第1章 第4节 基本不等式(课件PPT)-【新高考方案】2025年高考数学一轮总复习(旗舰版)

2024-08-14
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基本不等式 第四节 学习目标 CONTENTS 目录 1 2 3 课前·“四基”落实 课堂·题点精研 特训·微专题强化 4 课时跟踪检测 课前·“四基”落实 01 回首教材 a>0,b>0 a=b 2.几个重要的不等式 2ab 3.算术平均数与几何平均数 4.利用基本不等式求最值问题 已知x>0,y>0,则 x=y x=y 常用的几个结论 拓展教材 (常见结论及应用) 发掘教材 一、高考命题注重“教考衔接”(示例分析) 考题品悟 (2022·新课标Ⅱ卷)[多选]若x,y满足x2+y2-xy=1,则( ) A.x+y≤1   B.x+y≥-2 C.x2+y2≤2 D.x2+y2≥1 √ √ 二、复习备考要强化“教材本位” A组——教材信息的发掘训练 1.(人A必修①P58T5改编)若正实数a,b满足a+4b=ab,则ab的最小值为(  ) A.16 B.8 C.4 D.2 √ √ √ 4.(人A必修①P48T1(2)改编)函数y=x(3-2x)(0≤x≤1)的最大值是________. B组——迷点盲点的澄清训练 √ √ 课堂·题点精研 02 题点一 利用基本不等式求最值 例 1 方法(一) 配凑法 √ 例 2 配凑法求最值的关键 配凑法就是将相关代数式进行适当的变形,通过添项、拆项等方法凑成和为定值或积为定值的形式,然后利用基本不等式求解最值的方法.配凑法的实质在于代数式的灵活变形,配系数、凑常数是关键,代数式的变形以配凑出和或积的定值为目标. 思维建模 方法(二) 常数代换法 例 3 √ 例 4 √ 常数代换法求最值的基本步骤 (1)根据已知条件或其变形确定定值(常数); (2)把确定的定值(常数)变形为1; (3)把“1”的表达式与所求最值的表达式相乘或相除,进而构造和或积为定值的形式; (4)利用基本不等式求解最值. 思维建模 例 5 方法(三) 消元法 (2024·大连模拟)已知xy>0,且x2+2xy=1,则x2+y2的最小值为________. 消元法求最值的策略 当所求最值的代数式中的变量比较多时,通常考虑利用已知条件消去部分变量后,凑出“和为常数”或“积为常数”,最后利用基本不等式求最值. 思维建模 针对训练 √ √ 11 题点二 基本不等式的实际应用 例 6 √ (1)求该车型的平均车长l; (2)该车型的汽车在该时间段内行驶,当汽车的平均速度v为多少时车流量y达到最大值? 解:(1)由题意,当v=100时,y=1, ∴该车型的平均车长为5米. 故当汽车的平均速度为80千米/小时时车流量y达到最大值. 利用基本不等式解决实际应用问题的思路 (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. 思维建模 针对训练 题点三 基本不等式的综合应用 例 7 √ 例 8 关于x的不等式ax2-|x|+2a≥0的解集是R,则实数a的取值范围为_____________. 解析:不等式ax2-|x|+2a≥0的解集是R, (1)对于不等式恒成立问题可利用分离参数法,把问题转化为利用基本不等式求最值; (2)基本不等式与其他知识的交汇问题中,一般是利用其他知识得到利用基本不等式求最值的条件,如两个数的和为定值、两个数的积为定值等,然后根据此定值求其他代数式的最值. 思维建模 针对训练 √ 4 特训·微专题强化 03 三元基本不等式及柯西不等式 1.三元基本不等式的应用 (1)三元基本不等式 √ 2.设x,y,z是实数,且x+y+z=6,则lg x+lg y+lg z的取值范围是 (  ) A.(-∞,lg 6] B.(-∞,3lg 2] C.[lg 6,+∞) D.[3lg 2,+∞) √ 2.柯西不等式的应用 3.已知a2+b2=1,x2+y2=1,则ax+by的取值范围是(  ) A.[0,2] B.[-1,1] C.[-2,2] D.[0,1] √ 解析:利用柯西不等式,得1=(a2+b2)(x2+y2)≥(ax+by)2,当且仅当ay=bx时等号成立,解得-1≤ax+by≤1. √ 课时跟踪检测 04 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 √ 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 8 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 √ 2.