均值不等式的具体应用
均值不等式及其应用详解
解：设ＤＱ长为y（m）,则
x 4 xy 200
2
A
M
N
B
故：
200 x y 4x
2
E
F
（２）解： x 0
s 4200x 210 4xy 80 2 y 400000 2 38000 4000 x x2
2
2
400000 S 38000 4000 x x2
分析二、 挖掘隐含条件
∵3x+1-3x=1为定值，且0＜x＜1 则1-3x＞0； 3 1 可用均值不等式法 ∵0＜x＜ ，∴1-3x＞0 3 1 1 3 x 1 3 x 1 2 ∴y=x（1-3x）= 3x（1-3x）≤ ( ) 3 12 当且仅当 3x=1-3x 即x=1 时 y
3
2
x 4000 当且仅当 ２００吨时，每吨的平均成本最低
不等式定理及其重要变形：
（定理） a b 2ab(a, b R)
2 2
ab ab （推论） 2
( a, b R )
ab
ab 2 ( ) 2
1 例１、已知：0＜x＜ ，求函数y=x（1-3x）的最大值 3 分析一、 原函数式可化为：y=-3x2+x， 利用二次函数求某一区间的最值
y 2x 3 x y 3 2 2
当且仅当
y 2 x 即: y 2 x 时取“=”号 x y
即此时
1 y 2x x 而 2 2 2 x y 1 2 y 2 2
ymin 3 2 2
本题小结： 用均值不等式求最值时，要注意检验最值存在的 充要条件，特别地，如果多次运用均值不等式求
最值，则要考虑多次“≥”（或者“≤”）中取
均值不等式在初中数学中的应用
均值不等式在初中数学中的应用均值不等式是中学数学中解决多个量之间关系的重要工具，它比较容易被初中生所接受，也可以用于解决复杂的问题。
均值不等式是一组不等式，它的形式为：$ n \le \overline{x} \le p $其中，$\overline{x}$代表某组数的平均数，n、p是这组数的最小值和最大值。
在初中数学中，均值不等式可以用来用于解决一些问题，如：1. 假设学校有30个学生，其中每个学生的考试成绩都在0~100分之间，求学校学生平均考试成绩最少应该多少分？通过均值不等式可以得出：只要最低分数少于平均成绩，其他分数就可以比平均成绩高一些。
由于这里最低分数是0分，根据均值不等式，我们可以得出学校学生平均考试成绩最少要得30分。
2. 假设有一个班级有30个学生，他们的体重范围都在50kg~80kg 之间，求这个班级学生的平均体重？同样的，由于这组数据的最低值是50kg，所以根据均值不等式，我们可以得出这个班级学生的平均体重至少是50kg。
即：$ 50 \le \overline{x} \le 80 $，故$ \overline{x} = 65 kg $。
此外，均值不等式还可以用来解决某些组合问题，如：假设把一组数据分成两组，每组数据平均值相等，这组数据最少有多少个？由均值不等式可知：一组数据的最大值一定大于两组数据的平均值，最小值一定小于两组数据的平均值，结合最少有的要求，我们可以得出，这组数据最少有4个，且满足以下条件：$ n + p + q = 2 \overline{x} \\n \le \overline{x} \le p \\p \le \overline{x} \le q $从上面可以看出，均值不等式是一种重要的数学工具，在初中数学中也可以被广泛运用，它可以帮助我们更好、更准确地解决复杂问题，让初中生更好地理解数学知识，进而深化学习。
均值不等式在生活中的应用
均值不等式在生活中的应用
平均值不等式是一种重要的数学不等式，它的应用非常广泛，在生活中也有着重要的作用。
首先，平均值不等式可以用来分析一组数据的分布情况，它可以用来确定一组数据的中位数、众数、最大值和最小值等。
例如，在一组数据中，如果我们知道其中的平均值和方差，那么我们就可以用平均值不等式来确定这组数据的中位数、众数、最大值和最小值。
其次，平均值不等式可以用来分析一个系统的稳定性。
例如，在一个系统中，如果我们知道其中的平均值和方差，那么我们就可以用平均值不等式来分析这个系统的稳定性，从而判断这个系统是否稳定。
此外，平均值不等式还可以用来分析一个系统的可靠性。
例如，在一个系统中，如果我们知道其中的平均值和方差，那么我们就可以用平均值不等式来分析这个系统的可靠性，从而判断这个系统是否可靠。
最后，平均值不等式还可以用来分析一个系统的效率。
例如，在一个系统中，如果我们知道其中的平均值和方差，那么我们就可以用平均值不等式来分析这个系统的效率，从而判断这个系统的效率是否达到预期的要求。
总之，平均值不等式在生活中有着重要的作用，它可以用来分析一组数据的分布情况，也可以用来分析一个系统的稳定性、可靠性和效率等。
均值不等式及其应用
利用均值不等式求最值
1.若a,b∈R+且ab=s（s为常数）则
（当且仅当a=b时取等号）
2.若a+b=p，a,b∈R+,则
（当且仅当a=b时取等号）
求最值要注意三点： ⑴正数 ⑵定值 ⑶检验等号是否成立
总结：利用均值不等式求最值需注意的问题 ①各数(或式)均为正; ②和或积为定值; ③等号能否成立. 即“一正、二定、三相等” 这三个条件缺一不可.
a b a,b是正数, 2 ≥ ab
（当且仅当a=b时取“=”)
这里，
a + 2 b
称为两个正数的算数平均数
a b 称为两个正数的几何平均数
3.均值不等式的变形:
ì ï a + b ? 2 ab (a 0,b > 0) 当积为定值时，和有最小值 ï ï ï 2 í 骣 a + b ï ÷ ç 当和为定值时，积有最大值 ab Ｎ (a,b R) ÷ ï ç ÷ ç ï 桫 2 ï î
考试说明
均值不等式是每年高考的热点， 但严格限制在两个上，对于文科主 要考察命题的判断，以及求最值等 问题。
1.理解并掌握均值不等式及其变形. 2.会用均值不等式求最值问题和解决简单的实际问题.
知识梳理ห้องสมุดไป่ตู้
1.重要不等式:
a,b∈R,a2 +b2≥2ab
(当且仅当a=b时取“=”)
2.均值不等式:
均值不等式的应用(新版教材)
均值不等式的应用类型 用均值不等式证明不等式 ┃┃典例剖析__■1．无附加条件的不等式的证明典例1 已知a ，b ，c >0，求证：a 2b ＋b 2c ＋c 2a≥a ＋b ＋c .思路探究：由条件中a ，b ，c >0及待证不等式的结构特征知，先用均值不等式证a 2b ＋b ≥2a ，b 2c ＋c ≥2b ，c 2a＋a ≥2c ，再进行证明即可． 解析：∵a ，b ，c >0，∴利用均值不等式可得a 2b ＋b ≥2a ，b 2c ＋c ≥2b ，c 2a ＋a ≥2c ，∴a 2b ＋b 2c ＋c 2a ＋a ＋b ＋c ≥2a ＋2b ＋2c ，故a 2b ＋b 2c ＋c 2a ≥a ＋b ＋c ，当且仅当a ＝b ＝c 时，等号成立．归纳提升：利用均值不等式证明不等式的注意点： (1)多次使用均值不等式时，要注意等号能否成立．(2)累加法是不等式证明中的一种常用方法，证明不等式时注意使用．(3)对不能直接使用均值不等式的证明可重新组合，达到使用均值不等式的条件． 2．有附加条件的不等式的证明典例2 已知a >0，b >0，a ＋b ＝1，求证：(1＋1a )(1＋1b)≥9.思路探究：本题的关键是把分子的“1”换成a ＋b ，由均值不等式即可证明． 解析：方法一：因为a >0，b >0，a ＋b ＝1， 所以1＋1a ＝1＋a ＋b a ＝2＋ba .同理1＋1b ＝2＋ab.故(1＋1a )(1＋1b )＝(2＋b a )(2＋a b )＝5＋2(b a ＋ab )≥5＋4＝9.所以(1＋1a )(1＋1b )≥9，当且仅当a ＝b ＝12时取等号．方法二：(1＋1a )(1＋1b )＝1＋1a ＋1b ＋1ab ＝1＋a ＋b ab ＋1ab ＝1＋2ab ，因为a ，b 为正数，所以ab ≤(a ＋b 2)2＝14，所以1ab ≥4，2ab≥8.因此(1＋1a )(1＋1b )≥1＋8＝9，当且仅当a ＝b ＝12时等号成立．归纳提升：利用均值不等式证明不等式的两种题型(1)无附加条件的不等式的证明．其解题思路：观察待证不等式的结构形式，若不能直接使用均值不等式，则结合左、右两边的结构特征，进行拆项、变形、配凑等，使之达到使用均值不等式的条件．(2)有附加条件的不等式的证明．观察已知条件与待证不等式之间的关系，恰当地使用已知条件，条件的巧妙代换是一种较为重要的变形． ┃┃对点训练__■1．已知x >0，y >0，z >0，求证：(y x ＋z x )(x y ＋z y )(x z ＋yz )≥8.证明：∵x >0，y >0，z >0， ∴y x ＋z x ≥2yz x >0，x y ＋z y ≥2xz y >0， x z ＋y z ≥2xy z>0， 当且仅当x ＝y ＝z 时，以上三式等号同时成立． ∴(y x ＋z x )(x y ＋z y )(x z ＋y z )≥8yz ·xz ·xy xyz ＝8， 当且仅当x ＝y ＝z 时等号成立． 类型 利用均值不等式解决实际问题 ┃┃典例剖析__■典例3 如图所示，动物园要围成相同的长方形虎笼四间，一面可利用原来的墙，其他各面用钢筋网围成．(1)现有36 m 长的钢筋网，则每间虎笼的长、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 m 2，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网总长最小？