第一课时 基本不等式

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2.2基本不等式

第一课时

基本不等式

课标要求素养要求

1.掌握基本不等式ab≤

a+b

2(a>0,b>0).

2.能灵活应用基本不等式解决一些证

明、比较大小问题.

通过学习掌握基本不等式及其简单应

用,重点发展数学运算、逻辑推理素养.

新知探究

如图,是2002年8月在北京召开的第24届国际数学家大会

的会标.它依据我国著名数学家赵爽为研究勾股定理作的弦

图进行设计,颜色的明暗使其看起来像一个风车.

问题依据会标,你能找到一些相等或不等关系吗?

提示由图可知

①a2+b2=(a-b)2+2ab;

②a2+b2≥2ab,当且仅当a=b时,取“=”.

1.∀a,b∈R,有a2+b2≥2ab,当且仅当a=b时,等号成立.特别地,如果a>0,

b>0,我们用a,b分别代替上式中的a,b,可得ab≤

a+b

2,当且仅当a=b

时等号成立.通常称此不等式为基本不等式,其中,a +b

2叫做正数a ,b 的算术平均数,ab 叫做正数a ,b 的几何平均数.

2.基本不等式表明:两个正数的算术平均数不小于它们的几何平均数.

拓展深化

[微判断]

1.a +b

2≥ab 对任意实数a ,b 都成立.(×)

提示 只有当a >0且b >0时,a +b

2≥ab 才能成立. 2.若a >0,b >0且a ≠b ,则a +b >2ab .(√) 3.若a >0,b >0,则ab ≤⎝

⎛⎭⎪⎫a +b 22

.(√) [微训练]

当a ,b ∈R 时,下列不等关系成立的是________(填序号). ①b a +a

b ≥2;②a -b ≥2ab ;③a 2+b 2≥2ab ;④a 2-b 2≥2ab .

解析 根据a 2+b 22≥ab ,a +b

2≥ab 成立的条件判断,知①②④错,只有③正确. 答案 ③ [微思考]

1.不等式a 2+b 22≥ab 和a +b

2≥ab 中“=”成立的条件相同吗? 提示 不相同.前者仅需a =b 即可,后者要求a =b ≥0. 2.“当且仅当a =b 时,等号成立”的含义是什么? 提示 a =b ⇔a 2+b 22=ab ;a =b >0⇔a +b

2=ab .

题型一 与基本不等式有关的比较大小问题

【例1】 设0

2 B.a

2

2

D.ab

2

解析 法一 ∵0

20,即ab >a ,排除D 项,故选B.

法二 取a =2,b =8,则ab =4,a +b 2=5,所以a

规律方法 利用基本不等式比较实数大小的注意事项

(1)利用基本不等式比较大小,常常要注意观察其形式(和与积). (2)利用基本不等式时,一定要注意条件是否满足a >0,b >0.

【训练1】 比较大小:x 2+2

x 2+1________2(填“>”“<”“≥”或“≤”).

解析

x 2+2x 2

+1

=x 2+1+

1x 2

+1

≥2,当且仅当

x 2+1=

1x 2

+1

.即x =0时,

等号成立. 答案 ≥

题型二 用基本不等式证明不等式 角度1 无附加条件的不等式证明

【例2-1】 已知a ,b ,c >0,求证:a 2b +b 2c +c 2

a ≥a +

b +

c .

解 ∵a ,b ,c >0,∴利用基本不等式可得a 2b +b ≥2a ,b 2c +c ≥2b ,c 2a +a ≥2c ,∴a 2

b +b 2

c +c 2a +a +b +c ≥2a +2b +2c ,故a 2b +b 2c +c 2

a ≥a +

b +

c ,当且仅当a =b =c 时,等号成立.

角度2 有附加条件的不等式证明

【例2-2】 已知a ,b ,c 为正数,且a +b +c =1,证明:1a +1b +1

c ≥9. 证明 1a +1b +1c =a +b +c a +a +b +c b +

a +

b +

c c =3+⎝ ⎛⎭⎪⎫b a +a b +⎝ ⎛⎭⎪⎫c a +a c +⎝ ⎛⎭⎪⎫c b +b c

≥3+2+2+2=9.

当且仅当a =b =c =1

3时,等号成立.

规律方法 在利用基本不等式证明的过程中,常需要把数、式合理地拆成两项或多项或恒等地变形配凑成适当的数、式,以便于利用基本不等式.

【训练2】 已知a ,b ,c 是全不相等的正实数,求证:b +c -a a +a +c -b

b +

a +

b -

c c >3.

证明 因为a ,b ,c 全不相等, 所以b a 与a b ,c a 与a c ,c b 与b

c 全不相等, 所以b a +a b >2,c a +a c >2,c b +b

c >2, 三式相加得,b a +c a +c b +a b +a c +b

c >6, 所以⎝ ⎛⎭⎪⎫b a +c a -1+⎝ ⎛⎭⎪⎫c b +a b -1+⎝ ⎛⎭⎪⎫

a c +

b

c -1>3,

即b +c -a a +a +c -b b +

a +

b -

c c >3. 题型三 利用基本不等式直接求最值

【例3】 (1)当x >0时,求12

x +4x 的最小值; (2)当x <0时,求12

x +4x 的最大值;