第08讲 基本不等式(6种题型+3个易错点+过关检测)-2024-2025学年高一数学考试满分全攻略同步备课备考系列(苏教版2019必修第一册)

2024-09-19
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第08讲 基本不等式(6种题型+3个易错点+过关检测) 知识点1:基本不等式 1.基本不等式:如果a,b是正数,那么≤,当且仅当a=b时,等号成立.我们把不等式≤(a,b≥0)称为基本不等式. 对于正数a,b,我们把称为a,b的算术平均数,称为a,b的几何平均数. 注意点: (1)均值不等式常见的变形:①当a>0,b>0,则a+b≥2;②当a>0,b>0,则ab≤2. (2)两个正数的几何平均数不大于它们的算术平均数,当两个正数相等时,两者相等. 2.在基本不等式应用过程中要注意“一正、二定、三相等”. 一正:a,b均为正数; 二定:不等式一边为定值; 三相等:不等式中的等号能取到,即a=b有解. 知识点2:用基本不等式证明不等式 利用基本不等式证明不等式的策略 从已证不等式和问题的已知条件出发,借助不等式的性质和有关定理,经过逐步的逻辑推理,最后转化为所求问题,其特征是以“已知”看“可知”,逐步推向“未知”. 知识点3:用基本不等式求最值 1.用基本不等式求最值 两个正数的和为常数时,它们的积有最大值 已知x,y都是正数,如果和x+y等于定值S,那么当x=y时,积xy有最大值S2 两个正数的积为常数时,它们的和有最小值 已知x,y都是正数,如果积xy等于定值P,那么当x=y时,和x+y有最小值2 注意点: (1)口诀:和定积最大,积定和最小. (2)应用基本不等式求最值时,应把握不等式成立的条件:一正、二定、三相等. 2.拼凑法求解最值,其实质就是先通过代数式变形拼凑出和或积为常数的两项,然后利用基本不等式求解最值.利用基本不等式求解最值时,要注意“一正、二定、三相等”,尤其是要注意验证等号成立的条件. 3.常数代换(“1”的代换)法求最值的步骤 (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,进而构造和或积的形式. (4)利用基本不等式求解最值. 知识点4:基本不等式的实际应用 利用基本不等式解决实际问题的步骤 (1)先理解题意,设变量.设变量时一般把要求最大值或最小值的变量定为函数. (2)建立相应的函数关系式.把实际问题抽象为函数的最大值或最小值问题. (3)在定义域内求出函数的最大值或最小值. (4)正确写出答案. 题型1:基本不等式的理解 【例题1】(21-22高一上·浙江宁波·期中)已知,,则下列式子一定成立的是(    ) A. B. C. D. 【变式1】(多选)(25-26高一上·全国·课后作业)(多选)下列说法中正确的是(    ) A.成立的条件是 B.成立的条件是 C.成立的条件是 D.成立的条件是 【变式2】(24-25高一上·全国·课后作业)推论:对任意正数a,b, ,当且仅当时等号成立. 【变式3】(23-24高一·全国·课堂例题)不等式和基本不等式成立的条件有什么不同? 题型2:利用基本不等式比较大小 【例题2】(23-24高一上·辽宁朝阳·期中)小王从甲地到乙地往返的时速分别为a和b(a<b),其全程的平均时速为v,则(    ) A. B. C. D. 【变式1】(23-24高一上·上海普陀·期中)已知a,,且,则下列不等关系中正确的是(    ) A. B. C. D. 【变式2】(24-25高一上·全国·课堂例题)设,为正数,则,,,的大小关系是 . 【变式3】(2023高一·上海·专题练习)已知,,则,,,中哪一个最大? 题型3:利用基本不等式求最值 【例题3】(23-24高一上·山西朔州·阶段练习)已知,,满足,则下列结论正确的是(    ) A.有最小值 B.有最大值 C.有最小值 D.