若x,y为实数,且x+2y=6,则3x+9y的最小值为(  ) A.18 B.27 C.54 D.90 8 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 8 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 √ 8 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 8 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 √ 8 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 8 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 √ 8 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 8 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 √ 8 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 8 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 √ 8 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 8 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 8 4 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 8 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 8 8 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 8 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 8 10.(2024·北京石景山高三期末)已知命题p:若a+b≥1,则a3+b3≥1.能说明p为假命题的一组a,b的值为a=________________, b=_______________. 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 8 11.若实数x>0,y>0,且满足x+y=8-xy. (1)求xy的最大值; (2)求x+y的最小值. 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 8 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 8 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 8 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 8 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 8 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 13.已知实数a,b满足lg a+lg b=lg(a+2b),则2a+b的最小值是(  ) A.5 B.9 C.13 D.18 √ 8 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 8 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 8 √ 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 8 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 √ √ √ 8 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 8 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 8 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 特别提醒:应用基本不等式求最值要注意“一正,二定,三相等”,忽略某个条件,就会出错. 8 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 8 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 解:(1)因为a>0,b>0,由基本不等式,得 8 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 得f(x)min=f(1)=-1,f(x)max=f(2)=0. 8 1 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 2 3 4 8 本课结束 更多精彩内容请登录:www.zghkt.cn 1.掌握基本不等式≤(a,b>0),了解不等式的推导过程. 2.