基本不等式经典例题(含知识点和例题详细解析)-(1)
基本不等式(解析版)
3.2 基本不等式【知识点梳理】 知识点一：基本不等式 1．对公式222a b ab +≥及2a bab +≥ （1）成立的条件是不同的：前者只要求,a b 都是实数，而后者要求,a b 都是正数； （2）取等号“=” 的条件在形式上是相同的，都是“当且仅当a b =时取等号”． 2．由公式222a b ab +≥和2a bab +≥ ①2b aa b+≥（,a b 同号）； ②2b aa b +≤-（,a b 异号）； ③222(0,0)1122a b a b ab a b a b++≤≤>>+或222()(0,0)22a b a b ab a b ++≤≤>> 知识点诠释： 222a b ab +≥可以变形为：222a b ab +≤，2a bab +可以变形为：2()2a b ab +≤． 2a bab +的证明 方法一：几何面积法如图，在正方形ABCD 中有四个全等的直角三角形．设直角三角形的两条直角边长为a 、b 22a b +．这样，4个直角三角形的面积的和是2ab ，正方形ABCD 的面积为22a b +．由于4个直角三角形的面积小于正方形的面积，所以：222a b ab +≥．当直角三角形变为等腰直角三角形，即a b =时，正方形EFGH 缩为一个点，这时有222a b ab +=．得到结论：如果+,R a b ∈，那么222a b ab +≥（当且仅当a b =时取等号“=”） 特别的，如果0a >，0b >a b a 、b ，可得： 如果0a >，0b >，则2a b ab +≥（当且仅当a b =时取等号“=”）．通常我们把上式写作：如果0a >，0b >，2a bab +，（当且仅当a b =时取等号“=”） 方法二：代数法∵2222()0a b ab a b +-=-≥， 当a b ≠时，2()0a b ->； 当a b =时，2()0a b -=．所以22()2a b ab +≥，（当且仅当a b =时取等号“=”）． 知识点诠释：特别的，如果0a >，0b >a b a 、b ，可得： 如果0a >，0b >，则2a b ab +≥（当且仅当a b =时取等号“=”）． 通常我们把上式写作： 如果0a >，0b >2a bab +≤，（当且仅当a b =时取等号“=”）． 2a bab +的几何意义 如图，AB 是圆的直径，点C 是AB 上的一点，AC a =，BC b =，过点C 作DC AB ⊥交圆于点D ，连接AD 、BD ．易证~Rt ACD Rt DCB ∆∆，那么2CD CA CB =⋅，即CD ab =． 这个圆的半径为2a b +，它大于或等于CD ，即2a bab +≥C 与圆心重合，即a b =时，等号成立．知识点诠释： 1．在数学中，我们称2a b+为,a b ab ,a b 的几何平均数．因此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．2．如果把2a b+看作是正数,a b ab ,a b 的等比中项，那么基本不等式可以叙述为：两个正数的等差中项不小于它们的等比中项．2a bab +求最大（小）值 在用基本不等式求函数的最值时，应具备三个条件：一正二定三取等．① 一正：函数的解析式中，各项均为正数；② 二定：函数的解析式中，含变数的各项的和或积必须有一个为定值； ③ 三取等：函数的解析式中，含变数的各项均相等，取得最值． 知识点诠释：1．两个不等式：222a b ab +≥与2a bab +≥a ，b 都是实数，后者要求a ，b 都是正数．2．两个不等式：222a b ab +≥与2a bab +≥对于“当且仅当……时，取“=”号这句话的含义要有正确的理解．3．基本不等式的功能在于“和积互化”．若所证不等式可整理成一边是和，另一边是积的形式，则考虑使用平均不等式；若对于所给的“和式”中的各项的“积”为定值，则“和”有最小值，对于给出的“积式”中的各项的“和”为定值，则“积”有最大值．4．利用两个数的基本不等式求函数的最值必须具备三个条件： ①各项都是正数； ②和（或积）为定值； ③各项能取得相等的值．5．基本不等式在解决实际问题中有广泛的应用，在应用时一般按以下步骤进行： ①先理解题意，设变量，设变量时一般把要求最大值或最小值的变量定为函数； ②建立相应的函数关系式，把实际问题抽象为函数的最大值或最小值问题； ③在定义域内，求出函数的最大或最小值； ④写出正确答案． 【题型归纳目录】题型一：对基本不等式的理解及简单应用 题型二：利用基本不等式比较大小 题型三：利用基本不等式证明不等式 题型四：利用基本不等式求最值 （1）直接法求最值 （2）常规凑配法求最值 （3）消参法求最值 （4）换元求最值 （5）“1”的代换求最值 （6）∆法（7）条件等式求最值题型五：利用基本不等式求解恒成立问题题型六：基本不等式在实际问题中的应用【典型例题】题型一：对基本不等式的理解及简单应用例1．（2022·江苏·高一）给出下面三个推导过程：①∵a、b为正实数，∴ba＋abb aa b≥⋅2；②∵a∈R，a≠0，∴4a＋a4aa≥⋅＝4；③∵x、y∈R，xy＜0，∴xy＋yx＝－()()⎡⎤-+-⎢⎥⎣⎦x yy x2()()x yy x≤--- 2.其中正确的推导为（）A．①②B．①③C．②③D．①②③【答案】B【解析】①，根据基本不等式的知识可知①正确.②，当0a<时，4aa+<，所以②错误.③，根据基本不等式的知识可知③正确.所以正确的为①③.故选：B【方法技巧与总结】应用基本不等式时的三个关注点（1）一正数：指式子中的a，b均为正数．（2）二定值：只有ab为定值时才能应用基本不等式，因此有时需要构造定值．（3）三相等：即“=”必须成立，求出的定值才是要求的最值．例2．（2022·全国·高一课时练习）《九章算术》中有“勾股容方”问题：“今有勾五步，股十二步．问：勾中容方几何？”魏晋时期数学家刘徽在《九章算术注》中利用出入相补原理给出了这个问题的一般解法：如图1，用对角线将长和宽分别为b和a的矩形分成两个直角三角形，每个直角三角形再分成一个内接正方形（黄）和两个小直角三角形（朱、青）．将三种颜色的图形进行重组，得到如图2所示的矩形，该矩形长为a b+，宽为内接正方形的边长d．由刘徽构造的图形可以得到许多重要的结论，如图3，设D为斜边BC的中点，作直角三角形ABC的内接正方形对角线AE，过点A作AF BC⊥于点F，则下列推理正确的是（）A ．由图1和图2面积相等得2abd a b=+B ．由AE AF ≥2222a b a b++C ．由AD AE ≥222112a b a b ++D ．由AD AF ≥可得222a b ab +>【答案】C【解析】对于A ，由图1和图2面积相等得()ab a b d =+⨯，所以abd a b=+，故A 错误； 对于B ，因为AF BC ⊥，所以221122a b a b AF ⨯⨯=+，所以22AF a b =+，22ab AE d ==，因为AE AF ≥，所以222ab a b a b++2222a b a b ++≥，故B 错误；对于C ，因为D 为斜边BC 的中点，所以22a b AD +=因为AD AE ≥，222a b ab +，222112a b a b++，故C 正确； 对于D ，因为AD AF ≥2222a b a b +≥+，整理得222a b ab +≥，故D 错误．故选：C ．例3．（2022·江苏·高一专题练习）下列运用基本不等式求最值，使用正确的个数是（ ）①已知0ab ≠，求a b b a +的最小值；解答过程：2a b a bb a b a+≥⨯；②求函数224y x =+的最小值；解答过程：可化得22424y x x =+≥+；③设1x >，求21y x x =+-的最小值；解答过程：22211xy x x x =+≥--当且仅当21x x =-即2x =时等号成立，把2x =代入221x x -4． A ．0个B ．1个C ．2个D ．3个【解析】对①：基本不等式适用于两个正数，当0ab <，a bb a与均为负值，此时22a b a b a b b a b a b a ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫+=--+-≤--⋅-=- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦，当且仅当a bb a=，即0a b =<时等号成立，故①的用法有误，故①错误； 对②：22424y x x =+≥+，2244x x ++241x +=时取等号，242x +，则等号取不到，故②的用法有误； 对③：1x >，10x ->，221122111y x x x x =+=-++≥--， 当且仅当12x -=21x =时取等号，故③的用法有误； 故使用正确的个数是0个， 故选：A .例4．（2022·四川·成都外国语学校高一阶段练习（理））下列不等式一定成立的是（ ）． A ．()2104x x x +>> B ．()1sin 2π,sin x x k k x+≥≠∈Z C ．()212x x x +≥∈RD ．()2111x x ≥∈+R 【答案】C 【解析】A ：当12x =时，有214x x +=，故不等式不一定成立，故A 错误； B ：当sin 1x =-，即()322x k k Z ππ=+∈时，有1sin 22sin x x +=-<，故不等式不一定成立，故B 错误；C ：2212(||1)0x x x +-=-≥恒成立，故C 正确；D ：当1x =时，有211112x =<+，故不等式不一定成立，故D 错误； 故选：C例5．（2022·江苏·高一专题练习）设有三个推断：①110,2,x x x x x≠∴+≥∴+的最小值为2；②212(1x x x +≥=时取等号2)1x ∴+的最小值为2；③()()2244442x x x x x x ⎡⎤+--=-≤=⎢⎥⎣⎦，24x x ∴-的最大值为4.以上三个推断中正确的个数A ．1B ．2C ．3D ．0【答案】A【解析】0x ≠，当0x >时112x x x x+≥⋅当且仅当1x x =即1x =时取等号，当0x <时()11122x x x x x x ⎛⎫+=--+≤--⋅- ⎪--⎝⎭当且仅当1x x-=-即1x =-时取等号，故①错误； 212+≥x x ，（1x =时取等号），但是211x +≥，0x =时取等号，故②错误； ③由2()2a b ab +≤可知推断：22(4)4(4)42x x x x x x +-⎡⎤-=-≤=⎢⎥⎣⎦，当且仅当4x x =-，即2x =时取等号，24x x ∴-的最大值为4，故③正确． 综上，以上三个推断中正确的为③，共1个． 故选：A ．例6．（多选题）（2022·全国·高一课时练习）下列推导过程，正确的是（ ） A ．因为a ，b 为正实数，所以22b a b aa b a b+≥⋅= B ．因为3a >，所以444a a a a+≥⋅=C ．因为0a <，所以4424a a a a+≥⋅D ．因为x ，R y ∈，0xy <，所以x y x y y x y x ⎡⎤⎛⎫⎛⎫=--+-⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎣⎦22x y y x ⎛⎫⎛⎫≤--⋅-=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，当且仅当x y =-时，等号成立 【答案】AD【解析】对A ，因为a ，b 为正实数，所以b a ，a b 均大于零，所以22b a b aa b a b+≥⋅=，当且仅当a b =时等号成立，故A 正确；对B ，4424a a a a+≥⋅，当且仅当2a =时等号成立，不符合3a >，故B 错误；对C ，当0a <时，40a a+<，故C 错误；对D ，由基本不等式推导过程知D 正确； 故选：AD题型二：利用基本不等式比较大小例7．（2022·广东深圳·高一期末）下列不等式恒成立的是（ ）A ．2b aa b +≥B ．22a b ab +⎛⎫≥ ⎪⎝⎭C ．2a b ab +≥D ．222a b ab +≥-【答案】D【解析】对于A ：若1a =、1b =-时2b aa b+=-，故A 错误；对于B ：因为()20a b -≥，所以222a b ab +≥，所以2224a b ab ab ++≥，即22a b ab +⎛⎫≥ ⎪⎝⎭，当且仅当a b =时取等号，故B 错误；对于C ：若1a =-、1b =-时，222a b ab +=-<=，故C 错误；对于D ：因为()20a b +≥，所以2220a b ab ++≥，即222a b ab +≥-，当且仅当a b =时取等号，故D 正确； 故选：D【方法技巧与总结】 利用基本不等式比较大小在利用基本不等式比较大小时，应创设应用基本不等式的使用条件，合理地拆项、配凑或变形．在拆项、配凑或变形的过程中，首先要考虑基本不等式使用的条件，其次要明确基本不等式具有将“和式”转化为“积式”或者将“积式”转化为“和式”的放缩功能．例8．（多选题）（2022·全国·高一课时练习）2022年1月，在世界田联公布的2022赛季首期各项世界排名中，我国一运动员以1325分排名男子100米世界第八名，极大地激励了学生对百米赛跑的热爱．甲、乙、丙三名学生同时参加了一次百米赛跑，所用时间（单位：秒）分别为1T ，2T ，3T ．甲有一半的时间以速度（单位：米/秒）1V 奔跑，另一半的时间以速度2V 12VV 1V 奔跑，另一半的路程以速度2V 奔跑．其中10V >，20V >．则下列结论中一定成立的是（ ） A ．123T T T ≤≤B ．123T T T ≥≥C ．2132T T T =D ．132111T T T += 【答案】AC【解析】由题意11121110022TV TV +=，所以1121002T V V =+，212T VV =312121*********T VV V V V V =+=+， 根据基本不等式可知12121212202V V VV VV V V +≥>+，故123T T T ≤≤，当且仅当12V V =时等号全部成立，故A 选项正确，B 选项错误；221321212121210010010022TT T V V VV VV V V =⨯==++，故C 选项正确；1212121213221112100100VV V V VV V V T T T +++=+≠=，故D 选项错误． 故选：AC ．例9．（多选题）（2022·全国·高一课时练习）十六世纪中叶，英国数学家雷科德在《砺智石》一书中首先把“=”作为等号使用，后来英国数学家哈里奥特首次使用“＜”和“＞”符号，并逐渐被数学界接受，不等号的引入对不等式的发展影响深远．若a ，b ，R c ∈，则下列命题正确的是（ ） A ．若0a b >>，则11a b< B ．若,,a b R ∈，则22323a b ab +≥ C ．若0a b >>，0c >，则0ac bc -> D ．若a b <，则a b <【答案】ABC【解析】对于A ，因为0a b >>，所以110b aa b ab--=<，故A 正确； 对于B ，()2223330a b ab a b+-=-≥，故B 正确；对于C ，若0a b >>，0c >，则ac bc >，即0ac bc ->，故C 正确； 对于D ，当2a =-，1b =时，满足a b <，但a b >，故D 不正确． 故选：ABC ．例10．（多选题）（2022·全国·高一课时练习）若10a b -<<<，则（ ） A ．222a b ab +> B ．11a b< C ．2a b ab +>D ．11a b a b+>+ 【答案】AD【解析】A ：由重要不等式知：222a b ab +≥，而10a b -<<<，故222a b ab +>，正确；B ：由10a b -<<<，则110b aa b ab --=>，故11a b>，错误； C ：由10a b -<<<，则02a b ab +<<D ：11111()()()()0b a ab a b a b a b a b a b a b ab ab --+-+=-+-=-+=->，故11a b a b +>+，正确. 故选：AD题型三：利用基本不等式证明不等式 例11．（2022·湖南·高一课时练习）证明不等式：(1)若a ，b ，c ，d 都是正数，求证：()()4ab cd ac bd abcd ++≥；(2)若a ，b ，c 是非负实数，则()()()2222226a b c b c a c a b abc +++++≥；(3)若a ，b 是非负实数，则22a b a b ++≥；(4)若a ，R b ∈，则22222a b a b ++⎛⎫≥ ⎪⎝⎭．【解析】(1)由a ，b ，c ，d 都是正数，利用基本不等式可知， ab cd abcd +≥ab cd =时，等号成立； ac bd acbd +≥ac bd =时，等号成立；所以()()24ab cd ac bd abcd acbd abcd ++≥即有()()4ab cd ac bd abcd ++≥，当且仅当,a d b c ==时，等号成立. (2)由a ，b ，c ，d 都是正数，利用基本不等式可知，222b c bc +≥，当且仅当b c =时，等号成立； 222c a ac +≥，当且仅当a c =时，等号成立；222a b ab +≥，当且仅当a b =时，等号成立；所以()()()2222226222a bc b a b c b c a c a b ab a c ab c c ⋅+⋅+⋅=+++++≥当且仅当a b c ==时，等号成立.(3)2(1)(1)2)a b a b a b a b ++=+++≥ 当且仅当1a b ==时，等号成立.(4)()222222222222220224444a b a b a b a b a b a b ab ab -+++++⎛⎫--≥ ⎪⎝⎭+-=== 当且仅当a b =时，等号成立.【方法技巧与总结】利用基本不等式证明不等式时应注意的问题 （1）注意基本不等式成立的条件；（2）多次使用基本不等式，要注意等号能否成立；（3）对不能直接使用基本不等式证明的可重新组合，形成基本不等式模型，再使用． 例12．（2022·全国·高一课时练习）已知a ，b ，c 均为正实数. (1)求证：a b c ab bc ac ++≥ (2)若1a b +=，求证：11119a b ⎛⎫⎛⎫++≥ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭.【解析】（1）因为a ，b ，c 都是正数，所以()()()(1122222++=+++++≥⎡⎤⎣⎦a b c a b b c a c ab bc ac ab bc ac =，当且仅当a b c ==时，等号成立， 所以a b c ab bc ac ++≥（2）211111122211111119142a b a b a b ab ab ab ab a b +⎛⎫⎛⎫++=+++=++=+≥+=+= ⎪⎪⎝⎭⎝⎭+⎛⎫⎪⎝⎭， 当且仅当12a b ==时等号成立. ∴11119a b ⎛⎫⎛⎫++≥ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭. 例13．（2022·全国·高一单元测试）若0a >，0b >，求证：221122ab a b ++≥． 【解析】因为0a >，0b >，所以2222121112a b a b ab， 当且仅当2211a b=，即a b =时，等号成立． 又222ab ab +≥，当且仅当22ab ab =时等号成立， 所以22112222ab aba b ab ++≥+≥， 当且仅当22a b ab ab =⎧⎪⎨=⎪⎩，即2a b ==题型四：利用基本不等式求最值 （1）直接法求最值例14．（2022·全国·高一课时练习）当02x <<时，(2)x x -的最大值为（ ） A ．0 B ．1C ．2D ．4【答案】B【解析】02x <<，20x ∴->，又(2)2x x +-=[]2(2)(2)14x x x x +-∴-≤=，当且仅当2x x =-，即1x =时等号成立，所以(2)x x -的最大值为1 故选：B例15．（2022·全国·高一专题练习）当0x >时，234xx +的最大值为 __． 【答案】34【解析】当0x >时，2333=44442x x x x x x=++⋅，当且仅当x 4x=，即x ＝2时等号成立. 即234xx +的最大值为34． 故答案为：34．例16．（2022·全国·高一课时练习）若实数,x y 满足：,0,310x y xy x y >---=，则xy 的最小值为（ ） A ．1 B ．2 C ．3 D ．4【答案】A【解析】因为310xy x y ---=，所以31xy x y -=+， 由基本不等式可得312xy x y xy -=+≥，故3210xy xy -≥1xy ≥13xy -（舍），即1xy ≥当且仅当1x y ==时等号成立， 故xy 的最小值为1， 故选：A.例17．（2022·全国·高一课时练习）若0x <，则124x x+-有（ ） A ．最小值1- B ．最小值3- C ．最大值1- D ．最大值3-【答案】D【解析】因为0x <，所以11122223444x x x x x x ⎛⎫+-=--+-≤--⋅=- ⎪--⎝⎭，当且仅当14x x-=-，即12x =-时等号成立，故124x x +-有最大值3-． 故选：D.例18．（2022·全国·高一专题练习）已知正数x y ，满足 4x y +=，则xy 的最大值（ ） A ． 2 B ．4 C ． 6 D ．8【答案】B【解析】因为正数x y ，满足 4x y +=，所以有4224x y xy xy xy =+≥⇒≤，当且仅当2x y ==时取等号， 故选：B例19．（2022·河南南阳·高一阶段练习）已知0a >，0b >且2510a b +=，则ab 的最大值为（ ） A ．2B ．5C ．32D ．52【答案】D【解析】因为2510225a b a b +=≥⋅52ab ≤，当且仅当5,12a b ==时，等号成立. 所以ab 的最大值为52.故选：D例20．（2022·全国·高一课时练习）若0a >、0b >，且411a b+=，则ab 的最小值为（ ）．A ．16B ．4C ．116 D ．14【答案】A【解析】因为0a >、0b >，所以414114+≥⨯a b a b ab114≥ab 4ab ≥，即16ab ≥，当仅当41a b=，即82a b ==，时，等号成立. 故选：A.例21．（2022·内蒙古巴彦淖尔·高一期末）若0a >，0b >，且3327ab a b =++，则ab 的最小值为（ ） A ．9 B ．16 C ．49 D ．81【答案】D【解析】由题意得3327627ab a b ab =++≥，得)()627930ab ab ab ab -=≥，9ab ，即81ab ≥，当且仅当9a b ==时，等号成立． 故选：D（2）常规凑配法求最值例22．（2022·吉林油田高级中学高一开学考试）已知1x >，则41x x +-的最小值为（ ） A ．6 B ．4 C ．5 D ．9【答案】C 【解析】44(1)1241511x x x x +=-++≥=--． 当且仅当411x x -=-，即x ＝3时，“＝”成立．故选:C ．例23．（2022·全国·高一专题练习）已知12x >，3y >，且27x y +=，则14213x y +--的最小值为 __． 【答案】3【解析】因为12x >，3y >，且27x y +=， 所以()()2133x y -+-=， 则()()141142132133213x y x y x y ⎛⎫⎡⎤+=+-+- ⎪⎣⎦----⎝⎭13841384552332133213y x y x x y x y ⎛⎛⎫----=++≥+⋅= ⎪ ----⎝⎭⎝， 当且仅当384213y x x y --=--且27x y +=，即32x =，4y =时取等号，此时14213x y +--取得最小值3．故答案为：3．例24．（2022·湖北黄石·高一期中）若1x >，则函数221x y x x +=+-的最小值为（ ） A ．4 B ．5 C ．7 D ．9【答案】C【解析】因为1x >，所以10x ->， 所以()2142211x x y x x x x -++=+=+--()()4442132137111x x x x x x =++=-++≥-⋅=---， 当且仅当()411x x -=-，即3x =时取等号， 所以函数221x y x x +=+-的最小值为7； 故选：C例25．（2022·全国·高一课时练习）若2a >，3b >，则2223a b a b +--的最小值是（ ） A ．16 B ．18 C ．20 D ．22【答案】C【解析】因为2a >，3b >，所以22224499492310232323a b a b a b a b a b a b -+-++=+=-++-++------ ()()492223102023a b a b ≥-⋅-+=--(当且仅当4,6a b ==时，等号成立)，所以2223a b a b +--的最小值是20. 故选：C例26．（2022·四川省绵阳南山中学高一阶段练习）已知a b >，且18ab =，则221a b a b+--的最小值是（ ） A ．11 B ．9 C ．8 D ．6【答案】A【解析】()()222361112ab a b a b a b a b a b a b-+-=-=-++----，因为a b >，所以0a b ->，故()()3636121=11a b a b a ba b ⎛⎫-+-≥-⋅⎪--⎝⎭，当且仅当36=333,333a b a b a b-⇒=+=-时，等号成立. 故选：A例27．（2022·全国·高一课时练习）当0x >时，函数231x x y x++=+的最小值为（ ）A ．3B ．231C ．31D ．4【答案】B【解析】因为0x >，所以()()23333112112311111x x y x x x x x x x ++==+=++-≥⋅+=++++，当且仅当311x x=++ ，即31x =时，等号成立． 故选：B ．例28．（2022·全国·高一课时练习）若41x -<<，则当22222x x x -+-取最大值时x 的值为（ ）A ．3-B ．2-C ．1-D ．