内容正文:
第17讲 重难点拓展:基本不等式的综合问题
【苏教版2019必修一】
目录
题型归纳 1
题型01 常数代换法求最值 1
题型02 消元法求最值 3
题型03 换元法求最值 6
分层练习 9
夯实基础 9
能力提升 18
创新拓展 25
题型01常数代换法求最值
【解题策略】
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
【典例分析】
【例1】(23-24高一上·安徽·期末)已知正数,满足,则的最小值是( )
A.6 B.16 C.20 D.18
【变式演练】
【变式1】(23-24高一上·河北沧州·期末)已知正数x,y满足,则的最小值为( )
A.6 B. C. D.
【变式2】(23-24高一下·黑龙江大庆·开学考试)若正数满足,则的最小值为
【变式3】(23-24高一上·甘肃·期末)已知.
(1)求证:;
(2)若,求的最小值.
题型02 消元法求最值
【解题策略】
对含有多个变量的条件最值问题,若无法直接利用基本不等式求解,可尝试减少变量的个数,即用其中一个变量表示另一个,再代入代数式中转化为只含有一个变量的最值问题.
【典例分析】
【例2】(23-24高一上·四川成都·期中)已知正实数a,b满足,则的最大值为( )
A. B.1 C. D.
【变式演练】
【变式1】(23-24高一上·湖南·阶段练习)已知,且,当取最小值时,的最大值为( )
A. B. C. D.
【变式2】(23-24高一上·广东东莞·期末)若、,且,则的最大值为 .
【变式3】(21-22高一上·广东深圳·阶段练习)(1)已知,,且,若恒成立,求实数的取值范围;
(2)已知,,,求的最小值.
题型03 换元法求最值
【解题策略】
换元法求最值的思路
观察已知与所求的结构特点,通过配凑系数,合理的变换新元,将问题转化为熟悉的模型,将问题明朗化,从而使问题得以解决
【典例分析】
【例3】(23-24高一上·浙江·阶段练习)已知实数x,y满足,则的最大值为( )
A.1 B. C. D.2
【变式演练】
【变式1】(23-24高一上·湖北黄冈·期中)已知,则函数的最大值为( )
A. B.7 C. D.
【变式2】(23-24高一上·云南迪庆·期末)已知二次函数,若对任意,若且不等式恒成立,则的最小值为 .
【变式3】.(23-24高一上·江西南昌·阶段练习)(1)已知,,且,求的最小值;
(2)求函数的最小值.
【夯实基础】
一、单选题
1.(23-24高一上·云南曲靖·期中)已知,,且,则的最大值为( )
A. B. C.1 D.
2.(22-23高一上·辽宁大连·期末)若,则的最大值为( )
A. B. C. D.
3.(23-24高一上·江苏无锡·阶段练习)若,且,的最小值为( )
A.15 B. C.17 D.
4.(22-23高一上·重庆·期末)若正实数x,y满足,则的最大值为( )
A. B. C. D.
二、多选题
5.(23-24高一下·陕西西安·阶段练习)下列说法正确的是( )
A.若,则的最大值是
B.若都是正数,且,则的最小值是3
C.若,则的最小值是3
D.若实数满足,则的最大值是4
6.(23-24高一上·江西抚州·期末)若正实数满足,则下列结论中正确的有( )
A.的最小值为8.
B.的最小值为
C.的最大值为.
D.的最小值为.
三、填空题
7.(23-24高一上·山东济南·期中)若正数,满足,则的最大值为 .
8.(23-24高一上·云南昭通·期末)已知实数,,且,则的最小值是 .
9.(23-24高一上·湖北武汉·阶段练习)已知正实数满足,则的最大值为 .
四、解答题
10.(23-24高一上·广西南宁·阶段练习)回答下列两题:
(1)已知,,且,求的最小值;
(2)已知,求的最小值.
11.(23-24高一上·四川达州·阶段练习)已知a,b为正实数,且.
