届高考数学一轮复习 第3章 第15课 基本不等式及其应用Word文档格式.docx
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4.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2(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(简记:
和定积最大).
1.(思考辨析)判断下列结论的正误.(正确的打“√”,错误的打“×
”)
(1)函数y=x+的最小值是2.( )
(2)函数f(x)=cosx+,x∈的最小值等于4.( )
(3)x>
0是+≥2的充要条件.( )
(4)若a>
0,则a3+的最小值为2.( )
[答案]
(1)×
(2)×
(3)×
(4)×
2.若a,b∈R,且ab>
0,则下列不等式中,恒成立的是________.(填序号)
①a2+b2>
2ab;
②a+b≥2;
③+>
;
④+≥2.
④ [∵a2+b2-2ab=(a-b)2≥0,∴①错误;
对于②,③,当a<
0,b<
0时,明显错误.
对于④,∵ab>
0,∴+≥2=2.]
3.若a,b都是正数,则的最小值为________.
9 [∵a,b都是正数,∴=5++≥5+2=9,当且仅当b=2a>
0时取等号.]
4.若函数f(x)=x+(x>
2)在x=a处取最小值,则a等于________.
3 [当x>
2时,x-2>
0,f(x)=(x-2)++2≥2+2=4,当且仅当x-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.]
5.(教材改编)若把总长为20m的篱笆围成一个矩形场地,则矩形场地的最大面积是__________m2.
25 [设矩形的一边为xm,矩形场地的面积为y,
则另一边为×
(20-2x)=(10-x)m,
则y=x(10-x)≤2=25,
当且仅当x=10-x,即x=5时,ymax=25.]
利用基本不等式求最值
角度1 配凑法求最值
(1)已知x<
,则f(x)=4x-2+的最大值为________.
【导学号:
62172084】
(2)(2017·
无锡模拟)若实数x,y满足x>
y>
0,且log2x+log2y=1,则的最小值为________.
(1)1
(2)4 [
(1)因为x<
,所以5-4x>
0,
则f(x)=4x-2+=-+3≤-2+3=1.
当且仅当5-4x=,即x=1时,等号成立.
故f(x)=4x-2+的最大值为1.
(2)由log2x+log2y=1得xy=2.
∴==(x-y)+.
又x>
y,∴x-y>
∴(x-y)+≥2=4,
当且仅当x-y=,即x-y=2时等号成立.
故的最小值为4.]
角度2 常数代换或消元法求最值
(1)若正数x,y满足x+3y=5xy,则3x+4y的最小值是________.
(2)设a+b=2,b>
0,则+取最小值时,a的值为________.
(1)5
(2)-2 [
(1)法一:
由x+3y=5xy可得+=1,
∴3x+4y=(3x+4y)
=+++≥+=5.
(当且仅当=,即x=1,y=时,等号成立),
∴3x+4y的最小值是5.
法二:
由x+3y=5xy,得x=,
∵x>
0,∴y>
.
∴3x+4y=+4y
=+4y
=+·
+4≥+2=5,
当且仅当y=时等号成立,
∴(3x+4y)min=5.
(2)∵a+b=2,
∴+=+
=+
=++
≥+2=+1,
当且仅当=时等号成立.
又a+b=2,b>
∴当b=-2a,a=-2时,+取得最小值.]
角度3 不等式的综合应用
(1)设正实数x,y,z满足x2-3xy+4y2-z=0,则当取得最大值时,+-的最大值为________.
(2)设f(x)=lnx,0<
a<
b,若p=f(),q=f,r=(f(a)+f(b)),则下列关系式中正确的是________.(填序号)
①q=r<
p;
②p=r<
q;
③q=r>
p;
④p=r>
q.
(1)1
(2)② [==≤=1,当且仅当x=2y时等号成立,因此z=4y2-6y2+4y2=2y2,所以+-=-=-2+1≤1.
(2)因为b>
0,故>
.又f(x)=lnx(x>
0)为增函数,所以f>
f(),即q>
p.又r=(f(a)+f(b))=(lna+lnb)=ln=p,∴p=r<
q.]
[规律方法] 1.利用基本不等式求函数最值时,注意“一正、二定、三相等,和定积最大,积定和最小”.
2.在求最值过程中若不能直接使用基本不等式,可以考虑利用拆项、配凑、常数代换、平方等技巧进行变形,使之能够使用基本不等式.
利用基本不等式证明不等式
已知a>
0,a+b=1,求证:
(1)++≥8;
(2)≥9.【导学号:
62172085】
[证明]
(1)++=2.
∵a+b=1,a>
∴+=+=2++≥2+2=4,
∴++≥8(当且仅当a=b=时等号成立).
(2)法一:
∵a>
0,a+b=1,
∴1+=1+=2+,同理1+=2+,
∴=
=5+2≥5+4=9,
∴≥9(当且仅当a=b=时等号成立).
=1+++,
由
(1)知,++≥8,
故=1+++≥9.
[规律方法] 1.“1”的代换是解决问题的关键,代换变形后能使用基本不等式是代换的前提,不能盲目变形.