0【答案】D【解析】变形，可得()()()()222112221111222121221x x x x x x x x x x -+-+-++-===+----，41x -<<，510x ∴-<-<，原式()()()11111121221221221x x x x x x ⎡⎤---=+=-+≤-⋅=-⎢⎥---⎣⎦， 当且仅当()11221x x -=-，即0x =时取等号，因此，22222x x x -+-取最大值时0x =. 故选D.（3）消参法求最值例29．（2022·安徽·泾县中学高一阶段练习）设正实数x 、y 、z 满足22430x xy y z -+-=，则xyz的最大值为（ ） A ．0 B ．2 C ．1 D ．3【答案】C【解析】因为正实数x 、y 、z 满足22430x xy y z -+-=，则2243z x xy y =-+，则22114434323xy xy x y z x xy y x y y x y x ==≤=-++-⋅-，当且仅当20y x =>时取等号. 故xyz的最大值为1. 故选：C.例30．（2022·贵州遵义·高一期末）负实数x 、y 满足2x y +=-，则1x y的最小值为（ ） A ．0 B ．1-C ．2-D ．3【答案】A【解析】因为负实数x 、y 满足2x y +=-，则20x y =--<，可得20y -<<， 由基本不等式可得1112220x yyyyy，当且仅当()10y y y-=-<时，即当1y =-时，等号成立. 故1xy的最小值为0. 故选：A.例31．（2022·全国·高一课时练习）已知正实数a ，b 满足12a b+=，则12ab a+的最小值是（ ）A ．52B ．3C ．92D ．221【答案】A【解析】因为12a b+=，所以12>0a b=-，所以02b << ， 所以()122221+212112b b b b b a a b b b ⎛⎫-+=- ⎪-+-⎝⎭=， 令21b t -=，则+12t b =，且13t -<< ，所以+11111522+2++22+2222122t t t t t t ab a t =≥⋅=+=，当且仅当122t t =，即12t =，32,43b a ==时，取等号， 所以12ab a+的最小值是52.故选：A.例32．（多选题）（2022·全国·高一单元测试）已知0x >，0y >，且30x y xy ++-=，则（ ） A ．xy 的取值范围是[]1,9 B ．x y +的取值范围是[)2,3 C ．4x y +的最小值是3 D ．2x y +的最小值是423 【答案】BD【解析】对于A ，因为0x >，0y >，所以2x y xy +≥x y =时取等号， 即32xy xy -≥01xy <≤，即01xy <≤，A 错误；对于B, 由0x >，0y >,()232x y x y xy +⎛⎫-+=≤ ⎪⎝⎭，当且仅当x y =时取等号， 得()()24120x y x y +++-≥，所以2x y +≥, 又()03x y xy -+=>，所以3x y +<，B 正确； 对于C, 由0x >，0y >，30x y xy ++-=，得34111y x y y -+==-+++， 则()4441441511x y y y y y +=-++=++-++ ()4241531y y ≥⋅+=+， 当且仅当()4411y y =++，即0y =时等号成立,但0y >， 所以43x y +>．（等号取不到）,故C 错误； 对于D ，由C 的分析知：0x >，0y >,411x y =-++, ()442122132311x y y y y y +=-++=++-≥++， 当且仅当()4211y y =++，即21y =时等号成立，D 正确， 故选：BD（4）换元求最值例33．（2022·全国·高三专题练习）求下列函数的最小值（1）21(0)x x y x x++=>； （2）226(1)1x x y x x ++=>-. 【解析】（1）2111x x y x x x++==++ ∵110,22x x x x x>∴+≥⋅（当且仅当1x x =，即x =1时取等号）∴21(0)x x y x x++=>的最小值为3；（2）令1(0)t x t =->，则1x t =+，22226(1)2(1)64999=424101x x t t t t y t t x t t t t++++++++∴===++≥⋅=-当且仅当9t t=即t =3时取等号 ∴y 的最小值为10例34．（2020·上海·高一专题练习）求下列函数的最小值 （1）21(0)x x y x x++=>； （2）22)4y x R x =∈+；（3）226(1)1x x y x x ++=>-. 【解析】（1）211=13x x y x x x++=++≥ ∵1102x x x x x>+≥⨯，∴（当且仅当1=x x ，即x =1时取“=”）即21(0)x x y x x++=>的最小值为3； （2）令)242t x t +≥，则()12y t t t=+≥在[)2+∞，是单增， ∴当t =2时，y 取最小值min 15222y =+=； 即y 的最小值为52（3）令()10t x t =->，则226(1)1x x y x x ++=>-可化为：9942410y t t t t=++≥⨯=当且仅当t =3时取“=” 即y 的最小值为10例35．（2022·全国·高一单元测试）若正数a ，b 满足21a b +=，则222a ba b+--的最小值是__． 2212【解析】设22,2u a v b =-=-，则2,22ua b v -==-，可得3(,0)u v u v +=>， 所以11212311232()()222232u a b v u v a b u v u v u v --+=+=+-=++--- 123123223221(3)(32)1323222v u v u u v u v =++-≥+⋅-==， 当且仅当632,323v u =-=时，等号成立，取得最小值． 故答案为：2132-． 例36．（2022·全国·高一课时练习）已知正实数a ，b ，满足6a b +=，则2211a ba b +++的最大值为___． 110+【解析】因为正实数a ，b ，满足6a b +=，则222222222226(1)6(1)6(1)11(1)(1)()1()237(1)36a b ab a b a b ab ab ab a b a b ab a b ab ab ab +++++++====+++++++-+-+， 因为6a b +=，0a >，0b >， 所以20()92a b ab +<=，当且仅当3a b ==时取等号， 令1=-t ab ，18t -<， 则原式26(2)36t t +=+ 26(2)611040(2)4(2)4040242(2)422t t t t t t t ++==+-++++-+⋅-++当且仅当4022t t +=+，即2102t =110+，110+ 例37．（2022·全国·高一专题练习）若*a b R ∈，，1a b +=1122a b ++. 【解析】设1122s a t b =+=+，221122a s b t =-=-，，由1a b += 222s t ∴+=221222s t s t s t ++∴≤⇒+≤11222a b ++.故答案为：2（5）“1”的代换求最值例38．（2022·全国·高一）已知0x >，0y >，1x y +=，则311y x x y++的最小值为__． 【答案】6 【解析】311y x x y++3y x y x y x x y ++=++311y yx x x y =++++ 42y x x y =++422y x x y≥⋅=6，当且仅当析23x =，13y =时，等号成立. 故答案为：6例39．（2022·全国·高一专题练习）若正数,a b 满足a b ab +=，则2+a b 的最小值为（ ） A ．6 B ．42C ．322+D ．222+【答案】C【解析】因为正数,a b 满足a b ab +=， 所以111a b+=，所以112(2)a b a b a b ⎛⎫+=++ ⎪⎝⎭23a b b a=++ 2332a b b a≥+⋅=+ 当且仅当2a b b a =，即2221,a b +== 故选：C例40．（2022·江苏·盐城市田家炳中学高一期中）若正数a ，b ，满足21a b +=． (1)求ab 的最大值；(2)求411a b++的最小值． 【解析】（1）因为222a b ab +≥122ab ≥2a b =时等号成立， 所以当12a =，14b =时，()max 18ab =． （2）41142181(12)632121221b a a b a b a b a b +⎛⎫⎛⎫+=+++=++≥+ ⎪ ⎪+++⎝⎭⎝⎭当且仅当811b a a b+=+时等号成立， ∴当322a =-21b =时，min41321a b ⎛⎫+=+⎪+⎝⎭ 例41．（2022·吉林油田高级中学高一开学考试）已知0x >，0y >，且44x y += ． (1)求xy 的最大值； (2)求12x y+的最小值．【解析】（1）因为0x >，0y >，所以44244x y xy xy =+≥= 当且仅当x =4y 且44x y +=即x =2，12y =时取等号， 解得1xy ≤， 故xy 的最大值为1．（2）因为0x >，0y >．且44x y +=,所以()121121421429424992444y x y x x y x y x y x y x y ⎛⎛⎫⎛⎫++=++=++≥+⋅= ⎪ ⎪ ⎝⎭⎝⎭⎝ 当且仅当2x =且44x y +=, 即()42217x =，(2427y =时取等号．所以12x y +942+例42．（2022·青海青海·高一期末）已知x ，y 都是正数，若2x y +=，则14x y+的最小值为（ ）A ．74B ．92C ．134D ．1【答案】B【解析】因为2x y +=，所以1414141422x y y x x y x y x y ⎛⎫⎛⎫++=+⋅=+++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭．因为x ，y 都是正数，由基本不等式有：4424y x y x x y x y+≥⋅， 所以141491422y x x y x y ⎛⎫+=+++≥ ⎪⎝⎭，当且仅当2,? 2,y x x y =⎧⎨+=⎩ 即2,343x y ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩时取“＝”．故A ，C ，D 错误.故选：B ．例43．（2022·全国·高一课时练习）已知,a b 为正实数且2a b +=，则2b a b +的最小值为（ ）A ．32B 21C ．52D ．3【答案】D【解析】因为,a b 为正实数且2a b +=， 所以2b a =-，所以，2221212211b a b a b a b a a b ⎛⎫+=+=+-=+- ⎪⎭-⎝ 因为()22111122224b a a b a b a b a b a b ⎛⎫⎛⎫+=+=++=++≥+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，当且仅当1a b ==时等号成立；所以2222213b a b a b a a b++=+--=≥，当且仅当1a b ==时等号成立； 故选：D（6）∆法例44．（2022·全国·高三专题练习）已知0,0a b >>，满足222232390,a b a b --+=则32b a a b+的最小值是（ ） A ．26B ．43C ．46D ．63【答案】D 【解析】 由题意，设2232(0)23b at t a b tab a b+=>⇒+=，代入方程得：22390a b tab -+=， 所以212903t t ∆=-⨯≥⇒≥32b aa b+的最小值为：63 故选：D .（7）条件等式求最值例45．（2022·山东潍坊·二模）已知正实数a ，b 满足22246a ab b ++=，则2+a b 的最大值为（ ）A ．25B ．22C 5D ．2【答案】B 【解析】因为22222022a b a b ab +-⎛⎫⎛⎫-=≥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，所以 2222a b ab +⎛⎫≤ ⎪⎝⎭，当且仅当2a b =时等号成立，因为22246a ab b ++=，所以()2226a b ab +-=，即()2262a b ab +-=，所以()222262a b a b +⎛⎫+-≤ ⎪⎝⎭，即()228a b +≤，因为,a b 为正实数，所以20a b +>，因此0222a b <+≤2+a b 的最大值为2222a b ⎧=⎪⎨=⎪⎩故选：B .【方法技巧与总结】利用基本不等式求代数式的最值（1）利用基本不等式求代数式的最值，要通过恒等变形以及配凑，使“和”或“积”为定值，从而求得代数式的最大值或最小值．（2）若是求和式的最小值，通常化（或利用）积为定值；若是求积的最大值，通常化（或利用）和为定值，解答技巧都是恰当变形、合理拆分项或配凑因式．例46．（2022·全国·高一课时练习）若正实数a ，b 满足2a b ab ++=，则2a b +-的最小值为______；3711a b +--的最小值是______. 【答案】 23 27【解析】由2a b ab ++=，得201b a b +=>-，所以1b >，同理可得1a >，所以10b ->，10a ->. 因为2a b ab ++=，所以()()113a b --=， 所以()()()()21121123a b a b a b +-=-+-≥--=当且仅当11a b -=-，即13a b ==时取等号. 又311b a -=-，所以()377712171111b b a b b b +=-+≥-⋅=----711b b -=-，即71b =，737a +=.故答案为：2327例47．（2022·安徽·合肥市第八中学模拟预测（文））已知00，x y >>，满足2210x xy +-=，则32x y +的最小值是（ ）A 2B 3C ．3D ．2【答案】D 【解析】由2210x xy +-=，得212x y x-=，而0,0x y >>，则有01x <<，因此，21113232222x x y x x x x x x -+=+=+≥⋅12x x =，即2x =“=”，所以32x y +的最小值为2. 故选：D例48．（2022·山东泰安·模拟预测）已知42244921x x y y ++=，则2253x y +的最小值是（ ）A ．2B ．127 C ．52D ．3【答案】A 【解析】由42244921x x y y ++=，得()()222222222222425342122x y x y x y x y x y ⎛⎫⎛⎫++++++=≤= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，即()222453x y ≤+，所以22532x y +≥，当且仅当222242x y x y +=+，即22337y x ==时，等号成立，所以2253x y +的最小值是2.故选：A .题型五：利用基本不等式求解恒成立问题例49．（2022·全国·高一课时练习）已知正数x 、y 满足()()212x y --=，若不等式2x y m +>恒成立，则实数m 的取值范围是（ ） A ．()8,+∞ B ．()4,+∞ C ．(),8∞- D ．(),4-∞【答案】C【解析】因为0x >，0y >，则()()()21222x y xy x y --=-++=，2x y xy ∴+=， 所以，211x y+=，所以()2144224428y x y xx y x y x y x y x y ⎛⎫+=++=++≥+⋅= ⎪⎝⎭， 当且仅当4y xx y=时，即4x =，2y =时等号成立． 又2x y m +>恒成立，所以8m <． 故选：C.【方法技巧与总结】利用基本不等式求解恒成立问题，通常通过分离参数转化为利用基本不等式求最值 例50．（2022·全国·高一单元测试）已知 0,0x y >>且141x y+=，若28x y m m +>+恒成立，则实数m 的取值范围是（ ） A ． 1|2x x ⎧⎫≥⎨⎬⎩⎭B ．{}|3x x ≤-}C ．{}|1x x ≥D ．{}|91x x -<<【答案】D【解析】∵0,0x y >>，且141x y+=，∴1444()()5259y x y xx y x y x y x y x y+=++=++≥⋅=， 当且仅当3,6x y ==时取等号，∴min ()9x y +=，由28x y m m +>+恒成立可得2min 8()9m m x y +<+=，解得：91m -<<， 故选：D.例51．（2022·全国·高一课时练习）已知(),0,x y ∈+∞，且1x y +=，若不等式2221124x y xy m m ++>+恒成立，则实数m 的取值范围______． 【答案】3,12⎛⎫- ⎪⎝⎭【解析】因为(),0,x y ∈+∞，且1x y +=，所以()222231124x y x y xy x y xy xy +⎛⎫++=+-=-≥-= ⎪⎝⎭，当且仅当12x y ==时等号成立， 又不等式2221124x y xy m m ++>+恒成立，所以2311424m m >+，即2230m m +-<，解得312m -<<． 故答案为：3,12⎛⎫- ⎪⎝⎭.例52．（2022·全国·高一课时练习）已知不等式()116a x y x y⎛⎫++ ⎪⎝⎭≥对任意正实数 x ，y 恒成立，则正实数 a 的最小值为______． 【答案】9【解析】因为()111212a y ax y axx y a a a a x y x y x y ⎛⎫++=+++≥++⋅++ ⎪⎝⎭ 当且仅当y axx y=，0x >，0y >时取等号， 所以1216a a ++≥，整理得)530a a ≥，解得9a ≥，故正实数 a 的最小值为9． 故答案为：9.例53．（2022·吉林油田高级中学高一开学考试）若“()0,x ∀∈+∞，不等式1a x x<+恒成立”为真命题，则实数a 的取值范围是______． 【答案】(),2∞-【解析】由基本不等式可知()0,x ∀∈+∞，1122x x x x+≥⋅=（当且仅当x ＝1时取“＝”）， 因为“()0,x ∀∈+∞，不等式1a x x<+恒成立”，故2a <, 故答案为：(),2∞-题型六：基本不等式在实际问题中的应用例54．（2022·贵州·遵义航天高级中学高一阶段练习）某厂家拟在2021年举行某产品的促销活动，经调查，该产品的年销售量（即该产品的年产量）x （单位：万件）与年促销费用()0m m ≥（单位：万元）满足31x km =-+（ k 为常数），如果不举行促销活动，该产品的年销售量是1万件．已知2021年生产该产品的固定投入为8万，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，不包括促销费用）.(1)将2021年该产品的利润y （单位：万元）表示为年促销费用m 的函数； (2)该厂家2021年的促销费用为多少万元时，厂家的利润最大？(3)若该厂家2021年的促销费用不高于2万元，则当促销费用为多少万元时，该厂家的利润最大？【解析】(1)由题意可知：当0m =时，1x =（万件），13k ∴=-，解得：2k =，231x m ∴=-+，又每件产品的销售价格为8161.5x x+⨯， 2021∴年利润()81621.5816484831x y x x m x m m x m +⎛⎫⎛⎫=⨯-++=+-=+-- ⎪ ⎪+⎝⎭⎝⎭ ()281016m m m =--+≥； (2)因为()()161628129011y m m m m m ⎡⎤=--=-+++≥⎢⎥++⎣⎦， 当0m ≥时，()16181m m ++≥+（当且仅当1611m m =++，即3m =时取等号）， 此时年利润max 21y =（万元）；∴该厂家2021年的促销费用投入3万元时，厂家的利润最大，最大为21万元.(3)因为()()161628129011y m m m m m ⎡⎤=--=-+++≥⎢⎥++⎣⎦， 当02m ≤≤时函数为增函数，故当2m =时，max 623y =（万元）， 故当促销费用为2万元时，该厂家的利润最大.【方法技巧与总结】利用基本不等式解决实际问题的步骤解实际问题时，首先审清题意，然后将实际问题转化为数学问题，再利用数学知识（函数及不等式性质等）解决问题．用基本不等式解决此类问题时，应按如下步骤进行：（1）先理解题意，设变量，设变量时一般把要求最大值或最小值的变量定为函数． （2）建立相应的函数关系式，把实际问题抽象为函数的最大值或最小值问题． （3）在定义域内，求出函数的最大值或最小值． （4）正确写出答案．例55．（2022·上海市杨浦高级中学高一期中）如图，某学校准备利用一面长度20米的旧墙建造一间体育活动室，活动室为占地224平方米的矩形.工程费用情况如下:①翻修1米旧墙的费用为25元; ②建造1米新墙的费用为100元;③拆去1米旧墙，然后用所得的材料修建1米新墙的费用为50元.记利用旧墙的一条矩形边长为x 米((0,20])x ∈，建造活动室围墙的总费用为y 元.请问如何利用旧墙，能使得建造活动室围墙的总费用最低并求出最低费用.【解析】由题设，一边为x 米，矩形另一边长为224x米， 则要建新墙为448x x+米，要翻修旧墙为x 米，要拆旧墙为20x -米，且(0,20]x ∈， 所以()44844800448002510050201751000217510004600y x x x x x x x x ⎛⎫=++--=+-≥⋅= ⎪⎝⎭， 当且仅当16(0,20]x =∈时等号成立；综上，保留16米旧墙翻新，拆除4米旧墙修新墙能使建造活动室围墙的总费用最低，为4600元.例56．（2022·全国·高一专题练习）首届世界低碳经济大会在南昌召开，本届大会以“节能减排，绿色生态”为主题.某单位在国家科研部门的支持下进行技术攻关，采取了新工艺，把二氧化碳转化为一种可利用的化工产品.已知该单位每月的处理量最少为400吨，最多为600吨，月处理成本y (元)与月处理量x (吨)之间的函数关系可近似的表示为21200800002y x x =-+ ，且处理每吨二氧化碳得到可利用的化工产品价值为100元. (1)该单位每月处理量为多少吨时，才能使每吨的平均处理成本最低？(2)该单位每月能否获利？如果获利，求出最大利润；如果不获利，则需要国家至少补贴多少元才能使单位不亏损？【解析】（1）由题意知，平均每吨二氧化碳的处理成本为180000180000200220020022y x x x x x =+-≥⋅=； 当且仅当1800002x x=，即400x = 时等号成立， 故该当每月处理量为400吨时，才能使每吨的平均处理成本最低为200元. （2）不获利，设该单位每个月获利为S 元，则2211100100200800003008000022S x y x x x x x ⎛⎫=-=--+=-+- ⎪⎝⎭()21300350002x =---，因为[]400,600x ∈，则[]80000,40000S ∈--，故该当单位每月不获利，需要国家每个月至少补贴40000元才能不亏损.【同步练习】一、单选题1．（2022·湖南·株洲二中高一开学考试）某金店用一杆不准确的天平（两边臂不等长）称黄金，某顾客要购买10g 黄金，售货员先将5g 的砝码放在左盘，将黄金放于右盘使之平衡后给顾客；然后又将5g 的砝码放入右盘，将另一黄金放于左盘使之平衡后又给顾客，则顾客实际所得黄金（ ） A ．大于10gB ．小于10gC ．等于10gD ．以上都有可能【解析】由于天平两边臂不相等，故可设天平左臂长为a ，右臂长为b （不妨设a b >），第一次称出的黄金重为g x ，第二次称出的黄金重为g y 由杠杠平衡原理可得，5,5a xb ya b ==，所以5555,,1010a b a b a bx y x y b a b a b a==+=+>⨯，这样可知称出的黄金大于10g . 故选:A2．（2022·全国·高一课时练习）某大型广场计划进行升级改造．改造的重点工程之一是新建一个矩形音乐喷泉综合体1111D C B A ，该项目由矩形核心喷泉区ABCD （阴影部分）和四周的绿化带组成．规划核心喷泉区ABCD 的面积为10002m ，绿化带的宽分别为2m 和5m （如图所示）．当整个项目1111D C B A 占地面积最小时，核心喷泉区的边BC 的长度为（ ）A ．20mB ．50mC ．1010D ．100m【答案】B【解析】设m BC x =，则1000m CD x=， 所以()111110001000010000104104041040241440A B C D S x x x x x x ⎛⎫=++=++≥+⋅= ⎪⎝⎭矩形， 当且仅当100004x x=，即50x =时，等号成立， 所以当BC 的长度为50m 时，整个项目1111D C B A 占地面积最小． 故选：B ．3．（2022·全国·高一课时练习）若0x >，则241xx +的最大值为（ ） A ．2 B ．3C ．4D ．5【答案】A【解析】当0x >时，24421112x x x x x x =≤=++⋅， 当且仅当1x x=，即1x =时等号成立.。
基本不等式典型例题
基本不等式典型例题1、两个不等式：a2+b2≥2ab(a,b∈r)当且仅当a=b时，等号成立；≤a+b(a>0,b>0)当且仅当a=b时，等号成立。