结合具体实例,能用基本不等式解决简单的最大值或最小值问题. 1.基本不等式:≤ (1)基本不等式成立的条件:___________. (2)等号成立的条件:当且仅当_______时取等号. 设a>0,b>0,则a,b的算术平均数为_______,几何平均数为_____,基本不等式表明:两个正数的算术平均数不小于它们的几何平均数. (1)如果积xy是定值p,那么当且仅当_______时,x+y有最小值______. (简记:积定和最小) (2)如果和x+y是定值p,那么当且仅当______时,xy有最大值_____. (简记:和定积最大) 2 (1)若x≠0,则≥2,当且仅当x=±1时,等号成立. (2)若ab≠0,则≥2,当且仅当a=±b时,等号成立. (3)若ab>0,x≠0,则≥2,当且仅当x=± 时,等号成立. (4)若a>0,b>0,则≤≤≤ ,当且仅当a=b时,等号成立. (5)a2+b2+c2≥ab+bc+ca. 追根溯源 (苏教必修①P61习题T1)证明下列不等式: (1)a2+b2≥2a+2b-2; (2)2≤; (3)若a,b∈(0,+∞),则≤ . 发现启迪 教材中提供的几个不等式是经典模型、是解题的必备工具,掌握并理解透这几个不等式,解决高考题轻而易举.这启示我们:学通弄懂教材,才是高分的起点. 2.(苏教必修①P61练习T1)若m>0,n>0,mn=81,则m+n的最小值是(  ) A.4 B.4 C.9 D.18 3.(人B必修①P79“探索与研究”结论应用:当a,b,c为正实数时,≥ ,当且仅当a=b=c时等号成立)若n>0,则n+的最小值为(  ) A.2 B.4 C.6 D.8 解析:∵n>0,∴n+=++≥3=6,当且仅当=,即n=4时取等号,∴n+的最小值为6.故选C. 解析:因为0≤x≤1,所以3-2x>0,所以y=·2x·(3-2x)≤2=,当且仅当2x=3-2x,即x=时取等号. 1.(忽视应用基本不等式应用条件中的“正”)当x<0时,函数y=x+(  ) A.有最大值-4 B.有最小值-4 C.有最大值4 D.有最小值4 解析:y=x+=-≤-2=-4,当且仅当x=-2时等号成立,故选A. 2.(连续使用基本不等式时忽略等号成立的一致性)已知a>0,b>0,则++2的最小值是(  ) A.2 B.2 C.4 D.5 解析:++2≥2+2≥4=4,当且仅当=且 =,即a=b=1时取等号. 设实数x满足x>0,则函数y=2+3x+的最小值为(  ) A.4-1 B.4+2 C.4+1 D.6 解析:因为x>0,所以x+1>1,所以y=2+3x+=2+3(x+1)-3+=3(x+1)+-1≥2-1=4-1,当且仅当3(x+1)=,即x=-1>0时,等号成立,所以函数y=2+3x+的最小值为4-1.故选A. 已知a>b>0,则a++的最小值为________. 3 解析:因为a>b>0,所以a+b>0,a-b>0,所以a++=+++≥2+2=2+2×=3,当且仅当即时,等号成立,即a++的最小值为3. 若+=1,则4a2+b2的最小值为(  ) A.16 B.8 C.20 D.12 解析:由题意得4a2+b2=(4a2+b2)=8++≥2+8=16,当且仅当=,即b2=4a2=8时等号成立,所以4a2+b2的最小值为16,故选A. (2024·邯郸模拟)已知a>0,b>0,且a+b=2,则+的最小值是(  ) A.2 B.4 C. D.9 解析:依题意,因为a+b=2,所以(a+1)+(b+1)=4,则+= [(a+1)+(b+1)]·=≥×(2×4+10)=,当且仅当a=,b=时,等号成立. 解析:因为xy>0,所以x≠0,又x2+2xy=1,所以y=,所以x2+y2=x2+2=x2+=+-≥2-=,当且仅当=时取等号, 所以x2+y2的最小值为. 1.已知正数x,y满足9x+y=4,则+的最小值为(  ) A.5 B.4 C.3 D.2 解析:x>0,y>0,+=(9x+y)=≥=4,当且仅当=,即x=,y=1时等号成立,所以+的最小值为4. 2.若正数x,y满足x2+xy-3=0,则4x+y的最小值是(  ) A.3 B.6 C.2 D.4 解析:因为正数x,y满足x2+xy-3=0,所以y=-x,所以4x+y=3x+≥2=6,当且仅当3x=,即x=1时,等号成立. 3.函数y=(x>2)的最小值为________. 解析:因为y==x-2++5,又x-2>0,所以y≥2+5=11,当且仅当x-2=,即x=5时等号成立,所以原函数的最小值为11. 春节期间,车流量较大,可以通过管控车流量,提高行车安全,在某高速公路上的某时间段内车流量y(单位时间内经过测量点的车辆数,单位:万辆/小时)与汽车的平均速度v(单位:千米/小时)、平均车长l(单位:米)之间满足的函数关系y=(0<v≤120),已知某种车型的汽车的平均速度为100千米/小时时,车流量为1万辆/小时. ∴1=,∴l=5. (2)由(1)知,函数的表达式为y=(0<v≤120).∵v>0,∴y==≤=, 当且仅当v=,即v=80时取等号. 4.