思路探究：设每间虎笼长为x m ，宽为y m ，则问题(1)是在4x ＋6y ＝36的前提下求xy 的最大值；而问题(2)是在xy ＝24的前提下求4x ＋6y 的最小值，因此可用均值不等式来解决． 解析：设每间虎笼长为x m ，宽为y m ，每间虎笼的面积为S m 2. (1)由条件知4x ＋6y ＝36，即2x ＋3y ＝18，S ＝xy . 方法一：由2x ＋3y ≥22x ·3y ＝26xy ， 得26xy ≤18，解得xy ≤272，S ≤272，当且仅当2x ＝3y 时，等号成立． 由⎩⎪⎨⎪⎧2x ＋3y ＝18，2x ＝3y ，解得⎩⎪⎨⎪⎧x ＝92，y ＝3.故每间虎笼长为92 m ，宽为3 m 时，可使每间虎笼面积最大．方法二：由2x ＋3y ＝18，得x ＝9－32y .∵x >0，∴0<y <6，S ＝xy ＝(9－32y )y ＝32(6－y )·y .∵0<y <6，∴6－y >0. ∴S ≤32·[(6－y )＋y 2]2＝272.当且仅当6－y ＝y ，即y ＝3时，等号成立，此时x ＝4.5，故每间虎笼长为4.5 m ，宽为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 m ，则l ＝4x ＋6y . 方法一：∵2x ＋3y ≥22x ·3y ＝26xy ＝24，∴l ＝4x ＋6y ＝2(2x ＋3y )≥48，当且仅2x ＝3y 时等号成立．由⎩⎪⎨⎪⎧ 2x ＝3y ，xy ＝24，解得⎩⎪⎨⎪⎧x ＝6，y ＝4.故每间虎笼长为6 m ，宽为4 m 时，可使钢筋网总长最小． 方法二：由xy ＝24，得x ＝24y. ∴l ＝4x ＋6y ＝96y ＋6y ＝6(16y＋y )≥6×216y·y ＝48.当且仅当16y ＝y ，即y ＝4时，等号成立，此时x ＝6.故每间虎笼长为6 m ，宽为4 m 时，可使钢筋网总长最小． 归纳提升：求实际问题中最值的一般思路 1．读懂题意，设出变量，列出函数关系式． 2．把实际问题转化为求函数的最大值或最小值问题．3．在定义域内，求函数的最大值或最小值时，一般先考虑用均值不等式，当用均值不等式求最值的条件不具备时，再考虑利用第三章要学习的函数的单调性求解． 4．正确地写出答案． ┃┃对点训练__■2．某公司计划建一面长为a 米的玻璃幕墙，先等距安装x 根立柱，然后在相邻的立柱之间安装一块与立柱等高的同种规格的玻璃．一根立柱的造价为6 400元，一块长为m 米的玻璃造价为(50m ＋100m 2)元．假设所有立柱的粗细都忽略不计，且不考虑其他因素，记总造价为y 元(总造价＝立柱造价＋玻璃造价)． (1)求y 关于x 的函数关系式；(2)当a ＝56时，怎样设计能使总造价最低？ 解析：(1)依题意可知a m ＝x －1，所以m ＝ax －1，y ＝6 400x ＋⎣⎢⎡⎦⎥⎤50a x －1＋100⎝ ⎛⎭⎪⎫a x －12(x －1) ＝6 400x ＋50a ＋100a 2x －1(x ∈N ，且x ≥2)．(2)y ＝6 400x ＋50a ＋100a 2x －1＝100⎣⎢⎡⎦⎥⎤64(x －1)＋a 2x －1＋50a ＋6 400. ∵x ∈N ，且x ≥2，∴x －1>0. ∴y ≥20064(x －1)·a 2x －1＋50a ＋6 400＝1 650a ＋6 400，当且仅当64(x －1)＝a 2x －1，即x ＝a8＋1时，等号成立．又∵a ＝56，∴当x ＝8时，y min ＝98 800.所以，安装8根立柱时，总造价最低． 易混易错警示 忽略等号成立的条件┃┃典例剖析__■典例4 求函数y ＝x (1－x )，x ∈[23，1)的最大值．错因探究：由23≤x <1，易知1－x >0，从而错解为y ＝x (1－x )≤[x ＋(1－x )2]2＝14.而x ＝1－x 在x ＝12时才能取“＝”，但23≤x <1，因而不等式取不到等号，从而最大值为14是错误的． 解析：y ＝x (1－x )＝－x 2＋x ＝－(x －12)2＋14，当x ＝23时，y max ＝23×(1－23)＝29.误区警示：利用均值不等式求最值时，等号必须取得到才能求出最值，若题设条件中的限制条件使等号不能成立，则要转换到另一种形式解答． 学科核心素养 与不等式有关的恒成立问题 ┃┃典例剖析__■不等式恒成立问题的实质是已知不等式的解集求不等式中参数的取值范围．对于求不等式成立时参数的范围问题，在可能的情况下把参数分离出来，使不等式一端是含有参数的式子，另一端是一个区间上具体的函数，这样就把问题转化为一端是函数，另一端是参数的不等式，便于问题的解决．常见求解策略是将不等式恒成立问题转化为求最值问题，即 y ≥m 恒成立⇔y min ≥m ； y ≤m 恒成立⇔y max ≤m .但要注意分离参数法不是万能的，如果分离参数后，得出的函数解析式较为复杂，性质很难研究，就不要使用分离参数法．典例5 已知函数y ＝－1a ＋2x ，若y ＋2x ≥0在(0，＋∞)上恒成立，则实数a 的取值范围是__(－∞，0)∪[14，＋∞)__.解析：∵y ＋2x ≥0在(0，＋∞)上恒成立， 即－1a ＋2x ＋2x ≥0在(0，＋∞)上恒成立，∴1a ≤2(x ＋1x )在(0，＋∞)上恒成立． 当a <0时，不等式恒成立；当a >0时，∵2(x ＋1x )≥4，当且仅当x ＝1时，等号成立，∴0<1a ≤4，解得a ≥14.∴a <0或a ≥14.课堂检测·固双基1．若实数a ，b 满足ab >0，则a 2＋4b 2＋1ab 的最小值为( C )A ．8B ．6C ．4D ．2解析：直接利用关系式的恒等变换和均值不等式求出结果．实数a ，b 满足ab >0，则a 2＋4b 2＋1ab ≥4ab ＋1ab ≥4，当且仅当a ＝2b ，且ab ＝12时，等号成立，故选C ． 2．若a >0，b >0，且a ＋b ＝4，则下列不等式恒成立的是( D ) A ．1ab ≤14B ．1a ＋1b ≤1C ．ab ≥2D ．a 2＋b 2≥8解析：4＝a ＋b ≥2ab (当且仅当a ＝b 时，等号成立)，即ab ≤2，ab ≤4，1ab ≥14，A ，C 不成立；1a ＋1b ＝a ＋b ab ＝4ab≥1，B 不成立；a 2＋b 2＝(a ＋b )2－2ab ＝16－2ab ≥8.3．若把总长为20 m 的篱笆围成一个矩形场地，则矩形场地的最大面积是__25_m 2__. 解析：设矩形的一边为x m ， 则另一边为12×(20－2x )＝(10－x )m ，所以y ＝x (10－x )≤[x ＋(10－x )2]2＝25，当且仅当x ＝10－x ，即x ＝5时，y max ＝25 m 2. 4．已知关于x 的不等式2x ＋2x －a≥7在x ∈(a ，＋∞)上恒成立，则实数a 的最小值为__32__.解析：由x >a ，知x －a >0，则2x ＋2x －a ＝2(x －a )＋2x －a ＋2a ≥22(x －a )·2x －a＋2a ＝4＋2a ，由题意可知4＋2a ≥7，解得a ≥32，即实数a 的最小值为32.A 级 基础巩固一、单选题(每小题5分，共25分)1．若0<x <12，则y ＝x 1－4x 2的最大值为( C )A ．1B ．12C ．14D ．18解析：因为0<x <12，所以1－4x 2>0，所以x1－4x 2＝12×2x ×1－4x 2≤12×4x 2＋1－4x 22＝14，当且仅当2x ＝1－4x 2即x ＝24时等号成立，故选C ． 2．当x >1时，不等式x ＋1x －1≥a 恒成立，则实数a 的取值范围是( D )A ．(－∞，2]B ．[2，＋∞)C ．[3，＋∞)D ．(－∞，3]解析：由于x >1，所以x －1>0，1x －1>0，于是x ＋1x －1＝x －1＋1x －1＋1≥2＋1＝3，当1x －1＝x －1即x ＝2时等号成立， 即x ＋1x －1的最小值为3，要使不等式恒成立，应有a ≤3，故选D ．3．(2019·江苏南京师大附中高二期中)函数y ＝x 2＋2x ＋2x ＋1 (x >－1)的图像的最低点的坐标是( D ) A ．(1,2) B ．(1，－2) C ．(1,1)D ．(0,2)解析：∵x >－1，∴x ＋1>0.∴y ＝(x ＋1)2＋1x ＋1＝(x ＋1)＋1x ＋1≥2，当且仅当x ＋1＝1x ＋1，即x ＝0时等号成立，即当x ＝0时，该函数取得最小值2.所以该函数图像最低点的坐标为(0,2)． 4．若对所有正数x ，y ，不等式x ＋y ≤a x 2＋y 2都成立，则a 的最小值是( A ) A ．2 B ．2 C ．22D ．8解析：因为x >0，y >0， 所以x ＋y ＝x 2＋y 2＋2xy ≤2x 2＋2y 2＝2·x 2＋y 2， 当且仅当x ＝y 时等号成立， 所以使得x ＋y ≤ax 2＋y 2对所有正数x ，y 恒成立的a 的最小值是 2.故选A ．5．若点A (－2，－1)在直线mx ＋ny ＋1＝0上，其中m ，n 均大于0，则1m ＋2n 的最小值为( C )A ．2B ．4C ．8D ．16解析：因为点A 在直线mx ＋ny ＋1＝0上， 所以－2m －n ＋1＝0，即2m ＋n ＝1.因为m >0，n >0，所以1m ＋2n ＝2m ＋n m ＋4m ＋2n n ＝2＋n m ＋4mn ＋2≥4＋2·n m ·4mn＝8，当且仅当m ＝14，n ＝12时取等号．故选C ．二、填空题(每小题5分，共15分)6．