内容正文:
一元二次函数、方程和不等式
2.2 基本不等式
第1课时 基本不等式
第二章
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数学 必修 第一册 A
学习目标 1.了解基本不等式的证明过程.
2.掌握基本不等式,会用基本不等式解决简单的最大(小)值问题.
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通过拼凑法利用基本不等式求最值的策略
拼凑法的实质在于代数式的灵活变形,拼系数、凑常数是关键,利用拼凑法求最值应注意以下几个方面:
(1)拼凑的技巧,以整式为基础,注意利用系数的变化以及等式中常数的调整,做到等价转换;
(2)代数式的变形以拼凑出和或积的定值为目标;
(3)拆项、添项应注意检验利用基本不等式的前提.
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1.知识清单
(1)基本不等式的推导与证明;
(2)求简单代数式的最值;
(3)最值定理.
2.方法归纳:拼凑法.
3.常见误区:利用基本不等式的条件“一正、二定、三相等”缺一不可,尤其是“当且仅当,等号成立”这八个字,更是不能缺少.
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我们已经学习过重要不等式:一般地,∀a,b∈R,有a2+b2≥2ab,当且仅当a=b时,等号成立.
现在我们讨论一种特别的情况,如果a>0,b>0,我们用,分别替换上式中的a,b,能得到什么样结论?
≤
a=b
1.有关概念
当a,b均为正数时,______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.基本不等式
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___________,当且仅当________时,等号成立.
[例1] 给出下面四个推导过程:
①∵a,b为正实数,∴+≥2=2;
②∵a∈R,a≠0,∴+a≥2=4;
③∵x,y∈R,xy<0,∴+=-[(-)+(-)]≤-2=-2.
其中正确的推导为( )
A.①② B.①③ C.②③ D.①②③
①∵a,b为正实数,∴,为正实数,符合基本不等式的条件,故①正确.②∵a∈R,a≠0,不符合基本不等式的条件,∴+a≥2=4是错误的.③由xy<0,得,均为负数,但在推导过程中将整体+提出负号后,-,-均为正数,符合基本不等式的条件,故③正确.
对基本不等式准确掌握的两个关键点
(1)定理成立的条件是a,b都是正数.
(2)“当且仅当”的含义:当a=b时,≤的等号成立,即a=b⇒=;仅当a=b时,≥的等号成立,即=⇒a=b.
[练1]下列不等式的推导过程正确的是_______________.(填序号)
①若x>1,则x+≥2=2;
②若x<0,则x+=-[(-x)+(-)]≤-2=-4;
③若a,b∈R,则+≥2=2.
②
①中忽视了基本不等式等号成立的条件,当x=,即x=1时,x+≥2等号成立,因为x>1,所以x+>2,③中忽视了利用基本不等式时每一项必须为正数这一条件.
综合应用:用基本不等式求最值
角度1 求简单代数式的最值
[例2] 已知x>0,则x+的最小值是_____________________.
4
因为x>0,所以x+≥2=4,当且仅当x=,即x=2时等号成立,因此所求的最小值为4.
[变式探究1]
本例将条件“x>0”变为“x<0”时,则x+的最大值是________.
-4
[变式探究2]
本例变为:当x>1时,求x+的最小值.
因为x>1,故有x-1>0,所以x+=x-1++1≥2+1=5,当且仅当x-1=,即x=3时等号成立.因此所求最小值为5.
利用基本不等式求最值的原则
利用基本不等式求最值,必须按照“一正,二定,三相等”的原则,即
(1)一正:符合基本不等式≥成立的前提条件,a>0,b>0;
(2)二定:化不等式的一边为定值;
(3)三相等:必须存在取“=”号的条件,即“=”号成立.
以上三点缺一不可.
角度2 最值定理的应用
最值定理
已知x,y都为正数,则:
(1)如果积xy等于定值P,那么当x=y时,和x+y有最小值2;
(2)如果和x+y等于定值S,那么当x=y时,积xy有最大值S2,
简记为:积定和最小,和定积最大.
[例3] (1)已知a>0,b>0,若a+b-4=0,则ab的最大值为( )
A. B.2
C.4 D.8
(2)(2024·南宁高一检测)已知x>0,则x-4+的最小值为( )
A.-2 B.0
C.1 D.2
(1)由已知得a+b=4,由基本不等式ab≤()2得ab≤()2=8,
当且仅当a=b=2时,等号成立,ab取得最大值.所以ab的最大值为8.
(2)∵x>0,∴x+-4≥2-4=0,当且仅当x=,即x=2时等号成立.
即x-4+的最小值为0.
[练2]已知a>0,b>0,且(a+1)(b+1)=2,则a+b的最小值为( )
A.1- B.2-
C.-1 D.2-2
a>0,b>0,且(a+1)(b+1)=2,则a+b=a+1+b+1-2≥2-2=2-2,当且仅当a=b=-1时取等号.
1.下列不等式正确的是( )
A.a+≥2 B.(-a)+(-)≤-2
C.a2+≥2 D.(-a)2+(-)2≤-2
∵a2>0,故a2+≥2=2,当且仅当a4=1时等号成立,故C项正确.
2.(2024·广州高一上学期联考)已知x>0,则25x+的最小值为( )
A.50 B.40
C.20 D.10
由x>0,得25x+≥2=20,当且仅当25x=,即x=时,等号成立,故25x+的最小值为20.
③
3.当a,b∈R时,下列不等关系成立的是______________________.
(填序号)
①≥;②a-b≥2;③a2+b2≥2ab;④a2-b2≥2ab.
根据≥ab,≥成立的条件判断,知①②④错误,只有③正确.
4.(2024·邢台高一上学期期中)已知0<x<,则的最大值为________.
因为0<x<,所以1-9x>0,则=≤×=,
当且仅当9x=1-9x,即x=时,等号成立.故的最大值为.
$$