22、常用变形：(1)a+b≥a>0,b>0)⎛a+b⎛(2)⎛≥ab(a,b∈r)⎛2⎛2aba+b(3)≤≤a>0,b>0)a+b2基准1、1.若实数满足用户a+b=2，谋3+3的最小值xy2.若log4+log4=2，求ab211+的最小值xy基准2、未知x＞0,y＞0，且解：利用“1的代换”,∵19+=1，求x+y的最小值.xy1919y9x+=1,∴x+y=(x+y)·(+)=10++.∵x＞0,y＞0,xyxyxy∴y9xy9xy9x+≥2=6.当且仅当=，即y=3x时，挑等号.∙xyxyxy19+=1,∴x=4,y=12.∴当x=4,y=12时，x+y取得最小值16.xy又变式训练1.未知正数a,b,x,y满足用户a+b=10,ab+=1，x+y的最小值为18，谋a,b 的值xy2.已知x,y为正实数，且2x+y=1，则基准3、未知0＜x＜解：∵0＜x＜21+的最小值为xy1，求函数y=x(1-3x)的最大值;31,∴1-3x＞0.3113x+(1-3x)211∴y=x(1-3x)=·3x(1-3x)≤［］=，当且仅当3x=1-3x，即x=时，等33212611号成立.∴x=时，函数取得最大值.6121变式训练1.当x＞-1时，谋f(x)=x+的最小值.x+1x4+3x2+33.求函数y=的最小值.x2+1基准4、谋f(x)=3+lgx+4的最小值（0＜x＜1）lgx4444＜0.∴-＞0.∴(-lgx)+(-)≥2(-lgx)(-)=4.lgxlgxlgxlgx解：∵0＜x＜1,∴lgx ＜0,∴lgx+1444≤-4.∴f(x)=3+lgx+≤3-4=-1.当且仅当lgx=,即x=时获得等号.100lgxlgxlgx则有f(x)=3+lgx+4(0＜x＜1)的最小值为-1.lgx变式训练1.未知x＜51，求函数y=4x-2+的最大值.44x-512.求函数y=x+的值域x基准5、1.未知a,b,c为不全相等的正实数，求证：a+b+c>2.已知a>0,b>0,ab>0，求证⎛ab⎛+2⎛(a+b)≥42ba⎛⎛⎛1⎛⎛1⎛⎛1⎛-1⎛-1⎛-1⎛≥8⎛a⎛⎛b⎛⎛c⎛3.设a,b,c∈(0,∞)，且a+b+c=1，澄清1.若，且，则下列不等式中，恒成立的是().a.b.c.d.2.未知a.2b.，则的最小值就是().c.4d.53.下列结论正确的是().a.当且时，；b.当时，；c.当时，的最小值为2；d.当时，的最小值为24.设，若是与的等比中项，则的最小值为().a.8b.4c.1d.5.x+y=4,则xy的最大值就是（）22a.1b.1c.2d.421（）a6.若aa．有最小值2b.有最大值2c.存有最小值-2d.存有最大值-2。
最新基本不等式经典例题(含知识点和例题详细解析)-(1)
基本不等式专题知识点：1. (1)若R b a ∈,，则ab b a 222≥+(2)若R b a ∈,，则222b a ab +≤（当且仅当b a =时取“=”）2. (1)若*,R b a ∈，则ab b a ≥+2(2)若*,R b a ∈，则ab b a 2≥+ （当且仅当b a =时取“=”） (3)若*,R b a ∈，则22⎪⎭⎫ ⎝⎛+≤b a ab (当且仅当b a =时取“=”） 3.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“=”）4.若0>ab ，则2≥+ab b 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“=”） 5.若R b a ∈,，则2)2(222b a b a +≤+（当且仅当b a =时取“=”） 注意：(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：求下列函数的值域（1）y ＝3x 2＋12x 2（2）y ＝x ＋1x解：(1)y ＝3x 2＋12x 2≥23x 2·12x 2＝ 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 已知54x <，求函数14245y x x =-+-的最大值。
基本不等式知识点汇总与例题讲解(题型超全)
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2ba +≥ab . 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2ba +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22b a +≥ab 2与基本不等式2ba +≥ab 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 ≤22⎪⎭⎫⎝⎛+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 时,aa 1+≤2-,当且仅当1-=a 时,等号成立.实际上,当0<a 时,()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+--=+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<a ）时,等号成立. （3）当b a ,同号时,b a a b +≥2,当且仅当b a =时,等号成立;当b a ,异号时,baa b +≤2-,当且仅当b a -=时,等号成立.（4）不等式链: ba 112+≤ab ≤2ba +≤222b a +（0,0>>b a ,当且仅当b a =时,等号成立.）其中,ba 112+,ab ,2b a +,222b 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42S ;（∵∈∀y x , R +,有xy ≤22Sy 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,xx 4+≥44242==⋅x x ,即()x f ≥4,当x x 4=,即2=x 时,等号成立;当0<x 时,()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+--=+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()xx x f 4+=,0>x 和0<x 的最值情况是不一样的. （2）当230<<x 时,求()x x 23-的最大值时,x 23-与x 的和不是定值,无法利用基本不等式求最值,此时可对原式进行等价变形,变形为()()x x x x 2232123⋅-=-,即可求出其最大值.∵()()x x x x 2232123⋅-=-≤89232122232122=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⨯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21222+++x x 的最小值时,虽然22+x 与212+x 都是正数,且乘积为定值1,但是当=+22x 212+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3cb a ++≥3abc . 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.设0,0,0>>>z y x ,则有（1）若M xyz =,则当z y x ==时,和z y x ++取得最小值为33M ;（2）若N z y x =++,则当z y x ==时,积xyz 取得最大值273N .关于三个正数的不等式链若c b a ,,均为正数,则有cb a 1113++≤3abc ≤3c b a ++≤3222c b a ++.当且仅当c b a ==时,等号成立.n 个正数的基本不等式对于n 个正数n a a a a ,,,,321 ,则有na a a a n++++ 321≥n n a a a a 321.当且仅当n a a a a ==== 321时,等号成立.上面的不等式表明: 对于n 个正数（n ≥2）的算术平均数不小于它们的几何平均数.四、例题讲解例1. 若0,0>>b a ,证明: ba 112+≤ab ≤2b a +≤222b a +.分析: 本题即要求证明两个正数的不等式链. 证明: ∵0,0>>b a∴()ab b a b a 22-+=-≥0∴b a +≥ab 2 ∴ab ≤2ba +（当且仅当b a =时,等号成立） ∴211b a +≥abab b a 1111==⋅∴ba 112+≤ab （当且仅当b a =时,等号成立）.∵22b a +≥ab 2∴2222b a b a +++≥ab 222b a ++ ∴()222b a +≥()2b a +∴()2224⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+b a b a ≤()2422222b a b a +=+,即22⎪⎭⎫ ⎝⎛+b a ≤222b a +. ∴根据正数可开方性得:22⎪⎭⎫ ⎝⎛+b a ≤222b a +. ∴2ba +≤222b a +（当且仅当b a =时,等号成立）.综上所述,ba 112+≤ab ≤2ba +≤222b a +.例2. 函数xx y 41+-=（0>x ）的最小值为_________,此时=x _________. 解: ∵0>x∴1441-+=+-=xx x x y ≥3142142=-=-⋅x x ,即y ≥3.当且仅当xx 4=,即2=x 时,取等号. ∴当2=x 时,函数x x y 41+-=（0>x ）取得最小值3.例3. 已知3>a ,求34-+a a 的最小值.分析: 当利用基本不等式求最值时,若两项的乘积为定值（常数）,可求出两项和的最小值.当然,某些式子需要进行适当的变形,但要注意三个必须满足的条件:一正、二定、三相等.解: ∵3>a ,∴03>-a .∴334334+-+-=-+a a a a ≥()733432=+-⋅-a a ,当且仅当343-=-a a ,即5=a 时,等号成立. ∴34-+a a 的最小值为7. 例4. 已知1>x ,且1=-y x ,则yx 1+的最小值是_________. 解: ∵1=-y x ,∴1+=y x .∵1>x ,∴01>+y ,∴0>y . ∴11111++=++=+y y y y y x ≥3112=+⋅yy . 当且仅当yy 1=,即1=y 时,等号成立. ∴yx 1+的最小值是3. 另解: ∵1=-y x ,∴1-=x y .∵1>x ,∴01>-=x y ∴1111111+-+-=-+=+x x x x y x ≥()311112=+-⋅-x x . 当且仅当111-=-x x ,即2=x 时,等号成立. ∴yx 1+的最小值是3. 例5. 已知0,0>>y x ,且12=+y x ,求yx 11+的最小值. 解: ∵12=+y x ,0,0>>y x∴y x x y y y x x y x y x ++=+++=+232211≥223223+=⋅+yx x y . 当且仅当yxx y =2,且12=+y x ,即221,12-=-=y x 时,等号成立.∴yx11+的最小值为223+.点评 本题若由()y x y x y x 21111+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+≥2422112=⋅⋅xy yx ,得y x 11+的最小值为24,则结论是错误的,错因是连续使用基本不等式时,忽视了等号成立的条件一致性.所以有下面的警示.易错警示 连续两次（多次）使用基本不等式时,应注意保证等号成立的条件是否相同. 例6. 已知0,0>>y x ,且191=+yx ,求y x +的最小值. 解: ∵0,0>>y x ,191=+yx ∴()x y y x x y y x y x y x y x ++=+++=⎪⎭⎫⎝⎛++=+91099191≥169210=⋅+x y y x . 当且仅当x y y x =9,且191=+yx ,即12,4==y x 时,等号成立. ∴y x +的最小值为16.另解（消元法）: ∵191=+yx ,∴9-=y yx∵0,0>>y x ,∴09>-y y,∴9>y . ∴999919999+-+-+=+-+-=+-=+y y y y y y y y y x 99910-+-+=y y ≥()16999210=-⋅-+y y . 当且仅当999-=-y y ,且9-=y y x ,即12,4==y x 时,等号成立. ∴y x +的最小值为16.例7. 若正数y x ,满足xy y x 53=+,则y x 43+的最小值是 【 】（A ）524 （B ）528 （C ）5 （D ）6解: ∵xy y x 53=+,∴15351=+xy . ∵y x ,均为正数∴()x y y x x y y x x y y x y x 5125351351254595353514343++=+++=⎪⎭⎫ ⎝⎛++=+ ≥5562513512532513=⨯+=⋅+x y y x . 当且仅当x y y x 51253=,且xy y x 53=+,即21,1==y x 时,等号成立. ∴y x 43+的最小值是5. ∴选择答案【 C 】.例8.（1）已知45>x ,求代数式54124-+-x x 的最小值; （2）已知45<x ,求代数式54124-+-x x 的最大值.分析: 本题考查利用基本不等式求代数式的最值.注意三个必须满足的条件:一正、二定、三相等.解:（1）∵45>x ,∴054>-x . ∴35415454124+-+-=-+-x x x x ≥()53541542=+-⋅-x x . 当且仅当54154-=-x x ,即23=x 时,等号成立. ∴代数式54124-+-x x 的最小值为5;（2）∵45<x ,∴054<-x .∴34514535415454124+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+--=+-+-=-+-x x x x x x ≤()1323451452=+-=+-⋅--xx 当且仅当x x 45145-=-,即1=x 时,等号成立,54124-+-x x 取得最大值1.例9. 已知实数0,0>>b a ,且11111=+++b a ,则b a 2+的最小值是【 】 （A ）23 （B ）22 （C ）3 （D ）2解: ∵11111=+++b a ∴()()11111=+++++b a a b ,整理得:1=ab .∵0,0>>b a∴b a 2+≥221222222=⨯==⋅ab b a . 当且仅当b a 2=,即22,2==b a 时,等号成立. ∴b a 2+的最小值是22. ∴选择答案【 B 】.另解: ()()31212-+++=+b a b a .∵0,0>>b a ,11111=+++b a ∴()()[]()132112111111131212⨯-+++++++=⎪⎭⎫ ⎝⎛+++-+++=+a b b a b a b a b a ()11211+++++=a b b a ≥()22112112=++⋅++a b b a . 当且仅当()11211++=++a b b a ,且11111=+++b a ,即22,2==b a 时,等号成立. ∴b a 2+的最小值是22.例10. 设0,0>>y x ,且53=+y x ,则yx 311++的最小值为 【 】 （A ）23（B ）2 （C ）32 （D ）3 解: ∵53=+y x∴()813=++y x ,∴()18813=++yx .∵0,0>>y x ∴()()()8318819833118813311+++++=⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=++x y y x y x y x y x ()()4318819++++=x y y x ≥()()234383243188192=+⨯=++⋅+x y y x . 当且仅当()()18819+=+x y y x ,且53=+y x ,即4,31==y x 时,等号成立. ∴y x 311++的最小值为23. ∴选择答案【 A 】.另解: ∵53=+y x ,∴x y 35-=.∵0,0>>y x ,∴⎩⎨⎧>->0350x x ,解之得:350<<x .∴x 的取值范围为⎪⎭⎫⎝⎛35,0.()()52383518353113112++-=-+=-++=++x x x x x x y x . 设()31631352322+⎪⎭⎫ ⎝⎛--=++-=x x x x f ∵⎪⎭⎫ ⎝⎛∈35,0x ,∴()⎥⎦⎤⎝⎛∈316,0x f . ∴当31=x 时,233168311min ==⎪⎭⎫⎝⎛++y x . ∴选择答案【 A 】.例11. 代数式11072+++x x x （1->x ）的最小值为 【 】（A ）2 （B ）7 （C ）9 （D ）10分析: 形如edx c bx ax +++2的式子可化为()()t x f n x mf ++的形式. 解: 可设()()n x m x x x ++++=++1110722. ∴()1071222++=+++++x x n m x m x∴⎩⎨⎧=++=+10172n m m ,解之得:⎩⎨⎧==45n m . ∴()()415110722++++=++x x x x . ∴()()514114151110722++++=+++++=+++x x x x x x x x ∵1->x ,∴01>+x ∴5141++++x x ≥()951412=++⋅+x x . 当且仅当141+=+x x ,即1=x 时,等号成立. ∴代数式11072+++x x x （1->x ）的最小值为9. ∴选择答案【 C 】.另解: ()()()[]()[]1411115211072+++++=+++=+++x x x x x x x x x ()()5141141512++++=+++++=x x x x x . ∵1->x ,∴01>+x∴5141++++x x ≥()951412=++⋅+x x . 当且仅当141+=+x x ,即1=x 时,等号成立,91107min2=⎪⎭⎫ ⎝⎛+++x x x . ∴选择答案【 C 】.例12. 求函数222163x x y ++=的最小值. 解: ∵022>+x∴()62162321632222-+++=++=xx x x y ≥()638621623222-=-+⋅+x x . 当且仅当()2221623x x +=+,即2334-±=x 时,等号成立.638min -=y . 例13. 已知函数()xa x x f +=4（0,0>>a x ）在3=x 时取得最小值,则=a ______. 解: ∵0,0>>a x ∴()xa x x f +=4≥a x a x 442=⋅. 当且仅当x a x =4,即2a x =时,等号成立,函数()x f 取得最小值a 4. ∴32=a ,解之得:36=a . 实际上,函数()⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=x a x x a x x f 444（0,0>>a x ）,当24a a x ==时,函数()x f 取得最小值.所以32=a ,从而求得36=a . 例14. 设正实数y x ,满足xy y x =+2,若y x m m 222+<+恒成立,则实数m 的取值范围是_____________.分析: 利用基本不等式可求出y x 2+的最小值.要使y x m m 222+<+恒成立,只需()min 222y x m m +<+即可.解: ∵y x ,为正实数,xy y x =+2∴1212=+=+x y xy y x ∴()y x x y y x x y y x y x y x ++=+++=+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+442422122≥8424=⋅+y x x y 当且仅当yx x y =4,即2,4==y x 时,等号成立.∴()82min =+y x .∵y x m m 222+<+恒成立∴只需()min 222y x m m +<+即可∴822<+m m ,解之得:24<<-m .∴实数m 的取值范围是()2,4-.例15. 已知()()x x x f 22-=（10<<x ）,求()x f 的最大值.分析: 当两个正数的和为定值S 时,这两个正数的乘积在两个正数相等时取得最大值,简称为：和定积最大.本题中,观察到()2222=-+x x 为定值,故考虑用基本不等式求函数()x f 的最大值,但要对原解析式解析等价变形.解: ∵10<<x ,∴022>-x∴()()()x x x x x f 2222122-⋅=-=≤211212222212=⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⨯x x . 当且仅当x x 222-=,即21=x 时,等号成立. ∴()x f 的最大值为21. 另解: ∵10<<x ,∴022>-x∴()()()x x x x x f -⋅=-=1222≤2121221222=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⨯x x . 当且仅当x x -=1,即21=x 时,等号成立. ∴()x f 的最大值为21. 例16. 求代数式12-x x （1<x ）的最大值. 分析: 形如edx c bx ax +++2的式子可化为()()t x f n x mf ++的形式. 解: ∵1<x ,∴01>-x .∴()()21111111*********+-+-=-++=-+-+=-+-=-x x x x x x x x x x x ()2111+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+--=x x ≤()02221112=+-=+-⋅--x x 当且仅当xx -=-111,即0=x 时,等号成立. ∴代数式12-x x （1<x ）的最大值为0. 注意 使用基本不等式法求最值时,一定要满足三个条件:一定、二正、三相等. 例17. 已知210<<x ,求()x x y 2121-=的最大值. 解: ∵210<<x ,∴021>-x . ∴()()x x x x y 212412121-⋅=-=≤161214122124122=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⨯x x . 当且仅当x x 212-=,即41=x 时,等号成立. ∴161max =y . 例18. 设210<<m ,若m m 2121-+≥k 恒成立,则k 的最大值为_________. 分析: 只需min2121⎪⎭⎫ ⎝⎛-+m m ≥k 即可,这样问题就转化为求m m 2121-+的最小值的问题.解: ()()m m m m m m m m 211212212121-=-+-=-+. ∵210<<m ,∴021>-m ∴()()m m m m 212211211-⋅=-≥84121122122112=⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⨯m m . 当且仅当m m 212-=,即41=m 时,等号成立.（注意,当210<<m 时,()0212>-m m ） ∴mm 2121-+的最小值为8.∵mm 2121-+≥k 恒成立 ∴k ≤8,k 的最大值为8. 另解: ∵210<<m ,∴021>-m ∴()[]221214221212122121+-+-+=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-+=-+m m m m m m m m m m m m m m 212144-+-+=≥82121424=-⋅-+m m m m . 当且仅当m m m m 21214-=-,即41=m 时,等号成立. ∴mm 2121-+的最小值为8. ∵mm 2121-+≥k 恒成立 ∴k ≤8,k 的最大值为8.例19. 若对任意0>x ,132++x x x ≤a 恒成立,则实数a 的取值范围是_________. 解: ∵0>x ∴311132++=++x x x x x ≤513213121=+=+⋅xx 当且仅当xx 1=,即1=x 时,等号成立. ∴5113max 2=⎪⎭⎫ ⎝⎛++x x x . ∵对任意0>x ,132++x x x ≤a 恒成立 ∴a ≥max213⎪⎭⎫ ⎝⎛++x x x . ∴a ≥51,即实数a 的取值范围是⎪⎭⎫⎢⎣⎡+∞,51. 例20. 已知0,0>>y x ,y x xy 2+=,若xy ≥2-m 恒成立,则实数m 的最大值是__________.分析: 可求出m 的取值范围,根据范围确定其最大值.这种方法叫做不等分析法.解: ∵y x xy 2+= ∴1122=+=+yx xy y x . ∵0,0>>y x ∴xyy x 22122=⋅≤112=+y x ∴xy8≤1,∴xy ≥8. 当且仅当y x 12=,即2,4==y x 时,等号成立.()8min =xy . ∵xy ≥2-m 恒成立∴2-m ≤()min xy ,即2-m ≤8,解之得:m ≤10.∴实数m 的最大值是10.例21. 若不等式xa x 29+≥1+a （常数0>a ）对一切正实数x 恒成立,求实数a 的取值范围.解: ∵0>x ,0>a ∴xa x 29+≥a x a x 6922=⋅. 当且仅当x a x 29=,即3a x =时,等号成立. ∴a x a x 69min 2=⎪⎭⎫ ⎝⎛+. ∵xa x 29+≥1+a 对一切正实数x 恒成立 ∴只需min 29⎪⎭⎫ ⎝⎛+x a x ≥1+a 即可 ∴a 6≥1+a ,解之得:a ≥51.∴实数a 的取值范围是⎪⎭⎫⎢⎣⎡+∞,51. 方法总结 解决与不等式恒成立有关的问题,把参数从不等式中分离出来,使不等式的一端是含有参数的代数式,另一端是一个具体的函数,这样就把问题转化为只有一端是参数的不等式的形式,便于问题的解决.例22. 已知b a ,是正实数,且032=-+ab b a ,则ab 的最小值是_________,b a +的最小值是_________.解: ∵032=-+ab b a∴ab b a 32=+,∴13132=+ba . ∵b a ,是正实数 ∴()b a a b b a a b b a b a b a 332131332323132++=+++=+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+ ≥322133221+=⋅+b a a b . 当且仅当ba ab 332=,即312,322+=+=b a 时,等号成立. ∴b a +的最小值为3221+. ∵b a ,是正实数,13132=+b a ∴ab b a 92231322=⋅≤13132=+ba ∴ab ≥98. 