已知x ≥52，则y ＝x 2－4x ＋52x －4的最小值是__1__.解析：f (x )＝(x －2)2＋12x －4＝x －22＋12x －4＝2x －44＋12x －4≥22x －44·12x －4＝1. 当且仅当2x －44＝12x －4，即x ＝3时取“＝”．7．(2019·辽宁本溪高级中学高二期中)若两个正实数x ，y 满足1x ＋4y ＝1，且不等式x ＋y4<m 2－3m 有解，则实数m 的取值范围是__(－∞，－1)∪(4，＋∞)__.解析：∵不等式x ＋y 4<m 2－3m 有解，∴(x ＋y 4)min <m 2－3m .∵x >0，y >0，且1x ＋4y ＝1，∴x ＋y4＝(x＋y 4)(1x ＋4y )＝4x y ＋y4x＋2≥24x y ·y 4x ＋2＝4，当且仅当4x y ＝y4x，即x ＝2，y ＝8时取等号，∴(x ＋y4)min ＝4，∴m 2－3m >4，即(m ＋1)(m －4)>0，解得m <－1或m >4，故实数m 的取值范围是(－∞，－1)∪(4，＋∞)．8．若正数a ，b 满足ab ＝a ＋b ＋3，则ab 的取值范围是__[9，＋∞)__；a ＋b 的取值范围是__[6，＋∞)__.解析：①∵正数a ，b 满足ab ＝a ＋b ＋3， ∴ab ＝a ＋b ＋3≥2ab ＋3， 即(ab )2－2ab －3≥0，解得ab ≥3，即ab ≥9，当且仅当a ＝b ＝3时取等号． ∴ab ∈[9，＋∞)．②∵正数a ，b 满足ab ＝a ＋b ＋3，∴a ＋b ＋3＝ab ≤(a ＋b2)2，即(a ＋b )2－4(a ＋b )－12≥0，解得a ＋b ≥6， 当且仅当a ＝b ＝3时取等号，∴a ＋b ∈[6，＋∞)． 三、解答题(共20分)9．(6分)(2019·湖北华中师大一附中高二检测)已知a ，b ，c 为不全相等的正实数，且abc ＝1.求证：a ＋b ＋c <1a 2＋1b 2＋1c2.解析：因为a ，b ，c 都是正实数，且abc ＝1， 所以1a 2＋1b 2≥2ab ＝2c ，1b 2＋1c 2≥2bc ＝2a ， 1a 2＋1c 2≥2ac＝2b ， 以上三个不等式相加，得2(1a 2＋1b 2＋1c 2)≥2(a ＋b ＋c )，即1a 2＋1b 2＋1c 2≥a ＋b ＋c . 因为a ，b ，c 不全相等，所以上述三个不等式中的“＝”不都同时成立． 所以a ＋b ＋c <1a 2＋1b 2＋1c2.10．(7分)a >b >c ，n ∈N 且1a －b ＋1b －c ≥na －c ，求n 的最大值．解析：∵a >b >c ，∴a －b >0，b －c >0，a －c >0. ∵1a －b ＋1b －c ≥n a －c ， ∴n ≤a －c a －b ＋a －c b －c .∵a －c ＝(a －b )＋(b －c )，∴n ≤(a －b )＋(b －c )a －b ＋(a －b )＋(b －c )b －c ，∴n ≤b －ca －b ＋a －bb －c ＋2.∵b －c a －b ＋a －b b －c≥2(b －c a －b )·(a －b b －c)＝2(2b ＝a ＋c 时取等号)． ∴n ≤4.∴n 的最大值是4.11．(7分)已知a ，b ，c 都是正实数，且a ＋b ＋c ＝1， 求证：(1－a )(1－b )(1－c )≥8abc . 解析：∵a ＋b ＋c ＝1，∴(1－a )(1－b )(1－c )＝(b ＋c )(a ＋c )(a ＋b )． 又a ，b ，c 都是正实数，∴a ＋b 2≥ab >0，b ＋c 2≥bc >0，a ＋c 2≥ac >0. ∴(a ＋b )(b ＋c )(a ＋c )8≥abc .∴(1－a )(1－b )(1－c )≥8abc ， 当且仅当a ＝b ＝c ＝13时，等号成立．B 级 素养提升一、单选题(每小题5分，共10分)1．某工厂第一年产量为A ，第二年的增长率为a ，第三年的增长率为b ，这两年的平均增长率为x ，则( B ) A ．x ＝a ＋b2B ．x ≤a ＋b2C ．x >a ＋b 2D ．x ≥a ＋b2解析：由条件知A (1＋a )(1＋b )＝A (1＋x )2， 所以(1＋x )2＝(1＋a )(1＋b )≤[(1＋a )＋(1＋b )2]2，所以1＋x ≤1＋a ＋b 2，故x ≤a ＋b2.2．已知正实数m ，n 满足m ＋n ＝1，且使1m ＋16n 取得最小值．若y ＝5m ，x ＝4n 是方程y ＝x α的解，则α＝( C ) A ．－1 B ．12C ．2D ．3解析：1m ＋16n ＝(1m ＋16n )(m ＋n )＝1＋16m n ＋n m ＋16＝17＋16m n ＋nm ≥17＋216m n ·nm＝25. 当且仅当16m n ＝n m ，又m ＋n ＝1，即m ＝15，n ＝45时，上式取等号，即1m ＋16n 取得最小值时，m ＝15，n ＝45，所以y ＝25，x ＝5,25＝5α. 得α＝2.二、多选题(每小题5分，共10分)3．设a >0，b >0，下列不等式恒成立的是( ABC )A ．a 2＋1>aB ．(a ＋1a )(b ＋1b )≥4C ．(a ＋b )(1a ＋1b)≥4 D ．a 2＋9>6a解析：由于a 2＋1－a ＝(a －12)2＋34>0， ∴a 2＋1>a ，故A 恒成立；由于a ＋1a ≥2，b ＋1b≥2， ∴(a ＋1a )(b ＋1b)≥4，当且仅当a ＝b ＝1时，等号成立，故B 恒成立； 由于a ＋b ≥2ab ，1a ＋1b ≥21ab ， ∴(a ＋b )(1a ＋1b)≥4，当且仅当a ＝b 时，等号成立，故C 恒成立； 当a ＝3时，a 2＋9＝6a ，故D 不恒成立；故选ABC ．4．设a ，b ∈R ，且a ≠b ，a ＋b ＝2，则必有( BD )A ．ab >1B ．ab <1C ．a 2＋b 22<1 D ．a 2＋b 22>1 解析：因为ab ≤(a ＋b 2)2，a ≠b ，所以ab <1， 又1＝(a ＋b )24＝a 2＋b 2＋2ab 4<a 2＋b 22， 所以a 2＋b 22>1，所以ab <1<a 2＋b 22. 三、填空题(每小题5分，共10分)5．如图有一张单栏的竖向张贴的海报，它的印刷面积为72 dm 2(图中阴影部分)，上下空白各宽2 dm ，左右空白各宽1 dm ，则四周空白部分面积的最小值是__56__dm 2.解析：设阴影部分的高为x dm ，则宽为72xdm ，四周空白部分的面积是y dm 2. 由题意，得y ＝(x ＋4)(72x ＋2)－72＝8＋2(x ＋144x)≥8＋2×2x ·144x＝56(dm 2)． 当且仅当x ＝144x，即x ＝12 dm 时等号成立． 6．设a ＋b ＝2，b >0，则12|a |＋|a |b取最小值时a 的值为__－2__. 解析：因为a ＋b ＝2， 所以12|a |＋|a |b ＝24|a |＋|a |b ＝a ＋b 4|a |＋|a |b＝ a 4|a |＋b 4|a |＋|a |b ≥a 4|a |＋2b 4|a |×|a |b ＝a 4|a |＋1， 当且仅当b 4|a |＝|a |b时等号成立． 又a ＋b ＝2，b >0，所以当b ＝－2a ，a ＝－2时，12|a |＋|a |b取得最小值． 四、解答题(共10分)7．某厂家拟在2019年举行促销活动，经调查测算，某产品的年销售量(也即该产品的年产量)x 万件与年促销费用m (m ≥0)万元满足x ＝3－k m ＋1(k 为常数)，如果不搞促销活动，则该产品的年销售量只能是1万件．已知2019年生产该产品的固定投入为8万元，每生产1万件该产品需要再投入16万元，厂家将每件产品的销售价格定为每件产品年平均成本的1.5倍(产品成本包括固定投入和再投入两部分资金)．(1)将2019年该产品的利润y 万元表示为年促销费用m 万元的函数．(2)该厂家2019年的促销费用投入多少万元时，厂家的利润最大？解析：(1)由题意知，当m ＝0时，x ＝1，∴1＝3－k ，即k ＝2，∴x ＝3－2m ＋1，每件产品的销售价格为1.5×8＋16x x(元)， ∴2019年该产品的利润y ＝1.5x ·8＋16x x －8－16x －m ＝－[16m ＋1＋(m ＋1)]＋29(m ≥0)． (2)∵m ≥0，16m ＋1＋(m ＋1)≥216＝8， ∴y ≤－8＋29＝21，当且仅当 16m ＋1＝m ＋1，即m ＝3时，y max ＝21.故该厂家2019年的促销费用投入3万元时，厂家的利润最大，最大利润为21万元．。
均值不等式及其应用
2 当且仅当ab＝ab 时等号成立，
1 1 2 所以 2＋ 2＋ab≥ab＋ab≥2 2， a b 1 1 a2＝b2 当且仅当 2 ＝ab ab
，即 a＝b＝ 2时取等号．
4
bc ac ab 3．(1)设 a，b，c 都是正数，求证： a ＋ b ＋ c ≥a＋b＋c. 1 1 (2)已知 a＞0，b＞0，a＋b＝1，求证：a＋b≥4.
∴y＝4x· (3－2x)＝2[2x(3－2x)]
2x＋3－2x 2 9 ≤2 ＝2. 2
3 当且仅当 2x＝3－2x，即 x＝ 时，等号成立． 4 3 3 ∵ ∈0，2， 4 ∴函数
3 9 y＝4x(3－2x)0<x<2的最大值为 . 2
如何处理？ 提示：当等号取不到时，可利用函数的单调性等知识来
求解．
[题组自测] 1．已知 a、b、c∈R 且 a＋b＋c＝1， 1 1 1 求证：(a－1)(b－1)(c －1)≥8.