(1)求ab的最大值;
(2)求的最小值
【能力提升】
一、单选题
1.(23-24高一上·湖南株洲·阶段练习)已知:,且,则的最小值是( )
A.9 B.6 C.4 D.3
2.(23-24高一上·湖南长沙·阶段练习)已知,则的最小值是( )
A.4 B.8 C.12 D.16
3.(23-24高一上·浙江·期末)已知,,且,则的最小值为( )
A.4 B.6 C.8 D.9
4.(23-24高一上·安徽亳州·期末)已知,,则的最小值为( )
A.8 B.4 C. D.
二、多选题
5.(23-24高一上·黑龙江大庆·期中)若正实数,满足,则下列说法正确的是( )
A.有最小值8 B.有最小值
C.的最小值是4 D.的最小值是
6.(23-24高一上·安徽合肥·阶段练习)已知,且,则( )
A.的最大值为 B.的最大值是
C.的最小值是8 D.的最小值是
三、填空题
7.(23-24高一上·安徽池州·期中)已知,若,则的最小值为 .
8.(22-23高一上·江苏宿迁·阶段练习)设为正实数,且,则的最小值为
9.(23-24高一上·浙江·期末)已知,则的最小值为 .
四、解答题
10.(23-24高一上·新疆乌鲁木齐·阶段练习)已知.
(1)若与均为正数,求的最大值;
(2)若与均为负数,求的最小值.
11.(23-24高一上·上海浦东新·期中)设x、y、z为互不相同的实数,对于﹐
(1)令,用a、b表示
(2)求的最小值.
【创新拓展】
一、单选题
1.(22-23高一上·天津·期末)若实数,且,则的最小值为( )
A.2 B. C. D.
二、多选题
2.(23-24高一上·云南大理·期末)设正实数,满足,则( )
A.的最大值为 B.的最小值为
C.的最大值为 D.的最小值为
三、填空题
3.(23-24高一上·吉林四平·期中)已知实数,,且,则的最小值为 .
四、解答题
4.(23-24高一上·贵州黔西·阶段练习)已知,,且.
(1)求ab的最小值;
(2)求的最小值.
【下节预览】
1、 解答题
1.(23-24高一下·江苏常州·阶段练习)已知函数.
(1)若,解关于的不等式;
(2)若不等式在上有解,求实数的取值范围.
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第17讲 重难点拓展:基本不等式的综合问题
【苏教版2019必修一】
目录
题型归纳 1
题型01 常数代换法求最值 1
题型02 消元法求最值 3
题型03 换元法求最值 6
分层练习 9
夯实基础 9
能力提升 18
创新拓展 25
题型01常数代换法求最值
【解题策略】
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
【典例分析】
【例1】(23-24高一上·安徽·期末)已知正数,满足,则的最小值是( )
A.6 B.16 C.20 D.18
【答案】D
【分析】将所求的式子乘以“1”,然后利用基本不等式求解即可.
【详解】因为正数,满足,
则,
当且仅当,即时等号成立.
故选:D
【变式演练】
【变式1】(23-24高一上·河北沧州·期末)已知正数x,y满足,则的最小值为( )
A.6 B. C. D.
【答案】B
【分析】借助基本不等式计算即可得.
【详解】,
当且仅当,即时,等号成立,因此的最小值为.
故选:B.
【变式2】(23-24高一下·黑龙江大庆·开学考试)若正数满足,则的最小值为
【答案】6
【分析】先把已知变形为,再利用“1”的妙用,结合基本不等式求最值.
【详解】由得,
所以,
当且仅当,即时,等号成立.
故答案为:6.
【变式3】(23-24高一上·甘肃·期末)已知.
(1)求证:;
(2)若,求的最小值.
【答案】(1)证明见解析;
(2)8.
【分析】(1)根据给定条件,利用基本不等式推理即得.
(2)利用基本不等式“1”的妙用求出最小值.
【详解】(1),则,当且仅当时取等号,
所以.
(2)由,且,得,
当且仅当,即时取等号,
所以当时,取得最小值8.
题型02 消元法求最值
【解题策略】
对含有多个变量的条件最值问题,若无法直接利用基本不等式求解,可尝试减少变量的个数,即用其中一个变量表示另一个,再代入代数式中转化为只含有一个变量的最值问题.