当且仅当b a 3132=,即32,34==b a 时,等号成立. ∴ab 的最小值是98. 例23. 已知0,0>>y x ,且32=+y x ,则xy 的最大值是_________,xy y x +3的最小值是_________.解: ∵0,0>>y x ,32=+y x ∴xy y x 2222=⋅≤32=+y x∴xy ≤89,当且仅当y x 2=,即43,23==y x 时,等号成立. ∴xy 的最大值是89. ∵32=+y x ,∴1323=+y x . ∴37322323131323313++=+++=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=+x y y x x y y x y x y x y x xy y x ≥37623732237322+=+=+⋅x y y x . 当且仅当xy y x 32=,即106318,5363-=-=y x 时取等号. ∴xyy x +3的最小值是3762+. 例24. 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，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 解: 由题意可知:该容器的底面积为4 m 2,设底面长为x m,则底面宽为x 4m,容器的总造价为y 元.则有804204102420+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯⨯+⨯=x x x x y ≥160804220=+⋅⨯x x （元） 当且仅当xx 4=,即2=x 时,等号成立. ∴该容器的最低总造价是160元.∴选择答案【 C 】.例25. 设0,0>>y x ,52=+y x ,则()()xy y x 121++的最小值为_________.解: ∵52=+y x∴()()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=+=+++=++xy xy xy xy xy xy xyy x xy xy y x 326262122121. ≥34322=⋅⨯xy xy . 当且仅当xy xy 3=,且52=+y x ,即1,3==y x 或23,2==y x 时,等号成立. ∴()()xy y x 121++的最小值为34.注意 注意与下面的例25做比较.例26. 设0,>b a ,且1=+b a ,则abab 1+的最小值为_________. 分析: 利用基本不等式求最值时,一定要满足三个条件:一定、二正、三相等. ∵0,>b a ,∴ab ab 1+≥212=⋅ab ab . 当且仅当ab ab 1=时,等号成立,此时⎪⎩⎪⎨⎧=+=11b a ab ab 无实数解. ∴上面的等号是取不到的,即abab 1+的最小值不是2. 解: ∵0,>b a ,且1=+b a ∴ab ≤212=+b a ,∴ab <0≤41. 设t ab =,则⎥⎦⎤ ⎝⎛∈41,0t . ∵t t y 1+=在⎥⎦⎤ ⎝⎛∈41,0t 上单调递减 ∴4174414114141min =+=+=⎪⎭⎫ ⎝⎛=f y . ∴ab ab 1+的最小值为417. 例27. 设20<<x ,求代数式224x x -的最大值.解: ∵20<<x∴02>-x ∴()()x x x x x x -⋅=-=-2222242≤2222=-+⨯x x 当且仅当x x -=2,即1=x 时,等号成立.∴代数式224x x -的最大值2.例28. 已知0,0,0>>>z y x ,求证:⎪⎭⎫⎝⎛+x z x y ⎪⎭⎫ ⎝⎛+y z y x ⎪⎭⎫ ⎝⎛+z y z x ≥8. 证明: ∵0,0,0>>>z y x ∴x z x y +≥02>x yz ,y z y x +≥02>yxz ,z y z x +≥02>z xy . 当且仅当z y x ==时,上面三个等号同时成立.∴⎪⎭⎫ ⎝⎛+x z x y ⎪⎭⎫ ⎝⎛+y z y x ⎪⎭⎫ ⎝⎛+z y z x ≥888==⋅⋅xyzxyz xyz xy xz yz . 当且仅当z y x ==时,等号成立.例29. 已知0,0,0>>>c b a ,且1=++c b a .求证:cb a 111++≥9. 证明: ∵0,0,0>>>c b a ,1=++c b a ∴cc b a b c b a a c b a c b a ++++++++=++111 ⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛++=c b b c c a a c b a a b 3 ≥922232223=+++=⋅+⋅+⋅+cb bc c a a c b a a b 当且仅当c b a ==时,等号成立.例30. 已知正数b a ,满足4=+b a ,求3111+++b a 的最小值. 解: ∵4=+b a ∴()()831=+++b a .∵b a ,均为正数∴()()[]31813111+++=+++b a b a ⎪⎭⎫ ⎝⎛+++++++=⎪⎭⎫ ⎝⎛+++113311813111a b b a b a ⎪⎭⎫ ⎝⎛++++++=13318141a b b a ≥21133128141=++⋅++⨯+a b b a . 当且仅当1331++=++a b b a ,即1,3==b a 时,等号成立. ∴3111+++b a 的最小值为21. 例31. 若实数2,1>>b a ,且满足062=-+b a ,则2211-+-b a 的最小值为______. 解: ∵062=-+b a∴()()2212=-+-b a .∵2,1>>b a ,∴02,01>->-b a . ∴()()[]212212211-+-=-+-b a b a ⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-2211b a()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+--+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--+--+=12214212212214221a b b a a b b a≥()4122142212=--⋅--⨯+a b b a . 当且仅当()12214--=--a b b a ,即3,23==b a 时,等号成立. ∴2211-+-b a 的最小值为4. 例32. 已知0,0>>y x ,且21131=++y x ,则y x +的最小值为 【 】 （A ）5 （B ）6 （C ）7 （D ）8 （参见例9）解: ()33-++=+y x y x .∵0,0>>y x ,且21131=++y x∴()⎪⎭⎫⎝⎛++=-++=+y x y x y x 131233()[]33-++y x ⎪⎭⎫ ⎝⎛++++=-⎪⎭⎫ ⎝⎛+++++=y x x yy x x y 3321313312≥533221=+⋅+⨯+yx x y . 当且仅当yx x y 33+=+,即4,1==y x 时,等号成立. ∴y x +的最小值为5. ∴选择答案【 A 】.另解: ∵21131=++y x ,∴31211+-=x y . 整理得:()()2141412132++=+++=++=x x x x x y . ∵0,0>>y x ∴1141214++++=+++=+x x x x y x ≥()511412=++⋅+x x . 当且仅当141+=+x x ,即1=x （此时4=y ）时,等号成立. ∴y x +的最小值为5. ∴选择答案【 A 】.点评 在利用基本不等式求最值时,根据需要有时要对关键条件进行变形,或对要求最值的代数式进行变形,以使和为定值或积为定值. 例33. 已知0>>y x ,求()y x y x -+42的最小值.分析: 注意到()x y x y =-+,所以()y x y -<0≤()4222x y x y =⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+,这样就消去了字母y ,因此()y x y x -+42≥2216x x +≥4.当且仅当2216,xx y x y =-=时,等号成立.解: ∵0>>y x∴()y x y -<0≤()4222x y x y =⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+（当且仅当y x y -=时,等号成立） ∴()[]42maxx y x y =-,()22min16444x x y x y ==⎥⎦⎤⎢⎣⎡-. ∴()y x y x -+42≥2216xx +≥816222=⋅x x .当且仅当2216x x =,y x y -=,即1,2==y x 时,等号成立. ∴()y x y x -+42的最小值是8.另解: ∵0>>y x ,∴()0>-y x y .∵()[]22y x y x -+=≥()y x y -4（这里,ab ≤22⎪⎭⎫⎝⎛+b a ）（当且仅当y x y -=时,等号成立） ∴()y x y x -+42≥()()y x y y x y -+-44≥()()8442=-⋅-y x y y x y .（当且仅当()()y x y y x y -=-44,即()1=-y x y 时,等号成立）当且仅当()1,=--=y x y y x y ,即1,2==y x 时,等号成立. ∴()y x y x -+42的最小值是8.例34. 若b a >,且2=ab ,求证:ba b a -+22≥4.证明: ∵b a >,∴0>-b a .∵2=ab∴()ba b a b a ab b a b a b a -+-=-+-=-+42222≥()442=-⋅-b a b a .当且仅当ba b a -=-4,即13,13-=+=b a 或13,13--=+-=b a 时,等号成立.∴ba b a -+22≥4.例35. 已知b a ,为正数,求证:b a 41+≥()ba ++21222. 证明: ∵b a ,为正数,∴02>+b a .∴()b a a b b a a b b a b a 86482241++=+++=+⎪⎭⎫ ⎝⎛+ ≥()()21222232246826+=+=+=⋅+baa b . 当且仅当baa b 8=,即a b 22=时,等号成立. ∴b a 41+≥()ba ++21222.（这里,02>+b a ） ★例36. 若10<<x ,0,0>>b a .求证:xb x a -+122≥()2b a +. 分析: 注意到()11=-+x x 这一隐含条件. 证明: ∵10<<x ,∴01>-x .∴()[]()2222222211111b x x a x x b a x b x a x x x b x a +-+-+=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-+=-+ ≥()()22222222112b a ab b a xx a x x b b a +=++=-⋅-++. 当且仅当()x x a x x b -=-1122,即b a ax +=时,等号成立. ∴xb x a -+122≥()2b a +. 例37. 已知c b a ,,均为正数.求证:ccb a b bc a a a c b 33222332-++-++-+≥3. 证明: ∵c b a ,,均为正数∴ccb a b bc a a a c b 33222332-++-++-+ 33223332213231232132-⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-++-++-+=c b b c c a a c b a a b cb c a b c b a a c a b≥336332232332222=-=-⋅+⋅+⋅cb bc c a a c b a a b . 当且仅当cbb c c a a c b a a b 3223,33,22===,即c b a 32==时,等号成立. ∴c c b a b b c a a a c b 33222332-++-++-+≥3. 例38. 已知0,0>>y x ,y yx x -=-812,则y x +2的最小值为 【 】 （A ）2 （B ）22 （C ）23 （D ）4分析: 注意到02>+y x ,根据题目所给条件的特点可先求出()[]min22y x +,然后开方即可得到()min 2y x +,而()()⎪⎭⎫ ⎝⎛++=+y x y x y x 81222.解: ∵y yx x -=-812,∴y x y x 812+=+.∵0,0>>y x ,∴02>+y x .∴()()y x y x +=+222⎪⎭⎫ ⎝⎛+y x 81x y y x x y y x ++=+++=16108162 ≥1816210=⋅+xyy x . 当且仅当xyy x =16,即22,22==y x （x y 4=）时,等号成立. ∴()22y x +的最小值为18. ∴y x +2的最小值为2318=. ∴选择答案【 C 】.例39. 已知0,0>>b a ,且8=+b a ,则ba ab43+的最大值是_________. 解: ∵0,0>>b a ,8=+b a∴()a b b a a b b a b a b a b a ab b a b a ab 452414424148131434343++=+++=⎪⎭⎫ ⎝⎛++=+=+=+ ≤38924452442524==+=⋅+abb a . 当且仅当a b b a 4=,即38,316==b a 时,等号成立. ∴b a ab 43+的最大值是38. 例40. 已知93,0,0=++>>xy y x y x ,则y x 3+的最小值为_________. 解: ∵93=++xy y x ,∴39+-=x xy . ∵0,0>>y x ∴()()633633336336333933-+++=-++=+++-+=+-+=+x x x x x x x x x x y x ≥()6612633632=-=-+⋅+x x . 当且仅当3363+=+x x ,即1,3==y x 时,等号成立. ∴y x 3+的最小值为 6. 点评: 上面的方法为消去元y 后,利用基本不等式求得最值.例41. 已知x 为正实数,且1222=+y x ,求21y x +的最大值. 解: ∵x 为正实数∴()⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=+22122212112222222y x y x y x y x≤423221122221222=+⨯=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++⨯y x .当且仅当22122y x +=,即22,23±==y x 时,等号成立. ∴21y x +的最大值为423. 另解: ∵1222=+y x ,∴2222=+y x .∵x 为正实数∴()()()22222221222122111y x y x y x y x +=+⋅=+=+ ≤()4232122221222212222222=+⨯=++⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡++⨯y x y x . 当且仅当2212y x +=,即22,23±==y x 时,等号成立. ∴21y x +的最大值为423. 例42. 求函数131-++-=x x x y 的最大值.解: 设1-=x t ,则t ≥0,∴12+=t x . ∴41312++=-++-=t t tx x x y .当0=t ,即1=x 时,0=y ; 当0>t ,即1>x 时,141++=t t y ≤511421=+⋅tt . 当且仅当tt 4=,即5,2==x t 时,取等号. ∴当1>x 时,函数131-++-=x x x y 的最大值为51.综上所述,函数131-++-=x x x y 的最大值为51.例43. 设正实数z y x ,,满足04322=-+-z y xy x ,则当zxy取得最大值时,代数式zy x 212-+的最大值为 【 】 （A ）0 （B ）1 （C ）49（D ）3 解: ∵04322=-+-z y xy x ,∴2243y xy x z +-=.∵z y x ,,为正实数 ∴341431432222-+=+-=+-=x y y x xy y xy x y xy x xy z xy ≤13421=-⋅xy y x .当且仅当xyy x 4=,即y x 2=时,等号成立,此时22y z =. ∴1112122122212222+⎪⎭⎫⎝⎛--=+-=-+=-+y y y y y y z y x ≤1 ∴当1=y 时,zy x 212-+的最大值为1. ∴选择答案【 B 】.例44. 若正数y x ,满足3039422=++xy y x ,则xy 的最大值是 【 】（A ）34 （B ）35 （C ）2 （D ）45解: ∵xy y x 39422++≥xy xy xy xy y x 153123322=+=+⋅⋅∴xy 15≤30,∴xy ≤2. ∴xy 的最大值是2. ∴选择答案【 C 】.例45. 设0,0>>b a ,且ba kb a +++11≥0恒成立,则实数k 的最小值等于 【 】 （A ）0 （B ）4 （C ）4- （D ）2-解: ∵ba kb a +++11≥0恒成立∴k ≥()abb a 2+-恒成立.（这里,注意0>+b a ）只需k ≥()max2⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-ab b a 即可,此时()ab b a 2+取得最小值. ∵0,0>>b a ∴()abb a 2+≥()4422==ababab ab ,当且仅当b a =时,等号成立. ∴()abb a 2+-≤4-,∴()4max2-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-ab b a ∴k ≥4-,即k 的最小值为4-. ∴选择答案【 C 】.例46. 设c b a >>,且c b b a -+-11≥ca m-恒成立,求m 的取值范围; 解: ∵c b a >>,∴0,0,0>->->-c a c b b a .∵c b b a -+-11≥ca m-恒成立 ∴c b ca b a c a --+--≥m 恒成立,只需m ≤min⎪⎭⎫ ⎝⎛--+--c b c a b a c a 即可.∵cb ba b a c b c b c b b a b a c b b a c b c a b a c a --+--+=--+-+--+-=--+--2 ≥422=--⋅--+cb ba b a c b ∴当且仅当b c a 2=+时,等号成立,4min=⎪⎭⎫⎝⎛--+--c b c a b a c a . ∴m ≤4.∴m 的取值范围是(]4,∞-.例47. 对于任意∈x R ,不等式031222>++-x a x 恒成立,求实数a 的取值范围. 解: ∵031222>++-x a x 恒成立∴13222++<x x a 恒成立,只需<a min 22132⎪⎭⎫ ⎝⎛++x x 即可.()⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛+++=+++=+++=++12112111*********2222222x x x x x x x x . 设t x =+12,则[)+∞∈,1t ,⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=++t t x x 21213222. ∵[)+∞∈,1t ,且()⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=t t t f 212在⎪⎪⎭⎫⎢⎣⎡+∞,22上单调递增 ∴()()321121min=⎪⎭⎫ ⎝⎛+==f t f ,即3132min22=⎪⎭⎫ ⎝⎛++x x . ∴3<a ,即实数a 的取值范围是()3,∞-.注意 本题不能用基本不等式求最值.当111222+=+x x 时,方程无解.例48. 设0,0>>b a ,5=+b a ,则31+++b a 的最大值为_________. 解: ∵()()()()()31293124312+++=+++++=+++b a b a b a b a≤()()18319=++++a a . 当且仅当31+=+b a ,即23,27==b a 时,取等号. ∴()231+++b a 的最大值为18.∵031>+++b a∴31+++b a 的最大值为2318=.例49. 已知3,2>>y x ,()()432=--y x ,则y x +的最小值是 【 】（A ）7 （B ）9 （C ）5 （D ）11解: ∵3,2>>y x ,∴03,02>->-y x .∵()()432=--y x ∴()()232-+-y x ≥()()2432==--y x∴25-+y x ≥2,∴y x +≥9. ∴y x +的最小值是9.∴选择答案【 B 】.另解: ∵3,2>>y x ,∴03,02>->-y x .∵()()432=--y x∴()()532+-+-=+y x y x ≥()()95425322=+⨯=+--y x .∴y x +的最小值是9.∴选择答案【 B 】. 例50. 若关于x 的不等式ax x -+4≥5在()+∞∈,a x 上恒成立,则实数a 的最小值为_________.解: ∵()+∞∈,a x ,∴0>-a x .∵ax x -+4≥5恒成立 ∴只需min 4⎪⎭⎫ ⎝⎛-+a x x ≥5即可. ∵a ax a x a x x +-+-=-+44≥()a a a x a x +=+-⋅-442 当且仅当ax a x -=-4,即2+=a x 时,等号成立. ∴a a x x +=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+44min ∴a +4≥5,解之得:a ≥1.∴实数a 的最小值为1.例51. 已知0,0>>y x ,且121=+yx ,则y x xy ++的最小值为_________. 解: ∵121=+yx ∴xy y x =+2∴y x y x y x y x xy 232+=+++=++.∵0,0>>y x ∴⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+y x y x 2123()y xx y y x x yy x 627462323++=+++=+≥3476227+=⋅+y xx y. 当且仅当y x x y 62=,即23,3323+=+=y x 时,等号成立.∴y x 23+,即y x xy ++的最小值为347+.例52. 已知0,0>>y x ,且053=+-+xy y x ,求xy 的最小值.解: ∵053=+-+xy y x∴xy y x 35=++.∵0,0>>y x∴5++y x ≥52+xy ,即xy 3≥52+xy ∴523--xy xy ≥0 ∴()()531-+xy xy ≥0解之得:xy ≥35.∴xy ≥925,当且仅当35==y x 时,等号成立.∴xy 的最小值为925.例53. 已知z y x ,,为正数,则222z y x yzxy +++的最大值为【 】 （A ）1 （B ）2 （C ）22（D ）2解: ∵z y x ,,为正数 ∴⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛++=+++222222222z y y x yz xy z y x yz xy ≤yz xy yz xy 222222⨯+⨯+ ()22212==++=yz xy yzxy . 当且仅当y z x 22==时,等号成立. ∴222z y x yz xy +++的最大值为22. ∴选择答案【 C 】.例54. 设0>>b a ,则()b a a ab a -++112的最小值是 【 】 （A ）1 （B ）2 （C ）3 （D ）4解: ∵0>>b a ,∴0>-b a .∴()()()()ab ab b a a b a a b a a ab ab ab a b a a ab a 11111122++-+-=-+++-=-++ ≥()()41212=⋅+-⋅-abab b a a b a a . 当且仅当()()abab b a a b a a 1,1=-=-,即22,2==b a 时,等号成立. ∴()b a a ab a -++112的最小值是4. ∴选择答案【 D 】.例55. 设y x ,都是正数,且()1=+-y x xy .（1）求xy 的最小值;（2）求y x +的最小值.分析: 关于（1）的解决,参见例52.解:（1）∵()1=+-y x xy ∴xy y x =++1. ∵y x ,都是正数 ∴y x ++1≥xy 21+,即xy ≥xy 21+. ∴12--xy xy ≥0. 解之得:xy ≥21+. ∴xy ≥()223212+=+. 当且仅当21+==y x 时,等号成立. ∴xy 的最小值为223+;（2）由（1）知:xy y x =++1. ∵y x ,都是正数∴xy ≤()4222y x y x +=⎪⎭⎫ ⎝⎛+. （当且仅当21+==y x 时取等号） ∴()42y x +≥y x ++1,()()142-+-+y x y x ≥0. ∴()()442-+-+y x y x ≥0. 解之得:y x +≥222+. 当且仅当21+==y x 时,等号成立. ∴y x +的最小值为222+.。
高一基本不等式及其应用知识点+例题+练习 含答案
