＝0，则当xy z 取得最大值时，2x ＋1y －2z 的最大值为( ) A ．0 B ．1 C.94 D ．3 解析由已知得z ＝x 2－3xy ＋4y 2，(*)则xyz ＝xyx 2－3xy ＋4y2＝1x y ＋4y x －3≤1，当且仅当x ＝2y 时取等号，把x ＝2y 代入(*)式，得z ＝2y 2，∴2x ＋1y －2z ＝1y ＋1y －1y 2＝－⎝ ⎛⎭⎪⎫1y －12＋1≤1已知m >0，a 1>a 2>0，则使得m 2＋1m ≥|a i x －2|(i ＝1,2)恒成立的x 的取值范围是( )A ．[0，2a 1]B ．[0，2a 2]C ．[0，4a 1]D ．[0，4a 2]解析 ∵m 2＋1m ＝m ＋1m ≥2(当且仅当m ＝1时等号成立)，∴要使不等式恒成立，则2≥|a i x －2|(i ＝1,2)恒成立，即－2≤a i x －2≤2，∴0≤a i x ≤4， ∵a 1>a 2>0，∴⎩⎪⎨⎪⎧0≤x ≤4a 1，0≤x ≤4a 2，即0≤x ≤4a 1，∴使不等式恒成立的x 的取值范围是[0，4a 1]已知x ，y ∈R 且满足x 2＋2xy ＋4y 2＝6，则z ＝x 2＋4y 2的取值范围为________ 解析 ∵2xy ＝6－(x 2＋4y 2)，而2xy ≤x 2＋4y 22，∴6－(x 2＋4y 2)≤x 2＋4y 22， ∴x 2＋4y 2≥4(当且仅当x ＝2y 时取等号)．又∵(x ＋2y )2＝6＋2xy ≥0，即2xy ≥－6，∴z ＝x 2＋4y 2＝6－2xy ≤12(当且仅当x ＝－2y 时取等号) 综上可知4≤x 2＋4y 2≤1211设a >0，b >0，若3是3a 与3b 的等比中项，则1a ＋1b 的最小值为________解析由题意知3a ·3b ＝3，即3a ＋b ＝3，∴a ＋b ＝1，∵a >0，b >0，∴1a ＋1b ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1a ＋1b (a ＋b )＝2＋b a ＋a b ≥2＋2b a ·a b ＝4，当且仅当a ＝b ＝12时，等号成立点(a ，b )为第一象限内的点，且在圆(x ＋1)2＋(y ＋1)2＝8上，则ab 的最大值为________解析由题意知a >0，b >0，且(a ＋1)2＋(b ＋1)2＝8，化简得a 2＋b 2＋2(a ＋b )＝6，则6≥2ab ＋4ab (当且仅当a ＝b 时取等号)，令t ＝ab (t >0)，则t 2＋2t －3≤0，解得0<t ≤1，则0<ab ≤1，∴ab 的最大值为1.正数a ，b 满足1a ＋9b ＝1，若不等式a ＋b ≥－x 2＋4x ＋18－m 对任意实数x 恒成立，则实数m 的取值范围是________解析 ∵a ＞0，b ＞0，1a ＋9b ＝1，∴a ＋b ＝(a ＋b )⎝ ⎛⎭⎪⎫1a ＋9b ＝10＋b a ＋9a b ≥10＋29＝16，由题意，得16≥－x 2＋4x ＋18－m ，即x 2－4x －2≥－m 对任意实数x 恒成立，而x 2－4x －2＝(x －2)2－6，∴x 2－4x －2的最小值为－6，∴－6≥－m ，即m ≥6.。