有最大值 【变式1】(23-24高一上·江西南昌·期中)正数满足,则的最大值为(    ) A.8 B.3 C. D.4 【变式2】(23-24高一上·内蒙古巴彦淖尔·期末)已知,的最小值为 . 【变式3】(23-24高一上·福建莆田·阶段练习)(1)已知,求的最小值. (2)已知,求的最大值. 题型4:利用基本不等式求解实际应用题 【例题4】(23-24高一上·江西抚州·期中)两次购买同一种物品,可以采用两种不同的策略:第一种是不考虑物品价格的升降,每次购买这种物品所花的钱数一定;第二种是不考虑物品价格的升降,每次购买这种物品的数量一定.若两次单价不同,从平均价格的角度来看,则下列判断正确的是(    ) A.第一种策略更省钱 B.若降价,第一种策略更省钱;若涨价,第二种策略更省钱 C.第二种策略更省钱 D.若降价,第二种策略更省钱;若涨价,第一种策略更省钱 【变式1】(23-24高一上·河南郑州·期中)受亚洲飞人苏炳添勇夺东京奥运百米决赛第四并破亚洲记录的影响,甲、乙、丙三名短跑运动员同时参加了一次百米赛跑,所用时间分别为,,.甲有一半的时间以速度米/秒奔跑,另一半的时间以速度米/秒奔跑;乙全程以速度米/秒奔跑;丙有一半的路程以速度米/秒奔跑,另一半的路程以速度米/秒奔跑;其中,.则下列结论中一定成立的是(    ) A. B. C. D. 【变式2】(24-25高一上·上海·随堂练习)如图,某人计划用篱笆围成一个一边靠墙(墙的长度没有限制)的矩形菜园.设菜园的长为xm,宽为ym.若菜园面积为,则 时,可使所用篱笆总长最小,最小值为 .    【变式3】(24-25高一上·上海·随堂练习)某造纸厂拟造一座占地面积为的矩形二级污水处理池,池的深度一定,池的外周墙壁建造单价400元/m,中间一条隔离壁建造单价为100元/m,池底建造单价为60元/m(墙壁厚忽略不计).污水处理池的长为多少时可使总造价最低?总造价最低为多少? 题型5:利用基本不等式求解恒成立问题 【例题5】(23-24高一上·广东揭阳·期中)已知,,且,若不等式恒成立,则a的取值范围是(    ) A. B. C. D. 【变式1】(22-23高一上·天津西青·期末)已知正数、满足,不等式恒成立.则实数的取值范围是(    ) A. B. C. D. 【变式2】(23-24高一上·吉林延边·阶段练习)若,关于的不等式恒成立,则实数a的取值范围是 . 【变式3】(23-24高一上·河南信阳·期中)已知,都是正数,且. (1)求的最小值及此时x,y的取值; (2)不等式恒成立,求实数m的取值范围. 题型6:应用基本不等式证明不等式 【例题6】(22-23高一上·河南·期末)已知为正实数,以下不等式成立的有(    ) ①;②;③;④ A.②④ B.②③ C.②③④ D.①④ 【变式1】(24-25高一上·上海·课堂例题)设、为非零实数,给出下列不等式:①;②;③,其中恒成立的是 .(填序号) 【变式2】(24-25高一上·上海·期中)已知a、b、c、,证明下列不等式,并指出等号成立的条件: (1); (2). 【变式3】(24-25高一上·上海·期中)设、是正实数. (1)求证:,并指出等号成立的条件; (2)若,求的最小值,并指出等号成立的条件. 易错点1:忽略应用基本不等式的前提条件而致错 【例题1】(23-24高一上·湖南娄底·期末)已知,则的最小值为(    ) A.5 B.3 C. D.或3 【变式1】(23-24高一上·浙江杭州·期末)已知,,且,则的最小值为(    ) A.9 B.10 C.12 D.13 【变式2】(24-25高一上·上海·课后作业)已知函数,则的最小值为 . 【变式3】(24-25高一上·全国·课堂例题)(1)已知,求的最小值; (2)已知,求的最大值. (3)已知,求的最大值. 