1．基本不等式ab ≤a ＋b2(1)基本不等式成立的条件：a ≥0，b ≥0. (2)等号成立的条件：当且仅当a ＝b 时取等号． 2．几个重要的不等式 (1)a 2＋b 2≥2ab (a ，b ∈R )． (2)b a ＋ab ≥2(a ，b 同号)． (3)ab ≤⎝⎛⎭⎫a ＋b 22(a ，b ∈R )．(4)a 2＋b 22≥⎝⎛⎭⎫a ＋b 22 (a ，b ∈R )． 以上不等式等号成立的条件均为a ＝b . 3．算术平均数与几何平均数设a >0，b >0，则a ，b 的算术平均数为a ＋b 2，几何平均数为ab ，基本不等式可叙述为两个正数的几何平均数不大于它们的算术平均数． 4．利用基本不等式求最值问题 已知x >0，y >0，则(1)如果积xy 是定值p ，那么当且仅当x ＝y 时，x ＋y 有最小值2p .(简记：积定和最小) (2)如果和x ＋y 是定值p ，那么当且仅当x ＝y 时，xy 有最大值p 24.(简记：和定积最大)【思考辨析】判断下面结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)函数y ＝x ＋1x 的最小值是2.( × )(2)函数f (x )＝cos x ＋4cos x ，x ∈(0，π2)的最小值等于4.( × ) (3)“x >0且y >0”是“x y ＋yx ≥2”的充要条件．( × )(4)若a >0，则a 3＋1a2的最小值为2a .( × )(5)不等式a 2＋b 2≥2ab 与a ＋b2≥ab 有相同的成立条件．( × )1．(教材改编)设x >0，y >0，且x ＋y ＝18，则xy 的最大值为________． 答案 81解析 ∵x >0，y >0，∴x ＋y2≥xy ，即xy ≤(x ＋y2)2＝81，当且仅当x ＝y ＝9时，(xy )max ＝81.2．若实数x ，y 满足x >y >0，且log 2x ＋log 2y ＝1，则x 2＋y 2x －y 的最小值为________．答案 4解析 由log 2x ＋log 2y ＝1得xy ＝2，又x >y >0，所以x －y >0，x 2＋y 2x －y ＝(x －y )2＋2xy x －y ＝x －y ＋4x －y ≥2(x －y )·4x －y ＝4，当且仅当x －y ＝2，即x ＝1＋3，y ＝3－1时取等号，所以x 2＋y 2x －y的最小值为4.3．若函数f (x )＝x ＋1x －2(x >2)在x ＝a 处取最小值，则a ＝________.答案 3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. 4．(教材改编)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________ m 2. 答案 25解析 设矩形的一边为x m ， 则另一边为12×(20－2x )＝(10－x )m ，∴y ＝x (10－x )≤[x ＋(10－x )2]2＝25，当且仅当x ＝10－x ，即x ＝5时，y max ＝25.5．(教材改编)已知x ，y ∈R ＋，且x ＋4y ＝1，则xy 的最大值为________． 答案116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.题型一 利用基本不等式求最值命题点1 配凑法求最值例1 (1)已知x <54，则f (x )＝4x －2＋14x －5的最大值为________．(2)函数y ＝x 2＋2x －1(x >1)的最小值为________．(3)函数y ＝x －1x ＋3＋x －1的最大值为________．答案 (1)1 (2)23＋2 (3)15解析 (1)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，等号成立．故f (x )＝4x －2＋14x －5的最大值为1.(2)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．(3)令t ＝x －1≥0，则x ＝t 2＋1，所以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，因为t ＋4t ≥24＝4(当且仅当t ＝2时取等号)，所以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)．思维升华 (1)应用基本不等式解题一定要注意应用的前提：“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．(2)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．命题点2 常数代换或消元法求最值例2 (1)若正数x ，y 满足x ＋3y ＝5xy ，则3x ＋4y 的最小值是________． (2)(高考改编题)设a ＋b ＝2，b >0，则12|a |＋|a |b 取最小值时，a 的值为________．答案 (1)5 (2)－2解析 (1)方法一 由x ＋3y ＝5xy 可得15y ＋35x＝1，∴3x ＋4y ＝(3x ＋4y )(15y ＋35x )＝95＋45＋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)，∴3x ＋4y 的最小值是5. 方法二 由x ＋3y ＝5xy 得x ＝3y5y －1， ∵x >0，y >0，∴y >15，∴3x ＋4y ＝9y5y －1＋4y ＝13(y －15)＋95＋45－4y5y －1＋4y＝135＋95·15y －15＋4(y －15)≥135＋23625＝5， 当且仅当y ＝12时等号成立，∴(3x ＋4y )min ＝5.(2)∵a ＋b ＝2，∴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 ＝a4|a |＋1， 当且仅当b 4|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． 思维升华 条件最值的求解通常有两种方法：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“1”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．(1)已知x ，y ∈(0，＋∞)，2x －3＝(12)y ，若1x ＋m y(m >0)的最小值为3，则m ＝________.(2)已知x >0，y >0，x ＋3y ＋xy ＝9，则x ＋3y 的最小值为________． 答案 (1)4 (2)6解析 (1)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 ＝mxy 时取等号)∴13(1＋m ＋2m )＝3， 解得m ＝4.(2)由已知得x ＝9－3y1＋y .方法一 (消元法) ∵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. 方法二 ∵x >0，y >0，9－(x ＋3y )＝xy ＝13x ·(3y )≤13·(x ＋3y 2)2，当且仅当x ＝3y 时等号成立． 设x ＋3y ＝t >0，则t 2＋12t －108≥0， ∴(t －6)(t ＋18)≥0，又∵t >0，∴t ≥6.故当x ＝3，y ＝1时，(x ＋3y )min ＝6.题型二 基本不等式与学科知识的综合命题点1 用基本不等式求解与其他知识结合的最值问题例3 (1)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________．(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________．答案 (1)9 (2)4解析 (1)圆x 2＋y 2－2y －5＝0化成标准方程， 得x 2＋(y －1)2＝6， 所以圆心为C (0,1)．因为直线ax ＋by ＋c －1＝0经过圆心C ， 所以a ×0＋b ×1＋c －1＝0，即b ＋c ＝1. 因此4b ＋1c ＝(b ＋c )(4b ＋1c )＝4c b ＋bc ＋5.因为b ，c >0， 所以4c b ＋b c≥24c b ·bc＝4. 当且仅当4c b ＝bc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.(2)由题意知：ab ＝1，∴m ＝b ＋1a ＝2b ，n ＝a ＋1b＝2a ，∴m ＋n ＝2(a ＋b )≥4ab ＝4，当且仅当a ＝b ＝1时，等号成立． 命题点2 求参数的值或取值范围例4 已知a >0，b >0，若不等式3a ＋1b ≥ma ＋3b 恒成立，则m 的最大值为________．答案 12解析 由3a ＋1b ≥ma ＋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.思维升华 (1)应用基本不等式判断不等式是否成立：对所给不等式(或式子)变形，然后利用基本不等式求解．(2)条件不等式的最值问题：通过条件转化成能利用基本不等式的形式求解．(3)求参数的值或范围：观察题目特点，利用基本不等式确定相关成立条件，从而得参数的值或范围．(1)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________．(2)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________________________________________________________________________． 答案 (1)32 (2)[－83，＋∞)解析 (1)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， 所以q 2－q －2＝0， 解得q ＝2或q ＝－1(舍去)． 因为a m a n ＝4a 1，所以q m ＋n －2＝16， 所以2m ＋n －2＝24，所以m ＋n ＝6. 所以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 ＝4mn 时，等号成立，故1m ＋4n 的最小值等于32. (2)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，＋∞)．题型三 不等式的实际应用例5 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． 解 (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，等号成立．故当x ＝1810千米/时时，这次行车的总费用最低，最低费用的值为2610元． 思维升华 (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．某工厂某种产品的年固定成本为250万元，每生产x 千件，需另投入成本为C (x )，当年产量不足80千件时，C (x )＝13x 2＋10x (万元)．当年产量不小于80千件时，C (x )＝51x ＋10 000x －1 450(万元)．每件商品售价为0.05万元．通过市场分析，该厂生产的商品能全部售完．(1)写出年利润L (x )(万元)关于年产量x (千件)的函数解析式；(2)当年产量为多少千件时，该厂在这一商品的生产中所获利润最大？ 解 (1)当0<x <80时，L (x )＝1 000x ×0.05－(13x 2＋10x )－250＝－13x 2＋40x －250.当x ≥80时，L (x )＝1 000x ×0.05－(51x ＋10 000x－1 450)－250 ＝1 200－(x ＋10 000x)．∴L (x )＝⎩⎨⎧－13x 2＋40x －250(0<x <80)，1 200－(x ＋10 000x)(x ≥80).(2)当0<x <80时，L (x )＝－13x 2＋40x －250.对称轴为x ＝60，即当x ＝60时，L (x )最大＝950(万元)． 当x ≥80时，L (x )＝1 200－(x ＋10 000x )≤1 200－210 000＝1 000(万元)，当且仅当x ＝100时，L (x )最大＝1 000(万元)， 综上所述，当x ＝100时，年获利最大．9．忽视最值取得的条件致误典例 (1)已知x >0，y >0，且1x ＋2y ＝1，则x ＋y 的最小值是________．(2)函数y ＝1－2x －3x(x <0)的最小值为________．易错分析 (1)多次使用基本不等式，忽略等号成立的条件．如：1＝1x ＋2y ≥22xy，∴xy ≥22，∴x ＋y ≥2xy ≥42，得(x ＋y )min ＝4 2.(2)没有注意到x <0这个条件误用基本不等式得2x ＋3x ≥2 6. 解析 (1)∵x >0，y >0， ∴x ＋y ＝(x ＋y )(1x ＋2y) ＝3＋y x ＋2x y≥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.(2)∵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. 答案 (1)3＋22 (2)1＋2 6温馨提醒 (1)利用基本不等式求最值，一定要注意应用条件；(2)尽量避免多次使用基本不等式，若必须多次使用，一定要保证等号成立的条件一致．[方法与技巧]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 2)2≤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．3．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． [失误与防范]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．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．A 组 专项基础训练(时间：30分钟)1．下列不等式一定成立的是________．①lg(x 2＋14)>lg x (x >0)； ②sin x ＋1sin x≥2(x ≠k π，k ∈Z )； ③x 2＋1≥2|x |(x ∈R )；④1x 2＋1>1(x ∈R )． 答案 ③解析 当x >0时，x 2＋14≥2·x ·12＝x ， 所以lg(x 2＋14)≥lg x (x >0)， 故①不正确；运用基本不等式时需保证“一正”“二定“三相等”，而当x ≠k π，k ∈Z 时，sin x 的正负不定，故②不正确；由基本不等式可知，③正确；当x ＝0时，有1x 2＋1＝1，故④不正确． 2．设非零实数a ，b ，则“a 2＋b 2≥2ab ”是“a b ＋b a≥2成立”的__________条件． 答案 必要不充分解析 因为a ，b ∈R 时，都有a 2＋b 2－2ab ＝(a －b )2≥0，即a 2＋b 2≥2ab ，而a b ＋b a≥2⇔ab >0， 所以“a 2＋b 2≥2ab ”是“a b ＋b a≥2成立”的必要不充分条件． 3．已知a >0，b >0，a ＋b ＝2，则y ＝1a ＋4b的最小值是________． 答案 92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 ＝4a b ，a >0，b >0，即a ＝23，b ＝43时取等号， 即1a ＋4b 的最小值是92. 4．(2014·重庆改编)若log 4(3a ＋4b )＝log 2ab ，则a ＋b 的最小值是________．答案 7＋4 3解析 由题意得⎩⎪⎨⎪⎧ ab >0，ab ≥0，3a ＋4b >0，所以⎩⎨⎧a >0，b >0. 又log 4(3a ＋4b )＝log 2ab ，所以log 4(3a ＋4b )＝log 4ab ，所以3a ＋4b ＝ab ，故4a ＋3b＝1. 所以a ＋b ＝(a ＋b )(4a ＋3b )＝7＋3a b ＋4b a≥7＋23a b ·4b a ＝7＋43， 当且仅当3a b ＝4b a时取等号． 5．已知正数x ，y 满足x ＋2y －xy ＝0，则x ＋2y 的最小值为________．答案 8解析 由x ＋2y －xy ＝0，得2x ＋1y＝1，且x >0，y >0. ∴x ＋2y ＝(x ＋2y )×(2x ＋1y )＝4y x ＋x y＋4≥4＋4＝8. 6．规定记号“⊗”表示一种运算，即a ⊗b ＝ab ＋a ＋b (a 、b 为正实数)．若1⊗k ＝3，则k 的值为________，此时函数f (x )＝k ⊗x x的最小值为________． 答案 1 3解析 1⊗k ＝k ＋1＋k ＝3，即k ＋k －2＝0，∴k ＝1或k ＝－2(舍去)．∴k ＝1.f (x )＝1⊗x x ＝x ＋x ＋1x ＝1＋x ＋1x≥1＋2＝3， 当且仅当x ＝1x ，即x ＝1时等号成立． 7．已知x >0，y >0，且4xy －x －2y ＝4，则xy 的最小值为________．答案 2解析 ∵x >0，y >0，x ＋2y ≥22xy ，∴4xy －(x ＋2y )≤4xy －22xy ，∴4≤4xy －22xy ， 即(2xy －2)(2xy ＋1)≥0，∴2xy ≥2，∴xy ≥2.8．若正数a ，b 满足1a ＋1b ＝1，则1a －1＋9b －1的最小值是________． 答案 6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，所以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，所以最小值为6.9．若当x >－3时，不等式a ≤x ＋2x ＋3恒成立，则a 的取值范围是________． 答案 (－∞，22－3]解析 设f (x )＝x ＋2x ＋3＝(x ＋3)＋2x ＋3－3， 因为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，所以a 的取值范围是(－∞，22－3]．10．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________． 答案 (－∞，－8]解析 分离变量得－(4＋a )＝3x ＋43x ≥4，得a ≤－8. 11．(2015·南通二模)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 )≤lg 10＝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＋2 5y x ·2x y ＝7＋21020， 当且仅当5y x ＝2x y 时，等号成立． 由⎩⎪⎨⎪⎧ 2x ＋5y ＝20，5y x ＝2x y ，解得⎩⎪⎨⎪⎧ x ＝1010－203，y ＝20－4103.∴1x ＋1y 的最小值为7＋21020. B 组 专项能力提升(时间：20分钟)12．设x ，y 均为正实数，且32＋x ＋32＋y＝1，则xy 的最小值为________． 答案 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16.13．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________________________________________________________________________．答案 [0，4a 1] 解析 因为m 2＋1m ＝m ＋1m≥2(当且仅当m ＝1时等号成立)， 所以要使不等式恒成立，则2≥|a i x －2|(i ＝1,2)恒成立，即－2≤a i x －2≤2，所以0≤a i x ≤4，因为a 1>a 2>0， 所以⎩⎨⎧ 0≤x ≤4a 1，0≤x ≤4a 2，即0≤x ≤4a 1， 所以使不等式恒成立的x 的取值范围是[0，4a 1]． 14．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________． 答案 [4,12]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≤12.15．设a >0，b >0，若3是3a 与3b 的等比中项，则1a ＋1b的最小值为________． 答案 4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． 16．经市场调查，某旅游城市在过去的一个月内(以30天计)，第t 天(1≤t ≤30，t ∈N *)的旅游人数f (t )(万人)近似地满足f (t )＝4＋1t，而人均消费g (t )(元)近似地满足g (t )＝120－|t －20|. (1)求该城市的旅游日收益W (t )(万元)与时间t (1≤t ≤30，t ∈N *)的函数关系式；(2)求该城市旅游日收益的最小值．解 (1)W (t )＝f (t )g (t )＝(4＋1t)(120－|t －20|) ＝⎩⎨⎧ 401＋4t ＋100t ， 1≤t ≤20，559＋140t－4t ， 20<t ≤30. (2)当t ∈[1,20]时，401＋4t ＋100t ≥401＋24t ·100t＝441(t ＝5时取最小值)． 当t ∈(20,30]时，因为W (t )＝559＋140t－4t 递减，所以t＝30时，W(t)有最小值W(30)＝4432，3所以t∈[1,30]时，W(t)的最小值为441万元．。
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。
完整版)基本不等式知识点和基本题型
完整版)基本不等式知识点和基本题型基本不等式专题辅导一、知识点总结1.基本不等式原始形式若a,b∈R，则a+b≥2ab若a,b∈R，则ab≤(a^2+b^2)/22.均值不等式若a,b∈R，则a+b/2≥√(ab)3.基本不等式的两个重要变形若a,b∈R，则(a+b)/2≥√(ab)若a,b∈R，则ab≤(a+b)^2/4特别说明：以上不等式中，当且仅当a=b时取“=”4.求最值的条件：“一正，二定，三相等”5.常用结论1.x+1/x≥2 (当且仅当x=1时取“=”)2.x+1/x≤-2 (当且仅当x=-1时取“=”)3.若ab>0，则(a/b+b/a)/2≥2 (当且仅当a=b时取“=”)4.若a,b∈R，则ab≤(a^2+b^2)/2≤(a+b)^2/2特别说明：以上不等式中，当且仅当a=b时取“=”6.柯西不等式若a,b∈R，则(a^2+b^2)(1+1)≥(a+b)^2二、题型分析题型一：利用基本不等式证明不等式1.设a,b均为正数，证明不等式:ab≥(a+b)^2/42.已知a,b,c为两两不相等的实数，求证：a^2/(b-c)^2+b^2/(c-a)^2+c^2/(a-b)^2≥23.已知a+b+c=1，求证：a^2+b^2+c^2+3(ab+bc+ca)≥4/34.已知a,b,c∈R，且a+b+c=1，求证：(1-a)(1-b)(1-c)≥8abc5.已知a,b,c∈R，且a+b+c=1，求证：|a-b|+|b-c|+|c-a|≥4√2/3题型二：利用不等式求最值1.已知a+b=1，求证：a^3+b^3≥1/42.已知a,b,c>0，且abc=1，求证：a/b+b/c+c/a≥a+b+c3.已知a,b,c>0，且a+b+c=1，求证：a/b+b/c+c/a≥34.已知a,b,c>0，求证：(a^2+b^2)/(a+b)+(b^2+c^2)/(b+c)+(c^2+a^2)/(c+a)≥(3/2)(a+b+c)5.已知a,b,c>0，求证：(a+b+c)(1/a+1/b+1/c)≥9基本不等式专题辅导一、知识点总结1.基本不等式原始形式若a,b∈R，则a+b≥2ab若a,b∈R，则ab≤(a²+b²)/22.均值不等式若a,b∈R，则a+b/2≥√(ab)3.基本不等式的两个重要变形若a,b∈R，则(a+b)/2≥√(ab)若a,b∈R，则ab≤(a+b)²/4特别说明：以上不等式中，当且仅当a=b时取“=”4.求最值的条件：“一正，二定，三相等”5.常用结论1.x+1/x≥2 (当且仅当x=1时取“=”)2.x+1/x≤-2 (当且仅当x=-1时取“=”)3.若ab>0，则(a/b+b/a)/2≥2 (当且仅当a=b时取“=”)4.若a,b∈R，则ab≤(a²+b²)/2≤(a+b)²/2特别说明：以上不等式中，当且仅当a=b时取“=”6.柯西不等式若a,b∈R，则(a²+b²)(1+1)≥(a+b)²二、题型分析题型一：利用基本不等式证明不等式1.设a,b均为正数，证明不等式:ab≥(a+b)²/42.已知a,b,c为两两不相等的实数，求证：a²/(b-c)²+b²/(c-a)²+c²/(a-b)²≥23.已知a+b+c=1，求证：a²+b²+c²+3(ab+bc+ca)≥4/34.已知a,b,c∈R，且a+b+c=1，求证：(1-a)(1-b)(1-c)≥8abc5.已知a,b,c∈R，且a+b+c=1，求证：|a-b|+|b-c|+|c-a|≥4√2/3题型二：利用不等式求最值1.已知a+b=1，求证：a³+b³≥1/42.已知a,b,c>0，且abc=1，求证：a/b+b/c+c/a≥a+b+c3.已知a,b,c>0，且a+b+c=1，求证：a/b+b/c+c/a≥34.已知a,b,c>0，求证：(a²+b²)/(a+b)+(b²+c²)/(b+c)+(c²+a²)/(c+a)≥(3/2)(a+b+c)5.已知a,b,c>0，求证：(a+b+c)(1/a+1/b+1/c)≥9选修4-5：不等式选讲1.设a,b,c均为正数，且a+b+c=1，证明：Ⅰ) ab+bc+ca≤1/3；Ⅱ) a^2b+b^2c+c^2a≥1/9.2.已知a≥b>0，求证：2a-b≥2ab-b^2.3.求下列函数的值域：1) y=3x+2；2) y=x(4-x)；3) y=x+(x>2)；4) y=x+(x<2)。
基本不等式经典例题（含知识点和例题详细解析）-（1）