证明：∵a、b、c∈R 且 a＋b＋c＝1， 1－a1－b1－c 1 1 1 ∴ ( a － 1)( b － 1)( c － 1) ＝ ＝ abc b＋ca＋ca＋b 2 bc· ac· ab 2 2 ≥ ＝8. abc abc 1 当且仅当 a＝b＝c＝ 时取等号． 3
3 4 已知 x>0，y>0 且x＋y ＝1，求使 x＋y≥c 恒成立的 c 的取值范围．
3 4 解：∵x>0，y>0 且x＋ y＝1. 3 4 ∴x＋y＝(x＋y)(x＋ y ) 3y 4x ＝7＋ x ＋ y ≥7＋2 3y 4x x · ＝7＋4 3， y
3y 4x 当且仅当 x ＝ y ，即 3y＝2x 时等号成立， 此时 x＝3＋2 3，y＝4＋2 3. 要使 x＋y≥c 恒成立，只需 c≤7＋4 3. ∴c 的取值范围是(－∞，7＋4 3]．
第6节 均值不等式及其应用
第6节 均值不等式及其应用知识梳理1.均值不等式如果a ，ba ＝b 时，等号成立.数a ＋b2称为a ，b a ，b 的几何平均值. 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)(a ＋b )2≥4ab ；2(a 2＋b 2)≥(a ＋b )2. 当且仅当a ＝b 时，等号成立. 3.利用均值不等式求最值 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).1.b a ＋ab ≥2(a ，b 同号)，当且仅当a ＝b 时取等号. 2.ab ≤⎝ ⎛⎭⎪⎫a ＋b 22≤a 2＋b 22.3.21a ＋1b≤ab ≤a ＋b2≤a 2＋b 22(a >0，b >0).4.应用均值不等式求最值要注意：“一定，二正，三相等”，忽略某个条件，就会出错.5.在利用不等式求最值时，一定要尽量避免多次使用均值不等式.若必须多次使用，则一定要保证它们等号成立的条件一致.诊断自测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 ＋yx ≥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 ＋yx ≥2的充分不必要条件.2.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.(多选题)若x ≥y ，则下列不等式中正确的是( ) A.3x ≥3y B.x ＋y2≥xy C.x 2≥y 2D.x 2＋y 2≥2xy答案 AD解析 由指数函数的单调性可知，当x ≥y 时，有3x ≥3y ，故A 正确； 当0＞x ≥y 时，x ＋y2≥xy 不成立，故B 错误； 当0≥x ≥y 时，x 2≥y 2不成立，故C 错误；x 2＋y 2－2xy ＝(x －y )2≥0成立，即x 2＋y 2≥2xy 成立，故D 正确.4.(2021·滨州三校联考)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.3D.4答案 C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，故选C.5.(2020·长沙月考)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 15 152解析 设矩形的长为x m ，宽为y m.则x ＋2y ＝30(0＜x ≤18)，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1 4解析由题设知a－3b＝－6，又2a>0，8b>0，所以2a＋18b≥22a·18b＝2·2a－3b2＝1 4，当且仅当2a＝18b，即a＝－3，b＝1时取等号.故2a＋18b的最小值为14.考点一 利用均值不等式求最值角度1 配凑法求最值【例1】 (1)(2021·乐山模拟)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________.(3)已知函数f (x )＝－x 2x ＋1(x <－1)，则( )A.f (x )有最小值4B.f (x )有最小值－4C.f (x )有最大值4D.f (x )有最大值－4答案 (1)92 (2)1 (3)A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 －5＋14x －5＋3＝－⎝⎛⎭⎪⎫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，取等号. 故f (x )＝4x －2＋14x －5的最大值为1. (3)f (x )＝－x 2x ＋1＝－x 2－1＋1x ＋1＝－⎝⎛⎭⎪⎫x －1＋1x ＋1＝－⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋1＋1x ＋1－2 ＝－(x ＋1)＋1－（x ＋1）＋2.因为x <－1，所以x ＋1<0，－(x ＋1)>0， 所以f (x )≥21＋2＝4， 当且仅当－(x ＋1)＝1－（x ＋1），即x ＝－2时，等号成立.故f (x )有最小值4.角度2 常数代换法求最值【例2】(2021·武汉模拟)已知正数m ，n 满足m ＋2n ＝8，则2m ＋1n 的最小值为________，等号成立时m ，n 满足的等量关系是________. 答案 1 m ＝2n解析 因为m ＋2n ＝8，所以2m ＋1n ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫2m ＋1n ×m ＋2n 8＝18⎝ ⎛⎭⎪⎫4＋4n m ＋m n ≥18⎝⎛⎭⎪⎫4＋24n m ×m n ＝18(4＋4)＝1，当且仅当4n m ＝m n ，即m ＝4，n ＝2时等号成立. 角度3 消元法求最值【例3】(2020·江苏卷)已知5x 2y 2＋y 4＝1(x ，y ∈R )，则x 2＋y 2的最小值是________. 答案 45解析 由题意知y ≠0.由5x 2y 2＋y 4＝1，可得x 2＝1－y 45y 2，所以x 2＋y 2＝1－y 45y 2＋y 2＝1＋4y 45y 2＝15⎝ ⎛⎭⎪⎫1y 2＋4y 2≥15×21y 2×4y 2＝45，当且仅当1y 2＝4y 2，即y ＝±22时取等号.所以x 2＋y 2的最小值为45.感悟升华 利用均值不等式求最值的方法(1)知和求积的最值：“和为定值，积有最大值”.但应注意以下两点：①具备条件——正数；②验证等号成立.(2)知积求和的最值：“积为定值，和有最小值”，直接应用均值不等式求解，但要注意利用均值不等式求最值的条件.(3)构造不等式求最值：在求解含有两个变量的代数式的最值问题时，通常采用“变量替换”或“常数1”的替换，构造不等式求解.【训练1】(1)已知实数x，y>0，且x2－xy＝2，则x＋6x＋1x－y的最小值为()A.6B.62C.3D.32(2)(多选题)(2021·烟台模拟)下列说法正确的是()A.若x，y>0，x＋y＝2，则2x＋2y的最大值为4B.若x<12，则函数y＝2x＋12x－1的最大值为－1C.若x，y>0，x＋y＋xy＝3，则xy的最小值为1D.函数y＝1sin2x＋4cos2x的最小值为9答案(1)A(2)BD解析(1)由x，y>0，x2－xy＝2得x－y＝2x，则1x－y＝x2，所以x＋6x＋1x－y＝x＋6x＋x 2＝3⎝⎛⎭⎪⎫x2＋2x≥3×2x2×2x＝6，当且仅当x2＝2x，即x＝2，y＝1时等号成立，所以x＋6x＋1x－y的最小值为6.(2)对于A，取x＝32，y＝12，可得2x＋2y＝32>4，A错误；对于B，y＝2x＋12x－1＝－⎝⎛⎭⎪⎫1－2x＋11－2x＋1≤－2＋1＝－1，当且仅当x＝0时等号成立，B正确；对于C ，易知x ＝2，y ＝13满足等式x ＋y ＋xy ＝3，此时xy ＝23<1，C 错误； 对于D ，y ＝1sin 2x ＋4cos 2x ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1sin 2x ＋4cos 2x (sin 2x ＋cos 2x )＝cos 2x sin 2x ＋4sin 2x cos 2x ＋5≥24＋5＝9.当且仅当cos 2x ＝23，sin 2x ＝13时等号成立，D 正确.故选BD. 考点二 均值不等式的综合应用【例4】 (1)(2020·湘东七校联考)已知f (x )＝13x 3＋ax 2＋(b －4)x ＋1(a >0，b >0)在x ＝1处取得极值，则2a ＋1b 的最小值为( ) A.3＋223 B.3＋22 C.3D.9(2)已知不等式(x ＋y )⎝ ⎛⎭⎪⎫1x ＋a y ≥9对任意正实数x ，y 恒成立，则正实数a 的最小值为( ) A.2B.4C.6D.8答案 (1)C (2)B解析 (1)因为f (x )＝13x 3＋ax 2＋(b －4)x ＋1(a >0，b >0)， 所以f ′(x )＝x 2＋2ax ＋b －4. 因为f (x )在x ＝1处取得极值，所以f ′(1)＝0，所以1＋2a ＋b －4＝0，解得2a ＋b ＝3. 所以2a ＋1b ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫2a ＋1b ·13·(2a ＋b )＝13⎝ ⎛⎭⎪⎫5＋2b a ＋2a b ≥13⎝⎛⎭⎪⎫5＋22b a ·2a b ＝3(当且仅当a ＝b ＝1时取等号).故选C. (2)已知不等式(x ＋y )⎝ ⎛⎭⎪⎫1x ＋a y ≥9对任意正实数x ，y 恒成立，只要求(x ＋y )⎝ ⎛⎭⎪⎫1x ＋a y 的最小值大于或等于9， ∵1＋a ＋y x ＋axy ≥a ＋2a ＋1，当且仅当y ＝ax 时，等号成立， ∴a ＋2a ＋1≥9，∴a ≥2或a ≤－4(舍去)，∴a ≥4， 即正实数a 的最小值为4，故选B.感悟升华 1.当均值不等式与其他知识相结合时，往往是提供一个应用均值不等式的条件，然后利用常数代换法求最值.2.求参数的值或范围时，要观察题目的特点，利用均值不等式确定相关成立的条件，从而得到参数的值或范围.【训练2】 (1)在△ABC 中，A ＝π6，△ABC 的面积为2，则2sin C sin C ＋2sin B＋sin Bsin C 的最小值为( ) A.32B.334C.32D.53(2)在△ABC 中，点D 是AC 上一点，且＝4，P 为BD 上一点，向量＝λ＋μ(λ>0，μ>0)，则4λ＋1μ的最小值为( ) A.16B.8C.4D.2答案 (1)C (2)A解析 (1)由△ABC 的面积为2，所以S △ABC ＝12bc sin A ＝12bc sin π6＝2，得bc ＝8， 在△ABC 中，由正弦定理得 2sin C sin C ＋2sin B ＋sin B sin C ＝2c c ＋2b ＋bc＝2·8b8b ＋2b ＋b 8b＝168＋2b2＋b 28＝84＋b2＋b 2＋48－12 ≥284＋b 2·b 2＋48－12＝2－12＝32， 当且仅当b ＝2，c ＝4时，等号成立，故选C.(2)由题意可知，＝λ＋4μ，又点B ，P ，D 共线，由三点共线的充要条件可得λ＋4μ＝1，又因为λ>0，μ>0，所以4λ＋1μ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫4λ＋1μ·(λ＋4μ)＝8＋16μλ＋λμ≥8＋216μλ·λμ＝16，当且仅当λ＝12，μ＝18时等号成立，故4λ＋1μ的最小值为16.故选A. 考点三 均值不等式的实际应用【例5】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.感悟升华 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，只需利用均值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3】某公司一年购买某种货物600吨，每次购买x 吨，运费为6万元/次，一年的总存储费用为4x 万元.要使一年的总运费与总存储费用之和最小，则x 的值是________.答案 30解析 一年的总运费与总存储费用之和为y ＝6×600x ＋4x ＝3 600x ＋4x ≥2 3 600x ·4x ＝240，当且仅当3 600x ＝4x ，即x ＝30时，y 有最小值240.A 级 基础巩固一、选择题1.