基本不等式及其应用

基本不等式及其应用【考试要求】1.掌握基本不等式ab ≤a ＋b2(a ，b ≥0)；2.结合具体实例，能用基本不等式解决简单的最大值或最小值问题. 【知识梳理】 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. (3)其中a ＋b2称为正数a ，b 的算术平均数，ab 称为正数a ，b 的几何平均数.2.两个重要的不等式(1)a 2＋b 2≥2ab (a ，b ∈R)，当且仅当a ＝b 时取等号.(2)ab ≤⎝⎛⎭⎪⎫a ＋b 22(a ，b ∈R)，当且仅当a ＝b 时取等号.3.利用基本不等式求最值已知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 有最小值是2p (简记：积定和最小). (2)如果和x ＋y 是定值s ，那么当且仅当x ＝y 时，xy 有最大值是s 24(简记：和定积最大).【微点提醒】1.b a ＋a b≥2(a ，b 同号)，当且仅当a ＝b 时取等号. 2.21a ＋1b≤ab ≤a ＋b2≤a 2＋b 22(a >0，b >0).3.连续使用基本不等式求最值要求每次等号成立的条件一致. 【疑误辨析】1.判断下列结论正误(在括号内打“√”或“×”) (1)两个不等式a 2＋b 2≥2ab 与a ＋b2≥ab 成立的条件是相同的.( )(2)函数y ＝x ＋1x的最小值是2.( )(3)函数f(x)＝sin x＋4sin x的最小值为4.( )(4)x＞0且y＞0是xy＋yx≥2的充要条件.( )【教材衍化】2.(必修5P99例1(2)改编)若x>0，y>0，且x＋y＝18，则xy的最大值为( )A.9B.18C.36D.813.(必修5P100练习T1改编)若x<0，则x＋1x( )A.有最小值，且最小值为2B.有最大值，且最大值为2C.有最小值，且最小值为－2D.有最大值，且最大值为－2【真题体验】4.(2019·浙江镇海中学月考)已知f(x)＝x2－2x＋1x，则f(x)在⎣⎢⎡⎦⎥⎤12，3上的最小值为( )A.12B.43C.－1D.05.(2018·济宁一中月考)一段长为30 m的篱笆围成一个一边靠墙的矩形菜园，墙长18 m，则这个矩形的长为________m，宽为________m时菜园面积最大.6.(2018·天津卷)已知a ，b ∈R ，且a －3b ＋6＝0，则2a＋18b 的最小值为________.【考点聚焦】考点一利用基本不等式求最值角度1 利用配凑法求最值【例1－1】 (1)(2019·乐山一中月考)设0<x <32，则函数y ＝4x (3－2x )的最大值为________.(2)已知x <54，则f (x )＝4x －2＋14x －5的最大值为______.角度2 利用常数代换法求最值【例1－2】 (2019·潍坊调研)函数y ＝a1－x(a >0，a ≠1)的图象恒过定点A ，若点A 在直线mx ＋ny －1＝0上，且m ，n 为正数，则1m ＋1n的最小值为________.角度3 基本不等式积(ab )与和(a ＋b )的转化【例1－3】 (经典母题)正数a ，b 满足ab ＝a ＋b ＋3，则ab 的取值范围是________.【迁移探究】本例已知条件不变，求a ＋b 的最小值.【规律方法】在利用基本不等式求最值时，要根据式子的特征灵活变形，配凑出积、和为常数的形式，主要有两种思路：(1)对条件使用基本不等式，建立所求目标函数的不等式求解.常用的方法有：折项法、变系数法、凑因子法、换元法、整体代换法等.(2)条件变形，进行“1”的代换求目标函数最值.【训练1】 (1)(2019·济南联考)若a >0，b >0且2a ＋b ＝4，则1ab的最小值为( ) A.2B.12C.4D.14(2)若正数x ，y 满足x ＋3y ＝5xy ，则3x ＋4y 的最小值为________.考点二基本不等式在实际问题中的应用【例2】运货卡车以每小时x 千米的速度匀速行驶130千米，按交通法规限制50≤x ≤100(单位：千米/时).假设汽油的价格是每升2元，而汽车每小时耗油⎝ ⎛⎭⎪⎫2＋x 2360升，司机的工资是每小时14元. (1)求这次行车总费用y 关于x 的表达式；(2)当x 为何值时，这次行车的总费用最低，并求出最低费用的值.【规律方法】1.设变量时一般要把求最大值或最小值的变量定义为函数.2.根据实际问题抽象出函数的解析式后，只需利用基本不等式求得函数的最值.3.在求函数的最值时，一定要在定义域(使实际问题有意义的自变量的取值范围)内求解.【训练2】网店和实体店各有利弊，两者的结合将在未来一段时期内，成为商业的一个主要发展方向.某品牌行车记录仪支架销售公司从2019年1月起开展网络销售与实体店体验安装结合的销售模式.根据几个月运营发现，产品的月销量x万件与投入实体店体验安装的费用t万元之间满足函数关系式x＝3－2t＋1.已知网店每月固定的各种费用支出为3万元，产品每1万件进货价格为32万元，若每件产品的售价定为“进货价的150%”与“平均每件产品的实体店体验安装费用的一半”之和，则该公司最大月利润是________万元.考点三基本不等式与其他知识的综合应用【例3】(1)(2019·河南八校测评)已知等差数列{a n}中，a3＝7，a9＝19，S n为数列{a n}的前n项和，则S n＋10a n＋1的最小值为________.(2)(一题多解)(2018·江苏卷)在△ABC中，角A，B，C所对的边分别为a，b，c，∠ABC＝120°，∠ABC 的平分线交AC于点D，且BD＝1，则4a＋c的最小值为________.【规律方法】基本不等式的应用非常广泛，它可以和数学的其他知识交汇考查，解决这类问题的策略是：1.先根据所交汇的知识进行变形，通过换元、配凑、巧换“1”等手段把最值问题转化为用基本不等式求解，这是难点.2.要有利用基本不等式求最值的意识，善于把条件转化为能利用基本不等式的形式.3.检验等号是否成立，完成后续问题.【训练3】(1)(2019·厦门模拟)已知f(x)＝32x－(k＋1)3x＋2，当x∈R时，f(x)恒为正值，则k的取值范围是( )A.(－∞，－1)B.(－∞，22－1)C.(－1，22－1)D.(－22－1，22－1)(2)在各项都为正数的等比数列{a n }中，若a 2 018＝22，则1a 2 017＋2a 2 019的最小值为________.【反思与感悟】1.基本不等式具有将“和式”转化为“积式”和将“积式”转化为“和式”的放缩功能，常常用于比较数(式)的大小或证明不等式，解决问题的关键是分析不等式两边的结构特点，选择好利用基本不等式的切入点.2.对于基本不等式，不仅要记住原始形式，而且还要掌握它的几种变形形式及公式的逆用等，例如：ab ≤⎝ ⎛⎭⎪⎫a ＋b 22≤a 2＋b 22，ab ≤a ＋b 2≤a 2＋b 22(a >0，b >0)等，同时还要注意不等式成立的条件和等号成立的条件. 【易错防范】1.使用基本不等式求最值，“一正”“二定”“三相等”三个条件缺一不可.2.对使用基本不等式时等号取不到的情况，可考虑使用函数y ＝x ＋mx(m >0)的单调性. 【分层训练】【基础巩固题组】(建议用时：35分钟) 一、选择题1.(2019·孝感调研)“a >b >0”是“ab <a 2＋b 22”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2.下列结论正确的是( )A.当x>0且x≠1，lg x＋1lg x≥2B.1x2＋1<1(x∈R)C.当x>0时，x＋1x≥2D.当0<x≤2时，x－1x无最大值3.(2019·绵阳诊断)已知x>1，y>1，且lg x，2，lg y成等差数列，则x＋y有( )A.最小值20B.最小值200C.最大值20D.最大值2004.设a>0，若关于x的不等式x＋ax－1≥5在(1，＋∞)上恒成立，则a的最小值为( )A.16B.9C.4D.25.(2019·太原模拟)若P为圆x2＋y2＝1上的一个动点，且A(－1，0)，B(1，0)，则|PA|＋|PB|的最大值为( )A.2B.2 2C.4D.4 26.某车间分批生产某种产品，每批产品的生产准备费用为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准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7.若实数a ，b 满足1a ＋2b＝ab ，则ab 的最小值为( )A. 2B.2C.2 2D.48.(2019·衡水中学质检)正数a ，b 满足1a ＋9b＝1，若不等式a ＋b ≥－x 2＋4x ＋18－m 对任意实数x 恒成立，则实数m 的取值范围是( ) A.[3，＋∞) B.(－∞，3] C.(－∞，6]D.[6，＋∞)二、填空题9.函数y ＝x 2＋2x －1(x >1)的最小值为________.10.某公司购买一批机器投入生产，据市场分析，每台机器生产的产品可获得的总利润y(单位：万元)与机器运转时间x(单位：年)的关系为y＝－x2＋18x－25(x∈N*)，则每台机器为该公司创造的年平均利润的最大值是________万元.11.已知x>0，y>0，x＋3y＋xy＝9，则x＋3y的最小值为________.12.已知直线mx＋ny－2＝0经过函数g(x)＝log a x＋1(a>0且a≠1)的定点，其中mn>0，则1m＋1n的最小值为________.【能力提升题组】(建议用时：15分钟)13.(2018·江西师大附中月考)若向量m＝(a－1，2)，n＝(4，b)，且m⊥n，a>0，b>0，则log13a＋log31b有( )A.最大值log312B.最小值log32C.最大值log1312D.最小值014.(2019·湖南师大附中模拟)已知△ABC的面积为1，内切圆半径也为1，若△ABC的三边长分别为a，b，c，则4a＋b＋a＋bc的最小值为( )A.2B.2＋ 2C.4D.2＋2 215.(2017·天津卷)若a，b∈R，ab>0，则a4＋4b4＋1ab的最小值为________.16.已知函数f(x)＝x2＋ax＋11x＋1(a∈R)，若对于任意的x∈N*，f(x)≥3恒成立，则a的取值范围是________.【新高考创新预测】17.(多填题)已知正数x，y满足x＋y＝1，则x－y的取值范围为________，1x＋xy的最小值为________.答案【疑误辨析】1.判断下列结论正误(在括号内打“√”或“×”) (1)两个不等式a 2＋b 2≥2ab 与a ＋b2≥ab 成立的条件是相同的.( )(2)函数y ＝x ＋1x的最小值是2.( )(3)函数f (x )＝sin x ＋4sin x 的最小值为4.( )(4)x ＞0且y ＞0是x y ＋y x≥2的充要条件.( ) 【答案】 (1)× (2)× (3)× (4)×【解析】 (1)不等式a 2＋b 2≥2ab 成立的条件是a ，b ∈R ；不等式a ＋b2≥ab 成立的条件是a ≥0，b ≥0.(2)函数y ＝x ＋1x的值域是(－∞，－2]∪[2，＋∞)，没有最小值.(3)函数f (x )＝sin x ＋4sin x 没有最小值.(4)x >0且y >0是x y ＋y x≥2的充分不必要条件. 【教材衍化】2.(必修5P99例1(2)改编)若x >0，y >0，且x ＋y ＝18，则xy 的最大值为( ) A.9 B.18C.36D.81【答案】 A【解析】因为x ＋y ＝18，所以xy ≤x ＋y2＝9，当且仅当x ＝y ＝9时，等号成立.3.(必修5P100练习T1改编)若x <0，则x ＋1x( )A.有最小值，且最小值为2B.有最大值，且最大值为2C.有最小值，且最小值为－2D.有最大值，且最大值为－2【答案】 D【解析】因为x <0，所以－x >0，－x ＋1－x ≥21＝2，当且仅当x ＝－1时，等号成立，所以x ＋1x≤－2. 【真题体验】4.(2019·浙江镇海中学月考)已知f (x )＝x 2－2x ＋1x ，则f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤12，3上的最小值为( )A.12 B.43C.－1D.0【答案】 D【解析】 f (x )＝x 2－2x ＋1x ＝x ＋1x －2≥2－2＝0，当且仅当x ＝1x，即x ＝1时取等号.又1∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤12，3，所以f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤12，3上的最小值为0.5.(2018·济宁一中月考)一段长为30 m 的篱笆围成一个一边靠墙的矩形菜园，墙长18 m ，则这个矩形的长为________m ，宽为________m 时菜园面积最大. 【答案】 15152【解析】设矩形的长为x m ，宽为y m.则x ＋2y ＝30，所以S ＝xy ＝12x ·(2y )≤12⎝⎛⎭⎪⎫x ＋2y 22＝2252，当且仅当x ＝2y ，即x ＝15，y ＝152时取等号.6.(2018·天津卷)已知a ，b ∈R ，且a －3b ＋6＝0，则2a＋18b 的最小值为________.【答案】 14【解析】由题设知a －3b ＝－6，又2a >0，8b >0，所以2a＋18b ≥22a ·18b ＝2·2a －3b 2＝14，当且仅当2a＝18b ，即a ＝－3，b ＝1时取等号.故2a＋18b 的最小值为14. 【考点聚焦】考点一利用基本不等式求最值角度1 利用配凑法求最值【例1－1】 (1)(2019·乐山一中月考)设0<x <32，则函数y ＝4x (3－2x )的最大值为________.(2)已知x <54，则f (x )＝4x －2＋14x －5的最大值为______.【答案】 (1)92(2)1【解析】 (1)y ＝4x (3－2x )＝2[2x (3－2x )]≤2⎣⎢⎡⎦⎥⎤2x ＋（3－2x ）22＝92，当且仅当2x ＝3－2x ，即x ＝34时，等号成立.∵34∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0，32，∴函数y ＝4x (3－2x )⎝⎛⎭⎪⎫0＜x ＜32的最大值为92. (2)因为x <54，所以5－4x >0，则f (x )＝4x －2＋14x －5＝－⎝ ⎛⎭⎪⎫5－4x ＋15－4x ＋3≤－2（5－4x ）·15－4x ＋3＝－2＋3＝1.当且仅当5－4x ＝15－4x，即x ＝1时，等号成立.故f (x )＝4x －2＋14x －5的最大值为1.角度2 利用常数代换法求最值【例1－2】 (2019·潍坊调研)函数y ＝a1－x(a >0，a ≠1)的图象恒过定点A ，若点A 在直线mx ＋ny －1＝0上，且m ，n 为正数，则1m ＋1n的最小值为________.【答案】 4【解析】 ∵曲线y ＝a1－x恒过定点A ，x ＝1时，y ＝1，∴A (1，1).将A 点代入直线方程mx ＋ny －1＝0(m >0，n >0)，可得m ＋n ＝1，∴1m ＋1n ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1m ＋1n ·(m ＋n )＝2＋n m ＋mn≥2＋2n m ·mn＝4，当且仅当n m ＝m n 且m ＋n ＝1(m >0，n >0)，即m ＝n ＝12时，取得等号.角度3 基本不等式积(ab )与和(a ＋b )的转化【例1－3】 (经典母题)正数a ，b 满足ab ＝a ＋b ＋3，则ab 的取值范围是________. 【答案】 [9，＋∞)【解析】 ∵a ，b 是正数，∴ab ＝a ＋b ＋3≥2ab ＋3，解得ab ≥3，即ab ≥9. 【迁移探究】本例已知条件不变，求a ＋b 的最小值. 【答案】见解析【解析】 ∵a >0，b >0，∴ab ≤⎝⎛⎭⎪⎫a ＋b 22，即a ＋b ＋3≤⎝⎛⎭⎪⎫a ＋b 22，整理得(a ＋b )2－4(a ＋b )－12≥0，解得a ＋b ≥6或a ＋b ≤－2(舍).故a ＋b 的最小值为6.【规律方法】在利用基本不等式求最值时，要根据式子的特征灵活变形，配凑出积、和为常数的形式，主要有两种思路：(1)对条件使用基本不等式，建立所求目标函数的不等式求解.常用的方法有：折项法、变系数法、凑因子法、换元法、整体代换法等.(2)条件变形，进行“1”的代换求目标函数最值.【训练1】 (1)(2019·济南联考)若a >0，b >0且2a ＋b ＝4，则1ab的最小值为( ) A.2B.12C.4D.14(2)若正数x ，y 满足x ＋3y ＝5xy ，则3x ＋4y 的最小值为________. 【答案】 (1)B (2)5【解析】(1)因为a>0，b>0，故2a ＋b≥22ab(当且仅当2a ＝b 时取等号). 又因为2a ＋b ＝4，∴22ab ≤4⇒0<ab≤2， ∴1ab ≥12，故1ab 的最小值为12(当且仅当a ＝1，b ＝2时等号成立). (2)由x ＋3y ＝5xy 可得15y ＋35x ＝1，所以3x ＋4y ＝(3x ＋4y )⎝ ⎛⎭⎪⎫15y ＋35x ＝135＋3x 5y ＋12y 5x ≥135＋125＝5(当且仅当3x 5y ＝12y 5x ，即x ＝1，y ＝12时，等号成立)，所以3x ＋4y 的最小值是5. 考点二基本不等式在实际问题中的应用【例2】运货卡车以每小时x 千米的速度匀速行驶130千米，按交通法规限制50≤x ≤100(单位：千米/时).假设汽油的价格是每升2元，而汽车每小时耗油⎝ ⎛⎭⎪⎫2＋x 2360升，司机的工资是每小时14元.(1)求这次行车总费用y 关于x 的表达式；(2)当x 为何值时，这次行车的总费用最低，并求出最低费用的值. 【答案】见解析【解析】 (1)设所用时间为t ＝130x (h)，y ＝130x ×2×⎝ ⎛⎭⎪⎫2＋x 2360＋14×130x ，x ∈[50，100]. 所以，这次行车总费用y 关于x 的表达式是y ＝130×18x ＋2×130360x ，x ∈[50，100](或y ＝2 340x ＋1318x ，x ∈[50，100]).(2)y ＝130×18x ＋2×130360x ≥2610，当且仅当130×18x ＝2×130360x ，即x ＝1810时等号成立.故当x ＝1810千米/时，这次行车的总费用最低，最低费用的值为2610元. 【规律方法】1.设变量时一般要把求最大值或最小值的变量定义为函数.2.根据实际问题抽象出函数的解析式后，只需利用基本不等式求得函数的最值.3.在求函数的最值时，一定要在定义域(使实际问题有意义的自变量的取值范围)内求解.【训练2】网店和实体店各有利弊，两者的结合将在未来一段时期内，成为商业的一个主要发展方向.某品牌行车记录仪支架销售公司从2019年1月起开展网络销售与实体店体验安装结合的销售模式.根据几个月运营发现，产品的月销量x 万件与投入实体店体验安装的费用t 万元之间满足函数关系式x ＝3－2t ＋1.已知网店每月固定的各种费用支出为3万元，产品每1万件进货价格为32万元，若每件产品的售价定为“进货价的150%”与“平均每件产品的实体店体验安装费用的一半”之和，则该公司最大月利润是________万元. 【答案】37.5【解析】由题意知t ＝23－x－1(1<x <3)，设该公司的月利润为y 万元，则y ＝⎝⎛⎭⎪⎫48＋t 2x x －32x －3－t ＝16x －t 2－3＝16x －13－x ＋12－3 ＝45.5－⎣⎢⎡⎦⎥⎤16（3－x ）＋13－x ≤45.5－216＝37.5，当且仅当x ＝114时取等号，即最大月利润为37.5万元.考点三基本不等式与其他知识的综合应用【例3】 (1)(2019·河南八校测评)已知等差数列{a n }中，a 3＝7，a 9＝19，S n 为数列{a n }的前n 项和，则S n ＋10a n ＋1的最小值为________. (2)(一题多解)(2018·江苏卷)在△ABC 中，角A ，B ，C 所对的边分别为a ，b ，c ，∠ABC ＝120°，∠ABC 的平分线交AC 于点D ，且BD ＝1，则4a ＋c 的最小值为________. 【答案】 (1)3 (2)9【解析】 (1)∵a 3＝7，a 9＝19，∴d ＝a 9－a 39－3＝19－76＝2，∴a n ＝a 3＋(n －3)d ＝7＋2(n －3)＝2n ＋1，∴S n ＝n （3＋2n ＋1）2＝n (n ＋2)，因此S n ＋10a n ＋1＝n （n ＋2）＋102n ＋2＝12⎣⎢⎡⎦⎥⎤（n ＋1）＋9n ＋1≥12×2（n ＋1）·9n ＋1＝3，当且仅当n ＝2时取等号.故S n ＋10a n ＋1的最小值为3. (2)法一依题意画出图形，如图所示.易知S △ABD ＋S △BCD ＝S △ABC ，即12c sin 60°＋12a sin 60°＝12ac sin 120°， ∴a ＋c ＝ac ，∴1a ＋1c＝1，∴4a ＋c ＝(4a ＋c )⎝ ⎛⎭⎪⎫1a ＋1c ＝5＋c a ＋4a c≥9，当且仅当c a ＝4a c ，即a ＝32，c ＝3时取“＝”. 法二以B 为原点，BD 所在直线为x 轴建立如图所示的平面直角坐标系，则D (1，0)，∵AB ＝c ，BC ＝a ， ∴A ⎝ ⎛⎭⎪⎫c 2，32c ，C ⎝ ⎛⎭⎪⎫a2，－32a .∵A ，D ，C 三点共线，∴AD →∥DC →. ∴⎝ ⎛⎭⎪⎫1－c 2⎝ ⎛⎭⎪⎫－32a ＋32c ⎝ ⎛⎭⎪⎫a 2－1＝0，∴ac ＝a ＋c ，∴1a ＋1c＝1，∴4a ＋c ＝(4a ＋c )⎝ ⎛⎭⎪⎫1a ＋1c ＝5＋c a ＋4a c≥9，当且仅当c a ＝4a c ，即a ＝32，c ＝3时取“＝”. 【规律方法】基本不等式的应用非常广泛，它可以和数学的其他知识交汇考查，解决这类问题的策略是：1.先根据所交汇的知识进行变形，通过换元、配凑、巧换“1”等手段把最值问题转化为用基本不等式求解，这是难点.2.要有利用基本不等式求最值的意识，善于把条件转化为能利用基本不等式的形式.3.检验等号是否成立，完成后续问题.【训练3】 (1)(2019·厦门模拟)已知f (x )＝32x－(k ＋1)3x＋2，当x ∈R 时，f (x )恒为正值，则k 的取值范围是( ) A.(－∞，－1)B.(－∞，22－1)C.(－1，22－1)D.(－22－1，22－1)(2)在各项都为正数的等比数列{a n }中，若a 2 018＝22，则1a 2 017＋2a 2 019的最小值为________. 【答案】 (1)B (2)4【解析】 (1)由f (x )>0得32x －(k ＋1)3x ＋2>0，解得k ＋1<3x＋23x .又3x ＋23x ≥22(当且仅当3x＝23x ，即x ＝log 3 2时，等号成立).所以k ＋1<22，即k <22－1.(2)∵{a n }为等比数列，∴a 2 017·a 2 019＝a 22 018＝12.∴1a 2 017＋2a 2 019≥22a 2 017·a 2 019＝24＝4.当且仅当1a 2 017＝2a 2 019，即a 2 019＝2a 2 017时，取得等号.∴1a 2 017＋2a 2 019的最小值为4.【反思与感悟】1.基本不等式具有将“和式”转化为“积式”和将“积式”转化为“和式”的放缩功能，常常用于比较数(式)的大小或证明不等式，解决问题的关键是分析不等式两边的结构特点，选择好利用基本不等式的切入点.2.对于基本不等式，不仅要记住原始形式，而且还要掌握它的几种变形形式及公式的逆用等，例如：ab ≤⎝⎛⎭⎪⎫a ＋b 22≤a 2＋b 22，ab ≤a ＋b 2≤a 2＋b 22(a >0，b >0)等，同时还要注意不等式成立的条件和等号成立的条件. 【易错防范】1.使用基本不等式求最值，“一正”“二定”“三相等”三个条件缺一不可.2.对使用基本不等式时等号取不到的情况，可考虑使用函数y ＝x ＋m x(m >0)的单调性. 【分层训练】【基础巩固题组】(建议用时：35分钟) 一、选择题1.(2019·孝感调研)“a >b >0”是“ab <a 2＋b 22”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【答案】 A【解析】由a >b >0，可知a 2＋b 2>2ab ，充分性成立，由ab <a 2＋b 22，可知a ≠b ，a ，b ∈R ，故必要性不成立.2.下列结论正确的是( ) A.当x >0且x ≠1，lg x ＋1lg x≥2 B.1x 2＋1<1(x ∈R) C.当x >0时，x ＋1x ≥2D.当0<x ≤2时，x －1x无最大值【答案】 C【解析】对于A ，当0<x <1时，lg x <0，不等式不成立；对于B ，当x ＝0时，有1x 2＋1＝1，不等式不成立；对于C ，当x >0时，x ＋1x≥2x ·1x＝2，当且仅当x ＝1时等号成立；对于D ，当0<x ≤2时，y ＝x －1x 单调递增，所以当x ＝2时，取得最大值，最大值为32.3.(2019·绵阳诊断)已知x >1，y >1，且lg x ，2，lg y 成等差数列，则x ＋y 有( ) A.最小值20 B.最小值200 C.最大值20D.最大值200【答案】 B【解析】由题意得2×2＝lg x ＋lg y ＝lg (xy )，所以xy ＝10 000，则x ＋y ≥2xy ＝200，当且仅当x ＝y ＝100时，等号成立，所以x ＋y 有最小值200. 4.设a >0，若关于x 的不等式x ＋a x －1≥5在(1，＋∞)上恒成立，则a 的最小值为( )A.16B.9C.4D.2【答案】 C【解析】在(1，＋∞)上，x ＋ax －1＝(x －1)＋a x －1＋1≥2（x －1）×a（x －1）＋1＝2a ＋1(当且仅当x ＝1＋a 时取等号).由题意知2a ＋1≥5.所以a ≥4.5.(2019·太原模拟)若P 为圆x 2＋y 2＝1上的一个动点，且A (－1，0)，B (1，0)，则|PA |＋|PB |的最大值为( ) A.2 B.2 2 C.4 D.4 2【答案】 B【解析】由题意知∠APB ＝90°，∴|PA |2＋|PB |2＝4，∴⎝ ⎛⎭⎪⎫|PA |＋|PB |22≤|PA |2＋|PB |22＝2(当且仅当|PA |＝|PB |时取等号)， ∴|PA |＋|PB |≤22，∴|PA |＋|PB |的最大值为2 2.6.某车间分批生产某种产品，每批产品的生产准备费用为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准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【答案】 B【解析】设每批生产产品x 件，则每件产品的生产准备费用是800x 元，仓储费用是x8元，总的费用是⎝ ⎛⎭⎪⎫800x ＋x 8元，由基本不等式得800x ＋x 8≥2800x ＋x 8＝20，当且仅当800x ＝x8，即x ＝80时取等号. 7.若实数a ，b 满足1a ＋2b＝ab ，则ab 的最小值为( ) A. 2 B.2C.2 2D.4【答案】 C【解析】依题意知a >0，b >0，则1a ＋2b ≥22ab＝22ab，当且仅当1a ＝2b，即b ＝2a 时，“＝”成立.因为1a ＋2b ＝ab ，所以ab ≥22ab ，即ab ≥22(当且仅当a ＝214，b ＝254时等号成立)，所以ab 的最小值为2 2.8.(2019·衡水中学质检)正数a ，b 满足1a ＋9b＝1，若不等式a ＋b ≥－x 2＋4x ＋18－m 对任意实数x 恒成立，则实数m 的取值范围是( ) A.[3，＋∞) B.(－∞，3] C.(－∞，6]D.[6，＋∞)【答案】 D【解析】因为a >0，b >0，1a ＋9b＝1，所以a ＋b ＝(a ＋b )⎝ ⎛⎭⎪⎫1a ＋9b ＝10＋b a ＋9a b≥16，当且仅当b a ＝9ab，即a ＝4，b ＝12时取等号. 依题意，16≥－x 2＋4x ＋18－m ，即x 2－4x －2≥－m 对任意实数x 恒成立. 又x 2－4x －2＝(x －2)2－6，所以x 2－4x －2的最小值为－6，所以－6≥－m ，即m ≥6. 二、填空题9.函数y ＝x 2＋2x －1(x >1)的最小值为________.【答案】 23＋2【解析】 y ＝x 2＋2x －1＝（x 2－2x ＋1）＋2x －2＋3x －1＝（x －1）2＋2（x －1）＋3x －1＝(x －1)＋3x －1＋2≥23＋2.当且仅当x －1＝3x －1，即x ＝3＋1时，等号成立. 10.某公司购买一批机器投入生产，据市场分析，每台机器生产的产品可获得的总利润y (单位：万元)与机器运转时间x (单位：年)的关系为y ＝－x 2＋18x －25(x ∈N *)，则每台机器为该公司创造的年平均利润的最大值是________万元. 【答案】 8【解析】每台机器运转x 年的年平均利润为y x＝18－⎝⎛⎭⎪⎫x ＋25x ，而x >0，故yx ≤18－225＝8，当且仅当x ＝5时等号成立，此时每台机器为该公司创造的年平均利润最大，最大值为8万元. 11.已知x >0，y >0，x ＋3y ＋xy ＝9，则x ＋3y 的最小值为________. 【答案】 6【解析】因为x >0，y >0，所以9－(x ＋3y )＝xy ＝13x ·(3y )≤13·⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋3y 22，当且仅当x ＝3y ，即x ＝3，y＝1时等号成立.设x ＋3y ＝t >0，则t 2＋12t －108≥0，所以(t －6)(t ＋18)≥0，又因为t >0，所以t ≥6.故当x ＝3，y ＝1时，(x ＋3y )min ＝6.12.已知直线mx ＋ny －2＝0经过函数g (x )＝log a x ＋1(a >0且a ≠1)的定点，其中mn >0，则1m ＋1n的最小值为________.【答案】 2【解析】因为函数g (x )＝log a x ＋1(a >0且a ≠1)的定点(1，1)在直线mx ＋ny －2＝0上，所以m ＋n －2＝0，即m 2＋n 2＝1. 所以1m ＋1n ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1m ＋1n ⎝ ⎛⎭⎪⎫m 2＋n 2＝1＋n 2m ＋m 2n≥1＋2n 2m ·m 2n＝2，当且仅当n 2m ＝m 2n，即m 2＝n 2时取等号，所以1m ＋1n的最小值为2. 【能力提升题组】(建议用时：15分钟)13.(2018·江西师大附中月考)若向量m ＝(a －1，2)，n ＝(4，b )，且m ⊥n ，a >0，b >0，则log 13a ＋log 3 1b有( )A.最大值log 3 12B.最小值log 32C.最大值log 13 12D.最小值0【答案】 B【解析】由m ⊥n ，得m ·n ＝0，即4(a －1)＋2b ＝0， ∴2a ＋b ＝2，∴2≥22ab ，∴ab ≤12(当且仅当2a ＝b 时，等号成立). 又log 13 a ＋log 3 1b ＝log 13 a ＋log 13 b ＝log 13 (ab )≥log 1312＝log 3 2，故log 13a ＋log 3 1b有最小值为log 3 2. 14.(2019·湖南师大附中模拟)已知△ABC 的面积为1，内切圆半径也为1，若△ABC 的三边长分别为a ，b ，c ，则4a ＋b ＋a ＋b c的最小值为( ) A.2B.2＋ 2C.4D.2＋2 2 【答案】 D【解析】因为△ABC 的面积为1，内切圆半径也为1，所以12(a ＋b ＋c )×1＝1，所以a ＋b ＋c ＝2，所以4a ＋b ＋a ＋b c ＝2（a ＋b ＋c ）a ＋b ＋a ＋b c ＝2＋2c a ＋b ＋a ＋b c≥2＋22，当且仅当a ＋b ＝2c ，即c ＝22－2时，等号成立，所以4a ＋b ＋a ＋b c的最小值为2＋2 2. 15.(2017·天津卷)若a ，b ∈R ，ab >0，则a 4＋4b 4＋1ab的最小值为________. 【答案】 4【解析】 ∵a ，b ∈R ，ab >0，∴a 4＋4b 4＋1ab ≥4a 2b 2＋1ab ＝4ab ＋1ab ≥24ab ·1ab ＝4，当且仅当⎩⎪⎨⎪⎧a 2＝2b 2，4ab ＝1ab ，即⎩⎪⎨⎪⎧a 2＝22，b 2＝24时取得等号. 16.已知函数f (x )＝x 2＋ax ＋11x ＋1(a ∈R)，若对于任意的x ∈N *，f (x )≥3恒成立，则a 的取值范围是________.【答案】 ⎣⎢⎡⎭⎪⎫－83，＋∞ 【解析】对任意x ∈N *，f (x )≥3，即x 2＋ax ＋11x ＋1 ≥3恒成立，即a ≥－⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋8x ＋3. 设g (x )＝x ＋8x ，x ∈N *，则g (x )＝x ＋8x≥42，当x ＝22时等号成立，又g (2)＝6，g (3)＝173， ∵g (2)>g (3)，∴g (x )min ＝173.∴－⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋8x ＋3≤－83， ∴a ≥－83，故a 的取值范围是⎣⎢⎡⎭⎪⎫－83，＋∞.【新高考创新预测】17.(多填题)已知正数x，y满足x＋y＝1，则x－y的取值范围为________，1x＋xy的最小值为________.【答案】(－1，1) 3【解析】∵正数x，y满足x＋y＝1，∴y＝1－x，0<x<1，∴－y＝－1＋x，∴x－y＝2x－1，又0<x<1，∴0<2x<2，∴－1<2x－1<1，即x－y的取值范围为(－1，1).1 x ＋xy＝x＋yx＋xy＝1＋yx＋xy≥1＋2yx·xy＝1＋2＝3，当且仅当x＝y＝12时取“＝”；∴1x＋xy的最小值为3.。