基本不等式经典例题（含知识点和例题详细解析）-（1）基本不等式专题知识点：1. (1)若R b a ∈,，则ab b a 222≥+ (2)若R b a ∈,，则222b a ab +≤（当且仅当b a =时取“=”）2. (1)若*,R b a ∈，则ab b a ≥+2(2)若*,R b a ∈，则ab b a 2≥+ （当且仅当b a =时取“=”） (3)若*,R b a ∈，则22?+≤b a ab (当且仅当b a =时取“=”） 3.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“=”）4.若0>ab ，则2≥+ab b 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“=”） 5.若R b a ∈,，则2)2(222b a b a +≤+（当且仅当b a =时取“=”）注意：(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：求下列函数的值域（1）y ＝3x 2＋12x 2 （2）y ＝x ＋1x解：(1)y ＝3x 2＋12x 2 ≥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：凑项例已知54x <，求函数14245y x x =-+-的最大值。
专题2.2 基本不等式(解析版)
专题2.2基本不等式知识点①基本不等式1．基本不等式：ab ≤a ＋b22．基本不等式成立的条件：a >0，b >0.3．等号成立的条件：当且仅当a ＝b 时，等号成立．4．其中a ＋b2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．知识点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 ≤22⎪⎭⎫ ⎝⎛+b a (a ，b ∈R )．4．a 2＋b 22≥22⎪⎭⎫ ⎝⎛+b a (a ，b ∈R )．以上不等式等号成立的条件均为a ＝b .知识点③利用基本不等式求最值1．已知x ，y 都是正数，如果积xy 等于定值P ，那么当x ＝y 时，和x ＋y 有最小值2P .2．已知x ，y 都是正数，如果和x ＋y 等于定值S ，那么当x ＝y 时，积xy 有最大值14S 2.注意：利用不等式求最值应满足三个条件“一正、二定、三相等”．(1)“一正二定三相等”“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．题型一解法突破：两种常数处理方法(),ka a a b b a a=+-=.例1求12x x +-的最小值（2x >）.解：()1112222222x x x x x x ⎛⎫+=-++=-++ ⎪---⎝⎭因为2,20x x >->所以()122242x x ⎛⎫-++≥+=⎪-⎝⎭令122x x -=-解得3,1x x ==（舍）例2求1142x x +-的最小值（2x >）.解：()()111111112242422422x x x x x x ⎛⎫+=-++=-++ ⎪---⎝⎭因为2,20x x >->所以()11113242222x x ⎛⎫-++≥+= ⎪-⎝⎭令11(2)42x x -=-解得4,0x x ==（舍）1.以分式分母为主进行配凑使其定积2．注意变量范围，是否满足一正和三相等题型二解法突破:“1”的代换例1已知0,0x y >>，21x y +=求12xy+的最小值解：()1212122212149y xx y xy x y x y x y ⎛⎫⎛⎫+=+=++=+++≥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭例2已知0,0,1x y x y >>+=求1412x y +++的最小值解：()()1124,x y x y +=∴+++=，()()141411212124x y x y x y ⎛⎫+=++++⎡⎤ ⎪⎣⎦++++⎝⎭()41129144124x y x y +⎛⎫+=+++≥ ⎪++⎝⎭【审题要津和评注】此类题型主要核心是“1”的等价代换，以及以分式分母为依据构造倒数形式，注意例5，例6两个题目题型三消元法解法突破：此类题目特点是有多个变量，且变量间满足等式关系例1已知0,0,39x y x y xy >>++=求3x y +的最小解：()939,39,3x x y xy y x x y x -++=+=-=+，931233333x x x y x x x x -+-+=+=-++1212313910233x x x x =-+=++-≥++题型四换元法:一般求谁最值换谁为t例1已知0,0,39x y x y xy >>++=求3x y +的最小解：()23312x y x y xy ++≥≤()()223333,931212x y x y x y xy x y x y ++∴++≤++≤++令3x y t +=则29,612t t t +≥≥或18t ≤-（舍）即3x y +的最小是6【审题要津和评注】1.题型二的例三和题型三题型四比较类似注意区分2.若一个题目在连用多个基本不等式时需注意取等时自变量取值是否相同题型五基本不等式的使用条件解法突破：使用基本不等式前要注意验证使用条件是否满足例1已知5,4x <求14245x x -+-的最大值解：11424534545x x x x -+=-++--54504x x <∴-<,11453543,4554x x x x ⎛⎫-++=--++ ⎪--⎝⎭1540,54254x x x ->-+≥-1543154x x ⎛⎫--++≤ ⎪-⎝⎭一、单选题1．下列说法正确的为（）A ．12x x+≥B ．函数22243x y x +=+4C ．若0,x >则(2)x x -最大值为1D ．已知3a >时，44233+≥⋅--a a a a 43=-a a 即4a =时，43+-a a 取得最小值8【答案】C【解析】对于选项A ,只有当0x >时，才满足基本不等式的使用条件，则A 不正确；对于选项B ,22243x y x +=+2222231333x x x x ++=++++(233x t t +=≥，即(223y t t t =+≥在)3,⎡+∞⎣上单调递增，则最小值为min 2832333y =,则B 不正确；对于选项C ,()()22(2)211111x x x x x -=--++=--+≤，则C 正确；对于选项D ,当3a >时，()44433337333a a a a a a +=-++≥-⋅+=---，当且仅当433a a -=-时，即5a =，等号成立，则D 不正确.故选：C .2．函数2455())22x x f x x x -+=≥-有（）A ．最大值52B ．最小值52C ．最大值2D ．最小值2【答案】D 【解析】（方法1）52x ，20x ∴->，则2245(2)11(2)222(2)x x x x x x x -+-+==-+--- ，当且仅当122x x -=-，即3x =时，等号成立.（方法2）令2x t -=，52x ，12t ∴ ，2x t ∴=+.将其代入，原函数可化为22(2)4(2)5112t t t y t t t t +-+++===+= ，当且仅当1t t =，即1t =时等号成立，此时3x =.故选：D3．已知1x >，则41x x +-的最小值是()A ．5B ．4C ．8D ．6【答案】A【解析】∵1x >，∴10x ->，∴()44111511x x x x +=-+≥=--，当且仅当411x x -=-，即3x =时等号成立，∴41x x +-的最小值是5．故选：A ．4．已知a b >，且8ab =，则222a b a b+--的最小值是（）A ．6B ．8C ．14D ．16【答案】A【解析】因为8ab =，所以()222216a b ab a b a b a b a b a b-++==-+---.因为a b >，所以0a b ->，所以168a b a b -+≥=-，即28a b a b +≥-，当且仅当4a b -=时，等号成立，故222a b a b+--的最小值是6.故选：A5．设0a >，0b >，且1a b +=，则4aba b+的最大值为（）．A ．110B ．19C ．227D ．15【答案】B【解析】∵1a b +=，1414ab a b a b=++，()41414559a b a b a b a b b a ⎛⎫+=++=++≥+ ⎪⎝⎭，当且仅当23a =，13b =时取等号，∴149ab a b ≤+．故选：B ．6．下列不等式恒成立的是（）A ．2b a a b+≥B ．22a b ab +⎛⎫≥ ⎪⎝⎭C ．a b +≥D ．222a b ab+≥-【答案】D【解析】：对于A ：若1a =、1b =-时2b aa b+=-，故A 错误；对于B ：因为()20a b -≥，所以222a b ab +≥，所以2224a b ab ab ++≥，即22a b ab +⎛⎫≥ ⎪⎝⎭，当且仅当a b =时取等号，故B 错误；对于C ：若1a =-、1b =-时，22a b +=-<=，故C 错误；对于D ：因为()20a b +≥，所以2220a b ab ++≥，即222a b ab +≥-，当且仅当a b =时取等号，故D 正确；故选：D7．已知正实数a 、b 满足4a b +=，则11a b b a ⎛⎫⎛⎫++ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭的最小值为（）A ．2B ．4C ．254D ．1+【答案】B【解析】∵正实数a 、b 满足4a b +=，∴111224a b ab b a ab ⎛⎫⎛⎫++=++= ⎪⎪⎝⎭⎝⎭≥，当且仅当1ab ab=，即1,4ab a b =+=时，取等号，故选：B.8．已知x ，y ＞0，当x +y ＝2时，求41x y+的最小值（）A ．52B ．72C ．92D ．112【答案】C【解析】由题，()411411419552222y x x y x y x y x y ⎛⎛⎫⎛⎫+=++=++≥+= ⎪ ⎪ ⎝⎭⎝⎭⎝，当且仅当4y x x y =，即2x y =，即42,33x y ==时取等号故选：C9．已知,a b 为正实数，且196a b a b+=++，则a b +的最小值为（）A ．6B ．8C ．9D ．12【答案】B【解析】由题意，可得()()()()21996610616b a a b a b a b a b a b a b ⎛⎫+=+++=++++≥++ ⎪⎝⎭，则有()()26160a b a b +-+-≥，解得8a b +≥，当且仅当2a =，6b =取到最小值8.故选：B.10．已知x ，y 都是正数，若2x y +=，则14x y+的最小值为（）A ．74B ．92C ．134D ．1【答案】B【解析】因为2x y +=，所以1414141422x y y x x y x y x y ⎛⎫⎛⎫++=+⋅=+++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭．因为x ，y都是正数，由基本不等式有：44y x x y +≥=，所以141491422y x x y x y ⎛⎫+=+++≥ ⎪⎝⎭，当且仅当2, 2,y x x y =⎧⎨+=⎩即2,343x y ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩时取“＝”．故A ，C ，D 错误.故选：B ．11．已知0x >，0y >，且2x y xy +=，则2x y +的最小值为（）A ．8B．C ．9D．【答案】C【解析】因为2x y xy +=，0x >，0y >，所以211y x+=，∴()1222221459y x x y x y x y x y ⎛⎫+=++=+++≥+= ⎪⎝⎭，当且仅当3x y ==取得等号，则2x y +的最小值为9.故选：C12．已知正实数a 、b 满足11m a b +=，若11a b b a ⎛⎫⎛⎫++ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭的最小值为4，则实数m 的取值范围是（）A ．{}2B ．[)2,+∞C ．(]0,2D ．()0,∞+【答案】B【解析】：因为,a b 为正实数，11a b b a ⎛⎫⎛⎫++ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭=12ab ab ++24³=，当1ab ab =，即1ab =时等号成立，此时有1b a=，又因为11m a b +=，所以1a m a+=，由基本不等式可知12a a+≥（1a =时等号成立），所以2m ≥.故选：B.13．若0,0a b >>，且24a b +=，则下列不等式中成立的是（）A ．2ab <B ．2244b a +≥C ．22log log 1a b +<D ．9318a b +≥【答案】D【解析】0,0a b >>，24a b ∴+=≥，解得2ab ≤，当且仅当1,2a b ==时取等号，故选项A 错误；()()22222142282a b a b a b +=+≥+=，2224b a ∴+≥，当且仅当1,2a b ==时取等号，故选项B 错误；由A 可得2ab ≤，222log log log 1a b ab ∴+=≤，当且仅当1,2a b ==时取等号，故选项C 错误；2393318a b b a +≥==+，当且仅当1,2a b ==时取等号，故选项D 正确；故选：D14．已知实数,1x y >）A ．1BC ．2D．【答案】C【解析】因为,1x y >，所以10,10x y ->->，222++=222+≥x y =时取等号，=2≥=，2x y ==时取等号，2，故选：C15．已知a ，b 为正实数，且21a b +=，则22aa b+的最小值为（）A ．1B ．6C ．7D．【答案】B【解析】由已知条件得，2422446222a a b a b a a b a b a b +⎛⎫+=+=++≥+= ⎪⎝⎭，当且仅当22b a a b =，即25a =，15b =时取等号，∴22aa b+的最小值为6；故选：B.16．《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 +≤>>【解析】【分析】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 +≤，当且仅当a b =时取等号．故选：D.17．若2a >，3b >，则2223a b a b +--的最小值是（）A ．16B ．18C ．20D ．22【答案】C【解析】因为2a >，3b >，所以22224499492310232323a b a b a b a b a b a b -+-++=+=-++-++------1020≥+=(当且仅当4,6a b ==时，等号成立)，所以2223a b a b +--的最小值是20.故选：C18．已知实数x ，y 满足()212x x y y +=+，则227x y -的最小值为（）A ．103+B ．103-CD【答案】A【解析】：实数x ，y 满足()212x x y y+=+化为：()()21x y x y +-=令2x y m +=，x y n -=，则1mn =解得：23m n x +=，3m n y -=则：()()2222222222233162730916273091276309130910737m n m n m n mn m n m m x y +-=⎛⎫⎛⎫-⨯- ⎪=⨯++=⨯ ⎪++⎛⎫=⨯++ ⎪⎝⎭⎛⎫≥⨯ ⎪ ⎪⎝=⎭⎭⎝⎭⎝当且仅当22276m m =，即2m =所以227x y -故选：A.19．若对任意实数0,0x y >>，不等式()x a x y ≤+恒成立，则实数a 的最小值为（）AB1C1D【答案】D【解析】由题意可得，a ≥0,0x y >>1y x +(0)t t =>2111t t x +=++，再设1(1)t m m +=>，则22111(1)1t m y t m x+===++-+212222m m m m m =-++-12≤==，当且仅当21m m ==时取得“=”.所以212a ≥，即实数a 的最小值为12.故选：D.20．已知实数0,1a b >>满足5a b +＝，则211a b +-的最小值为（）A ．34+B ．34+C ．36+D ．36+【答案】A【解析】：因为0,1a b >>满足5a b +＝，则()21211(1114a b a b a b +=++-⨯⎡⎤⎣⎦--()21113(3414b a a b -⎡⎤=++≥+⎢⎥-⎣⎦，当且仅当()211b aa b -=-时取等号，故选：A ．。
高中数学必修5基本不等式精选题目（附答案）
高中数学必修5基本不等式精选题目（附答案）高中数学必修5基本不等式精选题目(附答案）1．重要不等式当a ，b 是任意实数时，有a 2＋b 2≥2ab ，当且仅当a ＝b 时，等号成立． 2．基本不等式(1)有关概念：当a ，b 均为正数时，把a ＋b2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．(2)不等式：当a ，b 是任意正实数时，a ，b 的几何平均数不大于它们的算术平均数，即ab ≤a ＋b2，当且仅当a ＝b 时，等号成立．(3)变形：ab ≤? ????a ＋b 22≤a 2＋b 22，a ＋b ≥2ab (其中a ＞0，b ＞0，当且仅当a＝b 时等号成立)．题型一：利用基本不等式比较大小1.已知m ＝a ＋1a －2(a >2)，n ＝22－b 2(b ≠0)，则m ，n 之间的大小关系是( ) A ．m >n B ．m <="">D ．不确定2.若a >b >1，P ＝lg a ·lg b ，Q ＝12(lg a ＋lg b )，R ＝lg a ＋b 2，则P ，Q ，R 的大小关系是________．题型二：利用基本不等式证明不等式3.已知a ，b ，c 均为正实数，求证：2b ＋3c －a a ＋a ＋3c －2b 2b ＋a ＋2b －3c3c ≥3.4.已知a ，b ，c 为正实数，且a ＋b ＋c ＝1，求证：? ????1a －1? ????1b －1? ??1c －1≥8.题型三：利用基本不等式求最值5.已知lg a ＋lg b ＝2，求a ＋b 的最小值．6.已知x ＞0，y ＞0，且2x ＋3y ＝6，求xy 的最大值．7.已知x ＞0，y ＞0，1x ＋9y ＝1，求x ＋y 的最小值．8．已知a >0，b >0，2a ＋1b ＝16，若不等式2a ＋b ≥9m 恒成立，则m 的最大值为( )A ．8B ．7C ．6D ．5题型四：利用基本不等式解应用题9.某单位决定投资3 200元建一仓库(长方体状)，高度恒定，它的后墙利用旧墙不花钱，正面用铁栅，每米长造价40元，两侧墙砌砖，每米长造价45元，顶部每平方米造价20元，求：(1)仓库面积S 的最大允许值是多少？(2)为使S 达到最大，而实际投资又不超过预算，那么正面铁栅应设计为多长？巩固练习：1．下列结论正确的是( ) A ．当x >0且x ≠1时，lg x ＋1lg x ≥2 B ．当x >0时，x ＋1x≥2 C ．当x ≥2时，x ＋1x 的最小值为2 D ．当0<="">x 无最大值2．下列各式中，对任何实数x 都成立的一个式子是( ) A ．lg(x 2＋1)≥lg(2x ) B ．x 2＋1>2x C.1x 2＋1≤1 D ．x ＋1x ≥23．设a ，b 为正数，且a ＋b ≤4，则下列各式中正确的一个是( ) A.1a ＋1b <1 B.1a ＋1b ≥1 C.1a ＋1b <2D.1a ＋1b ≥24．四个不相等的正数a ，b ，c ，d 成等差数列，则( ) A.a ＋d2>bcB.a ＋d2<bc< p="">C.a＋d2＝bc D.a＋d2≤bc5．若x>0，y>0，且2x＋8y＝1，则xy有()A．最大值64B．最小值1 64C．最小值12D．最小值646．若a>0，b>0，且1a＋1b＝ab，则a3＋b3的最小值为________．7．(2017·江苏高考)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________．8．若对任意x>0，xx2＋3x＋1≤a恒成立，则a的取值范围是________．9．(1)已知x<3，求f(x)＝4x－3＋x的最大值；参考答案：1.解：因为a>2，所以a－2>0，又因为m＝a＋1a－2＝(a－2)＋1a－2＋2，所以m≥2(a－2)·1a－2＋2＝4，由b≠0，得b2≠0，所以2－b2<2，n＝22－b2<4，综上可知m>n.2.解：因为a>b>1，所以lg a>lg b>0，所以Q＝12(lg a＋lg b)>lg a·lg b＝P；Q＝12(lg a＋lg b)＝lg a＋lg b＝lg ab<lg< p="">a＋b2＝R.所以P<q<r.< p="">3.[证明]∵a，b，c均为正实数，∴2ba＋a2b≥2(当且仅当a＝2b时等号成立)，3c a＋a3c≥2(当且仅当a＝3c时等号成立)，3c 2b ＋2b3c ≥2(当且仅当2b ＝3c 时等号成立)，将上述三式相加得? ????2b a ＋a 2b ＋? ????3c a ＋a 3c ＋? ????3c 2b ＋2b 3c ≥6(当且仅当a ＝2b ＝3c时等号成立)，∴? ????2b a ＋a 2b －1＋? ????3c a ＋a 3c －1＋? ????3c 2b ＋2b 3c －1≥3(当且仅当a ＝2b ＝3c 时等号成立)，即2b ＋3c －a a ＋a ＋3c －2b 2b ＋a ＋2b －3c 3c ≥3(当且仅当a ＝2b ＝3c 时等号成立)．4.证明：因为a ，b ，c 为正实数，且a ＋b ＋c ＝1，所以1a －1＝1－a a ＝b ＋c a ≥2bc a . 同理，1b －1≥2ac b ，1c －1≥2abc . 上述三个不等式两边均为正，相乘得? ????1a －1? ????1b －1? ????1c －1≥2bc a ·2ac b ·2abc ＝8，当且仅当a ＝b ＝c ＝13时，取等号.5.解：由lg a ＋lg b ＝2可得lg ab ＝2，即ab ＝100，且a ＞0，b ＞0，因此由基本不等式可得a ＋b ≥2ab ＝2100 ＝20，当且仅当a ＝b ＝10时，a ＋b 取到最小值20. 6.解：∵x ＞0，y ＞0,2x ＋3y ＝6，∴xy ＝16(2x ·3y )≤16·?2x ＋3y 22＝16·? ????622＝32，当且仅当2x ＝3y ，即x ＝32，y ＝1时，xy 取到最大值32. 7.解：∵1x ＋9y ＝1，∴x ＋y ＝(x ＋y )·? ??1x ＋9y＝1＋9x y ＋y x ＋9＝y x ＋9xy ＋10，又∵x ＞0，y ＞0，∴y x ＋9xy ＋10≥2y x ·9xy ＋10＝16，当且仅当y x ＝9xy ，即y ＝3x 时，等号成立．由y ＝3x ，1x ＋9y＝1，得x ＝4，y ＝12，即当x ＝4，y ＝12时，x ＋y 取得最小值16.8.解析：选C 由已知，可得6? 2a ＋1b ＝1，∴2a ＋b ＝6? ????2a ＋1b ·(2a ＋b )＝6? ?5＋2a b ＋2b a ≥6×(5＋4)＝54，当且仅当2a b ＝2b a 时等号成立，∴9m ≤54，即m ≤6，故选C.9.[解] (1)设铁栅长为x 米，一堵砖墙长为y 米，而顶部面积为S ＝xy ，依题意得，40x ＋2×45y ＋20xy ＝3 200，由基本不等式得3 200≥240x ×90y ＋20xy ＝120xy ＋20xy ，＝120S ＋20S .所以S ＋6S －160≤0，即(S －10)(S ＋16)≤0，故S ≤10，从而S ≤100，所以S 的最大允许值是100平方米，(2)取得最大值的条件是40x ＝90y 且xy ＝100，求得x ＝15，即铁栅的长是15米．练习：1.解析：选B A 中，当0<="">lg x ≥2不成立；由基本不等式知B 正确；C 中，由对勾函数的单调性，知x ＋1x 的最小值为52；D 中，由函数f (x )＝x －1x 在区间(0,2]上单调递增，知x －1x 的最大值为32，故选B.2.解析：选C 对于A ，当x ≤0时，无意义，故A 不恒成立；对于B ，当x ＝1时，x 2＋1＝2x ，故B 不成立；对于D ，当x <0时，不成立．对于C ，x 2＋1≥1，∴1x 2＋1≤1成立．故选C. 3.解析：选B 因为ab ≤?a ＋b 22≤? ??422＝4，所以1a ＋1b ≥21ab ≥214＝1.4.解析：选A 因为a ，b ，c ，d 成等差数列，则a ＋d ＝b ＋c ，又因为a ，b ，c ，d 均大于0且不相等，所以b ＋c >2bc ，故a ＋d2>bc .5.解析：选D 由题意xy ＝? ????2x ＋8y xy ＝2y ＋8x ≥22y ·8x ＝8xy ，∴xy ≥8，即xy 有最小值64，等号成立的条件是x ＝4，y ＝16.6.解析：∵a >0，b >0，∴ab ＝1a ＋1b ≥21ab ，即ab ≥2，当且仅当 a ＝b ＝2时取等号，∴a 3＋b 3≥2(ab )3≥223＝42，当且仅当a ＝b ＝2时取等号，则a 3＋b 3的最小值为4 2.7.解析：由题意，一年购买600x 次，则总运费与总存储费用之和为600x ×6＋4x ＝4? ??900x ＋x ≥8900x ·x ＝240，当且仅当x ＝30时取等号，故总运费与总存储费用之和最小时x 的值是30.8.解析：因为x >0，所以x ＋1x ≥2.当且仅当x ＝1时取等号，所以有xx 2＋3x ＋1＝1x ＋1x ＋3≤12＋3＝15，即x x 2＋3x ＋1的最大值为15，故a ≥15. 答案：15，＋∞(2)已知x ，y 是正实数，且x ＋y ＝4，求1x ＋3y 的最小值． 9.解：(1)∵x <3，∴x －3<0，∴f (x )＝4x －3＋x ＝4x －3＋(x －3)＋3 ＝－43－x ＋(3－x )＋3≤－243－x·(3－x )＋3＝－1，当且仅当43－x＝3－x ，即x ＝1时取等号，∴f (x )的最大值为－1. (2)∵x ，y 是正实数，∴(x ＋y )? ????1x ＋3y ＝4＋? ????y x ＋3x y ≥4＋2 3.当且仅当y x ＝3xy ，即x ＝2(3－1)，y ＝2(3－3)时取“＝”号．又x ＋y ＝4，∴1x ＋3y ≥1＋32，故1x ＋3y 的最小值为1＋32.</q<r.<></lg<></bc<>。
专题2.2 基本不等式(解析版).