已知a ，b ∈R ，且ab ≠0，则下列结论恒成立的是( )A.a ＋b ≥2abB.a b ＋b a ≥2C.⎪⎪⎪⎪⎪⎪a b ＋b a ≥2 D.a 2＋b 2>2ab答案 C解析 因为a b 和b a 同号，所以⎪⎪⎪⎪⎪⎪a b ＋b a ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪a b ＋⎪⎪⎪⎪⎪⎪b a ≥2. 2.若3x ＋2y ＝2，则8x ＋4y 的最小值为( )A.4B.42C.2D.22 答案 A解析 因为3x ＋2y ＝2，所以8x ＋4y ≥28x ·4y ＝223x ＋2y ＝4， 当且仅当3x ＋2y ＝2且3x ＝2y ，即x ＝13，y ＝12时等号成立.故选A.3.(多选题)(2021·山东新高考模拟)已知正实数a ，b 满足a ＋b ＝2，下列式子中，最小值为2的有( )A.2abB.a 2＋b 2C.1a ＋1bD.2ab答案 BCD 解析 因为a ，b ＞0，所以2＝a ＋b ≥2ab ，所以0＜ab ≤1，当且仅当a ＝b ＝1时等号成立.由ab ≤1，得2ab ≤2，所以2ab 的最大值为2，A 错误；a 2＋b 2＝(a＋b )2－2ab ≥4－2＝2，B 正确；1a ＋1b ＝a ＋b ab ＝2ab ≥2，C 正确；2ab ≥2，D 正确，故选BCD.4.已知x >0，y >0，且1x ＋1＋1y ＝12，则x ＋y 的最小值为( ) A.3B.5C.7D.9 答案 C解析 ∵x >0，y >0，且1x ＋1＋1y ＝12，∴x ＋1＋y ＝2⎝ ⎛⎭⎪⎫1x ＋1＋1y (x ＋1＋y )＝2⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫1＋1＋y x ＋1＋x ＋1y ≥2⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫2＋2y x ＋1·x ＋1y ＝8，当且仅当y x ＋1＝x ＋1y ，即x ＝3，y ＝4时取等号，∴x ＋y ≥7，故x ＋y 的最小值为7.5.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米20元，侧面造价是每平方米10元，则该容器的最低总造价是( )A.80元B.120元C.160元D.240元答案 C解析 由题意知，体积V ＝4 m 3，高h ＝1 m ，所以底面积S ＝4 m 2，设底面矩形的一条边长是x m ，则另一条边长是4x m ，又设总造价是y 元，则y ＝20×4＋10×(2x ＋8x )≥80＋202x ·8x ＝160，当且仅当2x ＝8x ，即x ＝2时取得等号. 6.若实数x ，y 满足x 2＋y 2＋xy ＝1，则x ＋y 的最大值是( )A.6B.233C.4D.23答案 B解析 x 2＋y 2＋xy ＝1⇒(x ＋y )2－xy ＝1，∵xy ≤⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋y 22，当且仅当x ＝y 时取等号， ∴(x ＋y )2－⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋y 22≤1， 即34(x ＋y )2≤1，∴－233≤x ＋y ≤233，∴x ＋y 的最大值是233.故选B.7.(2021·沈阳一模)若log 2x ＋log 4y ＝1，则x 2＋y 的最小值为( )A.2B.23C.4D.22 答案 C解析 因为log 2x ＋log 4y ＝log 4x 2＋log 4y ＝log 4(x 2y )＝1，所以x 2y ＝4(x >0，y >0)，则x 2＋y ≥2x 2y ＝4，当且仅当x 2＝y ＝2时等号成立，即x 2＋y 的最小值为4.故选C.8.(2020·重庆联考)对任意m ，n ∈(0，＋∞)，都有m 2－amn ＋2n 2≥0，则实数a 的最大值为( ) A.2B.22C.4D.92 答案 B解析 ∵对任意m ，n ∈(0，＋∞)，都有m 2－amn ＋2n 2≥0，∴m 2＋2n 2≥amn ，即a ≤m 2＋2n 2mn ＝m n ＋2n m 恒成立，∵m n ＋2n m ≥2m n ·2n m ＝22，当且仅当m n ＝2n m 即m ＝2n 时取等号，∴a ≤22，故a 的最大值为22，故选B.二、填空题 9.若直线x a ＋y b ＝1(a >0，b >0)过点(1，2)，则2a ＋b 的最小值为________.答案 8解析 由题设可得1a ＋2b ＝1，∵a >0，b >0，∴2a ＋b ＝(2a ＋b )⎝ ⎛⎭⎪⎫1a ＋2b ＝4＋b a ＋4a b ≥4＋2b a ·4ab＝8⎝ ⎛⎭⎪⎫当且仅当b a ＝4a b ，即b ＝2a ＝4时，等号成立. 故2a ＋b 的最小值为8.10.已知x >0，y >0，x ＋3y ＋xy ＝9，则x ＋3y 的最小值为________.答案 6解析 法一(换元消元法)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.法二 (代入消元法)由x ＋3y ＋xy ＝9，得x ＝9－3y 1＋y， 所以x ＋3y ＝9－3y 1＋y ＋3y＝9＋3y 21＋y ＝3（1＋y ）2－6（1＋y ）＋121＋y＝3(1＋y )＋121＋y －6≥23（1＋y ）·121＋y－6 ＝12－6＝6，当且仅当3(1＋y )＝121＋y，即y ＝1，x ＝3时取等号， 所以x ＋3y 的最小值为6.11.(2020·天津卷)已知a ＞0，b ＞0，且ab ＝1，则12a ＋12b ＋8a ＋b的最小值为__________.答案 4解析 因为a ＞0，b ＞0，ab ＝1，所以原式＝ab 2a ＋ab 2b ＋8a ＋b ＝a ＋b 2＋8a ＋b≥2a ＋b 2·8a ＋b ＝4，当且仅当a ＋b 2＝8a ＋b ，即a ＋b ＝4时，等号成立.故12a ＋12b ＋8a ＋b的最小值为4. 12.函数y ＝x 2＋2x －1(x >1)的最小值为________. 答案 23＋2解析 ∵x >1，∴x －1>0，∴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.B 级 能力提升13.(多选题)(2021·石家庄一模)若a ，b ，c ∈R ，且ab ＋bc ＋ca ＝1，则下列不等式成立的是( )A.a ＋b ＋c ≤3B.(a ＋b ＋c )2≥3C.1a ＋1b ＋1c ≥23D.a 2＋b 2＋c 2≥1答案 BD解析 由均值不等式可得a 2＋b 2≥2ab ，b 2＋c 2≥2bc ，c 2＋a 2≥2ca ，∴2(a 2＋b 2＋c 2)≥2(ab ＋bc ＋ca )＝2，∴a 2＋b 2＋c 2≥1，当且仅当a ＝b ＝c ＝±33时，等号成立.∴(a ＋b ＋c )2＝a 2＋b 2＋c 2＋2(ab ＋bc ＋ca )≥3，∴a ＋b ＋c ≤－3或a ＋b ＋c ≥ 3.若a ＝b ＝c ＝－33，则1a ＋1b ＋1c ＝－33<2 3.因此，A ，C 错误，B ，D 正确.故选BD.14.(2020·山东名校联考)正实数a ，b 满足a ＋3b －6＝0，则1a ＋1＋43b ＋2的最小值为( ) A.13B.1C.2D.59 答案 B解析 由题意可得a ＋3b ＝6，所以1a ＋1＋43b ＋2＝19[(a ＋1)＋(3b ＋2)]⎝ ⎛⎭⎪⎫1a ＋1＋43b ＋2＝19⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤5＋3b ＋2a ＋1＋4（a ＋1）3b ＋2≥1， 当且仅当⎩⎪⎨⎪⎧2（a ＋1）＝3b ＋2，a ＋3b ＝6，即a ＝2，b ＝43时等号成立.故1a ＋1＋43b ＋2的最小值为1，选B.15.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，当且仅当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，＋∞.。
均值不等式应用(技巧)
均值不等式应用（技巧）应用一：求最值 例1：求下列函数的值域（1）y ＝3x 2＋12x 2 （2）y ＝x ＋1x技巧一：凑项 例1：已知54x <，求函数14245y x x =-+-的最大值。
技巧二：凑系数 例1. 当时，求(82)y x x =-的最大值。
技巧三： 分离 例3. 求2710(1)1x x y x x ++=>-+的值域。
技巧四：换元 例4（同例3）技巧五：注意：在应用均值定理求最值时，若遇等号取不到的情况，应结合函数()af x x x=+的单调性。
例5：求函数2y =的值域。
练习．1.求下列函数的最小值，并求取得最小值时，x 的值.（1）231,(0)x x y x x++=> （2）12,33y x x x =+>- (3)12sin ,(0,)sin y x x x π=+∈2．已知01x <<，求函数y =.； 3．203x <<，求函数y =.条件求最值1.若实数满足2=+b a ，则ba 33+的最小值是 .变式：若44log log 2x y +=，求11x y+的最小值.并求x,y 的值技巧六：整体代换：多次连用最值定理求最值时，要注意取等号的条件的一致性，否则就会出错。
2：已知0,0x y >>，且191x y+=，求x y +的最小值。
变式： （1）若+∈R y x ,且12=+y x ，求yx11+的最小值(2)已知+∈R y x b a ,,,且1=+yb x a ，求y x+的最小值技巧七、已知x ，y 为正实数，且x 2＋y 22＝1，求x 1＋y 2 的最大值.技巧八：已知a ，b 为正实数，2b ＋ab ＋a ＝30，求函数y ＝1ab 的最小值.变式：1.已知a >0，b >0，ab －(a ＋b )＝1，求a ＋b 的最小值。
2.若直角三角形周长为1，求它的面积最大值。
均值不等式在解三角形问题中的应用
均值不等式在解三角形问题中的应用在数学中，均值不等式是一种常见的不等式，它可以被广泛地应用于各种数学问题中，包括三角形几何。
均值不等式提供了一种有效的方法来解决三角形中的一些问题，特别是在涉及到三角形的边长、角度或面积时。
在本文中，我们将探讨均值不等式在解三角形问题中的应用，并举例说明其在实际问题中的作用。
首先，让我们回顾一下均值不等式的基本概念。
均值不等式是指对于任意一组非负实数，它们的算术平均数永远不会小于它们的几何平均数，这就是均值不等式的基本形式。
具体而言，对于任意一组非负实数 a1, a2, ..., an，均值不等式可以表示为：( a1 + a2 + ... + an ) / n ≥ ( a1 a2 ... an )^(1/n)。
这个不等式告诉我们，对于给定的一组非负实数，它们的算术平均数不会小于它们的几何平均数。
这个性质在三角形几何中有着重要的应用。
在三角形中，我们经常需要比较三角形的边长、角度或面积。
均值不等式可以帮助我们对这些量进行比较，并且在解决一些三角形问题时提供了简洁而有效的方法。
例如，我们可以利用均值不等式来证明三角形中任意两边之和大于第三边的基本不等式。
假设 a, b, c 分别表示三角形的三条边长，根据均值不等式，我们有：(a + b) / 2 ≥ √(ab)。
(b + c) / 2 ≥ √(bc)。
(c + a) / 2 ≥ √(ca)。
将以上三个不等式相加得到：(a + b + c) / 2 ≥ √(ab) + √(bc) + √(ca)。
这个不等式告诉我们，三角形的任意两边之和不会小于第三边。
这是三角形中一个非常重要的性质，而均值不等式为我们提供了一个简洁的证明方法。
除了边长之和的比较外，均值不等式还可以在三角形的角度或面积比较中发挥作用。
例如，我们可以利用均值不等式来证明三角形内角的平均值大于60度，或者证明三角形的面积与边长之间的关系。
这些都是三角形几何中常见的问题，而均值不等式为我们提供了一种简单而有效的方法来解决这些问题。
均值不等式的应用
成都七中 授课人：曹杨可 课件制作：曹杨可
bR， 那么a b 2ab （基本不等式） 定理 1 如果 a ，
2 2
（当且仅当a b 时取“ ” 号） .
bR ， 那么 a b ab （均值不等式） 定理 2 如果 a ， 2 （当且仅当a b 时取“ ” 号） .