不等式及其应用

不等式及其应用不等式是数学中一种重要的数值关系表示方式，它描述了数值的大小关系。

不等式的研究在实际问题中有着广泛的应用，它能帮助我们解决各种大小关系的问题。

本文将从不等式的定义、性质以及不等式在实际问题中的应用等方面进行探讨。

一、不等式的定义和性质不等式是数学中一种数值大小关系的表示方式，用符号“>”、“<”、“≥”或“≤”来表示。

大于号（>）表示“大于”，小于号（<）表示“小于”，大于等于号（≥）表示“大于等于”，小于等于号（≤）表示“小于等于”。

不等式具有以下性质：1. 传递性：如果a > b且b > c，那么a > c；2. 反对称性：对于任意实数a和b，有a > b，则b < a；3. 加法性：如果a > b，则a + c > b + c；4. 乘法性：如果a > b，且c > 0，则ac > bc，如果c < 0，则ac < bc。

二、不等式的求解方法解不等式的过程是确定不等式中未知数的取值范围。

常见的不等式求解方法包括以下几种：1. 加减法解不等式：通过对不等式两边进行加减运算，化简不等式，得到未知数的取值范围；2. 乘法解不等式：通过对不等式两边进行乘法运算，根据乘法性质确定不等式的解集；3. 对数函数解不等式：通过对不等式两边取对数，利用对数函数的性质推导不等式的解集；4. 图解法解不等式：将不等式用图形表示，通过观察图形确定不等式的解集。

三、不等式在实际问题中的应用不等式在实际问题中有广泛的应用，以下是一些常见的应用场景：1. 金融领域：不等式可以用于描述利率、汇率、股票价格等的涨跌情况，帮助投资者做出决策；2. 工程问题：在工程领域，不等式可以用于描述材料强度、结构稳定性等问题，确保工程的安全性；3. 经济学：不等式可以用于描述供需关系、收入分配等经济问题，分析和解决经济发展中的不平等问题；4. 数学建模：不等式可以用于建立数学模型，帮助解决各种实际问题，如优化问题、最大化问题等。