【典例分析】
【例2】(23-24高一上·四川成都·期中)已知正实数a,b满足,则的最大值为( )
A. B.1 C. D.
【答案】D
【分析】根据条件代入消去,变形后利用均值不等式求解.
【详解】由可得,
所以,
因为正实数a,b满足,所以,
故,
当且仅当,即,
故选:D
【变式演练】
【变式1】(23-24高一上·湖南·阶段练习)已知,且,当取最小值时,的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】利用基本不等式得到时,取最小值,此时消元得到,配方得到最大值;
【详解】因为,所以,
所以,
当且仅当,即时等号成立,
所以
,
当时,取得最大值,最大值为.
故选:D.
【变式2】(23-24高一上·广东东莞·期末)若、,且,则的最大值为 .
【答案】/0.25
【分析】由题意转换成二次函数的最值来做即可.
【详解】由题意,,所以,
所以等号成立当且仅当,即的最大值为.
故答案为:.
【变式3】(21-22高一上·广东深圳·阶段练习)(1)已知,,且,若恒成立,求实数的取值范围;
(2)已知,,,求的最小值.
【答案】(1);(2)
【分析】(1)由题意可得,将展开利用基本不等式求出最小值即可求解;.
【详解】(1)因为恒成立,所以,
由题意可知,
当且仅当即 ,时等号成立,
所以,所以,解得:,
所以实数的取值范围为:;
(2)由x+2y+2xy=8,可知y=,
因为x>0,y>0,所以0<x<8.
所以x+2y=x+=x+=x+-1=x+1+-2≥2-2=4,
当且仅当x+1=,
即x=2时,等号成立.
所以x+2y的最小值为4.
题型03 换元法求最值
【解题策略】
换元法求最值的思路
观察已知与所求的结构特点,通过配凑系数,合理的变换新元,将问题转化为熟悉的模型,将问题明朗化,从而使问题得以解决
【典例分析】
【例3】(23-24高一上·浙江·阶段练习)已知实数x,y满足,则的最大值为( )
A.1 B. C. D.2
【答案】D
【分析】利用换元得,即可变形为,利用不等式即可求解.
【详解】设,则,
则 由可得,
化简得,
所以,所以,
当且仅当时,等号成立,即或时等号成立,
故,
故选:D
【变式演练】
【变式1】(23-24高一上·湖北黄冈·期中)已知,则函数的最大值为( )
A. B.7 C. D.
【答案】A
【分析】先令,将原式化为有关t的代数式,最后化简,利用基本不等式即可求解.
【详解】因为,所以,设,则,
,
当且仅当即相当于时取等号,所以函数的最大值为是.
故选:A
【变式2】(23-24高一上·云南迪庆·期末)已知二次函数,若对任意,若且不等式恒成立,则的最小值为 .
【答案】8
【分析】根据一元二次不等式的解集性质,结合换元法、基本不等式进行求解即可.
【详解】因为不等式恒成立,
所以,可得,因为,所以由,
设,因为,所以,则有
当且仅当时取等号,即当时取等号,即当时取等号,
故答案为:
【点睛】关键点睛:本题的关键是根据一元二次不等式的解集性质得到,进而利用换元法、基本不等式进行求解
【变式3】.(23-24高一上·江西南昌·阶段练习)(1)已知,,且,求的最小值;
(2)求函数的最小值.
【答案】(1)3;(2)9.
【分析】(1)依题意可得,则,利用基本不等式计算可得;
(2)令,则,利用基本不等式计算可得;
【详解】(1)∵,,且,所以,
则,
当且仅当时等号成立,因此的最小值为3.
(2)因为,所以,令,所以,
所以,
当且仅当,即时等号成立;
所以函数的最小值为
【夯实基础】
一、单选题
1.(23-24高一上·云南曲靖·期中)已知,,且,则的最大值为( )
A. B. C.1 D.
【答案】C
【分析】先变形,再利用基本不等式“1”的妙用即可得解.