(a b c)[(a b) (a b)c c ] 3ab(a b c)
2 2
(a b c)[a 2ab b ac bc c 3ab]
2 2 2
(a b c)(a2 b2 c2 ab bc ca)
1 (a b c)[(a b)2 (b c)2 (c a)2] 0 2 a， b， c R ， a3 b3 c3 3abc 0
a3 b3 c3 3abc.
（当且仅当a b c 时取“ ”号）
例1.
x( x 1) 10 0.9 x 0.2 x 0.2 2 x
a3 b3 c3 3abc (a、b、c R )
已知 a， b， c R，求证： a3 b3 c3 3abc. （当且仅当a b c 时取“ ”号）
3 3 3 a b c 3abc 证明： (a b)3 c3 3a2b 3ab2 3abc
例 2 某商场以每台 2500 元进了一批彩电，如果以每台 2700 元为定价，可卖出 400 台．以 100 元为一个价格等 级，若每台提高一个价格等级．则会少卖 50台．那么， 每台彩电定价为多少时，该商场可获得最大利润?其值 是多少? 设每台彩电提高 x 个价格等级，则每台的定价为 解： (2700十100x)元．此时可卖出 ＝ 5000(2+x)(8-x) (400一50x)台， 商场ห้องสมุดไป่ตู้利润为:y＝(2700十100x一2500)(400 — 50x)
均值不等式的应用技巧
均值不等式的应用技巧均值不等式：当且仅当a＝b时等号成立）是一个重要的不等式。
用“均值不等式”求最值是求最值问题中的一个重要方法，也是高考考查的一项重要内容。
应用该不等式求最值时，要把握不等式成立的三个条件“一正、二定、三相等”。
在此过程中往往需要采用“变系数、凑项、分离、取倒数、平方”等变形技巧构造定值，下面是笔者总结归纳的一些变形方法和技巧。
一、凑系数例1、求函数的最大值。
分析：由于不是常数，所以需将x的系数1变为2，使和为定值。
解：由，知所以：当且仅当：，即时取等号，所以的最大值是二、凑项例2、已知，求函数的最大值。
解：因为，所以，故所以=0当且仅当：，即或时，等号成立，但不合条件，舍去，故当时，。
三、分离例3、求函数的最大值分析：本题看似无法运用均值不等式，不妨将分子配方凑出含有（x＋2）的项，再将其分离。
解：因为，所以，所以由及得即当时，。
四、取倒数例4、若，求函数的最大值。
分析：此题形式上无法直接用均值不等式，但通过取倒数则可解：因为，所以故五、平方法例5、求函数的最大值。
解析：注意到的和为定值，所以又，所以当且仅当，即时取等号。
故。
评注：本题将解析式两边平方构造出摵臀ㄖ禂，为利用均值不等式创造了条件。
六、整体代换例6、已知，且，求的最小值。
解：不妨将乘以1，而1用代换。
=16当且仅当，且时取等号所以时，的最小值是16。
七、换元例7、求函数的最大值。
解析：变量代换，令，则当t＝0时，y＝0当时，当且仅当：，即时取等号，此时故。
八、化归转化，例8、设，求的最小值。
解：因为当且仅当，即时取等号所以点评：若与分别利用平均值不等式，再相乘求最值，会出现前后取等号条件不一致。
总之，我们利用均值不等式求最值时，一定要注意“一正二定三相等”，同时还要注意一些变形技巧，积极创造条件利用均值不等式。
均值不等式的具体应用
例1【2014年江苏卷（理14）】若三角形ABC 的内角满足C B A sin 2sin 2sin =+，则C cos 的最小值是 ． 【答案】426- 【解析】根据题目条件，由正弦定理将题目中正弦换为边，得c b a 22=+，再由余弦定理，用b a ,去表示c ，并结合基本不等式去解决，化简22b a +为ab ，消去ab 就得出答案。
422214322221432)22(2cos 2222222222-+=-+=+-+=-+=ab b a ab ab b a ab b a b a ab c b a C 4264222143222-=-≥ab b a 例2【2014年陕西卷（理16）】ABC ∆的内角C B A ，，所对的边分别为c b a ，，. （II ）若c b a ，，成等比数列，求B cos 的最小值. 解：(II)Θ a,b,c 成等比例，∴ b 2=2c.由余弦定理得 cosB=ac ac c a ac b c a 2222222-+=++≥2122=-ac ac ac ， 当且仅当a=c 时等号成立.∴ cosB 的最小值为21. 例3、在ABC ∆中，角,,A B C 所对的边为,,a b c ，又cos cos 2C c B a b =-， 则1919b a +++的最大值为 在ABC ∆中，内角,,A B C 所对的边分别为,,a b c，且sin cos 0b C B =。
（1）求tan B ；（2）若7b =，求ABC ∆的周长的最大值。
【知识点】解三角形C8【答案】【解析】(2)21解析: （1）因为sin cos 0,sin sin cos 0b C B B C C B -=∴=…………2分sin 0C ≠因为 ,cos 0B ≠ ∴3tan =B ………………………………………………………4分（2）由（1）知，3B π=由22272cos a c ac B =+-,得2249a c ac =+-，……………7分 所以223()349()494a c ac a c +=+≤++ 所以14==7a c a c +≤（当且仅当时取等号），所以ABC ∆周长的最大值为21……………………………………10分.【思路点拨】在解三角形时，若遇到边角混合条件，通常利用正弦定理或余弦定理先转化为角的关系或转化为边的关系再进行解答.【题文】4设,a b r r 是两个非零向量，则“0<⋅b a ”是“,a b r r 夹角为钝角”的A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充分必要条件D.既不充分也不必要条件【知识点】向量的数量积；充分条件；必要条件. F3 A2【答案】【解析】B 解析：因为0<⋅b a 时，,a b r r 夹角为钝角或平角，而,a b r r 夹角为钝角时，0<⋅成立，所以“0<⋅”是“,a b r r 夹角为钝角”的必要不充分条件.故选B.【思路点拨】：因为0<⋅时，,a b r r 夹角为钝角或平角，而,a b r r 夹角为钝角时，0<⋅成立，所以“0<⋅b a ”是“,a b r r 夹角为钝角”的必要不充分条件.14. 已知,(0,)x y ∈+∞，312()2x y -=，则14x y +的最小值为 ； 【知识点】基本不等式法求最值. E6【答案】【解析】3 解析：由312()2x y -=得x+y=3,所以14x y +()1143x y x y ⎛⎫=++ ⎪⎝⎭ ()141554333x y y x ⎛⎫=++≥+= ⎪⎝⎭，当且仅当3142x y x x y y y x +=⎧=⎧⎪⇒⎨⎨==⎩⎪⎩(,(0,)x y ∈+∞)时 等号成立.18. (本小题满分12分)已知23cos 2sin 23)(2-+=x x x f(1)求函数()f x 的最小正周期及在区间0,2π⎡⎤⎢⎥⎣⎦的最大值; (2) 在ABC ∆中, A B C ∠∠∠、、所对的边分别是,,a b c ，2,a =1()2f A =-， 求ABC ∆周长L 的最大值. 【知识点】二倍角公式；两角和与差的三角函数；sin()y A x w f =+的性质；解三角形. C6 C5 C4 C8【答案】【解析】(1) 最小正周期为π ，()f x 在区间0,2π⎡⎤⎢⎥⎣⎦的最大值是0；（2）6. 解析：(1)1cos 231()22cos2x-1=sin(2)1222226x f x x x x π+=+-=++-Q ()sin(2)16f x x π∴=+-， ………2分 ∴最小正周期为π ………4分 0,2x π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦Q 1sin(2),162x π⎡⎤∴+∈-⎢⎥⎣⎦ 所以()f x 在区间0,2π⎡⎤⎢⎥⎣⎦的最大值是0. ………6分 (2) 1()2f A =-Q ,3A π∴= ………8分 由余弦定理得,2222222223()()2cos ()3()44b c b c a b c bc A b c bc b c bc b c ++=+-=+-=+-≥+-=即4b c +≤=,当且仅当2b c ==时取等号.ABC ∆∴的周长的最大值是6. ……………12分 法二：由1()2f A =-，得3A π∠=，由正弦定理可得，sin sin sin b c a B C A ====………8分,,b B c C ∴==22sin )2sin())3L B C B B π=++=+-224sin()(0)63B B ππ=++<< 所以，当3B π=时，L 取最大值，且最大值为6 ………12分【思路点拨】（1）利用二倍角公式，两角和与差的三角函数将函数化为()sin(2)16f x x π=+-，从而)求函数()f x 的最小正周期及在区间0,2π⎡⎤⎢⎥⎣⎦的最大值； （2）由（1）及已知求得3A π∠=，再利用余弦定理及基本不等式求出L 取最大值；或利用正弦定理转化为角利用三角函数求L 取最大值.21. (本小题满分12分)已知椭圆C:)0(12222>>=+b a by a x 过点A )23,22(-，离心率为22，点21,F F 分别为其左右焦点. （1）求椭圆C 的标准方程;（2）若x y 42=上存在两个点N M ,，椭圆上有两个点Q P ,满足，2,,F N M 三点共线，2,,F Q P 三点共线，且MN PQ ⊥.求四边形PMQN 面积的最小值.【知识点】椭圆的标准方程及其几何性质；直线与圆锥曲线的位置关系. H5 H8【答案】【解析】(1) 1222=+y x ;(2) 24. 解析：（1）由题意得：22=a c，得c b =，因为)0(1)23()22(2222>>=+-b a ba ，得1=c ，所以22=a ，所以椭圆C 方程为1222=+y x . ……………4分 （1） 当直线MN 斜率不存在时，直线PQ 的斜率为0，易得22,4==PQ MN ,24=S .当直线MN 斜率存在时，设直线方程为：)1(-=x k y )0(≠k 与x y 42=联立得0)42(2222=++-k x k x k ；令),(),,(2211y x N y x M ，24221+=+k x x ，121=x x . 442+=kMN ，……………6分ΘMN PQ ⊥，∴直线PQ 的方程为：)1(1--=x ky 将直线与椭圆联立得，0224)2(222=-+-+k x x k 令),(),,(4433y x Q y x P ,24243+=+k x x ，2222243+-=k k x x ；2)1(2222++=k k PQ ，……………8分 ∴四边形PMQN 面积S=)2()1(242222++k k k ，令)1(,12>=+t t k ，上式 2(1)(1)S t t =-+=)111(241112412422222-+=-+-=-t t t t t 24>所以S ≥最小值为24 ……………12分【思路点拨】（1）待定系数法求椭圆的方程；（2）分类讨论：当直线MN 斜率不存在时，直线PQ 的斜率为0，易得22,4==PQ MN ,24=S ；当直线MN 斜率存在时，设直线方程为：)1(-=x k y )0(≠k ，与x y 42=联立，得442+=kMN . ΘMN PQ ⊥，∴直线PQ 的方程为：)1(1--=x ky ，将此直线与椭圆联立得， 2)1(2222++=k k PQ .所以四边形PMQN 面积S= 1||||2MN PQ ×=)2()1(242222++k k k ,因为211k +>，可求得，此时S>24,综上，S ≥最小值为24.。
均值不等式的应用-【新教材】人教B版高中数学必修
解析：y＝x(1－x)＝－x2＋x＝－(x－12)2＋41，
当 x＝32时，ymax＝32×(1－23)＝92. • 误区警示：利用均值不等式求最值时，等号必须取得到才能求出最值，
若题设条件中的限制条件使等号不能成立，则要转换到另一种形式解 答．
学科核心素养
与不等式有关的恒成立问题
典例剖析
• 不等式恒成立问题的实质是已知不等式的解集求不等式中参数的取值范 围．对于求不等式成立时参数的范围问题，在可能的情况下把参数分离 出来，使不等式一端是含有参数的式子，另一端是一个区间上具体的函 数，这样就把问题转化为一端是函数，另一端是参数的不等式，便于问 题的解决．常见求解策略是将不等式恒成立问题转化为求最值问题，即
易混易错警示
忽略等号成立的条件
典例剖析
典例 4 求函数 y＝x(1－x)，x∈[32，1)的最大值．
错
因
探
究
：
由
2 3
≤x<1
，
易
知
1 － x>0 ， 从 而 错 解 为
y ＝ x(1 －
x)≤[x＋12－x]2＝41.而 x＝1－x 在 x＝21时才能取“＝”，但23≤x<1，因而
不等式取不到等号，从而最大值为14是错误的．
课堂检测·固双基
素养作业·提技能
解析：∵y＋2x≥0 在(0，＋∞)上恒成立， 即－1a＋2x＋2x≥0 在(0，＋∞)上恒成立， ∴1a≤2(x＋1x)在(0，＋∞)上恒成立．
当 a<0 时，不等式恒成立； 当 a>0 时，∵2(x＋1x)≥4，当且仅当 x＝1 时，等号成立， ∴0<1a≤4，解得 a≥14.∴a<0 或 a≥14.