几类基本不等式及其应用

几类基本不等式及其应用1 前言基本不等式及其应用是高等数学中非常重要的一个内容，也是高等数学中困难度非常高，学生难以掌握的内容.在高等数学中，基本不等式也是考察学生掌握情况的重要内容.学生在学习高等数学过程中，掌握并能够正确的运用基本不等式，将有助于将复杂的数学问题简单化，还能够在各类实际问题中得到广泛的应用，并且不等式还是学习、研究现代科学和技术的基本工具之一.在现阶段关于不等式的研究，向着更加高深、复杂，并且多方向化的方向发展，而探究不等式及其应用对不等式的理论研究有着重要的意义.不等式的应用，需要综合应用多种数学知识和思维方式，而通过不等式的学习和应用，对学生的数学思维和逻辑思维能力发展均有着重要的作用.本研究通过探究几类不同基本不等式及其应用，能够为高数不等式教学提供参考和借鉴. 2 几类基本不等式及其应用分析 2.1 基本不等式2.1.1 基本不等式定义及公式基本不等式是数学中最基本、最基础的不等式，是任何两个正数的算数平均值，不小于其几何平均值，公式为：2a +2b ≥2ab当且仅当两数值相等时，即a =b ，等号成立.基本不等式还有以下变形：ab ≤2ba +或a +b ≥2ab ，基本不等式的成立条件为：a >0，b >0，当且仅当a =b 时等号成立.此外还有拓展基本不等式：ab ≤22⎪⎭⎫⎝⎛+b a ，其中a ，b ∈.2.1.2 基本不等式的应用基本不等式可以用于比较实数大小或证明不等式、求最值、求取值范围等. 例1 证明不等式.已知a >0，b >0，a +b =1，证明21+a +21+b ≤2.在对此不等式进行证明时，可以将不等式左边的a +21和b +21转换为112a ⎛⎫⋅+ ⎪⎝⎭和112b ⎛⎫⋅+ ⎪⎝⎭，然后运用基本不等式定理进行证明.证明根据基本不等式定理，可以得出21+a =⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅211a ≤2211++a =43+2a ，即21+a ≤43+2a ，同理21+b =⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅211b ≤2211++b =43+2b ，即21+b ≤43+2b ，因此21+a +21+b ≤43+2a +43+2b≤2，即得到不等式21+a +21+b ≤2. 例2 求最值.分别求当x >0，x <0时，函数y =()()xx x 164++的最值.在此题中，对x 的取值范围进行了规定，而在不等式中有着“一正”前提，如不对前提进行考虑，容易造成计算错误，因此在对此题进行求解时，要首先对x 的正负进行讨论.解当x >0时，y =()()xx x 164++=x +20+x 64≥20+2xx 64⋅=36，当且仅当x =x64时，即x =8时，取等号. 因此当x =8时，y =()()xx x 164++取最小值，为36.当x <0时，−x >0，−x64>0， (−x )+(−x64)≥2()⎪⎭⎫⎝⎛--x x 64=16，y =x +20+x 64=20−[(−x )+(−x64)]≤20−16=4，当且仅当−x =−x64时，即x =−8，等号成立. 因此当x =−8时，y =()()xx x 164++取最大值，为4.例3 求取值范围.设x >0，y >0，不等式x +y ≤y x a +恒成立，则求a 的取值范围. 在对此题进行求解时，要注重将已知条件进行转换，转换为a ≥yx y x ++，然后求yx y x ++的最大值，即可求得a 的取值范围.解由题目中可以得知a ≥yx y x ++恒成立，并且x >0，y >0，则a >0，则a必然大于或等于yx y x ++的最大值，根据基本不等式定理，得出2⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++y x y x =y x xy y x +++2=1+y x xy +2≤2 当且仅当x =y 时，等号成立，即2⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++y x y x 的最大值为2，y x yx ++的最大值则为2.因此此题中a 的取值范围为[2，+∞). 2.2 均值不等式2.2.1 均值不等式定义及公式均值不等式又可以称为平均值不等式、平均不等式等，是数学中重要的不等式之一.均值不等式是指调和平均数不超过几何平均数、几何平均数不超过算术平均值、算术平均值不超过平方平均值，即公式为：na a a n11121+++ ≤n 21n a a a ≤n a a a n +++ 21≤n a a a n22221+++若各数值均为正实数，当且仅当各数值相等时，即1a =2a==n a ，等号成立.2.2.2 均值不等式的应用均值不等式主要应用在极限的证明、求极限等. 例4 证明重要极限e n nn =⎪⎭⎫⎝⎛+∞→11lim的存在性. 证明先对nn 11⎪⎭⎫⎝⎛+进行单调递增证明.令1a =2a ==n a =1+n1，1+n a =1，则由基本不等式得出 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎪⎭⎫ ⎝⎛+++⎪⎭⎫ ⎝⎛++〈⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛++1n 11n 11111.n 11n 111n n 即111n 111++〈⎪⎭⎫ ⎝⎛++n n n,因此，nn 11⎪⎭⎫ ⎝⎛+<11n 11+⎪⎭⎫ ⎝⎛++n .得出数列nn 11⎪⎭⎫⎝⎛+呈单调递增.再证明数列nn 11⎪⎭⎫⎝⎛+存在上限.首先假设nn 11⎪⎭⎫ ⎝⎛+的上限为1k 11+⎪⎭⎫⎝⎛+k （k 为正整数）.则需要先证明nn 11⎪⎭⎫ ⎝⎛+<1k 11+⎪⎭⎫⎝⎛+k （当n>k 时）.假设121,1k ka a a n +====+2+k a ==n a =1，则由均值不等式得出：111.1+-+⎪⎭⎫ ⎝⎛+n k n k k k <()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++⋅++k n k k k 111n 1=1+n n . 因此可以得出，11+⎪⎭⎫⎝⎛+k k k <11+⎪⎭⎫ ⎝⎛+n n n ，即111+⎪⎭⎫ ⎝⎛+n n <111+⎪⎭⎫ ⎝⎛+k k .由于1+n 1>1，可以得出n n ⎪⎭⎫ ⎝⎛+11<111+⎪⎭⎫⎝⎛+n n ，因此n n ⎪⎭⎫ ⎝⎛+11<111+⎪⎭⎫⎝⎛+k k .当n>k 时，随机取一个正整数k ，M=111+⎪⎭⎫⎝⎛+k k ，均是nn ⎪⎭⎫⎝⎛+11的上限，并且前文已证明nn ⎪⎭⎫ ⎝⎛+11呈单调递增，这就使得当n≤k 时，nn ⎪⎭⎫ ⎝⎛+11<111+⎪⎭⎫⎝⎛+k k 不等式仍然成立.因此n n ⎪⎭⎫ ⎝⎛+11（n=1,2…）存在n n ⎪⎭⎫ ⎝⎛+11<111+⎪⎭⎫ ⎝⎛+k k （k 为正整数）.这就说明了任选一个k 值，M=111+⎪⎭⎫⎝⎛+k k 均能够成为nn ⎪⎭⎫⎝⎛+11的上限.从而说明了nn ⎪⎭⎫⎝⎛+11单调递增，并且存在界限.在单调有界定理下，nn ⎪⎭⎫ ⎝⎛+11存在极限.设定极限值为e ，即e n nn =⎪⎭⎫⎝⎛+∞→11lim .通过上面的证明，可以通过均值不等式证明111+⎪⎭⎫⎝⎛+n n 存在极限，且极限同样为e ，具体证明过程如下：记n x =111+⎪⎭⎫⎝⎛+n n ，则n x 1=11+⎪⎭⎫ ⎝⎛+n n n =11+⎪⎭⎫ ⎝⎛+n n n ·1≤()22111+⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛+++⋅+n n n n n =221+⎪⎭⎫⎝⎛++n n n =11+n x 由此证明n x 呈单调递减，并且1<n x <1x <4，n x 为收敛，极限为e .在上面的证明中，n n ⎪⎭⎫ ⎝⎛+11<e <111+⎪⎭⎫⎝⎛+n n ，两边分别取对数，不等式同样成立，即11+n <⎪⎭⎫ ⎝⎛+n 11ln <n1. 由此可以证明， n a =1+21++１ｎ−ln ｎ为收敛，其极限值为Euler 数.例5 求极限nn n lim∞→.解均值不等式n 21n a a a ≤na a a n+++ 21，则nn = n1211⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⋅-个n n n ≤n n n 11++++ =n n n 22-+<n 2+1，因此0≤n n −1<n 2，得出nn n lim ∞→=1.2.3 绝对值不等式2.3.1 绝对值不等式定义及公式在不等式的应用中，在涉及到重量、面积、体积、数学对象的大小、绝对值等情况时，需要通过非负数进行度量，这就出现了绝对值不等式.公式为：b a -≤b a ±≤a +b当且仅当ab ≤0时，b a -=b a ±；ab ≥0时，b a ±=a +b .a 表示数轴上的点a 到原点之间的距离叫做数a 的绝对值. 其中ab =b a ，b a =ba（b ≠0），a <b 可逆推出b >a ，是绝对值不等式的重要性质.2.3.2 绝对值不等式的应用绝对值不等式主要应用于最值的求解、求取值范围等. 例6 最值的求解.设函数()x f =x +bx -1+c (b ≤−1，c∈)，函数()x g =()x f 在区间[−1,1]上的最大值为M ，若M≥k 对任意的b 、c 恒成立，求k 的最大值.解将函数()x f 进行化简，得出()x f =x －b +bx -1+b +c 若b <−2，则()()⎪⎩⎪⎨⎧≥-≥11f M f M ，即⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+--+-≥+-+≥c b M c b M 111111，这里利用了()x f 在区间[−1,1]为单调，根据绝对值不等式定理，得出 2M ≥c b +-+111+c b +--+-111≥⎪⎭⎫⎝⎛+--+--⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+c b c b 111111=2122b -+ ≥34，因此当b <−2时，M ≥32. 若−2≤b ≤−1，则有()()()⎪⎩⎪⎨⎧+≥≥-≥111b f M f M f M ，即⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧++≥+-+≥+--+-≥c b M c b M c b M 2111111，根据绝对值不等式定理消一元，即运用2(m +n )M ≥()()()()111++-+-b f n m nf mf (m>0,n>0)可以将c 消除，得出2(m +n )M ≥()n m bm m b n n +-+++-+211，要想使等号成立，必须满足()1-f = ()1f =－()1+b f ，可以得出b =－2，c =-1，将b =－2，c =－1带入到⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧++≥+-+≥+--+-≥c b M c b M c b M 2111111中，可以求得M 的最小值为2－1，因此k 的最大值为2－1.例7 求取值范围. 设函数()x f =b ax x --，a ,b ∈，若对任意实数a ,b ，总存在0x ∈[1,9]，使得不等式()0x f ≥M 成立，求实数M 的取值范围.解令t =x ，则()t g =-2at +t －b ，()x f =()t g ，其中t ∈[1,3] 根据题目设必要条件为()()()⎪⎩⎪⎨⎧≥≥≥491f M f M f M 即为⎪⎩⎪⎨⎧--≥--≥--≥ba Mb a M ba M 42931运用绝对值不等式，将参数a ,b 将消除，则设m ()1g +n ()3g +k ()2g ≥()()()231kg ng mg -+再运用待定系数法，将m 、n 、k 值求出，则为⎩⎨⎧=+--=+--0049k n m k n m 得出一组解为⎪⎩⎪⎨⎧===835k n m因此16M≥5b a --1+3b a --93+8ba --42 ≥()()()b a b a b a -----+--42893315=2则得出1.8M ≤即M 的最大值为81，此时a =41，b =87.本题解得M 的取值范围为(−∞,81].2.4 泰勒公式2.4.1 泰勒公式定义及公式泰勒公式的定义：设函数()x f 在点0x 处的某开区间（a ，b ）内具有n +1阶导数，则在该邻域内非0x 处的任意点x ()b a ,∈，在0x 和x 之间存在一个ξ，使得：()x f =()0x f +()()0x x x f -'+()()2002x x x f -''！++()()()n n x x n x f 00-！+()()()()1011++-+n n x x n f ！ξ 定理1 设函数()x f 在a 存在n 阶导数，则()a U x ∈∀，存在()x f =()a f +()()a x a f -'！1+()()22a x a f -''！++()()()n n a x n a f -！+()x R n 其中()x R n =()()()a x a x o n →-是比()n a x -的高阶无穷小，此式称为函数()x f 在a 的泰勒展开公式. 当a =0时，此式则变为()x f =()0f +()x f ！10'+()220x f ！''++()()nn x n f ！0+()n x o 此式称为麦克劳林公式.定理2 设二元函数()y x f ,在点()b a P ,的邻域G 内具有n +1阶连续的偏导数，则()G k b h a Q ∈++∀,，有()k b h a f ++,=()b a f ,+()b a f y k x h ,11⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+∂∂！+()b a f y k x h ,212⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂！++()b a f y k x h n n,1⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂！+()()k b h a f y k x h n n θθ++⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+∂∂++,111！，0<θ<1其中符号()b a f y x l i,⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⎪⎭⎫⎝⎛∂∂表示偏导数l i l i y x f ∂∂∂+在()b a P ,的值， ()b a f y k x h m,⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂=()b a f y x k h C i m i m i m i mi i m ,0--=∂∂∂∑.上式称为二次函数()y x f ,在点()b a P ,的泰勒公式.在此式中令a =0，b =0，可得二次函数()y x f ,的麦克劳林公式：()k h f ,=()0,0f +()0,011f y k x h ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+∂∂！+()0,0212f y k x h ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂！++()0,01f y k x h n n⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂！+()()k h f y k x h n n θθ,111+⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+∂∂+！，0<θ<1.2.4.2 泰勒公式的应用泰勒公式在高等数学中的应用，主要体现在估计函数界、求函数极限、近似计算、判断反常积分及级数敛散性.例8 估计函数界.①设函数()x f 在[0,1]上有二阶导数，且有正常数A ，B ，使得()x f ≤A ，()x f ''≤B .证明对于∈∀x [0,1]，有()x f '≤2A +2B. 在运用泰勒公式进行函数最值的计算过程中，需要确定已知函数泰勒展开的位置，并且展开到哪阶导数最为合适.在此例题中，已知函数()x f 在[0,1]上存在二阶导数，且函数、二阶导函数均有最值，需要证明一阶导函数在[0,1]有最值，这就需要运用泰勒公式，将函数()x f 在x 处展开到二阶，并将点0和1带入到展开时中，进行简单计算验证本题.证明泰勒公式中，()0f =()x f +()()x x f -'0+()()202x f -''ξ，()x ,0∈ξ，()1f =()x f +()()x x f -'1+()()212x f -''η，()1,x ∈η，两式进行相减，得()x f '=()1f －()0f －()()212x f -''η+()22x f ξ''，()1,x ∈η，因为()x f ≤A ，()x f ''≤B ，得出()x f '≤2A +2B()[]221x x +-，而()21x -+2x 在[0,1]内，且最大值为1，因此可以得出()x f '≤2A +2B . ②设()y x f ,在2x +2y ≤1上有连续的二阶导数，2xx f +22xy f +2yy f ≤M .若()00，f =()00，x f =()00，y f =0，证明()⎰⎰≤+122,y x dxdy y x f ≤M 4π.此题考察的是对抽象函数二重积分不等式的证明.在不等式的左边，能够设想到积分绝对值与绝对值积分的相互关系，从而可以计算()y x f ,的值.在题目中设()y x f ,在点(0,0)，运用泰勒公式展开到二阶，并且已知2xx f +22xy f +2yy f ≤M ，将()y x f ,的展开式进行处理，转化成为两个向量的乘积，并运用积分估值，将抽象函数二重积分转化为常见、熟悉的简单函数二重积分，既完成证明.证明 ()y x f ,在点(0,0)进行泰勒展开到二阶，得出()y x f ,=()21,2x y f x y x y θθ⎛⎫∂∂+ ⎪∂∂⎝⎭，其中()1,0∈θ，记()w v u ,,=()y x f y y x x θθ,,,222222⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∂∂∂∂∂，则()y x f ,=21()222wy vxy ux ++ 已知2xxf +22xy f +2yy f ≤M ，所以()w v u ,2,=2222w v u ++≤M ，并且()22,2,y xy x =2x +2y ，因此可以得出()()22,2,,2,y xy x w v u ≤M (2x +2y )，即等同于()y x f ,≤21M (2x +2y )从而得出()⎰⎰≤+122,y x dxdy y x f ≤21M()⎰⎰≤++12222y x dxdy y x=M 4π.证明结束.例9 求函数极限.①计算极限⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-+→x x x x x 22ln 111320lim .此题可以运用洛必达法和泰勒公式求解，若使用前者，则需要进行四次求导才能够计算出结果，计算量较为庞大，而运用泰勒公式，则运算过程较为简单.解首先对算式进行变换：x x -+22ln =2121ln x x -+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+21ln x −⎪⎭⎫ ⎝⎛-21ln x 算式中xx x -+22ln 13的分母为3x ，运用函数y=()x +1ln 在0点的麦克劳林展开公式，将⎪⎭⎫ ⎝⎛+21ln x 和⎪⎭⎫⎝⎛-21ln x 进行展开到三阶，则有x x -+22ln =[2x −2221⎪⎭⎫ ⎝⎛x +3231⎪⎭⎫ ⎝⎛x +()3x o ]+[2x +2221⎪⎭⎫ ⎝⎛x +3231⎪⎭⎫⎝⎛x +()3x o ] =x +3121x +()3x o 因此，1+21x −x x x -+22ln 13=1+21x −⎪⎭⎫ ⎝⎛+331211x x x +()33x x o =1−121+()33x x o 可以得出⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-+→x x x x x 22ln 111320lim=()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-→331211lim x x o x =1211.本题解得⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-+→x x x xx 22ln 111320lim=1211.