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金版教程 高考科学复习创新方案 数学(提升版)
第2讲 基本不等式
[课程标准]1.理解基本不等式≤(a>0,b>0).2.结合具体实例,能用基本不等式解决简单的求最大值或最小值的问题.
1.基本不等式≤
(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时等号成立.
(3)其中叫做正数a,b的算术平均数,叫做正数a,b的几何平均数.
2.利用基本不等式求最大、最小值问题
(1)如果x,y∈(0,+∞),且xy=P(定值),
那么当x=y时,x+y有最小值2.(简记:“积定和最小”)
(2)如果x,y∈(0,+∞),且x+y=S(定值),
那么当x=y时,xy有最大值.(简记:“和定积最大”)
1.常用的几个重要不等式
(1)a+b≥2(a>0,b>0).
(2)ab≤(a,b∈R).
(3)≤(a,b∈R).
(4)+≥2(a,b同号).
(5)≤(a>0,b>0).
以上不等式等号成立的条件均为a=b.
2.轮换对称不等式
3.三元基本不等式
≤,其中a>0,b>0,c>0,当且仅当a=b=c时,等号成立.
1.(2024·海口调研)若x>0,y>0,且x+y=18,则的最大值为( )
A.9 B.18
C.36 D.81
答案 A
解析 因为x>0,y>0,且x+y=18,所以≤=9,当且仅当x=y=9时,等号成立,故的最大值为9.
2.下列命题正确的是( )
A.若a,b∈R,则+≥2=2
B.若x>0,则x+>2
C.若x<0,则x+≥-2=-4
D.若x∈R,则2x2+≥2=2
答案 D
解析 A项必须保证a,b同号;B项应含有等号,即若x>0,则x+≥2;C项应该为“≤”.故选D.
3.(人教A必修第一册习题2.2 T1改编)若函数f(x)=x+(x>2)在x=a处取最小值,则a= ( )
A.1+ B.1+
C.3 D.4
答案 C
解析 因为x>2,所以f(x)=x+=(x-2)++2≥2+2=4,当且仅当x-2=,即x=3时,等号成立.故a=3.
4.(人教A必修第一册习题2.2 T5改编)设x>0,则3-3x-的最大值是( )
A.3 B.3-2
C.-1 D.3-2
答案 D
解析 因为x>0,所以y=3-3x-=3-≤3-2=3-2,当且仅当3x=,即x=时,等号成立.故选D.
5.若实数x,y满足xy=1,则x2+2y2的最小值为________.
答案 2
解析 ∵xy=1,∴x2+2y2≥2=2·=2,当且仅当x2=2y2,xy=1时,等号成立.
多角度探究突破
考向一 利用基本不等式求最值
角度 利用配凑法求最值
例1 (1)已知a,b为正数,4a2+b2=7,则a的最大值为( )
A. B.
C.2 D.2
答案 D
解析 因为4a2+b2=7,则a=×(2a)=≤×=2,当且仅当4a2=1+b2,即a=1,b=时,取得最大值.故选D.
(2)函数y=(x>1)的最小值为________.
答案 2+2
解析 y====(x-1)++2≥2+2,当且仅当x-1=,即x=+1时,等号成立.
利用基本不等式求最值的条件和配凑方法
提醒:注意配凑过程要进行等价变形;明确目标,即配凑出和或积为定值.
(2023·烟台三模)当x>0时,的最大值为________.
答案
解析 当x>0时,=≤=,当且仅当x=,即x=2时,等号成立,即的最大值为.
角度 利用常数代换法求最值
例2 (1)(2023·茂名模拟)已知正实数m,n满足m+2n=1,则+的最小值为________.
答案 17
解析 正实数m,n满足m+2n=1,则+=++1=(m+2n)+1=9++≥9+2=17,当且仅当m=2n=时,等号成立.所以+的最小值为17.
(2)(2023·东北师大附中模拟)已知正实数x,y满足x+y=,则+的最小值为________.
答案 9
解析 设x+y=m(3x+y)+n(x+2y)=(3m+n)x+(m+2n)y,可得所以m=,n=,所以5x+5y=3x+y+2(x+2y)=1,+=[3x+y+2(x+2y)]=1+++4=5++≥5+2=9,当且仅当=,即时,等号成立,则+的最小值为9.
常数代换法求最值的适用情境及解题通法
(1)适用情境
有两个代数式,其中一个是整式ax+by,另一个是分式+,其中a,b,m,n为常数,通常均为正数.
(2)解题通法
利用(ax+by)=am+bn++≥am+bn+2得到结果.
(2024·南宁模拟)已知m>0,n>0,命题p:2m+n=mn,命题q:m+n≥3+2,则p是q的____________条件.
答案 充分不必要
解析 因为m>0,n>0,由2m+n=mn,得+=1,