【详解】由,可得,
又由,可得,
当且仅当时,即时,等号成立,
所以,即的最大值为.
故选:C.
2.(22-23高一上·辽宁大连·期末)若,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】由已知可得,进而有,结合基本不等式求最大值,注意取值条件.
【详解】由题设,,而,,
所以,
所以且,
又,当且仅当时取等号,
所以,当且仅当时取等号,
即目标式最大值为.
故选:D
3.(23-24高一上·江苏无锡·阶段练习)若,且,的最小值为( )
A.15 B. C.17 D.
【答案】C
【分析】利用,可将消元为只含或只含的式子,再利用基本不等式求解.
【详解】∵,
∴,其中,
∴,
又∵,∴,
则
,
当且仅当即时,等号成立.
∴的最小值为17.
故选:C
4.(22-23高一上·重庆·期末)若正实数x,y满足,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据等式计算得出1,再结合常值代换求和的最值,计算可得最大值.
【详解】
,
.
故选:D.
二、多选题
5.(23-24高一下·陕西西安·阶段练习)下列说法正确的是( )
A.若,则的最大值是
B.若都是正数,且,则的最小值是3
C.若,则的最小值是3
D.若实数满足,则的最大值是4
【答案】ABD
【分析】利用基本不等式即可判断A;根据基本不等式中“1”的整体代换即可判断B;根据基本不等式即可判断C;利用万能“”法即可判断D.
【详解】对于A,因为,所以,
则,
当且仅当,即时取等号,
所以的最大值是,故A正确;
对于B,由都是正数,且,得,
则
,
当且仅当,即时取等号,
所以的最小值是3,故B正确;
对于C,若,
则,
所以,解得或(舍去),
所以,当且仅当时取等号,
所以的最小值是,故C错误;
对于D,令,则,
又,则,
化简得,
所以,解得,
所以的最大值是4,故D正确.
故选:ABD.
【点睛】易错点睛:利用基本不等式求最值时,要注意其必须满足的三个条件:
(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.
6.(23-24高一上·江西抚州·期末)若正实数满足,则下列结论中正确的有( )
A.的最小值为8.
B.的最小值为
C.的最大值为.
D.的最小值为.
【答案】ABC
【分析】利用基本不等式求解最值判断A,B,C,利用消元法结合二次函数求得最值判断D.
【详解】A选项,因为,且,所以,
所以,当且仅当时,等号成立,
,当且仅当时,等号成立,故A正确;
B选项,因为
,
当且仅当,即时取等号,故B项正确;
C选项,,
当且仅当时取等号,所以,所以的最大值为,故C项正确;
D选项,因为,当且仅当时取等号,
所以的最小值为,故D项错误.
故选:ABC.
【点睛】思路点睛:四个选项均要对所求式子进行变形,A,B,C选项利用“1”代换以及基本不等式求最值,同时也要注意取等条件是否成立,D选项由条件消元转换成二次函数求最值.
三、填空题
7.(23-24高一上·山东济南·期中)若正数,满足,则的最大值为 .
【答案】
【分析】先利用基本不等式中“1”的妙用求得的取值范围,从而求得的最大值.
【详解】因为正数,满足,所以,即,
则,
当且仅当且,即时取等号,
此时取得最小值9,则的最大值为.
故答案为:
8.(23-24高一上·云南昭通·期末)已知实数,,且,则的最小值是 .
【答案】
【分析】根据基本不等式在最值求解中的应用计算即可.
【详解】因为实数,,,
则,
当且仅当,即,时取等号.
故答案为:.
9.(23-24高一上·湖北武汉·阶段练习)已知正实数满足,则的最大值为 .
【答案】
【分析】由常数代换法,换元法,并利用基本不等式解决最值问题即可.
【详解】解:根据题意,由于
,
令,
当时,由已知可得,所以;
当时,
则
,
令;
,
当且仅当,即,即时取等号,
即的最大值.
故答案为:.