在运用泰勒公式进行分母或分子中含有n x 这类极限求解题目时，要注意在()x f x lim 0→中，要运用泰勒公式，将非零因子项（乘或者除项）进行转换，再通过四则运算方式将极限值求解出来，不过在计算过程中，加减项不能代换.在进行这类题目的计算过程中，注意到这些原理有助于提高计算的准确度.②计算极限()()()()2222220,0,1cos sin lim y x y x y x y x +-+++→. 在此极限计算中，设()y x f ,=()22sin y x ++()22cos y x +−1，由于()y x f ,在上存在任意连续偏导数，且22y x +为该式的分母，这就需要运用麦克劳林公式，将()y x f ,在点(0,0)展开到二阶，这样容易得出极限值.解()y x f x ,=2()22cos y x x +−2()22sin y x x +，()0,0x f =0，()y x f y ,=2()22cos y x y +−2()22sin y x y +，()0,0y f =0，()y x f xx ,=2()22cos y x +−4()222sin y x x +−2()22sin y x +−4()222cos y x x +，()0,0xx f =2，()y x f xy ,=()y x f yx ,=−4()22sin y x xy +－4()22cos y x xy +，()0,0xy f =()0,0yx f =0，()y x f yy ,=2()22cos y x +－4()222sin y x y +－2()22sin y x +－4()222cos y x y +，()0,0yy f =2，即()y x f ,=()22y x ++()y x R ,2，其中()y x R ,2=-2()222y x +θ[()2222sin y x θθ++()2222cos y x θθ+]+()322334y x +θ[()2222sin y x θθ+－()2222cos y x θθ+]，(0<θ<1)，因此()()()()2222220,0,1cos sin lim y x y x y x y x +-+++→=()()()22222220,0,lim y x y x R y x y x ++++→=1 本题解得()()()()2222220,0,1cos sin lim y x y x y x y x +-+++→=1. 例10 近似计算. ①求方程xx 1sin2=2x －501的近似值，精确至0.001. 在此算式中含有x 1sin，就不能采用初等函数方法进行计算.此题要求计算近似值，就需要将x 1sin 用初等函数即多项式代替，即通过泰勒公式将x1sin 展开.方程右边是x 的一次式，因此在对方程左边进行泰勒公式展开时，也要转换成x 的一次式，故将其在原点进行麦克劳林公式展开至一阶.运用泰勒公式对方程进行近似值计算，可以依据题目中精确度要求展开至合适的阶数.解根据泰勒公式t sin =t －()22sin t t θ(0<θ<1)，令t=x1，得x 1sin =x 1−212sin ⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛x x θ，带入到题目中原方程，得 x −2sin ⎪⎭⎫ ⎝⎛xθ=2x −501，即x =501−2sin ⎪⎭⎫ ⎝⎛xθ，由此可以知道x >500，0<x θ<5001，所以501-x =2sin ⎪⎭⎫ ⎝⎛xθ≤x θ21<10001=0.001，即当x =501时，满足题目中的假设条件解.②求96.308.1的近似值，精确至410-.在近似值计算题中，对计算的精确度要求较低时，可以采用线性进逼公式()y x f ,≈()00,y x f +()00,y x f x (x −0x )+()00,y x f y (y −0y )，即可以运用全微分近似代替全增量；当对计算的精确度要求较高时，则可以采用高阶泰勒公式进行计算，并根据题目中对精确度的具体要求，来确定泰勒展开式的阶数.解令()y x f ,=y x ，通过计算二元函数在点(1,4)的泰勒展开式，则y x =1+4(x −1)+[6()21-x +(x －1)(y －4)]+[4()31-x +27()21-x (y －4)]+ [()41-x +313()31-x (y －4)+21()21-x ()24-y ]+将x =1.08，y =3.96带入到上式中，得出96.308.1=1+(4×0.08)+(6×208.0－0.08×0.04)+(4×308.0－27×208.0×0.04)+[408.0－313×308.0×0.04+21×208.0×204.0]+=1+0.32+0.0352+0.001152+0.000034026+由于余项3R =0.000034026<410-，因此96.308.1≈1.356352.例11 判断反常积分及级数敛散性. ①判断积分dx x x ⎰∞+-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛-0311sin 1是否收敛？是否绝对收敛？证明所述结论.此题目需要判断瑕积分dx x x ⎰-⎪⎭⎫ ⎝⎛-1031sin 1与无穷积分dx x x ⎰∞+-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎭⎫⎝⎛-1311sin 1的敛散性.瑕积分dx x x ⎰-⎪⎭⎫ ⎝⎛-1031sin 1的被积分31sin 1-⎪⎭⎫⎝⎛-x x 在区间(0,1]内恒正，所以对于瑕积分dx x x ⎰-⎪⎭⎫ ⎝⎛-1031sin 1来说，其收敛等同于绝对收敛.在对310sin 1lim -→⎪⎭⎫ ⎝⎛-+x x x x λ极限值进行求解时，需要运用比较判别法，通过λ的阶数和极限值进行敛散性的判断，在这种情况下，将x xsin 在x =0处进行泰勒展开，是一种简单且十分快速有效的求解方法.解dx x x ⎰∞+-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛-0311sin 1=dx x x ⎰-⎪⎭⎫ ⎝⎛-1031sin 1−⎰10dx +dx x x ⎰∞+-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛-1311sin 1 其中dx x x ⎰-⎪⎭⎫⎝⎛-1031sin 1是以x =0为瑕点的瑕积分，将x x sin 在x =0处进行泰勒展开到二阶，有31sin 1-⎪⎭⎫ ⎝⎛-x x =()312231-⎥⎦⎤⎢⎣⎡+x o x ！，该式与321x同阶，通过比较法可以知道dx x x ⎰-⎪⎭⎫⎝⎛-1031sin 1.因为当∈x (0,1)时，1－xxsin >0，因此dx x x ⎰-⎪⎭⎫ ⎝⎛-131sin 1=dx x x ⎰-⎪⎭⎫ ⎝⎛-1031sin 1收敛，且绝对收敛. 其次对无穷积分dx x x ⎰∞+-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎭⎫⎝⎛-1311sin 1，当x >1时，x x sin <1，收敛，因此可以运用()αx +1的泰勒公式进行展开，得到31sin 1-⎪⎭⎫⎝⎛-x x −1=x x sin 31+⎪⎭⎫ ⎝⎛21x o ，则dx x x ⎰∞+-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛-1311sin 1=dx x x ⎰+∞1sin 31+⎰∞+⎪⎭⎫ ⎝⎛121x o .运用狄利克雷判别法得知dx x x⎰+∞1sin 为条件收敛，⎰∞+⎪⎭⎫ ⎝⎛121x o 为绝对收敛，所以原积分dx x x ⎰∞+-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛-0311sin 1为条件收敛.②设n a =nn n p ⎪⎭⎫ ⎝⎛-ln 1，判断∑n a 的敛散性.n a =nn n p e⎪⎭⎫⎝⎛-ln 1ln =⎪⎭⎫⎝⎛-n n p n eln 1ln ，而当n →+∞时，n n ln →0，因此⎪⎭⎫ ⎝⎛-n n p ln 1ln ～-nnp ln .从而可得出n a ～⎪⎭⎫⎝⎛-n n p n e ln =p n -.证明 ()x +1ln 在x =0处进行泰勒展开，得出()x +1ln =x -221x +()2x o ，n a =nn n p ⎪⎭⎫ ⎝⎛-ln 1=nn n p e ⎪⎭⎫⎝⎛-ln 1ln =⎪⎭⎫ ⎝⎛-n n p n eln 1ln =⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛+-23ln ln n n p n n n e=p n -·⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛23ln n np e～p n -（当n→+∞时），即当n →+∞时，n a 是n1的p 阶无穷小量，所以当且仅当p >1时，∑n a 为收敛. 2.5 柯西不等式2.5.1 柯西不等式定义及公式柯西（Cauchy ）不等式是高等数学中的基础不等式，灵活的运用柯西不等式能够解决数学上的多种问题，而柯西不等式的推广公式，又可以解决一些难度较大的问题.在柯西不等式中，设有两组实数1a ，2a ，，n a 以及1b ，2b ，，n b ，均为任意实数，则不等式：21⎪⎭⎫ ⎝⎛∑=n i i i b a ≤⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛∑∑==n i i n i i b a 1212成立. 当且仅当各数值相等时，即11b a =22b a==nnb a 时，等号成立.柯西不等式在数学不同领域内的应用，具有着不同的形式，在微积分中，柯西不等式又被称为可以柯西-施瓦茨不等式，公式为：()()()()222d .b b b a a a f x g x x f x dx g x dx ⎡⎤≤⋅⎢⎥⎣⎦⎰⎰⎰在线性代数中，柯西不等式又被称为柯西-布涅柯斯基不等式，公式为：∀向量α，β，则有()βα，≤α·β当且仅当存在不全为零的常数1k ，2k ，使α1k + β2k =0时，等式成立. 在概率论中，柯西不等式被称为柯西-施瓦茨矩不等式，公式为：ηξ,∀，若2ξE 、2ηE 存在，则有[]2ξE ≤2ξE ·2ηE ，当且仅当存在不全为零的常数1k ，2k ，使P(ξ1k +η2k =0)=1时，等式成立. 2.5.2 柯西不等式的应用在柯西不等式的应用中，可以在参数取值范围的计算、等式证明、极值相关问题、点面距离计算等，均能够得到应用.例12 参数取值范围的计算.已知x ,y ,z +∈R ，x +y +z =xyz 且不等式y x +1+z y +1+zx +1≤λ恒成立，求λ的取值范围.解根据均值不等式定理和柯西不等式定理可以得出y x +1+z y +1+z x +1≤xy 21+yz 21+xz21 =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++⨯+++⨯+++⨯z y x yz y x x z y x z 11121 ≤()2122211121⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++++++++++z y x yz y x x z y x z =23 因此可以得出λ的取值范围在[23，+∞）之间. 例13 等式证明.已知a ,b +∈R ，且a a 4sin +b a 4cos =b a +1，证明38sin a a +38cos b a =()31b a +.证明根据已知条件可以得出（a +b ）（a a 4sin +ba4cos ）=1当且仅当aaa 2sin =bab2cos 时，等号成立，即a a 2sin =a b 2cos ，由上两式解得a 2sin =b a a +，a 2cos =ba b+ 因此38sin a a +38cos b a =431⎪⎭⎫ ⎝⎛+b a a a +431⎪⎭⎫ ⎝⎛+b a b b =()31b a +. 所以通过柯西不等式，证明38sin a a +38cos b a =()31b a +. 例14 极值相关问题. 如1x +2x ++n x =1，i a >0，证明当且仅当11x a =22x a==n n x a 时，()x f =211x a +222x a ++2n n x a 的最小值为na a 1111++ .证明1x +2x ++n x =1111x a a ++n n nx a a 1≤()21222221121111n n n x a x a x a a a +++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++即211x a +222x a ++2n n x a ≥na a 1111++ ，当且仅当1111a x a ==nnn a x a 1时，即11x a =22x a ==n n x a ，等式成立，()x f =211x a +222x a ++2n n x a 取最小值na a 1111++ .因此在1x +2x ++n x =1，i a >0条件下，当且仅当11x a =22x a==n n x a 时，()x f =211x a +222x a ++2n n x a 的最小值为na a 1111++ .例15 点面距离计算.运用柯西不等式，推到空间的一点P ()000,,z y x ，到平面α：Ax +By +Cz +D=0的距离公式为d =222000CB A DCz By Ax +++++.解设1P ()111,,z y x 是平面α：A x +B y +C z +D =0上的任一点，则A 1x +B1y +C 1z +D =0，则1PP =()()()210210210z z y y x x -+-+-的最小值，就是点P 到平面α的距离.由柯西不等式，得出1222PP C B A ++≥()()()101010z z C y y B x x A -+-+-=D Cz By Ax +++000即1PP ≥222000CB A DCz By Ax +++++，当且仅当1PP 垂直于平面α时，取等号，因此P()000,,z y x 到平面α：D Cz By Ax +++=0的距离公式为d =222000CB A DCz By Ax +++++.2.6 施瓦茨不等式2.6.1 施瓦茨不等式定义及公式施瓦茨不等式是对于在[a ,b ]上的任意连续函数()x f ，()x g ，则有不等式为：()()()()222d .b b b a a a f x g x x f x dx g x dx ⎡⎤≤⋅⎢⎥⎣⎦⎰⎰⎰若()x f =0，或者()x f 与()x g 有正比时，等号成立. 2.6.2 施瓦茨不等式的应用在施瓦茨不等式的应用中，可以在实数域、微积分、多元函数等，均能够得到应用.例16 若级数∑∞=11i mia ，∑∞=12i mia，∑∞=1i m mia都收敛，则对N n ∈∀有不等式mn i mi i i a a a ⎪⎭⎫⎝⎛∑=121...≤∑∞=11i mi a ·∑∞=12i mia ··∑∞=1i mmia ，证明对于定义在[a ,b ]上的任意连续函数()x f j （j =1,2,,n ）有()nb a nj j dx x f ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎰∏=1≤()∏⎰=⎥⎦⎤⎢⎣⎡n j b a n j dx x f 1. 证明已知函数()x f j 定义在区间[a ,b ]上，且连续（N j ∈），将[a ,b ]区间进行m 等分，则每个小区间长度为x ∆，取每个小区间的左端点i ξ(i =1,2,,m )，则有()⎰∏=b an j jdx x f 1=()()()()xf f f mi ii i n ∆∑=∞→1121lim ξξξ()⎰bai nj dx x f =()()∑=∞→mi in jn f 1limξ，j =1,2,,n令n i a 1=()i n f ξ1，ni a 2=()i nf ξ2，，nni a =()i nn f ξ，则级数 ∑∞=11i nia，∑∞=12i n i a ，，∑∞=1i nni a 都收敛，可以得出0≤ni ni i i a a a ⎪⎭⎫ ⎝⎛∑∞=121 ≤∑∞=11i n i a ·∑∞=12i ni a ··∑∞=1i nni a 即()()()nni i n i i f f f ⎪⎭⎫ ⎝⎛∑=121ξξξ ≤()∑=n i i nf 11ξ·()∑=ni i n f 12ξ··()∑=ni i n n f 1ξ因此()()()ni i n i i x f f f ⎪⎭⎫ ⎝⎛∆∑∞=121ξξξ ≤()x f i i n∆∑∞=11ξ·()x f i i n ∆∑∞=12ξ··()x f i i n n ∆∑∞=1ξ由此可以得出()nb a n j j dx x f ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎰∏=1≤()∏⎰=⎥⎦⎤⎢⎣⎡n j b a n j dx x f 1，因此原命题成立. 例17 设()y x f ,是区域D 内的非负可积函数，且()σd y x f D⎰⎰,≤A ，其中A 是区域D 的面积，证明()()σd y x f y x f D⎰⎰+,1,2≤2A ≤()σd y x f D ⎰⎰+,11. 证明因为1+()y x f ,2≥2()y x f ,，则有()()σd y x f y x f D ⎰⎰+,1,2≤⎰⎰Dd σ21=2A ，由于()y x f ,≥0，1+()y x f ,≥1，则有2⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎰⎰D d σ≤()()⎰⎰+D d y x f σ,1·()⎰⎰+Dd y x f σ,11，即()⎰⎰+Dd y x f σ,11≥()()⎰⎰+Dd y x f A σ,12=()⎰⎰⎰⎰+DDd y x f d A σσ,2≥2A，即有()()σd y x f y x f D⎰⎰+,1,2≤2A ≤()σd y x f D ⎰⎰+,11，原命题成立. 例18 证明不等式0≤()dxdy exy y x D2221+⎰⎰≤()()2122224⎪⎭⎫ ⎝⎛--c d a b e e e e A 其中区域D ：⎩⎨⎧≤≤≤≤d y c bx a ，A 表示区域D 的面积.证明设()y x f ,=()2221y x e xy +，则()y x f ,≥0，()y x ,∈D ，因此有()dxdy exy y x D2221+⎰⎰≥0，根据施瓦茨不等式，可以得出()dxdy exy y x D2221+⎰⎰≤2122⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⎰⎰⎰⎰+D D y x dxdy xye dxdy ，因为⎰⎰+Dy x dxdy xye22=⎰bax dx xe 2·⎰dcy dy ye 2=41(2b e -2a e )(2d e -2c e ),⎰⎰D dxdy =A ,则有0≤()dxdy exy y x D2221+⎰⎰≤()()2122224⎪⎭⎫ ⎝⎛--c d a b e e e e A ，不等式成立. 3结论在高等数学中，不等式是重要的组成部分之一.作为高等数学中的基本不等式，基本不等式、均值不等式、绝对值不等式、泰勒公式、柯西不等式、施瓦茨不等式，有助于解决高等数学中各种问题，这些不等式可以应用于不同的问题，而合理的运用不等式，将有助于各类高等数学问题的解决，并且灵活应用，可以更好的渗透不等式中的数学思想.随着高等数学的发展，现代数学已成为一门庞大的科学体系，不等式成为了现代数学的重要工具之一，而随着现代数学与其他学科的融合发展，不等式将不断渗透到自然科学、动力系统、工程技术等多个领域，逐渐成为理解各种信息的有力工具.参考文献[1]同济大学数学系.高等数学[M].北京：高等教育出版社，2015.[2]陈复华.均值不等式在微积分中的应用及其它[J].湖北民族学院学报（自然科学版），2014,15(2):88-90.[3]冉凯.均值不等式在数学分析中的应用[J].青海师专学报，2017,10(4):35-38.[4]夏静.高等数学中不等式证明的常用方法[J].赤峰学院学报(自然科学版)，2015,31(10):19-20.[5]邱克娥，彭长文.泰勒公式在高等数学解题中的应用举例[J].贵州师范学院学报，2017,12(6):76-79.[6]许雁琴.泰勒公式及其应用[J].河南机电高等专科学校学报，2015,9(6):11-15.[7]黄卫.柯西不等式证明及应用[J].赤峰学院学报(自然科学版)，2014,12(4):19-20.[8]俸卫.Cauchy 不等式的变式及应用探析[J].科技信息，2015,2(7):51-52.[9]高波.高等数学中函数不等式的证明[J].教育教学论坛，2016,7(30):212-213.[10]孙晓莉.柯西-施瓦茨不等式的推广与应用[D].合肥工业大学，2013.。

