内容正文:
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第4节 均值不等式及其应用
考试要求 1.了解均值不等式的证明过程;2.会用均值不等式解决简单的最大(小)值问题.
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知 识 梳 理
(1)均值不等式成立的条件:a≥0,b≥0.
(2)等号成立的条件:当且仅当______时取等号.
a=b
1. 均值不等式:≤
(3)其中_______称为正数a,b的算术平均数,______称为正数a,b的几何平均数.
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2.两个重要的不等式
(1)a2+b2≥______ (a,b∈R),当且仅当a=b时取等号.
2ab
(2)ab≤(a,b∈R),当且仅当a=b时取等号.
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3.利用均值不等式求最值
已知x≥0,y≥0,则
x=y
小
x=y
大
(1)如果积xy是定值p,那么当且仅当________时,x+y有最____值是2(简记:积定和最小).
(2)如果和x+y是定值s,那么当且仅当_______时,xy有最____值是(简记:和定积最大).
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[常用结论与微点提醒]
1.+≥2(a,b同号),当且仅当a=b时取等号.
2.ab≤≤.
3.≤≤≤(a>0,b>0).
4.应用均值不等式求最值要注意:“一定,二正,三相等”,忽略某个条件,就会出错.
5.在利用不等式求最值时,一定要尽量避免多次使用均值不等式.若必须多次使用,则一定要保证它们等号成立的条件一致.
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诊 断 自 测
1.判断下列结论正误(在括号内打“√”或“×”)
(1)两个不等式a2+b2≥2ab与≥成立的条件是相同的.( )
(2)函数y=x+的最小值是2.( )
(3)函数f(x)=sin x+的最小值为4.( )
(4)x>0且y>0是+≥2的充要条件.( )
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答案 (1)× (2)× (3)× (4)×
解析 (1)不等式a2+b2≥2ab成立的条件是a,b∈R;
(2)函数y=x+的值域是(-∞,-2]∪[2,+∞),没有最小值.
不等式≥成立的条件是a≥0,b≥0.
(3)函数f(x)=sin x+没有最小值.
(4)x>0且y>0是+≥2的充分不必要条件.
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答案 D
2.(新教材必修第一册P76A1改编)已知x>2,则x+的最小值是( )
A.2 B.4 C.2 D.6
解析 ∵x>2,∴x+=(x-2)++2≥2+2=4+2=6.
当x-2=,即x=4时等号成立.
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答案 D
A.有最小值,且最小值为2
B.有最大值,且最大值为2
C.有最小值,且最小值为-2
D.有最大值,且最大值为-2
3.(新教材必修第一册P73例1改编)若x<0,则x+( )
解析 因为x<0,所以-x>0,x+=-≤-2=-2,当且仅当x=-1时,等号成立,所以x+≤-2.
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4.(2020·葫芦岛模拟)已知实数x满足logx>1,则函数y=8x+的最大值为( )
A.-4 B.8 C.4 D.0
解析 由logx>1得0<x<,∴-1<2x-1<0.
y=8x+=4(2x-1)++4
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答案 D
=-+4≤-4+4=0,
当且仅当4(1-2x)=,即x=时,取等号,故选D.
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5.(多填题)(2019·济宁一中月考)一段长为30 m的篱笆围成一个一边靠墙的矩形菜园,墙长18 m,则这个矩形的长为________m,宽为________m时菜园面积最大.
解析 设矩形的长为x m,宽为y m.则x+2y=30,所以S=xy=x·(2y)≤=,当且仅当x=2y,即x=15,y=时取等号.
答案 15
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6.(2018·天津卷)已知a,b∈R,且a-3b+6=0,则2a+的最小值为________.
解析 由题设知a-3b=-6,又2a>0,8b>0,所以2a+≥2=2·2=,当且仅当2a=,即a=-3,b=1时取等号.故2a+的最小值为.
答案
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角度1 配凑法求最值
考点一 利用均值不等式求最值
多维探究
【例1-1】 (1)(2020·乐山一中月考)设0<x<,则函数y=4x(3-2x)的最大值为________.
(2)若a>0,则