易错点2:忽略等号成立的条件而致错 【例题2】(22-23高一上·福建福州·阶段练习)已知实数,则函数的最小值为(    ) A.5 B.6 C.7 D.8 【变式1】(24-25高一上·上海·课后作业)当时,函数的最小值是(  ) A. B.4 C.5 D.9 【变式2】(23-24高一上·天津滨海新·阶段练习)已知函数,当时,取得最小值,则 ; . 【变式3】(23-24高一上·贵州·阶段练习)解答下列各题. (1)若,求的最大值. (2)若正数,满足,求的最小值. 易错点3:多次应用基本不等式而致错 【例题3】(24-25高一上·江苏·假期作业)负实数、满足,则的最小值为( ) A. B. C. D. 【变式1】(23-24高一上·安徽马鞍山·阶段练习)已知正实数a,b满足,则的最大值为(    ) A. B.1 C. D. 【变式2】(2024高一上·浙江宁波·专题练习)已知正实数 满足 ,则 的最小值为 . 【变式3】(24-25高一上·全国·课前预习)已知,,,求的最小值. 一、单选题 1.(23-24高一上·北京·期中)已知,,,则xy的最大值是( ) A. B. C. D.1 2.(23-24高一上·江苏淮安·期中)已知实数a,b,c满足,,且,则a,b,c的大小关系是(    ) A. B. C. D. 3.(20-21高一上·安徽六安·阶段练习)下列选项中恒成立的是(    ) A. B. C.,则 D.且 4.(23-24高一上·山东青岛·阶段练习)某食品加工厂生产某种食品,第一个月产量为,第二个月的增长率为a,第三个月的增长率为b,这两个月的平均增长率为x,(均大于零),则(    ) A. B. C. D. 5.(24-25高一上·上海·随堂练习)若、、是互不相等的正数,且,则下列关系中可能成立的是(  ) A. B. C. D. 6.(21-22高一上·福建三明·期中)已知正实数满足,使得取最小值时,实数的值为( ) A., B., C., D., 7.(23-24高一上·重庆·期末)当,且满足时,有恒成立,则的取值范围为(    ) A. B. C. D. 二、多选题 8.(23-24高一上·广东河源·阶段练习)下列命题正确的是(    ) A.若,且, B.已知正数、满足,则的最小值为 C.若,则的最大值是 D.若,,,则的最小值是 9.(23-24高一上·河南·阶段练习)若不等式对任意正实数恒成立,则的值可能为(    ) A. B. C. D. 10.(23-24高一上·湖北武汉·期末)若,且,则(   ) A. B. C. D. 三、填空题 11.(24-25高一上·上海·课前预习)不等式中等号成立的条件是 . 12.(24-25高一上·上海·课堂例题)若,,则、、、中最大的一个是 . 13.(23-24高一上·山东菏泽·阶段练习)若两个正实数满足,且不等式恒成立,则实数的取值范围为 . 四、解答题 14.(24-25高一上·全国·课后作业)已知,求的最大值. 15.(23-24高一上·浙江宁波·开学考试)(1)已知,求的最小值; (2)已知,求的最小值. 16.(24-25高一上·全国·课堂例题)已知,,,求xy的最大值. 17.(24-25高一上·上海·课后作业)(1)已知、都是正数,求证:; (2)已知,,,求证:. 18.(23-24高一上·四川乐山·期中)用篱笆在一块靠墙的空地围一个面积为的等腰梯形菜园,如图所示,用墙的一部分做下底,用篱笆做两腰及上底,且腰与墙成,当等腰梯形的腰长为多少时,所用篱笆的长度最小?并求出所用篱笆长度的最小值. 1 学科网(北京)股份有限公司 $$ 第08讲 基本不等式(6种题型+3个易错点+过关检测) 知识点1:基本不等式 1.基本不等式:如果a,b是正数,那么≤,当且仅当a=b时,等号成立.我们把不等式≤(a,b≥0)称为基本不等式. 对于正数a,b,我们把称为a,b的算术平均数,称为a,b的几何平均数. 注意点: (1)均值不等式常见的变形:①当a>0,b>0,则a+b≥2;②当a>0,b>0,则ab≤2. (2)两个正数的几何平均数不大于它们的算术平均数,当两个正数相等时,两者相等. 2.