均值不等式应用(技巧)
均值不等式应用（技巧）一、几个重要的均值不等式①，、)(222222R b a b a ab ab b a ∈+≤⇔≥+当且仅当a = b 时，“=”号成立； ②，、)(222+∈⎪⎭⎫ ⎝⎛+≤⇔≥+R b a b a ab ab b a 当且仅当a = b 时，“=”号成立； ③，、、)(33333333+∈++≤⇔≥++R c b a c b a abc abc c b a 当且仅当a = b = c 时,“=”号成立； ④)(3333+∈⎪⎭⎫ ⎝⎛++≤⇔≥++R c b a c b a abc abc c b a 、、 ,当且仅当a = b = c 时,“=”号成立.注：① 注意运用均值不等式求最值时的条件：一“正”、二“定”、三“等”； ② 熟悉一个重要的不等式链：ba 112+2a bab +≤≤≤222b a +。
设123,,,,n a a a a 是n 个正数，则有 123123n nn a a a a a a a a n++++≥，当且仅当123n a a a a ====时取等号。
2.若0x >，则12x x +≥ (当且仅当1x =时取“=”）;若0x <，则12x x+≤- (当且仅当1x =-时取“=”） 若0x ≠，则11122-2x x x x x x +≥+≥+≤即或 (当且仅当b a =时取“=”） 3.若0>ab ，则2≥+abb a (当且仅当b a =时取“=”）若0ab ≠，则22-2a b a b a bb a b a b a+≥+≥+≤即或 (当且仅当b a =时取“=”） 4.若R b a ∈,，则2)2(222b a b a +≤+（当且仅当b a =时取“=”） 二．【柯西不等式】-了解设,(1,2,,)i i a b R i n ∈=，则有222222212121122()()()n n n n a a a b b b a b a b a b ++++++≥+++，注：（1）当两个正数的积为定植时，可以求它们的和的最小值，当两个正数的和为定植时，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）求最值的条件“一正，二定，三取等”(3)均值定理在求最值、比较大小、求变量的取值范围、证明不等式、解决实际问题方面有广泛的应用．应用一：求最值例1：求下列函数的值域（1）y ＝3x 2＋12x 2 （2）y ＝x ＋1x解：（1）y ＝3x 2＋12x2 ≥23x 2·12x2 ＝ 6 ∴值域为[ 6 ，+∞）（2）当x ＞0时，y ＝x ＋1x≥2x ·1x＝2； 当x ＜0时， y ＝x ＋1x = －（－ x －1x ）≤－2x ·1x=－2 ∴值域为（－∞，－2]∪[2，+∞）解题技巧： 技巧一：凑项 例1：已知54x <，求函数14245y x x =-+-的最大值。
均值不等式应用题
均值不等式应用题在数学中，均值不等式是一种常用的数学工具，常用于证明数学不等式或者解决数学问题。
均值不等式有很多种形式，其中最常见的包括算术平均数和几何平均数的关系、柯西-施瓦茨不等式、夹逼准则等。
本文将通过几个具体的应用题目，来展示均值不等式在解决实际数学问题中的重要性和有效性。
应用题一：设实数a、b、c均大于1，且满足abc=1，求证：a+b+c≥3。
解析：由已知条件abc=1，可得a=1/bc。
则要证明a+b+c≥3，即证明1/bc+b+c≥3。
根据均值不等式，对1/bc，b，c进行取平均数得到：(1/bc+b+c)/3 ≥ (1/bc * b * c)^(1/3) = 1即1/bc+b+c≥3，得证。
应用题二：已知三角形ABC的三边长分别为a、b、c，求证：a^2+ b^2 + c^2 ≥ ab + bc + ac。
解析：要证明a^2 + b^2 + c^2 ≥ ab + bc + ac，即证明(a-b)^2 + (b-c)^2 + (c-a)^2 ≥ 0。
根据均值不等式，对(a-b)^2，(b-c)^2，(c-a)^2进行取平均数得到：((a-b)^2 + (b-c)^2 + (c-a)^2)/3 ≥ ((a-b)(b-c)(c-a))^(2/3)化简得(a-b)^2 + (b-c)^2 + (c-a)^2 ≥ 0，得证。
应用题三：已知实数x、y、z均为正数，且满足x^2 + y^2 + z^2 = 1，求证：xy + yz + zx ≤ 1/3。
解析：要证明xy + yz + zx ≤ 1/3，即证明3(xy + yz + zx) ≤ 1。
根据均值不等式，对xy，yz，zx进行取算术平均数得到：(xy + yz + zx)/3 ≤ ((x^2 + y^2 + z^2)/3)^(1/2) = (1/3)^(1/2)即xy + yz + zx ≤ 1/3，得证。
通过以上三个具体的应用题目，我们可以看到均值不等式在解决实际数学问题中的广泛应用和重要性。
二元均值不等式应用例谈
二元均值不等式应用例谈二元均值不等式在求最值、比较大小、求变量的取值范围、证明不等式、解决实际问题方面有着广泛的应用。
二元均值不等式具有将“和式”转化为“积式”、将“积式”转化为“和式”的“放缩功能”，所谓“积定和最小，和定积最大”。
在应用中，注意均值定理成立的条件：“一正二定三相等”。
要创设应用均值不等式的条件，合理拆分项或配凑因式是常用的解题技巧，而拆与凑的成因在于使等号成立。
对于实际应用题，关键是要建立数学模型，构建运用均值不等式的数学情景。
图1 图2例 1，如图 1所示，有一壁画，最高点 A处离地面 4m，最低点 B处离地面 2m，若从离地高1.5m的 C处观赏它，则离墙多远时，视角θ最大？解析：要求最大视角θ，可以建立θ的某一种三角函数，分析可以看出θ的正切容易表示，引入变量 CD＝x，从而把求θ的最大值问题转化为求函数最大值问题，运用均值不等式问题得到解决。
设∠ACD＝α，∠BCD＝β，当且仅当时等号成立。
评注：本题重在数学建模能力的培养，问题解决中发现表示θ的正切是关键。
例 2，如图 2所示，∠ A为定角，P、Q分别在∠A的两边上，PQ的长为定长。
当 P、Q处在什么位置时，△APQ的面积最大？解析：∠ A为定角，其对边为定长，而夹∠ A的两边长度是可以改变的。
不妨设 AP＝x，AQ ＝y，PQ＝a。
欲求△APQ面积的最大值，只要求 xy的最大值即可。
结合余弦定理，运用基本不等式，可求出 xy的最大值。
2 22 SΔAPQ = 12 xy sin A ，cosA =x + 2 yxy . a 。
∴2xy≤x2＋y2＝ 2a2cosA·xy＋a2，即 2（1－cosA）xy≤a2。
∴xy≤（21. cosA）。
当sinA 且仅当 x＝y时，“＝”成立。
此时，SΔAPQ = 12 xysinA ≤ （41.cosA）a2 。
故当AP＝AQ时，△APQ的面积最大。
评注：本例的关键依然是数学问题的转化，细致分析，缜密推理，问题不难解决。
均值不等式在实际生活中的应用
均值不等式在实际生活中的应用
均值不等式是一种数学定理，它是一种统计学中用来计算、衡量和分析数据的有用工具。
它主要用于描述数据之间的变化和相关性，从而有助于我们更好地理解数据。
因此，均值不等式在实际生活中也有多种应用。
例如，在投资业务中，投资人可以利用均值不等式来估算投资风险。
他们可以计算投资项
目的收益率，然后用均值不等式分析投资的可能收益情况，从而决定投资的安全性和可行性。
均值不等式还可以用于消费者心理分析。
研究发现，不同消费者对价格和服务质量之间的
平衡程度不尽相同，但通常会采用“更好的价格，更好的服务”的原则。
在此基础上，市场营销专家可以利用均值不等式对消费者的满意程度作出估计，从而帮助商家更好地把握顾客的需求，以便更好地进行营销活动。
另外，均值不等式还可用于保险行业。
投保人在采用保险前，必须先仔细评估投保风险，
以确定最佳的投保方案。
保险行业专家可以使用均值不等式来计算投保人支付保险费用和最终获得赔偿金额之间的关系，从而帮助投保人做出投保决定。
此外，均值不等式还可以用于贷款业务。
银行和金融机构在发放贷款时，有时需要考虑贷款利息与本金之间的关系，以确定最优的贷款金额。
这时，就可以使用均值不等式来计算贷款利息，从而为贷款发放者提供有用的参考。
总之，均值不等式在实际生活中有着广泛的应用。
它可以帮助我们分析数据，估算投资风险，理解消费者心理，进行保险行业分析，以及计算贷款利息等。
高中数学均值不等式的十一大方法与八大应用(解析版)