基本不等式及其应用

题组三易错排查 4．“x>0”是“x＋1x≥2 成立”的( A．充分不必要条件 C．充要条件
) B．必要不充分条件 D．既不充分也不必要条件
解析：当 x>0 时，x＋1x≥2 x·1x＝2. 因为 x，1x同号，所以若 x＋1x≥2，则 x>0，1x>0，所以“x>0”是“x＋1x≥2 成立”的充要条件，故选 C.
B．4
8 C.3
D．130
解析：∵A→P＝A→B＋B→P ＝A→B＋23(A→C－A→B) ＝13A→B＋23A→C ＝31mA→M＋32nA→N，
∵M，P，N 三点共线，∴31m＋32n＝1， ∴m＋2n＝(m＋2n)31m＋32n ＝13＋43＋32mn ＋23mn ≥53＋2 32mn ×32mm ＝53＋43＝3，当且仅当 m＝n＝1 时等号成立．
基本不等式及其应用
1．基本不等式： ab≤a＋2 b (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)a2＋b2≥ 2ab (a，b∈R)．
(2)ba＋ab≥ 2 (a，b 同号)． a＋b2
(3)ab≤____2___ _(a，b∈R)． (4)a2＋2 b2≥___a_＋_2_b__2___ (a，b∈R)．
答案：4
命题点 2 常数代换法例 2 (1)(2020·青岛模拟)已知 x＞0，y＞0，lg2x＋lg8y＝lg2，则1x＋31y的最小值是 ________．解析：(1)因为 lg2x＋lg8y＝lg2，所以 x＋3y＝1，所以1x＋31y＝1x＋31y(x＋3y)＝2＋ 32y＋3xy≥4 当且仅当3xy＝3xy，即 x＝12，y＝16时取等号．答案：4

基本不等式及其应用知识点

基本不等式及其应用知识点
1. 嘿，你知道吗，基本不等式a+b≥2√ab 就像是一把神奇的钥匙！比如说，咱要建一个矩形的花园，周长固定，那怎么让面积最大呢？这时候基本不等式就派上用场啦！这不是超厉害的嘛！
2. 哇塞，基本不等式在解决最值问题上那可是一绝啊！就好比你要去买东西，手里的钱有限，怎么买才能最划算呢？你想想看，这其中的道理是不是和基本不等式一样神奇呢！
3. 嘿呀，你看基本不等式和实际生活联系得多紧密呀！像是安排工作任务，怎么分配才能让效率最高，这不就和基本不等式有很大关系嘛，是不是很有意思呢！
4. 哎呀，基本不等式对于比较大小也很有用呢！比如有两个数，你怎么一眼就看出哪个大哪个小呢？用基本不等式一试便知呀，这多酷呀！
5. 哇，基本不等式应用可广泛啦！就像搭积木一样，能搭出各种不同的形状和结果。

比如计算成本和收益的时候，它就能帮我们做出最佳决策呢！
6. 哈哈，基本不等式还能帮我们优化资源分配哟！好比分蛋糕，怎么分才能大家都相对满意呢，基本不等式就能给我们答案呀，是不是超棒的！
我的观点结论就是：基本不等式及其应用太重要啦，在生活和学习中都有着广泛而神奇的作用，大家一定要好好掌握呀！。