如图,居民小区要建一座八边形的休闲场所,它的主体造型平面图是由两个相同的矩形ABCD和EFGH构成的面积为200 m2的十字形地域,计划在正方形MNPQ上建一座花坛,造价为4 200元/m2;在四个相同的矩形(图中阴影部分)上铺花岗岩地坪,造价为210元/m2;再在四个空角(图中四个三角形)上铺草坪,造价为80元/m2.设总造价为S(单位:元),AD长为x(单位:m).当x为何值时,S最小?并求出这个最小值. 解:由题意,有AM=,又AM>0,有0<x<10. ∵S=4 200x2+210×(200-x2)+80×2×2=4 200x2+42 000-210x2+=4 000x2++38 000(0<x<10)≥2+38 000=80 000+38 000=118 000, 当且仅当4 000x2=,即x=时取“=”. ∴当x= m时,S最小,且S最小值=118 000元. (2024·安庆联考)已知函数f(x)=log2(ax+b)(a>0,b>0)恒过定点(2,0),则+的最小值为(  ) A.2+1 B.2 C.3 D.+2 解析:由题意可知2a+b=1,则+=+=++1≥2+1=2+1,当且仅当a=,b=-1时取等号,所以+的最小值为2+1,故选A. 即对于∀x∈R,ax2-|x|+2a≥0恒成立,即a≥恒成立.当x=0时,a≥0; 当x≠0时,a≥=, 因为≤=,当且仅当|x|=时取“=”,所以a≥.综上所述,a∈. 5.已知圆(x+1)2+(y+2)2=4关于直线ax+by+1=0(a>0,b>0)对称,则+的最小值为(  ) A. B.9 C.4 D.8 解析:圆(x+1)2+(y+2)2=4的圆心为(-1,-2),依题意,点(-1,-2)在直线ax+by+1=0上,因此-a-2b+1=0,即a+2b=1(a>0,b>0),∴+=(a+2b)=5++≥5+2=9,当且仅当=,即a=b=时取“=”.∴+的最小值为9. 6.已知不等式(x+y)≥9对任意正实数x,y恒成立,则正实数a的最小值为________. 解析:已知不等式(x+y)≥9对任意正实数x,y恒成立,只需求(x+y)的最小值大于或等于9,∵(x+y)=1+a++≥a+2+1=(+1)2,当且仅当y=x时,等号成立,∴(+1)2≥9,∴a≥4,即正实数a的最小值为4. ⇒ 当且仅当a=b=c时等号成立. (2)推广到n元的基本不等式为≥ (a1,a2,…,an均为正实数),当且仅当a1=a2=…=an时等号成立. 1.已知a,b>0,a+2b=1,则+的最小值为(  ) A. B.6 C. D.4 解析:因为a,b>0,a+2b=1,所以+=+=1++= 1+++≥1+3=1+3=4,当且仅当a=b=时, 等号成立. 解析:因为x,y,z是实数,且x+y+z=6,则3 ≤x+y+z=6,所以0<xyz≤8,所以lg x+lg y+lg z=lg xyz≤lg 8=3lg 2,当且仅当x=y=z=2时等号成立. (1)柯西不等式的一般形式:(a+a+…+a)(b+b+…+b)≥(a1b1+a2b2+…+anbn)2,当且仅当==…=时等号成立. (2)柯西不等式的二元式:形式一:设a,b,c,d均为实数,则(a2+b2) (c2+d2)≥(ac+bd)2,当且仅当ad=bc时等号成立. 形式二:设a,b,c,d∈R+,则(a+b)(c+d)≥(+)2,当且仅当=时等号成立. 4.根据柯西不等式可知函数f(x)=2+的最大值及取得最大值时x的值分别为(  ) A., B., C., D., 解析:由柯西不等式可知,(2+)2≤(22+12)[()2+()2]=5,所以2+≤,当且仅当2=,即x=时取等号,故函数f(x)=2+的最大值及取得最大值时x的值分别为,,故选A. 1.下列不等式证明过程正确的是(  ) A.若a,b∈R,则+≥2=2 B.若x>0,y>0,则lg x+lg y≥2 C.若x<0,则x+≥-2=-4 D.若x<0,则2x+2-x>2=2 解析:∵,可能为负数,如==-1时,+=-2,∴A错误; ∵lg x,lg y可能为负数,如lg x=lg y=-1时,lg x+lg y=-2,2=2,∴B错误; ∵x<0,<0,如x=-1,=-4时,x+=-5<-4,∴C错误; ∵x<0,2x∈(0,1),2-x>1,∴2x+2-x>2=2,当且仅当2x=2-x,即x=0等号成立,∴D正确. 解析:由题意可得3x+9y=3x+32y≥2=2×27=54,当且仅当3x=32y,即x=2y时等号成立. 3.若x>0,y>0,且2x+3y=6,则xy的最大值为(  ) A.9 B.6 C.3 D. 解析:因为x>0,y>0,且2x+3y=6,所以xy=×2x·3y≤2=,当且仅当2x=3y,即x=,y=1时,等号成立,即xy的最大值为. 4.已知a,b为正实数,且a+2b=1,则+的最小值为(  ) A.1+2 B.2+2 C.3+2 D.4+2 解析:正实数a,b满足a+2b=1,则+=(a+2b)+=1+(a+2b)=4++≥4+2=4+2,当且仅当=,即a=b=-1时取等号,所以当a=-1,b=1-时,+取得最小值4+2. 5.