在基本不等式应用过程中要注意“一正、二定、三相等”. 一正:a,b均为正数; 二定:不等式一边为定值; 三相等:不等式中的等号能取到,即a=b有解. 知识点2:用基本不等式证明不等式 利用基本不等式证明不等式的策略 从已证不等式和问题的已知条件出发,借助不等式的性质和有关定理,经过逐步的逻辑推理,最后转化为所求问题,其特征是以“已知”看“可知”,逐步推向“未知”. 知识点3:用基本不等式求最值 1.用基本不等式求最值 两个正数的和为常数时,它们的积有最大值 已知x,y都是正数,如果和x+y等于定值S,那么当x=y时,积xy有最大值S2 两个正数的积为常数时,它们的和有最小值 已知x,y都是正数,如果积xy等于定值P,那么当x=y时,和x+y有最小值2 注意点: (1)口诀:和定积最大,积定和最小. (2)应用基本不等式求最值时,应把握不等式成立的条件:一正、二定、三相等. 2.拼凑法求解最值,其实质就是先通过代数式变形拼凑出和或积为常数的两项,然后利用基本不等式求解最值.利用基本不等式求解最值时,要注意“一正、二定、三相等”,尤其是要注意验证等号成立的条件. 3.常数代换(“1”的代换)法求最值的步骤 (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,进而构造和或积的形式. (4)利用基本不等式求解最值. 知识点4:基本不等式的实际应用 利用基本不等式解决实际问题的步骤 (1)先理解题意,设变量.设变量时一般把要求最大值或最小值的变量定为函数. (2)建立相应的函数关系式.把实际问题抽象为函数的最大值或最小值问题. (3)在定义域内求出函数的最大值或最小值. (4)正确写出答案. 题型1:基本不等式的理解 【例题1】(21-22高一上·浙江宁波·期中)已知,,则下列式子一定成立的是(    ) A. B. C. D. 【答案】D 【分析】利用基本不等式可判断各选项的正误. 【详解】对于A选项,由基本不等式可得,A错; 对于B选项,因为,所以, 所以,,故,B错; 对于C选项,因为,,由基本不等式可得, 所以,,C错; 对于D选项,因为,, 由不等式的性质可得,则, 所以,,D对. 故选:D. 【变式1】(多选)(25-26高一上·全国·课后作业)(多选)下列说法中正确的是(    ) A.成立的条件是 B.成立的条件是 C.成立的条件是 D.成立的条件是 【答案】BC 【分析】根据不等式成立的条件即可判断. 【详解】为重要不等式,其中,A错,B对; 是基本不等式,其中,C对,D错. 故选:BC 【变式2】(24-25高一上·全国·课后作业)推论:对任意正数a,b, ,当且仅当时等号成立. 【答案】 【分析】略 【详解】略 【变式3】(23-24高一·全国·课堂例题)不等式和基本不等式成立的条件有什么不同? 【答案】答案见解析 【详解】不等式对任意实数a,b都成立; 中要求a,b都是正实数. 题型2:利用基本不等式比较大小 【例题2】(23-24高一上·辽宁朝阳·期中)小王从甲地到乙地往返的时速分别为a和b(a<b),其全程的平均时速为v,则(    ) A. B. C. D. 【答案】C 【分析】求出平均速度可判断AB;利用基本不等式可判断CD. 【详解】设甲乙两地相距s,则平均速度故A错误,B错误; 又∵,∴, 根据基本不等式及其取等号的条件可得:, ∴,即, 故C正确,D错误. 故选:C. 【变式1】(23-24高一上·上海普陀·期中)已知a,,且,则下列不等关系中正确的是(    ) A. B. C. D. 【答案】B 【分析】利用不等式性质判断ACD,利用基本不等式判断B. 【详解】对于A,因为,所以,错误; 对于B,因为,所以,所以, 当且仅当即时,等号成立,又,所以,正确; 对于C,因为,所以,,所以,错误; 对于D,因为,所以,所以, 又,所以即,错误; 故选:B. 