基本不等式知识点总结与例题讲解

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基本不等式知识点总结与例题讲解

一、本节知识点 (1)基本不等式.

(2)利用基本不等式求最值.

(3)基本不等式的拓展——三个正数的基本不等式. 二、本节题型

(1)利用基本不等式求最值. (2)利用基本不等式证明不等式. (3)基本不等式的实际应用. (4)与基本不等式有关的恒成立问题. 三、知识点讲解

知识点 基本不等式(均值不等式) 一般地,∈∀b a ,R ,有

22b a +≥ab 2.

当且仅当b a =时,等号成立.

特别地,当0,0>>b a 时,分别用b a ,代替上式中的b a ,,可得

2

b

a +≥a

b . 当且仅当b a =时,等号成立. 通常称不等式

2b a +≥ab 为基本不等式(也叫均值不等式),其中2

b

a +叫做正数

b a ,的算术平均数,ab 叫做正数b a ,的几何平均数.

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.

注意 重要不等式2

2

b a +≥ab 2与基本不等式

2

b

a +≥a

b 成立的条件是不一样的.前者b a ,为任意实数,后者b a ,只能是正数.但两个不等式中等号成立的条件都是b a =.

基本不等式的变形

(1)b a +≥ab 2,ab ≤2

2⎪⎭

⎝⎛+b a .其中∈b a ,R +,当且仅当b a =时,等号成立.

(2)当0>a 时,a a 1+

≥2,当且仅当a a 1

=,即1=a 时,等号成立; 当0

a 1

+≤2-,当且仅当1-=a 时,等号成立.

实际上,当0

⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+--=+

a a a a 11. ∵()⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-a a 1≥2,∴()⎥⎦

⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+--a a 1≤2-,即a a 1+≤2-.当且仅当a a 1-=-,

即1-=a (0

b a a b +≥2,当且仅当b a =时,等号成立;当b a ,异号时,b

a

a b +≤2-,当且仅当b a -=时,等号成立.

(4)不等式链: b

a 112

+≤ab ≤2b

a +≤222

b a +(0,0>>b a ,当且仅当b a =时,

等号成立.)

其中,b

a 112

+,ab ,2b a +,22

2b a +分别叫做正数b a ,的调和平均数、几何平均数、

算术平均数、平方平均数. 知识点 利用基本不等式求最值

设0,0>>y x ,则有

(1)若S y x =+(和为定值),则当y x =时,积xy 取得最大值42

S ;

(∵∈∀y x , R +,有xy ≤2

2S

y x =+,∴xy ≤

42S .) 和定积最大.

(2)若P xy =(积为定值),则当y x =时,和y x +取得最小值P 2. (∵∈∀y x , R +,有y x +≥xy 2,∴y x +≥P 2.)

积定和最小.

说明 上述结论可简记为: 和定积最大,积定和最小.即两个正数的和为定值时,可

求出其积的最大值;两个正数的积为定值时,可求出其和的最小值.

利用基本不等式求最值时,必须满足三个条件,即:一正、二定、三相等. 一正: 各项都必须为正数;

二定: 和或积为定值.当和为定值时,积有最大值,当积为定值时,和有最小值; 三相等: 等号能取到,即取得最值的条件能满足.

(1)对于函数()x x x f 4+

=,当0>x 时,x

x 4

+≥44242==⋅x x ,即()x f ≥4,当

x x 4=

,即2=x 时,等号成立;当0

⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+--=+x x x x 44≤4-,()x f ≤4-,当2-=x 时,等号成立.

由此可见,对于函数()x

x x f 4

+=,0>x 和0

3

0<

23⋅-=-,即

可求出其最大值.

∵()()x x x x 22321

23⋅-=-≤8923212223212

2

=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎭

⎫ ⎝⎛+-⨯x x

∴()x x 23-的最大值为89,当且仅当x x 223=-,即43

=x 时,取得最大值.

(3)求2

122

2++

+x x 的最小值时,虽然22+x 与

2

12

+x 都是正数,且乘积为

定值1,但是当=+22x 2

12+x 时,有122=+x ,显然是不成立的,所以此时不能

用基本不等式求其最小值.

知识点 基本不等式的拓展——三个正数的基本不等式

一般地,∈∀c b a ,,R +,有

3

c

b a ++≥3ab

c . 当且仅当c b a ==时,等号成立.

上面的不等式表明:三个正数的算术平均数不小于它们的几何平均数.

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