均值不等式的“十一大方法与八大应用”目录一、重难点题型方法11.方法一：“定和”与“拼凑定和”方法二：“定积”与“拼凑定积”方法三：“和积化归”方法四：“化1”与“拼凑化1”方法五：“不等式链”方法六：“复杂分式构造”方法七：“换元法”方法八：“消元法”方法九：“平方法”方法十：“连续均值”方法十一：“三元均值”应用一：在常用逻辑用语中的应用应用二：在函数中的应用应用三：在解三角形中的应用应用四：在平面向量中的应用应用五：在数列中的应用应用六：在立体几何中的应用应用七：在直线与圆中的应用应用八：在圆锥曲线中的应用二、针对性巩固练习重难点题型方法方法一：“定和”与“拼凑定和”【典例分析】典例1-1．(2021·陕西省神木中学高二阶段练习)若x>0，y>0，且2x+3y=6，则xy最大值为( )A.9B.6C.3D.32【答案】D【分析】由x>0，y>0，且2x+3y为定值，利用基本不等式求积的最大值.【详解】因为x>0，y>0，且2x+3y=6，所以xy=16×2x⋅3y≤162x+3y22=32，当且仅当2x=3y，即x=32，y=1时，等号成立，即xy的最大值为3 2.故选：D.典例1-2．(2022·湖南·雅礼中学高三阶段练习)已知x>0,y>0，且x+y=7，则1+x2+y的最大值为( )A.36B.25C.16D.9【答案】B【分析】由x+y=7，得x+1+y+2=10，再利用基本不等式即可得解.【详解】解：由x+y=7，得x+1+y+2=10，则1+x2+y≤1+x+2+y22=25，当且仅当1+x=2+y，即x=4,y=3时，取等号，所以1+x2+y的最大值为25.故选：B.【方法技巧总结】1.公式：若a,b∈R*，则a+b≥2ab(当且仅当a=b时取“=”)推论：(1)若a,b∈R，则a2+b2≥2ab(2)a+1a≥2(a>0)(3)ba+ab≥2(a,b>0)2.利用基本不等式求最值时，要注意其必须满足的三个条件：“一正二定三相等”(1)“一正”就是各项必须为正数；(2)“二定”就是要求和的最小值，必须把构成和的二项之积转化成定值；要求积的最大值，则必须把构成积的因式的和转化成定值；(3)“三相等”是利用基本不等式求最值时，必须验证等号成立的条件，若不能取等号则这个定值就不是所求的最值，这也是最容易发生错误的地方，注意多次运用不等式，等号成立条件是否一致.3.技巧：观察积与和哪个是定值，根据“和定积动，积定和动”来求解，不满足形式的可以进行拼凑补形。
均值不等式的应用_数学教育
均值不等式的应用_数学教育
均值不等式是数学中常用的一种不等式关系，通常用于证明其
他数学问题或优化问题的解。
以下是一些常见的均值不等式的应用：
1. 在证明两个数不等式关系时，可以使用均值不等式。
例如，
证明$ (a + b)^2 \\geq 4ab$，可以应用均值不等式得到
$\\frac{(a+b)}{2} \\geq \\sqrt{ab}$，然后平方得到结果。
2. 在优化问题中，可以使用均值不等式来求解最优解。
例如，
求点到平面距离最小值时，可以使用均值不等式得到最优解。
3. 在概率论中，均值不等式是刻画随机变量几何平均值和数学
期望之间的不等关系的工具。
4. 在矩阵理论中，依据谁的均方根较小来确定矩阵的谱半径时，可以使用均值不等式。
总体上讲，均值不等式可以应用于各种数学问题，特别是那些
涉及到优化和不等式的问题。
均值不等式的总结及应用
5、已知x,y为正实数,3x+２y＝１0，求函数W=＋的最值.
解法一：若利用算术平均与平方平均之间的不等关系,≤,本题很简单
+≤ ＝ =2
解法二:条件与结论均为和的形式,设法直接用基本不等式，应通过平方化函数式为积的形式,再向“和为定值”条件靠拢。
W＞０,Ｗ２=3x＋2ｙ＋2· =１0+2 · ≤１０＋（ ）２·( )2＝１０+(3x+2y)=２０
正解： ，
当且仅当 时,上式等号成立,又 ,可得 时, 。
变式:(1）若 且 ,求 的最小值
(２)已知 且 ，求 的最小值
技巧七
已知x,y为正实数,且x2＋ =１,求x的最大值．
分析:因条件和结论分别是二次和一次，故采用公式ａb≤ 。
同时还应化简中y２前面的系数为,x ＝x ＝x·
下面将x, 分别看成两个因式：
因为 在区间 单调递增,所以在其子区间 为单调递增函数,故 。
所以,所求函数的值域为 。
练习.求下列函数的最小值，并求取得最小值时，ｘ的值．
（1) (2) (3)
2.已知 ，求函数 的最大值.;３. ，求函数 的最大值．
条件求最值
１．若实数满足 ,则 的最小值是.
分析:“和”到“积”是一个缩小的过程,而且 定值，因此考虑利用均值定理求最小值,
x· ≤ = ＝ 即ｘ= ·x ≤
技巧八:
已知ａ，b为正实数，２b+aｂ+a＝30,求函数ｙ＝ 的最小值.
分析：这是一个二元函数的最值问题，通常有两个途径,一是通过消元，转化为一元函数问题，再用单调性或基本不等式求解,对本题来说，这种途径是可行的;二是直接用基本不等式,对本题来说，因已知条件中既有和的形式，又有积的形式,不能一步到位求出最值,考虑用基本不等式放缩后，再通过解不等式的途径进行。
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即 ，当且仅当 时取等号.
的周长的最大值是6．……………12分
法二:由 ,得 ，由正弦定理可得,
………8分
所以，当 时,Ｌ取最大值,且最大值为6………1２分
【思路点拨】(１）利用二倍角公式，两角和与差的三角函数将函数化为
，从而)求函数 的最小正周期及在区间 的最大值;
(2)由（1)及已知求得 ，再利用余弦定理及基本不等式求出Ｌ取最大值;或利用正弦定理转化为角利用三角函数求L取最大值．
(１)求 ;
（2）若 ，求 的周长的最大值。
【知识点】解三角形Ｃ8
【答案】【解析】(１) ;(2）２1
解析: (1)因为 …………2分
………………………………………………………4分
（２）由(１)知,
由 ，得 ，……………７分
所以
所以 ,
所以 周长的最大值为21……………………………………1０分.
【思路点拨】在解三角形时,若遇到边角混合条件，通常利用正弦定理或余弦定理先转化为角的关系或转化为边的关系再进行解答.
例2【２０1４年陕西卷(理１６)】 的内角 所对的边分别为 .
( )若 成等比数列,求 的最小值.
解:(IＩ) a，b,c成等比例, b２＝2c.
由余弦定理得
ｃoｓB= ≥ ，
当且仅当a＝c时等号成立.
cosＢ的最小值为 .
例３、在 中，角 所对的边为 ，三角形的面积为 ,又 ，
则 的最大值为
在 中，内角 所对的边分别为 ，且 。
【题文】４设 是两个非零向量，则“ ”是“ 夹角为钝角”的
A.充分不必要条件B.必要不充分条件
C.充分必要条件D.既不充分也不必要条件
【知识点】向量的数量积;充分条件;必要条件．F3A2
【答案】【解析】B解析:因为 时， 夹角为钝角或平角，而 夹角为钝角时, 成立,所以“ ”是“ 夹角为钝角”的必要不充分条件.故选Ｂ.
均值不等式的具体应用
———————————————————————————————— 作者：
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ﻩ
例１【201４年江苏卷(理14)】若三角形 的内角满足 ,则 的最小值是.
【答案】
【解析】根据题目条件,由正弦定理将题目中正弦换为边,得 ,再由余弦定理,用 去表示 ,并结合基本不等式去解决,化简 为 ,消去 就得出答案。
解析：(1)由题意得： ，得 ,因为 ，得 ，所以 ，所以椭圆C方程为 .……………4分
（1）当直线 斜率不存在时,直线PＱ的斜率为0,易得
, .
当直线 斜率存在时，设直线方程为： 与 联立得
;令 , , .
,……………6分
， 直线PQ的方程为:
将直线与椭圆联立得,
令 , , ；
,……………8分
四边形 面积Ｓ＝ ，令 ，
上式 ＝
所以 .最小值为 ……………12分
【思路点拨】（1)待定系数法求椭圆的方程;(2)分类讨论:当直线 斜率不存在时,直线ＰQ的斜率为０,易得 , ;当直线 斜率存在时,设直线方程为: ,与 联立,得 .
, 直线PQ的方程为: ,将此直线与椭圆联立得,
.所以四边形 面积Ｓ= = ,
因为 ,可求得,此时S＞ ，综上, .最小值为 .
2１.(本小题满分１2分)已知椭圆C: 过点 ,离心率为 ,点 分别为其左右焦点．
(１)求椭圆C的标准方程;
(２)若 上存在两个点 ，椭圆上有两个点 满足, 三点共线, 三点共线，且 ．求四边形 面积的最小值.
【知识点】椭圆的标准方程及其几何性质;直线与圆锥曲线的位置关系．Ｈ5 H8
【答案】【解析】（1) ;（２) .
(２)在 中, 所对的边分别是 ， ，
求 周长 的最大值.
【知识点】二倍角公式;两角和与差的三角函数; 的性质；解三角形．
C6C5 C４C8
【答案】【解析】(１)最小正周期为 ， 在区间 的最大值是0;(２）6.
解析:(1)
,………２分
最小正周期为 ………4分
所以 在区间 的最大值是０.ห้องสมุดไป่ตู้……6分
（2） , ………8分
【思路点拨】：因为 时, 夹角为钝角或平角，而 夹角为钝角时, 成立,所以“ ”是“ 夹角为钝角”的必要不充分条件.
14. 已知 , ,则 的最小值为；
【知识点】基本不等式法求最值.E6
【答案】【解析】３解析:由 得x+y=3，所以
,当且仅当 ( )时
等号成立．
18. （本小题满分１２分）已知
（１)求函数 的最小正周期及在区间 的最大值;