(2024·南宁模拟)某单位为提升服务质量,花费3万元购进了一套先进设备,该设备每年管理费用为0.1万元,已知使用x年的维修总费用为万元,则该设备年平均费用最少时的年限为(  ) A.7 B.8 C.9 D.10 解析:设该设备年平均费用为y,由题意可得,y==++(x∈N*),∵x>0,则y=++≥2+=,当且仅当=,即x=9时,等号成立,所以该设备年平均费用最少时的年限为9. 6.(2024·西安模拟)已知a>0,b>0,若不等式+≥恒成立,则m的最大值为(  ) A.9 B.12 C.18 D.24 解析:由+≥,得m≤(a+3b)·=++6.又++6≥2+6=12(当且仅当=,即a=3b时等号成立),∴m≤12,∴m的最大值为12,故选B. 7.(2024·洛阳模拟)设正实数x,y,z满足x2-xy+y2-z=0,则的最大值为(  ) A.4       B.2 C.3       D.1 解析:因为正实数x,y,z满足x2-xy+y2-z=0,则z=x2+y2-xy,所以==≤=1,当且仅当=,即x=y时,等号成立,故的最大值为1. 8.已知a,b∈R,若a-3b=2,则2a+的最小值为________. 解析:2a+=2a+2-3b≥2×=2×=4,当且仅当即时等号成立. 9.(2024·湖南联考)若a>0,b>0,a+b=9,则+的最小值为________. 解析:由a>0,b>0,a+b=9,得+=+=4++≥4+2=8,当且仅当=,即a=6,b=3时等号成立,故+的最小值为8. (答案不唯一) (答案不唯一) 解析:a3+b3=(a+b)(a2-ab+b2)=(a+b)[(a+b)2-3ab]=(a+b)3-3ab(a+b)≥(a+b)3-3(a+b)2=(a+b)3,当且仅当a=b时等号成立.所以若a+b≥1,则a3+b3≥,所以p为假命题.所以一组a,b的值为a=,b=. 解:(1)∵x>0,y>0,∴8-xy=x+y≥2, 即(+4)(-2)≤0,解得0<xy≤4,当且仅当x=y=2时,等号成立.∴xy的最大值为4. (2)8-(x+y)=xy≤2,∴[(x+y)+8]·[(x+y)-4]≥0,∴x+y≥4,当且仅当x=y=2时,等号成立.∴x+y的最小值为4. 12.某公司生产的某批产品的销售量p万件(生产量与销售量相等)与促销费用x万元满足p=(其中0≤x≤a,a>0).已知生产该批产品还需投入成本6万元(不含促销费用),产品的销售价格定为元/件. (1)将该产品的利润y万元表示为促销费用x万元的函数; (2)设a>2,当促销费用投入多少万元时,该公司的利润最大? 解:(1)由题意可知,y=p-x-6, 将p=代入化简得y=19--x(0≤x≤a). (2)因为19--x=22-≤22-3=10, 当且仅当=x+2,即x=2时,取等号. 故当a>2,促销费用投入2万元时,公司利润最大. 解析:由lg a+lg b=lg(a+2b),可得lg ab=lg(a+2b),所以ab=a+2b,即+=1,且a>0,b>0,则2a+b=(2a+b)=5++≥5+2=9,当且仅当=,即a=b=3时,等号成立,所以2a+b的最小值为9. 14.函数f(x)=2x-+ln x,若f(m)+f=0,则3m+的最小值为(  ) A.2           B.4 C.2          D.1 解析:由f′(x)=2++>0得函数f(x)单调递增,由f(x)=-2·+-ln=-f,∴f(x)+f=0,则=,即m=n2,3m+=3n2+≥2=2,当且仅当n2=时,等号成立,故选C. 15.[多选]已知实数a>0,b>0,a+b=1,则下列不等式正确的是(  ) A.2a+2b≥2 B.+≤ C.≤16 D.+≤ 解析:∵a+b=1,则b=1-a,∴2a+2b=2a+21-a=2a+≥2,当且仅当2a=,即a=b=时等号成立,A正确; ∵a+b≥,即1≥,则+≤,当且仅当a=b=时等号成立,B正确; ∵ab≤=,当且仅当a=b=时等号成立,=×==4+≥16,C不正确; +=+=,令t=a+1∈(1,2),则a=t-1,==≤,当且仅当t=,即t=时等号成立,D正确.故选ABD. 16.已知a>0,b>0,且a3+b3=16. (1)求ab-2的最大值与最小值; (2)证明:+>1. a3+b3=16≥2=2()3⇒0<≤2,当且仅当a=b=2时取等号. 则ab-2=()2-2=(-1)2-1, 注意到函数f(x)=x2-2x=(x-1)2-1在(0,1)上单调递减,在(1,2]上单调递增, 即=1⇒ab=1时,ab-2有最小值-1; =2⇒a=b=2时,ab-2有最大值0. (2)证明:由基本不等式,得+≥2=,当且仅当=⇒2a=b时取等号. 又由(1),得0<≤2⇒0<ab≤4⇒≥1,当且仅当a=b时取等号. 注意到前后取等条件不一致,则+>1. $$

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第1章 第4节 基本不等式(课件PPT)-【新高考方案】2025年高考数学一轮总复习(旗舰版)
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