2.利用基本不等式证明不等式,关键是所证不等式必须是有“和”式或“积”式,通过将“和”式转化为“积”式或将“积”式转化为“和”式,达到放缩的效果,必要时,也需要运用“拆、拼、凑”的技巧,同时应注意多次运用基本不等式时等号能否取到.
[变式训练1] 设a,b均为正实数,求证:
++ab≥2.
[证明] 由于a,b均为正实数,
所以+≥2=,
当且仅当=,即a=b时等号成立,
又因为+ab≥2=2,
当且仅当=ab时等号成立,
所以++ab≥+ab≥2,
当且仅当即a=b=时取等号.
基本不等式的实际应用
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=(h),
y=×
2×
+14×
,x∈[50,100].
所以这次行车总费用y关于x的表达式是
y=+x,x∈.
(或y=+x,x∈).
(2)y=+x≥26,
当且仅当=x,
即x=18,等号成立.
故当x=18千米/时,这次行车的总费用最低,最低费用的值为26元.
[规律方法] 1.设变量时一般要把求最大值或最小值的变量定义为函数.
2.根据实际问题抽象出函数的解析式后,只需利用基本不等式求得函数的最值.
3.在求函数的最值时,一定要在定义域(使实际问题有意义的自变量的取值范围)内求解.
[变式训练2] 某化工企业2016年年底投入100万元,购入一套污水处理设备.该设备每年的运转费用是0.5万元,此外每年都要花费一定的维护费,第一年的维护费为2万元,由于设备老化,以后每年的维护费都比上一年增加2万元.设该企业使用该设备x年的年平均污水处理费用为y(单位:
万元).
(1)用x表示y;
(2)当该企业的年平均污水处理费用最低时,企业需重新更换新的污水处理设备.则该企业几年后需要重新更换新的污水处理设备.
[解]
(1)由题意得,
y=,
即y=x++1.5(x∈N+).
(2)由基本不等式得:
y=x++1.5≥2+1.5=21.5,
当且仅当x=,即x=10时取等号.
故该企业10年后需要重新更换新的污水处理设备.
[思想与方法]
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,因此可以用在一些不等式的证明中,还可以用于求代数式的最值或取值范围.如果条件等式中,同时含有两个变量的和与积的形式,就可以直接利用基本不等式对两个正数的和与积进行转化,然后通过解不等式进行求解.
2.基本不等式的两个变形:
(1)≥2≥ab(a,b∈R,当且仅当a=b时取等号).
(2)≥≥≥(a>
0,当且仅当a=b时取等号).
[易错与防范]
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.“当且仅当a=b时等号成立”的含义是“a=b”是等号成立的充要条件,这一点至关重要,忽视它往往会导致解题错误.
3.连续使用基本不等式求最值要求每次等号成立的条件一致.
课时分层训练(十五)
A组 基础达标
(建议用时:
30分钟)
一、填空题
1.下列命题中正确的是________.(填序号)
①y=x+的最小值是2;
②y=2-3x-(x>0)的最大值是2-4;
③y=sin2x+的最小值是4;
④y=2-3x-(x<0)的最小值是2-4.
② [①不正确,如取x=-1,则y=-2.
②正确,因为y=2-3x-=2-≤2-2=2-4.
当且仅当3x=,即x=时等号成立.
③不正确,令sin2x=t,则0<t≤1,所以g(t)=t+,显然g(t)在(0,1]上单调递减,故g(t)min=g
(1)=1+4=5.
④不正确,∵x<0,∴-x>0,
∴y=2-3x-=2+≥2+4.
当且仅当-3x=-,即x=-时等号成立.]
2.关于x的不等式x2-4ax+3a2<0(a>0)的解集为(x1,x2),则x1+x2+的最小值是________.
[依题意可得x1+x2=4a,x1·
x2=3a2,∴x1+x2+=4a+=4a+≥2=,故x1+x2+的最小值为.]
3.已知a>0,b>0,若不等式--≤0恒成立,则m的最大值为________.【导学号:
62172086】
16 [因为a>0,b>0,所以由--≤0恒成立得m≤(3a+b)=10++恒成立.因为+≥2=6,当且仅当a=b时等号成立,所以10++≥16,所以m≤16,即m的最大值为16.]
4.(2017·
盐城模拟)若x>
0,且2x+y=2,则+的最小值是________.
+ [由2x+y=2得x+=1.
∴+==1+++
=++≥+2=+.]
5.要制作一个容积为4m3,高为1m的无盖长方体容器.已知该容器的底面造价是每平方米20元,侧面造价是每平方米10元,则该容器的最低总造价是________.
160元 [由题意知,体积V=4m3,高h=1m,
所以底面积S=4m2,设底面矩形的一条边长是xm,则另一条边长是m.又设总造价是y元,则
y=20×
4+10×
≥80+20=160.
当且仅当2x=,即x=2时取得等号.]
6.已知x,y∈(0,+∞),2x-3=y,若+(m>0)的最小值为3,则m的值为________.
4 [由2x-3=y得x+y=3,则
+=(x+y)·
=≥(1+m+2),
∴(1+m+2)=3,即(+1)
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- 届高考数学一轮复习 第3章 第15课 基本不等式及其应用 高考 数学 一轮 复习 15 基本 不等式 及其 应用