四、解答题
10.(23-24高一上·广西南宁·阶段练习)回答下列两题:
(1)已知,,且,求的最小值;
(2)已知,求的最小值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)利用“1”的妙用,变形为,利用基本不等式,即可求解;
(2)变形后,直接利用基本不等式,即可求解.
【详解】(1)由题意可知,
,
当时,即,得时,等号成立,
综上可知,的最小值为;
(2)原式,
当时,等号成立,即,
所以的最小值为.
11.(23-24高一上·四川达州·阶段练习)已知a,b为正实数,且.
(1)求ab的最大值;
(2)求的最小值
【答案】(1)2
(2)
【分析】(1)利用基本不等式即可求出ab的最大值;
(2)利用基本不等式即可求出的最小值.
【详解】(1)由题意,
a,b为正实数,且
因为,
当且仅当即时取等号,解得,即,
故的最大值为2.
(2)由题意及(1)得,
a,b为正实数,且,
∴,
所以,
当且仅当,即时取等号,
∴的最小值为.
【能力提升】
一、单选题
1.(23-24高一上·湖南株洲·阶段练习)已知:,且,则的最小值是( )
A.9 B.6 C.4 D.3
【答案】A
【分析】利用基本不等式的性质,直接计算可得答案.
【详解】,,
当且仅当时,即,由,得,即,可求出,即当时,不等式等号成立.
故选:A
2.(23-24高一上·湖南长沙·阶段练习)已知,则的最小值是( )
A.4 B.8 C.12 D.16
【答案】D
【分析】由基本不等式可得答案.
【详解】已知,则,,
当且仅当,即时“”成立,故所求最小值是16.
故选:D.
3.(23-24高一上·浙江·期末)已知,,且,则的最小值为( )
A.4 B.6 C.8 D.9
【答案】D
【分析】根据题意,以与为基本量加以整理,化简后利用基本不等式算出答案.
【详解】由得,其中,,
所以,
当且仅当,即,则,时,等号成立,
故的最小值为9.
故选:D
4.(23-24高一上·安徽亳州·期末)已知,,则的最小值为( )
A.8 B.4 C. D.
【答案】A
【分析】首先由条件可得,再变形,最后利用基本不等式,即可求解.
【详解】由,,可得,则
则
,
当,得时,等号成立,
所以的最小值为8.
故选:A
二、多选题
5.(23-24高一上·黑龙江大庆·期中)若正实数,满足,则下列说法正确的是( )
A.有最小值8 B.有最小值
C.的最小值是4 D.的最小值是
【答案】ACD
【分析】变换,展开利用均值不等式计算得到A正确,直接利用均值不等式得到B错误C正确,消元利用二次函数性质计算得到D正确,得到答案.
【详解】对选项A:,
当且仅当,即,时等号成立,正确;
对选项B:,,
当且仅当,即,时等号成立,错误;
对选项C:,
当且仅当,即,时等号成立,正确;
对选项D:,当时有最小值为,正确;
故选:ACD
6.(23-24高一上·安徽合肥·阶段练习)已知,且,则( )
A.的最大值为 B.的最大值是
C.的最小值是8 D.的最小值是
【答案】AC
【分析】利用基本不等式判断AC;利用基本不等式“1”的妙用判断B,利用消元法与基本不等式判断D.
【详解】对于A,,所以,,
当且仅当时,等号成立,故A正确;
对于B,,
当且仅当,即时,等号成立,故B错误;
对于C,,,
当且仅当且,即时,等号成立,故C正确;
对于D,由,得,由,得,
,
当且仅当,即时,等号成立,
此时,矛盾,故等号取不到,故错误,
故选:AC.
【点睛】易错点睛:在应用基本不等式求最值时,要把握不等式成立的三个条件,就是“一正——各项均为正;二定——积或和为定值;三相等——等号能否取得”,若忽略了某个条件,就会出现错误.
三、填空题
7.(23-24高一上·安徽池州·期中)已知,若,则的最小值为 .
【答案】
【分析】根据题意,化简得到,设,求得,结合基本不等式,即可求解.
【详解】由,且,可得,
则,
设,可得且,
可得,
当且仅当时,即时,等号成立,所以的最小值为.