基本不等式及其应用

基本不等式在概率和统计学中的应用，如随机变量和概率分布的分析。
基本不等式在几何问题中的应用
1
应用一
基本不等式在三角形中的几何推导和实
应用二
2
际问题解决。
基本不等式在多边形的面积和边长关系
中的应用。
3
应用三
基本不等式在圆的内切多边形中的应用和优化。Leabharlann 基本不等式在优化问题中的应用
最大化问题
如何利用基本不等式找到函数的最大值和最优解。
基本不等式在函数中的应用
函数类型线性函数二次函数指数函数
基本不等式应用
基本不等式在线性函数图像和方程的解空间中的应用。
基本不等式在二次函数的极值和图像形状中的应用。
基本不等式在指数函数的收敛性和增长趋势中的应用。
基本不等式示例与证明
示例一
通过具体示例演示基本不等式的应用和证明过程。
证明方法
介绍基本不等式的证明方法和常用技巧。
示例二
另一个基本不等式的示例及其严密证明。
基本不等式的常见应用
应用一
基本不等式在金融领域的应用，如投资和利率计算。
应用二
基本不等式在物理学中的应用，如力学和电磁学等。
应用三
约束条件问题
基本不等式在满足约束条件的最优化问题中的应用。
最小化问题
如何利用基本不等式找到函数的最小值和最优解。
基本不等式在数列中的应用
1 数列的收敛性
基本不等式在数列的收敛性判断中的应用和证明。
2 数列的上下界
通过基本不等式确定数列的上下界。
3 数列递推关系
基于基本不等式推导数列递推关系和极限。
基本不等式及其应用

考点32 基本不等式及其应用

当③_____ a＝b 时，等号成立．
(3)几个常用的重要结论
b a (i) ＋ ≥2(a 与 b 同号，当且仅当 a＝b 时取等号 )； a b 1 1 (ii)a＋ ≥ 2(a>0，当且仅当 a＝1 时取等号)，a＋ ≤－2(a<0， a a 当且仅当 a＝－1 时取等号 )； a＋ b 2 (iii)ab≤ (a， b∈ R，当且仅当 a＝ b 时取等号)； 2 a＋b a2＋b2 2 (iv) ≤ ab≤ ≤ (a，b>0，当且仅当 a＝b 时取 1 1 2 2 ＋ a b 等号 )．
方法二 (优法 )：令 t＝ a＋1＋ b＋3，则 t2＝( a＋1＋ b＋3)2＝a＋ 1＋b＋3＋ 2 a＋ 1· b＋ 3≤9＋a＋ 1 ＋ b＋ 3＝ 18. 7 3 当且仅当 a＋ 1＝b＋ 3，即 a＝，b＝时，等号成立，即 t 的最大 2 2 值为 3 2.
【答案】
3 2
点拨：解答本题的突破口在于如何去掉根式，将 a＋1＋ b＋3进行平方，为使用基本不等式创造条件，从而求得最值．
试题难度不大，主要是以选择题、填空题形式出现，有时解答题中也会利用基本不等式求最值．
例 1 (2015· 重庆文，14)设 a，b＞0，a＋b＝5，则 a＋1＋ b＋3的最大值是________．
【解析】方法一 (通法 )：设 a＋ 1＝m， b＋3＝ n，
则 m， n 均大于零，因为 m2＋ n2≥ 2mn，所以 2(m2＋ n2)≥(m＋n)2，所以 m＋ n≤ 2· m2＋ n2，所以 a＋ 1＋ b＋3≤ 2· a＋ 1＋ b＋ 3＝ 3 2， 7 3 当且仅当 a＋ 1＝ b＋ 3，即 a＝， b＝时 “＝”成立， 2 2 所以所求最大值为 3 2.

2023年新高考数学大一轮复习专题04 基本不等式及其应用 (解析版)