专题2.2基本不等式知识点一基本不等式1．基本不等式：如果0,2a ba b +>>≤，当且仅当a b =时，等号成立．其中2ab叫做正数a ，b 叫做正数a ，b 的几何平均数．2．变形：ab ≤2ab ⎛⎫⎪⎝⎭2，a ，b ∈R ，当且仅当a ＝b 时，等号成立．a ＋b ≥2，a ，b 都是正数，当且仅当a ＝b 时，等号成立．知识点二用基本不等式求最值用基本不等式2xy求最值应注意：(1)x ，y 是正数．(2)①如果xy 等于定值P ，那么当x ＝y 时，和x ＋y 有最小值；②如果x ＋y 等于定值S ，那么当x ＝y 时，积xy 有最大值14S 2.(3)讨论等号成立的条件是否满足．知识点三基本不等式的两个变形1.22222a b a b ab ++⎛⎫≥≥ ⎪⎝⎭(,a b ∈R ，当且仅当a b =时取等号)；2.2112a ba b+≥≥+(0,0a b>>，当且仅当a b=时取等号).利用基本不等式求最值(1)拼凑法，拼凑法求解最值，其实质就是先通过代数式变形拼凑出和或积为常数的两项，然后利用基本不等式求解最值．利用基本不等式求解最值时，要注意“一正、二定、三相等”，尤其是要注意验证等号成立的条件．(2)常数代换法，常数代换法解题的关键是通过代数式的变形，构造和式或积式为定值的式子，然后利用基本不等式求解最值．应用此种方法求解最值时，应把“1”的表达式与所求最值的表达式相乘求积或相除求商．【例1】4(1)y x xx=+ 的最小值为()A．2B．3C．4D．5【解答】解：由已知函数4y xx=+，1x ，∴40x>，∴44xx+=，当且仅当4xx=，即2x=时等号成立，∴当2x=时，函数4y xx=+有最小值是4，故选：C．【变式训练1】函数20()5(0)f x x xx=+>的最小值为()A．10B．15C．20D．25【解答】解：由题意20()520f x xx=+=，当且仅当205xx=，即2x=时取等号，此时取得最小值为20，故选：C．【变式训练2】若0x >，则函数1()2f x x x=+的最小值是()A B ．2C ．D ．【解答】解：由0x >，得1()2f x x x =+= ，当且仅当12x x =，即2x =时等号成立，所以1()2f x x x=+的最小值为故选：C ．【变式训练3】已知0x >，则2x x+的最小值为()AB ．2C ．D ．4【解答】解：由0x >，2x x +=当且仅当2x x=，即x =时，取得等号，故2x x+的最小值为故选：C ．【例2】函数16(2)2y x x x =+>-+取最小值时x 的值为()A ．6B ．2C D 【解答】解：2x >-，20x ∴+>，函数1616(2)22622y x x x x =+=++-=++ ，当且仅当1622x x +=+，即2x =时取等号．故选：B ．【变式训练1】若1a >，则11a a +-有()A ．最小值为3B ．最大值为3C ．最小值为1-D ．最大值为1-【解答】解：因为1a >，所以10a ->，所以11111311a a a a +=-++=-- ，当且仅当111a a -=-，即2a =时，等号成立，所以11a a +-有最小值故选：A ．【变式训练2】函数1(2)2y x x x =+>-+的最小值为()A ．3B ．2C ．1D ．0【解答】解：由2x >-，得20x +>，102x >+，所以11222022y x x x x =+=++-=++ ，当且仅当122x x +=+，即1x =-时，等号成立．所以12y x x =++的最小值为故选：D ．【变式训练3】函数413(313y x x x =+>-的最小值为()A ．8B ．7C ．6D ．5【解答】解：由13x >，得310x ->，所以443311153131y x x x x =+=-+++=-- ，当且仅当43131x x -=-，即1x =时等号成立，所以4331y x x =+-的最小值为故选：D ．【例3】若a ，b 是两正实数，341b a+=，则a b +的最小值是()A ．B ．C ．7+D ．7+【解答】解：因为a ，b 是两正实数，341b a+=，则4343()(777b a a b a b a b a b +=++=+++=+当且仅当43b a a b =且341b a+=，即4a =+，3b =+故选：C ．【变式训练1】若0x >，0y >，且131x y+=，则3x y +的最小值为()A ．12B ．6C ．14D ．16【解答】解：因为0x >，0y >，且131x y+=，则1393(3)()6612y x x y x y x y x y +=++=+++ ，当且仅当9y x x y =且131x y +=，即2x =，6y =时取等号．故选：A ．【变式训练2】已知x ，y 都是正数，若2x y +=，则14x y+的最小值为()A ．74B ．92C ．134D ．1【解答】解：已知x ，y 都是正数，且2x y +=，则141141419()()(5)2222y x x y x y x y x y +=++=+++= ，当且仅当23x =，43y =时等号成立，所以14x y +的最小值为：92．故选：B ．【变式训练3】若0x >，0y >，且131x y+=，则3x y +的最小值为()A ．6B ．12C ．14D ．16【解答】解：因为1393(3)()666612y x x y x y x y x y +=++=++++= ，当且仅当9y xx y=，即2x =，6y =时取得最小值为12，故选：B ．【例4】已知x ，0y >且2x y xy +=，则x y +的最小值为()A ．3+B ．C ．D ．6【解答】解：0x >，0y >，且2x y xy +=，∴121y x+=，122()()333y x x y x y y x x y ∴+=++=++++当且仅当2y x x y =且121y x+=，即1y =+2x =+时取等号，故选：A ．【变式训练1】已知正实数x ，y 满足2x y xy +=，则2x y +的最小值为()A ．8B ．9C ．5D ．7【解答】解：2x y xy +=可得121x y+=，12222(2)()559y x x y x y x y x y ∴+=++=+++ ，当且仅当x y =时，取得最小值9故选：B ．【变式训练2】已知0x >，0y >，且4x y xy +=，则16x y +的最小值为()A ．64B ．81C ．100D ．121【解答】解：由4(0,0)x y xy x y +=>>，可得411y x+=，则4141616(16)()16465651681x y x y x y y x y x +=++=+++++= ，当且仅当416x y y x =且411y x+=，即9x =，92y =时取等号，此时取得最小值81故选：B ．【变式训练3】若正数a ，b 满足a b ab +=，则2a b +的最小值为()A ．6B ．C ．3+D ．2+【解答】解：因为正数a ，b 满足a b ab +=，所以111b a+=，则1122(2)(33b aa b a b a b a b+=++=+++ ，当且仅当2b a a b =且111a b+=，即1a =12b =+时取等号，所以2a b +的最小值为3+．故选：C ．基本不等式与恒成立(1)分离参数，转化为求代数式的最值问题．(2)观察题目特点，利用基本不等式确定相关成立条件，从而得参数的值或取值范围．【例5】设0a >，0b >，191a b+=，若不等式a b m + 恒成立，则实数m 的取值范围是()A ．(-∞，8]B ．(-∞，16]C ．(-∞，7]D ．[16，)+∞【解答】解：0a >，0b >，191a b+=，则199()()191016a b a b a b a b b a +=++=++++= ，当且仅当3b a =，4a =，12b =，上式取得等号，由不等式a b m + 恒成立，可得()16min m a b += ，故选：B ．【变式训练1】设0a >，0b >，142a b+=，则使得a b m + 恒成立，求m 的取值范围是()A ．(,9)-∞B ．(0，1]C ．9(,]2-∞D ．(-∞，8]【解答】解：因为0a >，0b >，142a b+=，所以1141419()()(5)(52222b a a b a b a b a b +=++=+++= ，当且仅当322b a ==时取“=”，若使得a b m + 恒成立，则m 的取值范围是92m ，即(-∞，9]2．故选：C ．【变式训练2】已知x ，y R +∈且4x y +=，则使不等式14m x y+ 恒成立的实数m 的取值范围为()A ．(2,)+∞B ．(-∞，74C ．(3,)+∞D ．(-∞，94【解答】解：由题意知两个正数x ，y 满足4x y +=，则141141419()()(14)(54444y x x y x y x y x y +=++=++++= ，当且仅当43x =，83y =时取等号，94m ∴，故选：D ．【变式训练3】若0x >，0y >，且211x y+=，227x y m m +>+恒成立，则实数m 的取值范围是()A ．81m -<<B ．8m <-或1m >C ．1m <-或8m >D ．18m -<<【解答】解：根据题意，0x >，0y >，且211x y+=，则2142(2)()448y x x y x y x y x y +=++=+++ ，当且仅当24x y ==时等号成立，即2x y +的最小值为8，若227x y m m +>+恒成立，必有278m m +<，解可得81m -<<．即m 的取值范围为(8,1)-．故选：A ．基本不等式综合【例6】已知0x >，0y >且3210x y +=，则下列结论正确的是()A ．05y <<B +C ．22x y +的最小值为10013D ．xy 的最大值为625【解答】解：0x >，0y >，3210x y +=，31020x y ∴=->，故05y <<，故选项A 正确；22(32)x y + ，即220 ，∴+，当且仅当32x y =，即53x =，52y =时，等号成立，的最大值为，故选项B 正确；3210x y +=，1032xy -∴=，故2222103(2x x y x -+=+21315254x x =-+，由二次函数的性质知，当3013x =时取得最小值2133030100(152********⨯-⨯+=，故选项C 正确；0x >，0y >，3210x y +=，32x y ∴+，即10，5，故256xy，当且仅当32x y =，即53x =，52y =时，等号成立，故xy 的最大值为256，故选项D 错误；故选：ABC ．【变式训练1】已知0a >，0b >，2a b ab +=，则下列结论正确的是()A ．a b +的最小值为3+B ．22a b +的最小值为16C +D ．lga lgb +的最小值为32lg 【解答】解：因为0a >，0b >，2a b ab +=，即211b a+=，所以122()(33b a a b a b a b a b +=++=+++ ，当且仅当2b a a b =且211b a +=，即1a =+，2b =+此时a b +取得最小值3+，A 正确；因为1242(2)()448b a ab a b a b a b a b =+=++=+++= ，当且仅当4b aa b =且2a b ab +=，即2a =，4b =时取等号，此时ab 取最小值8，所以Lga lgb lgab =+=取得最小值832lg lg =，D 正确；因为222a b ab + （当且仅当a b =时取等号），8ab （当且仅当2a =，4b =时取等号），所以2216a b +>，B 错误；212112a b =+++=，当且仅当1212a b ==，即2a =，4b =时取等号，此+取得最大值C 正确．故选：ACD ．【变式训练2】设正实数a ，b 满足1a b +=，则下列结论正确的是()A ．11a b+有最小值4B 12CD ．22a b +有最小值12【解答】解：因为正实数a ，b 满足1a b +=，所以11224a b a b b a a b a b a b +++=+=+++= ，当且仅当a b b a =且1a b +=，即12a b ==时取等号，a b +取得最小值4，A 正确，122a b +=，当且仅当12a b ==12，B 正确，212a b +=+++，当且仅当12a b ==+取的最大值C 正确，22211()2121242a b a b ab ab +=+-=--⨯= ，当且仅当12a b ==时取等号，22a b +取得最小值12．D 正确，故选：ABCD ．【变式训练3】设正实数m ，n 满足2m n +=，则下列说法正确的是()A ．11m n+上的最小值为2B ．mn 的最大值为1C 的最大值为4D ．22m n +的最小值为54【解答】解：因为正实数m ，n 满足2m n +=，所以1111((2)222m n m n n m m n m n m n +++=+=++ ，当且1n =时取等号，A 正确；2(12m n mn += ，当且仅当1m n ==时取等号，B 正确；2224mn =+ ，当且仅当1m n ==时取等号，22 ，C 错误；222()2422m n m n mn mn +=+-=- ，当且仅当1m n ==时取等号，D 错误．故选：AB ．不等式的证明(1)策略：从已证不等式和问题的已知条件出发，借助不等式的性质和有关定理，经过逐步的逻辑推理，最后转化为所求问题，其特征是以“已知”看“可知”，逐步推向“未知”．(2)注意事项：①多次使用基本不等式时，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对不能直接使用基本不等式的证明可重新组合，形成基本不等式模型，再使用．【例7】已知a ，b ，c 均为正数，且1abc =，求证：111a b c+++．【解答】证明：由a ，b ，c 为正数，根据平均值不等式，得11a b +11b c +，11c a +当且仅当a b c ==时等号成立，将此三式相加，得1112()a b c ++，即111a b c ++．由1abc =1=．所以，111a b c ++=【变式训练1】已知a ，b R +∈，设x =y =，求证：（1）xy ab ；（2）x y a b ++ ．【解答】证明：（1）a ，b R +∈，x =y =，xy ab ∴=，当且仅当a b =时取等号．（2）a ，b R +∈，x y +=，则222222()()()()(22a b a b a b x y a b ab +++-+=+-++=-，而4422()()8()a b a b ab a b +--=+，4224()8()()a b ab a b a b ∴+-+=-，2()a b ∴+ ，22()()0a b x y ∴+-+ ，a b x y ∴++ ．【变式训练2】已知0a >，0b >，且1a b +=，求证：11(19a b++ ．【解答】解：0a >，0b >，且1a b +=∴11(1)(1)a b a ba b a b ++++=++22(2)(24b a a b b a a b b a a b =++=+++⨯2255549b a a b =+++=+= 当且仅当22b a a b =，即12a b ==时取“=”号．故原题得证．【变式训练3】解答下列各题．（1）设0a >，0b >，1a b +=，求证：1118a b ab++ ；（2）设a b c >>且11ma b b c a c+---恒成立，求实数m 的取值范围．【解答】解：（1）证明：0a >，0b >，1a b +=，∴11112a b a b ab ab ab ab +++=+=，21(24a b ab += ，104ab ∴<，（当且仅当12a b ==时取等号）故28ab，即1118a b ab++ ．（2）a c >，0a c ∴->，11ma b b c a c +---恒成立，a c a cm a b b c--∴+--恒成立，即2a c a c a b b c a b b c b c a bm a b b c a b b c a b b c---+--+---+=+=++------，又a b c >>，0a b ∴->，0b c ->，则224b c a b a b b c --+++=-- ．当且仅当b c a b -=-，即2a c b +=时上式等号成立．4m ∴ ，m ∴的取值范围是：(-∞，4]．基本不等式的实际应用应用基本不等式解决实际问题的步骤(1)认真审题，恰当选择变量(x 或y)，并求其取值范围；(2)用x 或y 表示要求最大(小)值的量z ；(3)利用基本不等式，求出z 的最大(小)值；(4)回到实际问题中去，写出实际问题的答案．【例8】如图，计划用篱笆围成一个一边靠墙（墙的长度没有限制）的矩形菜园．设菜园的长为x ，宽为y ．（1）若菜园面积为72，则x ，y 为何值时，可使所用篱笆总长最小？（2）若使用的篱笆总长度为30，求12x y+的最小值．【解答】解：（1）由题意知：72xy =，篱笆总长为2x y +．又224x y += ，当且仅当2x y =，即12x =，6y =时等号成立．∴当12x =，6y =时，可使所用篱笆总长最小；（2）由题意得：230x y +=，又1222()(2)559y x x y x y x y ++=+++ ，∴12310x y + ，当且仅当x y =，即10x =，10y =时等号成立．∴12x y+的最小值是310．【变式训练1】经过长期观测得到：在交通繁忙的时段内，某公路段汽车的车流量y （千辆/小时）与汽车的平均速度υ（千米/小时）之间的函数关系为：2920(0)31600y υυυυ=>++．（1）在该时段内，当汽车的平均速度υ为多少时，车流量最大？最大车流量为多少？（保留分数形式）（2）若要求在该时段内车流量超过10千辆/小时，则汽车的平均速度应在什么范围内？【解答】解：（1）依题意，2920920920160031600833()y v vυυυ==++++ ，当且仅当1600v v=，即40v =时，上式等号成立，92083max y ∴=（千辆/时）．当40/v km h =时，车流量最大，最大车流量约为92083千辆/时；（2）由条件得29201031600υυυ>++，整理得28916000v v -+<，即(25)(64)0v v --<，解得2564v <<，所以，如果要求在该时段内车流量超过10千辆/时，则汽车的平均速度应大于25/km h 且小于64/km h ．【变式训练2】某单位有员工1000名，平均每人每年创造利润10万元，为了增加企业竞争力，决定优化产业结构，调整出*()x x N ∈名员工从事第三产业，调整后他们平均每人每年创造利润为310()500xa -万元(0)a >，剩下的员工平均每人每年创造的利润可以提高0.2%x ．（1）若要保证剩余员工创造的年总利润不低于原来1000名员工创造的年总利润，则最多调整出多少名员工从事第三产业？（2）在（1）的条件下，若调整出的员工创造的年总利润始终不高于剩余与员工创造的年总利润，则a 的取值范围是多少？【解答】解：（1）由题意得：10(1000)(10.2%)101000x x -+⨯ ，即25000x x - ，又0x >，所以0500x < ．即最多调整500名员工从事第三产业．（2）从事第三产业的员工创造的年总利润为310(500xa x -万元，从事原来产业的员工的年总利润为110(1000)(1)500x x -+万元，则310()10(1000)(10.2%)500xa x x x --+ 所以223110002500500x ax x x x -+-- ，所以221000500x ax x ++ ，即210001500x a x ++ 恒成立，因为210004500x x += ，当且仅当21000500x x=，即500x =时等号成立．所以5a ，又0a >，所以05a < ，即a 的取值范围为(0，5]．【变式训练3】2018年10月19日，由中国工信部、江西省政府联合主办的世界VR （虚拟现实）产业大会在南昌开幕，南昌在红谷滩新区建立VR 特色小镇项目．现某厂商抓住商机在去年用450万元购进一批VR 设备，经调试后今年投入使用，计划第一年维修、保养费用22万元，从第二年开始，每年所需维修、保养费用比上一年增加4万元，该设备使用后，每年的总收入为180万元，设使用x 年后设备的盈利额为y 万元．（1）写出y 与x 之间的函数关系式；（2）使用若干年后，当年平均盈利额达到最大值时，求该厂商的盈利额．【解答】解：（1）依题得：2*(1)180[224]4502160450()2x x y x x x x x N -=-+⨯-=-+-∈-----（6分）（2）4504502160160(2)160100y x x x x x =-+-=-+-= ，当且仅当4502x x=时，即15x =时等号成立．∴使用15年后平均盈利额达到最大值，该厂商盈利额为1500万元．--------------（12分）1．4(1)?y x x x=+ 的最小值为()A ．2B ．3C ．4D ．5【解答】解：由已知函数4y x x=+，1x ，∴40?x>，∴44?x x += ，当且仅当4?x x=，即2?x =时等号成立，?∴当2?x =时，函数4?y x x=+有最小值是4，故选：C ．2．函数20()5(0)f x x x x=+>的最小值为()A ．10B ．15C ．20D ．25【解答】解：由题意20()520f x x x =+= ，当且仅当205x x=，即2x =时取等号，此时取得最小值为20，故选：C ．3．若0x >，则函数1()2f x x x=+的最小值是()A B ．2C ．D ．【解答】解：由0x >，得1()2f x x x =+= ，当且仅当12x x =，即x =时等号成立，所以1()2f x x x=+的最小值为故选：C ．4．已知0x >，则2x x+的最小值为()A B ．2C ．D ．4【解答】解：由0x >，2x x +=当且仅当2x x=，即x =时，取得等号，故2x x+的最小值为故选：C ．5．函数16(2)2y x x x =+>-+取最小值时x 的值为()A ．6B ．2C D【解答】解：2x >-，20x ∴+>，函数1616(2)22622y x x x x =+=++-=++ ，当且仅当1622x x +=+，即2x =时取等号．故选：B ．6．若1a >，则11a a +-有()A ．最小值为3B ．最大值为3C ．最小值为1-D ．最大值为1-【解答】解：因为1a >，所以10a ->，所以11111311a a a a +=-++=-- ，当且仅当111a a -=-，即2a =时，等号成立，所以11a a +-有最小值3．故选：A ．7．函数1(2)2y x x x =+>-+的最小值为()A ．3B ．2C ．1D ．0【解答】解：由2x >-，得20x +>，102x >+，所以11222022y x x x x =+=++-=++ ，当且仅当122x x +=+，即1x =-时，等号成立．所以12y x x =++的最小值为0．故选：D ．8．函数413()313y x x x =+>-的最小值为()A ．8B ．7C ．6D ．5【解答】解：由13x >，得310x ->，所以443311153131y x x x x =+=-+++=-- ，当且仅当43131x x -=-，即1x =时等号成立，所以4331y x x =+-的最小值为5．故选：D ．9．若a ，b 是两正实数，341b a+=，则a b +的最小值是()A ．B ．C ．7+D ．7+【解答】解：因为a ，b 是两正实数，341b a+=，则4343()(777b a a b a b a b a b +=++=+++=+当且仅当43b a a b =且341b a+=，即4a =+，3b =+故选：C ．10．若0x >，0y >，且131x y+=，则3x y +的最小值为()A ．12B ．6C ．14D ．16【解答】解：因为0x >，0y >，且131x y+=，则1393(3)()6612y x x y x y x y x y +=++=+++ ，当且仅当9y x x y =且131x y +=，即2x =，6y =时取等号．故选：A ．11．已知x ，y 都是正数，若2x y +=，则14x y+的最小值为()A ．74B ．92C ．134D ．1【解答】解：已知x ，y 都是正数，且2x y +=，则141141419()()(5)2222y x x y x y x y x y +=++=+++= ，当且仅当23x =，43y =时等号成立，所以14x y+的最小值为：92．故选：B ．12．若0x >，0y >，且131x y+=，则3x y +的最小值为()A ．6B ．12C ．14D ．16【解答】解：因为1393(3)()666612y x x y x y x y x y +=++=++++= ，当且仅当9y xx y=，即2x =，6y =时取得最小值为12，故选：B ．13．已知x ，0y >且2x y xy +=，则x y +的最小值为()A ．3+B ．C ．D ．6【解答】解：0x >，0y >，且2x y xy +=，∴121y x+=，122()()333y x x y x y y x x y ∴+=++=++++当且仅当2y x x y =且121y x+=，即1y =+2x =+时取等号，故选：A ．14．已知正实数x ，y 满足2x y xy +=，则2x y +的最小值为()A ．8B ．9C ．5D ．7【解答】解：2x y xy +=可得121x y+=，12222(2)()559y x x y x y x y x y ∴+=++=+++ ，当且仅当x y =时，取得最小值9．故选：B ．15．已知0x >，0y >，且4x y xy +=，则16x y +的最小值为()A ．64B ．81C ．100D ．121【解答】解：由4(0,0)x y xy x y +=>>，可得411y x+=，则4141616(16)()16465651681x y x y x y y x y x +=++=+++++= ，当且仅当416x y y x =且411y x+=，即9x =，92y =时取等号，此时取得最小值81．故选：B ．16．若正数a ，b 满足a b ab +=，则2a b +的最小值为()A ．6B ．C ．3+D ．2+【解答】解：因为正数a ，b 满足a b ab +=，所以111b a+=，则1122(2)(33b aa b a b a b a b+=++=+++ ，当且仅当2b a a b =且111a b+=，即1a =12b =+时取等号，所以2a b +的最小值为3+．故选：C ．17．设0a >，0b >，191a b+=，若不等式a b m + 恒成立，则实数m 的取值范围是()A ．(-∞，8]B ．(-∞，16]C ．(-∞，7]D ．[16，)+∞【解答】解：0a >，0b >，191a b+=，则199()()191016a b a b a b a b b a +=++=++++= ，当且仅当3b a =，4a =，12b =，上式取得等号，由不等式a b m + 恒成立，可得()16min m a b += ，故选：B ．18．设0a >，0b >，142a b+=，则使得a b m + 恒成立，求m 的取值范围是()A ．(,9)-∞B ．(0，1]C ．9(,]2-∞D ．(-∞，8]【解答】解：因为0a >，0b >，142a b+=，所以1141419()()(5)(52222b a a b a b a b a b +=++=+++= ，当且仅当322b a ==时取“=”，若使得a b m + 恒成立，则m 的取值范围是92m ，即(-∞，9]2．故选：C ．19．已知x ，y R +∈且4x y +=，则使不等式14m x y+ 恒成立的实数m 的取值范围为()A ．(2,)+∞B ．(-∞，74C ．(3,)+∞D ．(-∞，94【解答】解：由题意知两个正数x ，y 满足4x y +=，则141141419()()(14)(54444y x x y x y x y x y +=++=++++= ，当且仅当43x =，83y =时取等号，94m ∴，故选：D ．20．若0x >，0y >，且211x y+=，227x y m m +>+恒成立，则实数m 的取值范围是()A ．81m -<<B ．8m <-或1m >C ．1m <-或8m >D ．18m -<<【解答】解：根据题意，0x >，0y >，且211x y+=，则2142(2)()448y x x y x y x y x y +=++=+++ ，当且仅当24x y ==时等号成立，即2x y +的最小值为8，若227x y m m +>+恒成立，必有278m m +<，解可得81m -<<．即m 的取值范围为(8,1)-．故选：A ．21．已知0x >，0y >且3210x y +=，则下列结论正确的是()A ．05y <<B +C ．22x y +的最小值为10013D ．xy 的最大值为625【解答】解：0x >，0y >，3210x y +=，31020x y ∴=->，故05y <<，故选项A 正确；22(32)x y + ，即220 ，∴+，当且仅当32x y =，即53x =，52y =时，等号成立，的最大值为，故选项B 正确；3210x y +=，1032xy -∴=，故2222103(2x x y x -+=+21315254x x =-+，由二次函数的性质知，当3013x =时取得最小值2133030100(152********⨯-⨯+=，故选项C 正确；0x >，0y >，3210x y +=，32x y ∴+，即10，5，故256xy，当且仅当32x y =，即53x =，52y =时，等号成立，故xy 的最大值为256，故选项D 错误；故选：ABC ．22．已知0a >，0b >，2a b ab +=，则下列结论正确的是()A ．a b +的最小值为3+B ．22a b +的最小值为16C +D ．