故答案为:.
8.(22-23高一上·江苏宿迁·阶段练习)设为正实数,且,则的最小值为
【答案】
【分析】由题意可得,再根据基本不等式中“1”的整体代换即可得解.
【详解】由,得,
则,
当且仅当,即时等号成立,
所以的最小值为.
故答案为:.
9.(23-24高一上·浙江·期末)已知,则的最小值为 .
【答案】/
【分析】根据已知条件,结合换元法,以及基本不等式的公式,即可求解.
【详解】因为,
所以设,则,
所以,,
所以,
当且仅当时,即时等号成立,
所以的最小值为.
故答案为:.
四、解答题
10.(23-24高一上·新疆乌鲁木齐·阶段练习)已知.
(1)若与均为正数,求的最大值;
(2)若与均为负数,求的最小值.
【答案】(1);
(2).
【分析】(1)利用基本不等式求解即得.
(2)利用基本不等式“1”的妙用求出最小值.
【详解】(1)因为,,则,即,
当且仅当,即时取等号,
所以当时,取得最大值.
(2)由与均为负数,得,
因此,
当且仅当,即,时取等号,
所以当时,取得最小值.
11.(23-24高一上·上海浦东新·期中)设x、y、z为互不相同的实数,对于﹐
(1)令,用a、b表示
(2)求的最小值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据,消去y即可得结果;
(2)令,由(1)整理可得,结合常用不等式分析求解.
【详解】(1)因为,可得,
整理得.
(2)令,由(1)可得:,即,
因为,当且仅当时,等号成立,
,当且仅当时,等号成立,
,当且仅当时,等号成立,
可得,当且仅当,等号成立,
即,则,
可得,即,
所以的最小值为
【创新拓展】
一、单选题
1.(22-23高一上·天津·期末)若实数,且,则的最小值为( )
A.2 B. C. D.
【答案】D
【分析】由题意可得,再根据基本不等式中“1”的整体代换即可得解.
【详解】因为,所以,
由,得,
则
,
当且仅当,即时,取等号,
所以的最小值为.
故选:D.
二、多选题
2.(23-24高一上·云南大理·期末)设正实数,满足,则( )
A.的最大值为 B.的最小值为
C.的最大值为 D.的最小值为
【答案】ACD
【分析】利用基本不等式可判断ACD;利用配方法可判断B.
【详解】对于A,因为,所以,
当且仅当时取等,故A正确;
对于B,,,
所以无最小值,故B错误;
对于C,因为,
所以,
所以,当且仅当时取等号,故C正确;
对于D,因为正实数满足,所以
,当且仅当即,等号成立,
所以的最小值为,故D正确.
故选:ACD.
三、填空题
3.(23-24高一上·吉林四平·期中)已知实数,,且,则的最小值为 .
【答案】/
【分析】根据“1”的代换,结合基本不等式,即可得出答案.
【详解】由已知可得,
,
当且仅当,且,即,时等号成立.
所以,的最小值为.
答案为:.
四、解答题
4.(23-24高一上·贵州黔西·阶段练习)已知,,且.
(1)求ab的最小值;
(2)求的最小值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)直接利用基本不等式求解即可;
(2)利用基本不等式中的常数代换技巧求解即可.
【详解】(1)因为,所以,所以,
所以,所以,当且仅当即时等号成立,即ab的最小值为;
(2),
当且仅当即即时,等号成立,
所以的最小值为.
【下节预览】
1、 解答题
1.(23-24高一下·江苏常州·阶段练习)已知函数.
(1)若,解关于的不等式;
(2)若不等式在上有解,求实数的取值范围.
【答案】(1)答案见解析
(2)
【分析】(1)利用因式分解法求解含参一元二次不等式即可.
(2)利用分离参数法结合基本不等式求解参数范围即可.
【详解】(1)易得
当时,解集为;
当时,解集为;
当时,解集为.
(2)若在上有解,
则在上有解,
故,而,
故,得,
进而知,令,则,
设,
当且仅当时取等号,所以.
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