专题04基本不等式及其应用【考点预测】 1.基本不等式如果00>>b a ，，那么2b a ab +≤，当且仅当b a =时，等号成立．其中，2ba +叫作b a ，的算术平均数，ab 叫作b a ，的几何平均数．即正数b a ，的算术平均数不小于它们的几何平均数．基本不等式1：若a b ∈，R ，则ab b a 222≥+，当且仅当b a =时取等号；基本不等式2：若a b ∈，+R ，则ab ba ≥+2（或ab b a 2≥+），当且仅当b a =时取等号. 注意（1）基本不等式的前提是“一正”“二定”“三相等”；其中“一正”指正数，“二定”指求最值时和或积为定值，“三相等”指满足等号成立的条件.（2）连续使用不等式要注意取得一致. 【方法技巧与总结】 1.几个重要的不等式（1）()()()20,00,0.a a R a a a a R ≥∈≥≥≥∈（2）基本不等式：如果,a b R +∈，则2a bab +≥(当且仅当“a b =”时取“”). 特例：10,2;2a ba a ab a>+≥+≥（,a b 同号）. （3）其他变形：①()2222a b a b ++≥(沟通两和a b +与两平方和22a b +的不等关系式)②222a b ab +≤(沟通两积ab 与两平方和22a b +的不等关系式)③22a b ab +⎛⎫≤ ⎪⎝⎭(沟通两积ab 与两和a b +的不等关系式)④重要不等式串：)222,1122a b a b ab a b R a b+++≤≤≤∈+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,x y R +∈.（1）如果x y S +=(定值)，则2224x y Sxy +⎛⎫≤=⎪⎝⎭(当且仅当“x y =”时取“=”).即“和为定值，积有最大值”.（2）如果xy P =(定值)，则x y +≥=(当且仅当“x y =”时取“=”).即积为定值，和有最小值”. 3.常见求最值模型模型一：)0,0(2>>≥+n m mn xnmx ，当且仅当mnx =时等号成立；模型二：)0,0(2)(>>+≥+-+-=-+n m ma mn ma ax na x m a x n mx ，当且仅当mna x =-时等号成立；模型三：)0,0(2112>>+≤++=++c a bac xc b ax c bx ax x ，当且仅当a c x =时等号成立；模型四：)0,0,0(4)21)()(22m n x n m m n mx n mx m m mx n mx mx n x <<>>=-+⋅≤-=-（，当且仅当mnx 2=时等号成立.【题型归纳目录】题型一：基本不等式及其应用题型二：直接法求最值题型三：常规凑配法求最值题型四：消参法求最值题型五：双换元求最值题型六：“1”的代换求最值题型七：齐次化求最值题型八：利用基本不等式证明不等式题型九：利用基本不等式解决实际问题【典例例题】题型一：基本不等式及其应用例1．（2022·宁夏·银川一中二模（理））下列不等式恒成立的是（）A ．12x x+≥ B ．a b +≥ C ．22222a b a b ++⎛⎫≥⎪⎝⎭D ．222a b ab +≥【答案】D 【解析】【分析】根据不等式成立的条件依次判断各选项即可得答案. 【详解】解：对于A 选项，当0x <时，不等式显然不成立，故错误；对于B 选项，a b +≥0,0a b ≥≥，故错误；对于C 选项，当0a b =-≠时，不等式显然不成立，故错误；对于D 选项，由于()22220a b ab a b +-=-≥，故222a b ab +≥，正确. 故选：D例2．（2022·黑龙江·哈九中三模（理））已知x ，y 都是正数，且x y ≠，则下列选项不恒成立的是（）A ．2x y+> B ．2x yy x+>C ．2xyx y<+D ．12xy xy+> 【答案】D 【解析】【分析】根据基本不等式判断．【详解】 x ，y 都是正数，由基本不等式，2x y +≥2y x x y +≥，2xy x y =+x y =时等号成立，而题中x y ≠，因此等号都取不到，所以ABC 三个不等式恒成立； 12xy xy +≥中当且仅当1xy =时取等号，如1,22x y ==即可取等号，D 中不等式不恒成立．故选：D ．例3．（2022·江苏·高三专题练习）《几何原本》卷2的几何代数法（以几何方法研究代数问题）成了后世西方数学家处理问题的重要依据，通过这一原理，很多的代数的公理或定理都能够通过图形实现证明，也称之为无字证明．现有如图所示图形，点F 在半圆O 上，点C 在直径AB 上，且OF AB ⊥，设AC a =，BC b =，则该图形可以完成的无字证明为（）A ．0,0)2a ba b +≥>> B ．220,0)a b a b +≥>>C ．20,0)aba b a b≤>>+ D ．0,0)2a b a b +>>【答案】D 【解析】【分析】设,AC a BC b ==，得到2a b r OF +==，2a b OC -=，在直角OCF △中，利用勾股定理，求得222=2a b FC +，结合FO FC ≤，即可求解. 【详解】设,AC a BC b ==，可得圆O 的半径为122a br OF AB +===，又由22a b a bOC OB BC b +-=-=-=，在直角OCF △中，可得2222222()()222a b a b a b FC OC OF -++=+=+=，因为FO FC ≤，所以2a b +a b =时取等号．故选：D.例4．（2022·黑龙江·哈尔滨三中高三阶段练习（文））下列不等式中一定成立的是（） A ．()2111x x >∈+R B ．()12,sin sin xx k x k π+>≠∈Z C ．21ln ln (0)4x x x ⎛⎫+>> ⎪⎝⎭D ．()212x x x +≥∈R【答案】D 【解析】【分析】由211x +≥得211x +的范围可判断A ；利用基本不等式求最值注意满足一正二定三相等可判断B ；作差比较214x +与x 的大小可判断C ；作差比较21x +与2x 的大小可判断D.【详解】因为x ∈R ，所以211x +≥，所以21011x <≤+，故A 错误； 1sin 2sin x x+≥只有在sin 0x >时才成立，故B 错误；因为2211042x x x ⎛⎫-+=-≥ ⎪⎝⎭，所以214x x +≥，所以21ln ln 4x x ⎛⎫+≥ ⎪⎝⎭，故C 错误；因为()221210x x x +-=-≥，所以212x x +≥，故D 正确.故选：D.（多选题）例5．（2022·全国·高三专题练习）下列函数中最小值为6的是（） A ．9ln ln y x x=+B ．36sin 2sin y x x =+C ．233xxy -=+D ．2y【答案】BC 【解析】【分析】根据基本不等式成立的条件“一正二定三相等”，逐一验证可得选项. 【详解】解：对于A 选项，当()0,1x ∈时，ln 0x <，此时9ln 0ln x x+<，故A 不正确.对于B 选项，36sin 62sin y x x =+≥，当且仅当36sin 2sin x x =，即1sin 2x =时取“=”，故B 正确.对于C 选项，2336x x y -=+≥，当且仅当233x x -=，即1x =时取“=”，故C 正确.对于D 选项，26y ==，27x =-无解，故D 不正确.故选：BC.（多选题）例6．（2022·江苏·扬州中学高三开学考试）设0a >，0b >，下列结论中正确的是（） A ．()1229a b a b ⎛⎫++≥ ⎪⎝⎭B ．()2221a b a b +≥++C ．22b a a b a b+≥+D ．22a b a b+≥+【答案】ACD 【解析】【分析】利用基本不等式可判断ACD 选项的正误，利用特殊值法可判断B 选项的正误. 【详解】对于A 选项，()12222559b a a b a b a b ⎛⎫++=++≥+= ⎪⎝⎭，当且仅当a b =时，等号成立，A 对；对于B 选项，取1a b ==，则()2221a b a b +<++，B 错；对于C 选项，22b a b a +≥，22a b a b +≥，所以，2222b a a b a b a b +++≥+，即22b a a b a b+≥+，当且仅当a b =时，等号成立，C 对；对于D 选项，因为222a b ab +≥，则()()2222222a b a b ab a b +≥++=+，所以，()()22222a b a b a ba b a b +++≥=≥++a b =时，两个等号同时成立，D 对. 故选：ACD. 【方法技巧与总结】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.题型二：直接法求最值例7．（2022·全国·模拟预测（文））若实数a ，b 满足1a b +=，则ab 的最大值为（） A ．2 B ．1C ．12D ．14【答案】D 【解析】【分析】利用基本不等式求解积的最大值. 【详解】∵22a b ab +⎛⎫≤ ⎪⎝⎭，1a b +=，∴212ab ⎛⎫≤ ⎪⎝⎭，即14ab ≤，当且仅当12a b ==时等号成立，∴()max 14ab =．故选：D ．例8．（2022·甘肃酒泉·模拟预测（理））若x ，y 为实数，且26x y +=，则39x y +的最小值为（） A ．18 B ．27C ．54D ．90【答案】C 【解析】【分析】利用基本不等式可得答案．由题意可得2393322754x y x y +=+≥=⨯=，当且仅当233x y =时，即2x y =等号成立. 故选：C ．例9．（2022·河南河南·三模（理））已知二次函数()22f x ax x c =++（x ∈R ）的值域为[)0,∞+，则14c a+的最小值为（） A ．4- B ．4 C ．8 D ．8-【答案】B 【解析】【分析】根据()f x 的值域求得1ac =，结合基本不等式求得14c a+的最小值.【详解】由于二次函数()22f x ax x c =++（x ∈R ）的值域为[)0,∞+，所以0Δ440a ac >⎧⎨=-=⎩，所以1,0ac c =>，所以144c a +≥=，当且仅当14c a=即12,2a c ==时等号成立.故选：B例10．（2022·湖北十堰·三模）函数()1111642xx x f x -=++的最小值为（）A ．4B ．C ．3D ．【答案】A 【解析】【分析】利用不等式性质以及基本不等式求解. 【详解】因为116224xxx +≥=⨯，当且仅当1164x x =，即0x =时等号成立，1122222422x x x x -⨯+=⨯+≥=，当且仅当2222xx⨯=，即0x =时等号成立，所以()f x 的最小值为4.（多选题）例11．（2022·广东·汕头市潮阳区河溪中学高三阶段练习）已知a ，b 是两个正数，4是2a 与16b 的等比中项，则下列说法正确的是（） A ．ab 的最小值是1 B ．ab 的最大值是1 C ．11a b+的最小值是94D ．11a b +的最大值是92【答案】BC 【解析】【分析】根据等比中项整理得44a b +=，直接由基本不等式可得ab 的最大值，可判断AB ；由111()(4)4a b a b +⋅+⋅展开后使用基本不等式可判断CD. 【详解】因为22164a b ⋅=，所以4422a b +=，所以4424a b ab +=，可得1ab ，当且仅当4a b =时等号成立，所以ab 的最大值为1，故A 错误，B 正确．因为1111419()(4)(14)(524444baa b a b a b +⋅+⋅=++++=，故11a b +的最小值为94，无最大值，故C 正确，D 错误．故选：BC例12．（2022·四川·广安二中二模（文））若,R a b +∈，且11b a +=，则2b a的最大值是_______________. 【答案】12##0.5. 【解析】【分析】利用基本不等式可直接求得结果. 【详解】,R a b +∈，10a ∴>，0b >，11b a ∴+=≥ 即14b a ≤（当且仅当1b a =，即2a =，12b =时取等号）， 212b a ∴≤，即2b a 的最大值为12.故答案为：12.例13．（2022·全国·高三专题练习）已知正数x 、y 满足124x y +=，则yx的最小值是___________. 【答案】14【解析】【分析】利用基本不等式可求得yx的最小值. 【详解】因为x 、y为正数，由基本不等式可得124x y =+≥14y x ≥，当且仅当41124xy x y =⎧⎪⎨+=⎪⎩时，即当41x y ==时，等号成立，故y x 的最小值为14.故答案为：14.【方法技巧与总结】直接利用基本不等式求解，注意取等条件.题型三：常规凑配法求最值例14．（2022·全国·高三专题练习（理））若11x -<< ，则22222x x y x -+=-有（）A ．最大值1-B ．最小值1-C ．最大值1D ．最小值1【答案】A 【解析】【分析】将给定函数化简变形，再利用均值不等式求解即得. 【详解】因11x -<<，则012x <-<，于是得21(1)1111[(1)]121212x y x x x -+=-⋅=--+≤-⋅---，当且仅当111x x -=-，即0x =时取“=”，所以当0x =时，22222x x y x -+=-有最大值1-.故选：A例15．（2022·全国·高三专题练习）函数131y x x =+-(1)x >的最小值是（）A ．4B ．3C ．D ．3【答案】D 【解析】由()13131y x x =-++-，利用基本不等式求最小值即可. 【详解】因为1x >，所以()131331y x x =-++≥-3=，当且仅当()1311x x -=-，即1x =+.所以函数131y x x =+-(1)x >的最小值是3. 故选：D. 【点睛】本题考查利用基本不等式求最值，考查学生的计算求解能力，属于基础题. 例16．（2022·全国·高三专题练习）若0x >，0y >且x y xy +=，则211x y x y +--的最小值为（）A ．3B ．52C ．3D ．3+【答案】D 【解析】【分析】利用给定条件确定1,1x y >>，变形211x yx y +--并借助均值不等式求解即得. 【详解】因0x >，0y >且x y xy +=，则xy x y y =+>，即有1x >，同理1y >，由x y xy +=得：(1)(1)1x y --=，于是得11222123()33111111x y x y x y x y +=+++=++≥++------当且仅当2111x y =--，即11x y ==“=”，所以211x y x y +--的最小值为3+故选：D例17．（2022·上海·高三专题练习）若1x >，则函数211x x y x -+=-的最小值为___________.【答案】3 【解析】【分析】由2111111x x y x x x -+==-++--，及1x >，利用基本不等式可求出最小值.【详解】由题意，()()()()222211111111111111x x x x x x x y x x x x x -++-+-+-+-+====-++----，因为1x >，所以111131y x x =-++≥=-，当且仅当111x x -=-，即2x =时等号成立.所以函数211x x y x -+=-的最小值为3.故答案为：3.例18．（2021·江苏·常州市北郊高级中学高一阶段练习）已知1xy =，且102y <<，则22416x y x y -+最大值为______．【解析】【分析】由1xy =且102y <<，可得1(2)y x x=>，可得40x y ->，再将22416x y x y -+化为18(4)4x y x y-+-后利用基本不等式求解即可．【详解】解：由1xy =且102y <<，可得1(2)y x x =>，代入440x y x x-=->，又222441816(4)8(4)4x y x y x y x y xy x y x y--==≤=+-+-+-当且仅当844x y x y-=-，即4x y -= 又1xy =，可得x =，y =时，不等式取等，即22416x y x y -+，．例19．（2022·全国·高三专题练习）（1）求函数()411y x x x =+>-的最小值及此时x 的值；（2）已知函数25102x x y x ++=+，()2,x ∈-+∞，求此函数的最小值及此时x 的值.【答案】（1）函数y 的最小值为5，此时3x =；（2）函数y 的最小值为5，此时0x =. 【解析】（1）整理441111y x x x x =+=-++--，利用基本不等式求解即可；（2）令()20t x t =+>，将2x t =-代入整理得41y t t=++，利用基本不等式求解即可；【详解】（1）∵1x >，∴4411141511y x x x x =+=-++≥=+=--，当且仅当411x x -=-即3x =时，等号成立.故函数y 的最小值为5，此时3x =；（2）令()20t x t =+>，将2x t =-代入得：()()22521041t t y t t t-+-+==++，∵0t >，∴411415y t t =++≥=+=，当且仅当4t t=，即422x x +=+，即0x =时，等号成立.故函数y 的最小值为5，此时0x =. 【点睛】本题主要考查了利用基本不等式求最值的问题.属于中档题.【方法技巧与总结】1．通过添项、拆项、变系数等方法凑成和为定值或积为定值的形式．2．注意验证取得条件．题型四：消参法求最值例20．（2022·浙江绍兴·模拟预测）若直线30(0,0)ax by a b --=>>过点(1,1)-为___________.【答案】【解析】【分析】将点(1,1)-代入直线方程可得3a b +=. 【详解】直线30ax by --=过点(1,1)-，则3a b += 又0,0a b >>，设t =0t >2126t a b =++++=+由()()2121292a b a b +++⎛⎫++≤= ⎪⎝⎭，当且仅当12+=+a b ，即2,1a b ==时等号成立.所以2612t =+≤，即t ≤2,1a b ==时等号成立. 故答案为：例21．（2022·全国·高三专题练习）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 ．0 B ．3C ．94D ．1【答案】D 【解析】【分析】利用22340x xy y z -+-=可得143xy x y z y x=+-，根据基本不等式最值成立的条件可得22,2x y z y ==，代入212x y z++可得关于y 的二次函数，利用单调性求最值即可. 【详解】由正实数x ，y ，z 满足22340x xy y z -+-=，2234z x xy y ∴=-+．∴22111434432?xy xy x y z x xy y x y y x===-++-，当且仅当20x y =>时取等号，此时22z y =． ∴222122121(1)1122x y z y y y y+-=+-=--+，当且仅当1y =时取等号，即212xyz+-的最大值是1．故选：D 【点睛】本题主要考查了基本不等式的性质和二次函数的单调性，考查了最值取得时等号成立的条件，属于中档题. 例22．（2022·全国·高三专题练习（理））已知正实数a ，b 满足220ab a +-=，则4a b +的最小值是（） A ．2 B ．2 C ．2 D ．6【答案】B 【解析】【分析】根据220ab a +-=变形得22a b =+，进而转化为a b b b +=++842，用凑配方式得出()b b ++-+8222，再利用基本不等式即可求解. 【详解】由220ab a +-=，得22a b =+，所以()a b b b b b b +=+=++-⋅=+++888422222222，当且仅当,a b b b ==+++28222，即a b ==2取等号. 故选：B.例23．（2022·浙江·高三专题练习）若正实数a ，b 满足32+=b a ab ，则2+a bab 的最大值为______．【答案】12 【解析】【分析】由已知得a ＝23b b -，代入2+a b ab ＝32323bb b b b +--＝222b b -+＝﹣2 （112b -）2+12，然后结合二次函数的性质可求．【详解】因为正实数a ，b 满足b +3a ＝2ab ，所以a ＝23bb -，则2+a bab ＝32323bb b b b +--＝222b b -+＝﹣2 （112b -）2+12，当112b =，即b ＝2 时取得最大值12．故答案为：12．【点睛】思路点睛：b +3a ＝2ab ，可解出a ，采用二元化一元的方法减少变量，转化为1b的一元二次函数，利用一元二次函数的性质求最值.例24．（2022·全国·高三专题练习）若,x y R +∈，23()()-=x y xy ，则11x y+的最小值为___________.【答案】2 【解析】【分析】根据题中所给等式可化为211()xy y x -=，再通过平方关系将其与11x y+联系起来，运用基本不等式求解最小值即可. 【详解】因为23()()-=x y xy 且,x y R +∈，则两边同除以2()xy ，得211()xy y x-=，又因为224(111111()44)xy y y x xy xy x -+=+=+≥，当且仅当14xy xy =，即22x y ==等号成立，所以211x y+≥.故答案为:2例25．（2022·浙江绍兴·模拟预测）若220,0,422>>+-=a b a b ab ，则12++ab a b的取值范围是_________．【答案】232⎡⎢⎣⎦【解析】【分析】根据已知可得2(2)206a b ab +-=>，求得2a b +>再将条件变形2(2)26a b ab +=+结合基本不等式可求得02a b <+≤12++ab a b变形为14262a b a b ⎛⎫++ ⎪+⎝⎭，采用换元法，利用导数求得结果. 【详解】由题意220,0,422>>+-=a b a b ab 得：2(2)206a b ab +-=> ，则2a b +，又222(2)26232+⎛⎫+=+≤+⨯ ⎪⎝⎭a b a b ab ，当且仅当2b a =时取等号，故02a b <+≤2a b +≤ 所以1142262ab a b a b a b +⎛⎫=++ ⎪++⎝⎭，令2,t a b t =+∈ ，则14()()6f t t t =+ ，222144()(1)66t f t t t -'=-=，2t < 时，()0f t '<，()f t 递减，当2t <≤时，()0f t '>，()f t 递增，故min 2()(2)3f t f ==，而f = ，f =，故2()[3f t ∈，即2[312ab a b ∈++，故答案为：23⎡⎢⎣⎦【方法技巧与总结】消参法就是对应不等式中的两元问题，用一个参数表示另一个参数，再利用基本不等式进行求解.解题过程中要注意“一正，二定，三相等”这三个条件缺一不可！题型五：双换元求最值例26．（2022·浙江省江山中学高三期中）设0a >，0b >，若221a b +=，2ab -的最大值为（）A ．3B ．C ．1D ．2【答案】D【解析】【分析】法一：设c b =-，进而将问题转化为已知221a c +=，求ac 的最大值问题，再根据基本不等式求解即可；法二：由题知221()14a b +=进而根据三角换元得5cos ,(0)62sin a b πθθθθ⎧=⎪<<⎨=⎪⎩，再根据三角函数最值求解即可. 【详解】解：法一：（基本不等式）设c b =-2ab -=)a b ac -=，条件222211a b a c +=⇔+=，2212a c ac +=+≥，即2≤ac 故选：D.法二：（三角换元）由条件221()14a b +=，故可设cos sin 2a b θθ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩，即cos ,2sin a b θθθ⎧=⎪⎨=⎪⎩，由于0a >，0b >，故cos 02sin 0θθθ⎧>⎪⎨>⎪⎩，解得506πθ<<所以，5cos ,(0)62sin a b πθθθθ⎧=⎪<<⎨=⎪⎩，22sin 22ab θ-=≤+当且仅当4πθ=时取等号.故选：D.例27．（2022·天津南开·一模）若0a >，0b >，0c >，2a b c ++=，则4a ba b c+++的最小值为______．【答案】2+【解析】【分析】令2,,(0,0)c m c n m n -==>> ，则2m n +=，由此可将4a b a b c +++变形为421m n+-，结合基本不等式，即可求得答案。

2.1.3基本不等式及其应用_

基本不等式及其应用

基本不等式及应用

基本不等式及其应用（优秀经典专题及答案详解）

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考点二十四 基本不等式及其应用

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基本不等式及其应用

不等式及其应用

几类基本不等式及其应用

基本不等式及其应用

基本不等式及其应用知识点

基本不等式及其应用

考点32 基本不等式及其应用

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考点二十四基本不等式及其应用