lga lgb +的最小值为32lg 【解答】解：因为0a >，0b >，2a b ab +=，即211b a+=，所以122()(33b a a b a b a b a b +=++=+++ ，当且仅当2b a a b =且211b a +=，即1a =+，2b =+此时a b +取得最小值3+，A 正确；因为1242(2)()448b a ab a b a b a b a b =+=++=+++= ，当且仅当4b aa b =且2a b ab +=，即2a =，4b =时取等号，此时ab 取最小值8，所以Lga lgb lgab =+=取得最小值832lg lg =，D 正确；因为222a b ab + （当且仅当a b =时取等号），8ab （当且仅当2a =，4b =时取等号），所以2216a b +>，B 错误；212112a b =+++=，当且仅当1212a b ==，即2a =，4b =时取等号，此+取得最大值C 正确．故选：ACD ．23．设正实数a ，b 满足1a b +=，则下列结论正确的是()A ．11a b+有最小值4B 12C D ．22a b +有最小值12【解答】解：因为正实数a ，b 满足1a b +=，所以11224a b a b b a a b a b a b +++=+=+++= ，当且仅当a b b a =且1a b +=，即12a b ==时取等号，a b +取得最小值4，A 正确，122a b +=，当且仅当12a b ==12，B 正确，212a b +=+++，当且仅当12a b ==+取的最大值C 正确，22211()2121242a b a b ab ab +=+-=--⨯= ，当且仅当12a b ==时取等号，22a b +取得最小值12．D 正确，故选：ABCD ．24．设正实数m ，n 满足2m n +=，则下列说法正确的是()A ．11m n+上的最小值为2B ．mn 的最大值为1C 的最大值为4D ．22m n +的最小值为54【解答】解：因为正实数m ，n 满足2m n +=，所以1111((2)222m n m n n m m n m n m n +++=+=++ ，当且1n =时取等号，A 正确；2(12m n mn += ，当且仅当1m n ==时取等号，B 正确；2224mn =+ ，当且仅当1m n ==时取等号，22 ，C 错误；222()2422m n m n mn mn +=+-=- ，当且仅当1m n ==时取等号，D 错误．故选：AB ．25．如图，计划用篱笆围成一个一边靠墙（墙的长度没有限制）的矩形菜园．设菜园的长为x ，宽为y ．（1）若菜园面积为72，则x ，y 为何值时，可使所用篱笆总长最小？（2）若使用的篱笆总长度为30，求12x y+的最小值．【解答】解：（1）由题意知：72xy =，篱笆总长为2x y +．又224x y += ，当且仅当2x y =，即12x =，6y =时等号成立．∴当12x =，6y =时，可使所用篱笆总长最小；（2）由题意得：230x y +=，又1222()(2)559y x x y x y x y ++=+++ ，∴12310x y + ，当且仅当x y =，即10x =，10y =时等号成立．∴12x y+的最小值是310．26．经过长期观测得到：在交通繁忙的时段内，某公路段汽车的车流量y （千辆/小时）与汽车的平均速度υ（千米/小时）之间的函数关系为：2920(0)31600y υυυυ=>++．（1）在该时段内，当汽车的平均速度υ为多少时，车流量最大？最大车流量为多少？（保留分数形式）（2）若要求在该时段内车流量超过10千辆/小时，则汽车的平均速度应在什么范围内？【解答】解：（1）依题意，2920920920160031600833()y v vυυυ==++++ ，当且仅当1600v v=，即40v =时，上式等号成立，92083max y ∴=（千辆/时）．当40/v km h =时，车流量最大，最大车流量约为92083千辆/时；（2）由条件得29201031600υυυ>++，整理得28916000v v -+<，即(25)(64)0v v --<，解得2564v <<，所以，如果要求在该时段内车流量超过10千辆/时，则汽车的平均速度应大于25/km h 且小于64/km h ．27．某单位有员工1000名，平均每人每年创造利润10万元，为了增加企业竞争力，决定优化产业结构，调整出*()x x N ∈名员工从事第三产业，调整后他们平均每人每年创造利润为310(500xa -万元(0)a >，剩下的员工平均每人每年创造的利润可以提高0.2%x ．（1）若要保证剩余员工创造的年总利润不低于原来1000名员工创造的年总利润，则最多调整出多少名员工从事第三产业？（2）在（1）的条件下，若调整出的员工创造的年总利润始终不高于剩余与员工创造的年总利润，则a 的取值范围是多少？【解答】解：（1）由题意得：10(1000)(10.2%)101000x x -+⨯ ，即25000x x - ，又0x >，所以0500x < ．即最多调整500名员工从事第三产业．（2）从事第三产业的员工创造的年总利润为310(500xa x -万元，从事原来产业的员工的年总利润为110(1000)(1)500x x -+万元，则310()10(1000)(10.2%)500xa x x x --+ 所以223110002500500x ax x x x -+-- ，所以221000500x ax x ++ ，即210001500x a x ++ 恒成立，因为210004500x x += ，当且仅当21000500x x=，即500x =时等号成立．所以5a ，又0a >，所以05a < ，即a 的取值范围为(0，5]．28．2018年10月19日，由中国工信部、江西省政府联合主办的世界VR （虚拟现实）产业大会在南昌开幕，南昌在红谷滩新区建立VR 特色小镇项目．现某厂商抓住商机在去年用450万元购进一批VR 设备，经调试后今年投入使用，计划第一年维修、保养费用22万元，从第二年开始，每年所需维修、保养费用比上一年增加4万元，该设备使用后，每年的总收入为180万元，设使用x 年后设备的盈利额为y 万元．（1）写出y 与x 之间的函数关系式；（2）使用若干年后，当年平均盈利额达到最大值时，求该厂商的盈利额．【解答】解：（1）依题得：2*(1)180[224]4502160450()2x x y x x x x x N -=-+⨯-=-+-∈.（2）4504502160160(2)160100y x x x x x =-+-=-+-= ，当且仅当4502x x=时，即15x =时等号成立．∴使用15年后平均盈利额达到最大值，该厂商盈利额为1500万元．。
第14讲 基本不等式 (解析版)
【高中新知识预习篇】第14讲 基本不等式解析版一、基本知识及其典型例题知识点一 基本不等式1.基本不等式的概念：当a ，b > 0，ab ≤a ＋b2，当且仅当a ＝b 时，等号成立． 2.基本不等式的意义：一般地，对于正数a ，b ，a ＋b2为a ，b 的算术平均数，ab 为a ，b 的几何平均数. 两个正数的算术平均数不小于它们的几何平均数，即ab ≤ a ＋b2. 3.基本不等式的常见推论 :(1) (重要不等式) ∀a ，b ∀R ，有a 2＋b 2 ≥ 2ab ，当且仅当a ＝b 时，等号成立．(2) ab ≤ 2)2(b a +≤ a 2＋b 22 (R b a ∈、)；(3) b a ＋ab≥ 2 (a ，b 同号)；(4)a 2＋b 2＋c 2 ≥ ab ＋bc ＋ca (R c b a ∈、、). 4.利用基本不等式证明不等式(1)策略：从已证不等式和问题的已知条件出发，借助不等式的性质和有关定理，经过逐步的逻辑推理，最后转化为所求问题，其特征是以“已知”看“可知”，逐步推向“未知”. (2) 注意事项：∀多次使用基本不等式时，要注意等号能否成立；∀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；∀对不能直接使用基本不等式的证明可重新组合，形成基本不等式模型，再使用.【例1】证明不等式: a ，b ∀R , ab ≤2)2(b a +≤a 2＋b 22,当且仅当a=b 时取等号.【证明】∀化简得：2)2(b a ab +≤.0)(,0224,422222222≥-≥+-++≤++≤b a b ab a b ab a ab b ab a ab 即，即即.时取等号当且仅)2(0)(2b a b a ab b a =+≤∴≥-当恒成立，恒成立， ∀)(22,2422)2(22222222222b a b ab a b a b ab a b a b a +≤+++≤+++≤+即化简得：.0)(,02222≥-≥+-b a b ab a 即即.2)2(222时等式成立恒成立，当且仅当同理，b a b a b a =+≤+综上， a ，b ∀R , ab ≤2)2(b a +≤a 2＋b 22,当且仅当a=b 时取等号.【变式1】已知x ，y 都是正数. 求证：(1)y x ＋xy ≥2； (2)(x ＋y )(x 2＋y 2)(x 3＋y 3)≥8x 3y 3;（3）已知a ，b ，c 为任意的实数，求证：a 2＋b 2＋c 2≥ab ＋bc ＋ca . 【证明】 (1)∀x ，y 都是正数，∀x y > 0，yx > 0，∀y x ＋xy≥ 2y x ·x y ＝ 2， 即 y x ＋xy≥ 2， 当且仅当x ＝y 时，等号成立.(2)∀x ，y 都是正数，∀x ＋y ≥ 2xy > 0， x 2＋y 2 ≥ 2x 2y 2 > 0，x 3＋y 3 ≥ 2x 3y 3 > 0.∀(x ＋y )(x 2＋y 2)(x 3＋y 3) ≥ 2xy ·2x 2y 2·2x 3y 3＝8x 3y 3，即 (x ＋y )(x 2＋y 2)(x 3＋y 3) ≥ 8x 3y 3，当且仅当x ＝y 时，等号成立. (3)∀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 )， 即a 2＋b 2＋c 2≥ab ＋bc ＋ca ， 当且仅当a ＝b ＝c 时，等号成立..1.a 2＋b 2≥2ab 与a ＋b 2≥ab 都是带有等号的不等式.“当且仅当…时，取等号”这句话的含义是：当a ＝b 时，a ＋b2＝ab ；当a ＋b2＝ab 时，也有a ＝b .2.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把恒等式变形配凑成适当的数、式，以便于利用基本不等式.【例2】(多选题)设a >0，b >0，下列不等式中恒成立的有（ ） A.a 2＋1>a B.4)1)(1(≥++bb a a C.4)11)((≥++ba b a D.a 2＋9>6a .【解析】由于a 2＋1－a ＝2)21(-a ＋34>0，故A 恒成立；由于a ＋1a ≥2，b ＋1b≥2，∀4)1)(1(≥++bb a a ，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， 故4)11)((≥++ba b a ，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. 综上，恒成立的是ABC.【变式2】下列各式中，对任何实数x 都成立的一个式子是（ ）. A．x y +≥B ．21x x +>2C ．2111x ≤+ D ．12x x+≥ 【答案】C【分析】取特殊值可得a,b,D 不恒成立，由211x +≥可得C 对应的不等式2111x ≤+恒成立，得解. 【解析】对于A ，当0x <时，根式无意义，故A 不恒成立； 对于B ，当1x =时，212x x +=，故B 不恒成立； 对于C ，211x +≥，所以2111x ≤+成立，故C 成立； 对于D ，当0x <时，12x x+<，故D 恒不成立， 即对任何实数x 都成立的一个式子是2111x ≤+ 【例3】已知，，若，证明：。
(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。
基本不等式典型例题精讲精析
基本不等式典型例题精讲精析［例1］设{a n }是由正数组成的等比数列，S n 是其前n 项和，求证：2lg lg 2++n n S S 1lg +<n S .【证法一】依题意，{a n }的首项a 1>0,公比q >0，故0<S n <S n+1<S n+2,∵qS n S n+2=qS n (a 1+qS n+1)<a 1qS n+1+q 2S n S n+1=qS n+1(a 1+qS n )=qS n+12,∴S n S n+2<S n+12,2lg lg 2++n n S S <lg S n+1. 【证法二】依题意首项a 1>0,S n+1>S n ，故S n S n+2－S n+12=S n (a 1+qS n+1)－S n+1(a 1+qS n )=a 1(S n －S n+1)<0.∴S n S n+2<S n+12, ∴2lg lg 2++n n S S <lg S n+1. 【点评】利用对数函数的性质，将该问题等价转化为证明S n S n+2<S n+12.［例2］设a ∈R ,解下列关于x 的不等式|1－x1|<a . 【解法一】当a ≤0时，原不等式的解集为∅，当a >0时，|||1|x x - <a 即(x －1)2<a 2x 2.即(a 2－1)x 2+2x －1>0①当a >1时，原不等式可化为［(a +1)x －1］［(a －1)x +1］>0∴原不等式的解集为{x |x >11+a 或x <a-11} ②当0<a <1时，原不等式可化为［(1+a )x －1］［(1－a )x －1］<0∴原不等式的解集为{x |a +11<x <a-11} ③当a =1时，原不等式可化为2x －1>0,{x |x >－21} 综上，当a ≤0时，原不等式的解集为∅.当a >1时，原不等式的解集为{x |x >11+a 或x <a-11},当a =1时，原不等式的解集为{x |x >21}. 当0<a <1时，原不等式的解集为{x |a +11<x <a-11}.【解法二】当a ≤0时，不等式解集为∅当a >0时，原不等式等价于－a <1－x 1<a 1－a <x1<a +1 ∴⎩⎨⎧+<<+>)1(1)1(0a x a x x 或⎩⎨⎧+>>-<)1(1)1(0a x a x x ①若0<a <1时，等价于⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧+>-<>a x a x x 11110或⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧+<-><a x a x x 11110 即{x |a +11<x <a-11} ②若a =1时，等价于⎪⎩⎪⎨⎧+>>110a x x 或⎩⎨⎧∈<ϕx x 0 即{x |x >11+a }={x |x >21} ③若a >1时，等价于⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧+>->>11110a x a x x 或⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧+<-<<11110a x ax x即{x |x >11+a 或x <a-11}. 【点评】该题还可以利用图象来解.［例3］某商品进货价每件50元，据市场调查，当销售价格(每件x 元)在50≤x ≤80时，每天售出的件数P =25)40(10-x ，若想每天获得的利润最多，销售价格每件应定为多少元? 【解法一】设销售价定为每件x 元(50＜x ≤80)每天获得利润y 元，则：y =(x －50)·P =25)40()50(10--x x设x －50=t ，则0＜t ≤30∴y =250020201020100101002010)10(10552525=+≤++=++=+tt t t t t t 当且仅当t =10，即x =60时，y max =2500【答】每件60元时，每天获利最多，最多是2500元.【解法二】求y =25)40()50(10--x x 的最大值的解法,还可转化为二次函数的最大值问题解之. 令401-x =t ∵10＜x －40≤40 ∴401≤t ＜101 y =)101(10)40()1040(102525-⋅=---tt x x =105(－10t 2+t ) 当t =201，即x =60时，y max =2500 求y 的最大值，还可以用二次函数的判别式方法解.令x －40=t ，则10＜t ≤40y =25)10(10tt - 即yt 2－105t +106=0 ①Δ=1010－4·106·y ≥0解之y ≤2500，即y max =2500检验：当y =2500时，方程①2500t 2－105t +106=0即t 2－40t +400=0解之t =20∈(10，40］这时x =60.【点评】①设变量时，把最值变量定为函数，建立函数关系式.②构造相应的数学模型求最值.法一：令x －50=t ，使分子最简，同除以分子后，很容易用均值不等式求分母的最值.法二：令401-x =t ，使二次函数式最简，易于求二次函数y 的最值.法三：令x －40=t ，应用二次方程判别式求最值.但应注意检验.［例4］若f (x )是定义在(0，+∞)上的增函数，且对一切x >0,y >0满足f (yx )=f (x )－f (y ).(1)求f (1)的值;(2)若f (2)=1,解不等式f (x +3)－f (x1)<2. 【解】(1)∵一切x >0,y >0满足f (yx )=f (x )－f (y ) 令x =y =1则f (1)=f (1)－f (1)=0 (2)f (x +3)－f (x 1)<2⎩⎨⎧><+⇔⎪⎩⎪⎨⎧>>+<+⇔02)3([0032)]3([x x x f x x x x f 又f (24)=f (4)－f (2) ∴f (4)=2f (2) 而f (12)=f (2)－f (1) ∴f (2)=1,∴f (4)=2∴⎩⎨⎧><+0)4()]3([x f x x f ∵f (x )是(0，+∞)上的增函数∴⇒⎩⎨⎧><<-⇒⎩⎨⎧><+0140432x x x x x 0<x <1 ∴原不等式的解集为(0，1)【点评】该题是抽象函数问题，即不知道函数的解析式，而由条件判断函数的性质(单调性、周期性、奇偶性)，并解决有关问题.这是近几年的高考热点.。
高一基本不等式题型归纳
高一基本不等式题型归纳一、利用基本不等式求最值1. 积定和最小- 例1：已知x>0，y>0，且xy = 16，求x + y的最小值。
- 解析：根据基本不等式a + b≥slant2√(ab)（当且仅当a = b时取等号），这里a=x，b = y，已知xy=16。
- 则x + y≥slant2√(xy)=2√(16)=8。
- 当且仅当x=y时取等号，又因为xy = 16，所以x=y = 4时，x + y取得最小值8。
2. 和定积最大- 例2：已知x>0，y>0，x + y=8，求xy的最大值。
- 解析：由基本不等式xy≤slant((a + b)/(2))^2（当且仅当a = b时取等号），这里a=x，b = y，已知x + y = 8。
- 则xy≤slant((x + y)/(2))^2=((8)/(2))^2 = 16。
- 当且仅当x=y时取等号，又因为x + y = 8，所以x=y = 4时，xy取得最大值16。
二、基本不等式的变形应用1. 配凑法求最值- 例3：已知x> - 1，求y=frac{x^2+7x + 10}{x + 1}的最小值。
- 解析：- 因为x> - 1，则x+1>0。
- 对y=frac{x^2+7x + 10}{x + 1}进行变形，y=frac{(x + 1)^2+5(x + 1)+4}{x + 1}=(x + 1)+(4)/(x + 1)+5。
- 根据基本不等式a+b≥slant2√(ab)，这里a=x + 1，b=(4)/(x + 1)。
- 则y=(x + 1)+(4)/(x + 1)+5≥slant2√((x + 1)×frac{4){x + 1}}+5=2×2 +5=9。
- 当且仅当x + 1=(4)/(x + 1)，即(x + 1)^2=4，因为x> - 1，所以x + 1 = 2，x=1时取等号，y的最小值为9。
1.3.2 基本不等式(第1课时 基本不等式)2024-2025学年高一上学期数学北师大版必修第一册
规律方法
利用基本不等式求最值时的注意点
一是各项均为正数;二是寻求定值,求和式最小值时应使积为定值,求积式
最大值时应使和为定值(恰当变形,合理拆分项或配凑因式是常用的解题技
巧);三是检验是否具备等号成立的条件.
变式训练 2(1)当 x>0
解 ∵x>0,∴
∴
的最小值;
12
>0,4x>0,
12
12
+4x≥2 ·4=8
A.a2+b2>2ab
B.a+b≥2
1
C.
D.
1
+ >
2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
+
≥2
解析 对∀a,b∈R,a2+b2≥2ab,故 A 错误;当 a<0,b<0 时,选项 B,C 错误;因为
ab>0,所以>0,>0,所以 +
故 D 正确.故选 ABC.
≥2
· =2,当且仅当
知识点1 基本不等式
+
1.基本不等式:设a≥0,b≥0,那么 2 ≥ ,当且仅当a=b时,等号成立.这个不
等式称为基本不等式,其中, + 称为a,b的算术平均值, 称为a,b的几何
2
平均值.因此基本不等式又称为均值不等式.
不可忽略此条件
2.基本不等式可以表述为:两个非负实数的算术平均值大于或等于它们的
x=y=2 时,等号成立.故选 A.
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≥2
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基本不等式专题知识点：1. (1)若R b a ∈,，则ab b a 222≥+(2)若R b a ∈,，则222b a ab +≤（当且仅当b a =时取“=”）2. (1)若*,R b a ∈，则ab b a ≥+2(2)若*,R b a ∈，则ab b a 2≥+（当且仅当b a =时取“=”）(3)若*,R b a ∈，则22⎪⎭⎫ ⎝⎛+≤b a ab (当且仅当b a =时取“=”） 3.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“=”）4.若0>ab ，则2≥+ab b 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“=”） 5.若R b a ∈,，则2)2(222b a b a +≤+（当且仅当b a =时取“=”） 注意：(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：求下列函数的值域（1）y ＝3x 2＋12x 2（2）y ＝x ＋1x解：(1)y ＝3x 2＋12x 2≥23x 2·12x 2＝ 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 已知54x <，求函数14245y x x =-+-的最大值。
解：因450x -<，所以首先要“调整”符号，又1(42)45x x --不是常数，所以对42x -要进行拆、凑项，5,5404x x <∴->，11425434554y x x x x ⎛⎫∴=-+=--++ ⎪--⎝⎭231≤-+=当且仅当15454x x-=-，即1x =时，上式等号成立，故当1x =时，max 1y =。
技巧二：凑系数 例： 当时，求(82)y x x =-的最大值。
解析：由知，，利用均值不等式求最值，必须和为定值或积为定值，此题为两个式子积的形式，但其和不是定值。
注意到2(82)8x x +-=为定值，故只需将(82)y x x =-凑上一个系数即可。
当，即x ＝2时取等号 当x ＝2时，(82)y x x =-的最大值为8。
变式：设230<<x ，求函数)23(4x x y -=的最大值。
解：∵230<<x ∴023>-x ∴2922322)23(22)23(42=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+≤-⋅=-=x x x x x x y 当且仅当,232x x -=即⎪⎭⎫⎝⎛∈=23,043x 时等号成立。
技巧三： 分离 技巧四：换元例：求2710(1)1x x y x x ++=>-+的值域。
解析一：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 ＋1）的项，再将其分离。
当,即时,421)591y x x ≥+⨯+=+（（当且仅当x ＝1时取“＝”号）。
解析二：本题看似无法运用均值不等式，可先换元，令t=x ＋1，化简原式在分离求最值。
22(1)7(1+10544=5t t t t y t t t t-+-++==++）当,即t=时,4259y t t≥⨯+=（当t=2即x ＝1时取“＝”号）。
技巧五：在应用最值定理求最值时，若遇等号取不到的情况，结合函数()af x x x=+的单调性。
例：求函数224y x =+的值域。
24(2)x t t +=≥，则224y x =+2214(2)4x t t t x =+=+≥+因10,1t t t >⋅=，但1t t=解得1t =±不在区间[)2,+∞，故等号不成立，考虑单调性。
因为1y t t =+在区间[)1,+∞单调递增，所以在其子区间[)2,+∞为单调递增函数，故52y ≥。
所以，所求函数的值域为5,2⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭。
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。
例：已知0,0x y >>，且191x y+=，求x y +的最小值。
错解．．：0,0x y >>，且191x y +=，∴()1992212x y x y xy x y xy ⎛⎫+=++≥ ⎪⎝⎭故 ()min 12x y += 。
错因：解法中两次连用均值不等式，在2x y xy +≥等号成立条件是x y =，在1992x y xy+≥19x y=即9y x =,取等号的条件的不一致，产生错误。
因此，在利用均值不等式处理问题时，列出等号成立条件是解题的必要步骤，而且是检验转换是否有误的一种方法。
正解：190,0,1x y x y >>+=，()1991061016y x x y x y x y x y⎛⎫∴+=++=++≥+= ⎪⎝⎭当且仅当9y xx y=时，上式等号成立，又191x y +=，可得4,12x y ==时，()min 16x y += 。
技巧七例：已知x ，y 为正实数，且x 2＋y 22＝1，求x 1＋y 2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 ≤a 2＋b 22。
同时还应化简1＋y 2 中y 2前面的系数为 12， x1＋y 2 ＝x 2·1＋y 22＝2x ·12 ＋y 22下面将x ，12 ＋y 22分别看成两个因式： x ·12 ＋y 22≤x 2＋(12 ＋y 22)22 ＝x 2＋y 22 ＋122＝34即x 1＋y 2 ＝2 ·x 12 ＋y 22 ≤342技巧八：已知a ，b 为正实数，2b ＋ab ＋a ＝30，求函数y ＝1ab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。
法一：a ＝30－2b b ＋1 ， ab ＝30－2b b ＋1 ·b ＝－2 b 2＋30bb ＋1由a ＞0得，0＜b ＜15令t ＝b +1，1＜t ＜16，ab ＝－2t 2＋34t －31t ＝－2（t ＋16t ）＋34∵t ＋16t≥2t ·16t＝8∴ab ≤18 ∴y ≥118 当且仅当t ＝4，即b ＝3，a ＝6时，等号成立。
法二：由已知得：30－ab ＝a ＋2b ∵a ＋2b ≥22 ab ∴ 30－ab ≥22 ab令u ＝ab 则u 2＋2 2 u －30≤0， －5 2 ≤u ≤3 2∴ab ≤3 2 ，ab ≤18，∴y ≥118点评：①本题考查不等式ab ba ≥+2）（+∈R b a ,的应用、不等式的解法及运算能力；②如何由已知不等式230ab a b =++）（+∈R b a ,出发求得ab 的范围，关键是寻找到ab b a 与+之间的关系，由此想到不等式ab ba ≥+2）（+∈R b a ,，这样将已知条件转换为含ab 的不等式，进而解得ab 的范围. 技巧九、取平方例: 求函数15()22y x <<的最大值。
解析：注意到21x -与52x -的和为定值。
2244(21)(52)8y x x ==+≤+-+-=又0y >，所以0y <≤当且仅当21x -=52x -，即32x =时取等号。
故max y = 应用二：利用均值不等式证明不等式例：已知a 、b 、c R +∈，且1a b c ++=。
求证：1111118a b c ⎛⎫⎛⎫⎛⎫---≥⎪⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭分析：不等式右边数字8，使我们联想到左边因式分别使用均值不等式可得三个“2”连乘，又111a b c a a a -+-==≥解：a 、b 、c R +∈，1a b c ++=。
∴111a b c a a a -+-==≥。
同理11b -≥11c -≥111221118ac ab a b c ⎛⎫⎛⎫⎛⎫---≥= ⎪⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭。
当且仅当13a b c ===时取等号。
应用三：均值不等式与恒成立问题 例：已知0,0x y >>且191x y+=，求使不等式x y m +≥恒成立的实数m 的取值范围。
解：令,0,0,x y k x y +=>>191x y +=，99 1.x y x y kx ky ++∴+=1091y x k kx ky∴++= 10312k k∴-≥⋅ 。
16k ∴≥ ，(],16m ∈-∞ 应用四：均值定理在比较大小中的应用： 例：若)2lg(),lg (lg 21,lg lg ,1ba Rb a Q b a P b a +=+=⋅=>>，则R Q P ,,的大小关系是. 分析：∵1>>b a ∴0lg ,0lg >>b a21=Q （p b a b a =⋅>+lg lg )lg lg Q ab ab b a R ==>+=lg 21lg )2lg(∴R>Q>P 。