【变式2】(24-25高一上·全国·课堂例题)设,为正数,则,,,的大小关系是 . 【答案】 【分析】利用基本不等式即可比较, 【详解】∵, ∴, ∴, 即, ∴, 当且仅当时等号成立, ∵, 当且仅当时等号成立, 又,当且仅当时等号成立, 所以,当且仅当时等号成立 故答案为: 【变式3】(2023高一·上海·专题练习)已知,,则,,,中哪一个最大? 【答案】 【分析】先利用基本不等式判断最大数为或,再做差判断正负可得出最大的数. 【详解】因为,,所以,, 所以四个数中最大的数应为或; 又因为,,所以 所以,所以最大 题型3:利用基本不等式求最值 【例题3】(23-24高一上·山西朔州·阶段练习)已知,,满足,则下列结论正确的是(    ) A.有最小值 B.有最大值 C.有最小值 D.有最大值 【答案】A 【分析】由均值不等式得,从而得到,由得到,从而选出正确选项. 【详解】因为,,所以,所以由得, 解得,,当且仅当时等号成立, 所以有最小值,排除CD; 因为,,所以,所以,解得, 当且仅当时等号成立,所以有最小值,故A正确,B错误; 故选:A. 【变式1】(23-24高一上·江西南昌·期中)正数满足,则的最大值为(    ) A.8 B.3 C. D.4 【答案】D 【分析】将平方,再结合基本不等式的求解即可. 【详解】解:因为 当,即时,等号成立, 又因为, 所以,时,等号成立. 故选:D. 【变式2】(23-24高一上·内蒙古巴彦淖尔·期末)已知,的最小值为 . 【答案】1 【分析】由均值不等式求解即可. 【详解】,当且仅当,即时,等号成立. 故答案为:1 【变式3】(23-24高一上·福建莆田·阶段练习)(1)已知,求的最小值. (2)已知,求的最大值. 【答案】(1);(2) 【分析】(1),再利用基本不等式即可求解. (2),再利用基本不等式即可求解. 【详解】(1), , , 当且仅当,即时取等号. 当时,的最小值为. (2), , , , 当且仅当,即时取等号, 即当时,的最大值为. 题型4:利用基本不等式求解实际应用题 【例题4】(23-24高一上·江西抚州·期中)两次购买同一种物品,可以采用两种不同的策略:第一种是不考虑物品价格的升降,每次购买这种物品所花的钱数一定;第二种是不考虑物品价格的升降,每次购买这种物品的数量一定.若两次单价不同,从平均价格的角度来看,则下列判断正确的是(    ) A.第一种策略更省钱 B.若降价,第一种策略更省钱;若涨价,第二种策略更省钱 C.第二种策略更省钱 D.若降价,第二种策略更省钱;若涨价,第一种策略更省钱 【答案】A 【分析】根据策略,列出两种的平均价格,利用基本不等式作比较,得出结论. 【详解】设第一次购买的单价为,第二次购买的单价为,且. 第一种策略,设每次购买的钱数为x,则平均价格为, 第二种策略,设每次购买的数量为y,则平均价格为. 因为,且,所以, 所以第一种策略更省钱. 故选:A. 【变式1】(23-24高一上·河南郑州·期中)受亚洲飞人苏炳添勇夺东京奥运百米决赛第四并破亚洲记录的影响,甲、乙、丙三名短跑运动员同时参加了一次百米赛跑,所用时间分别为,,.甲有一半的时间以速度米/秒奔跑,另一半的时间以速度米/秒奔跑;乙全程以速度米/秒奔跑;丙有一半的路程以速度米/秒奔跑,另一半的路程以速度米/秒奔跑;其中,.则下列结论中一定成立的是(    ) A. B. C. D. 【答案】A 【分析】根据题意分别计算出,,的值,利用基本不等式可以判断出正确,错误;对于验证即可. 【详解】由题意知: 所以,, , 由基本不等式知, 所以, 所以, 故,当且仅当时,等号成立. 故正确,错误; 又当时, ,故,则错误; 又, , 取,此时,故错误, 故选: 【变式2】(24-25高一上·上海·随堂练习)如图,某人计划用篱笆围成一个一边靠墙(墙的长度没有限制)的矩形菜园.设菜园的长为xm,宽为ym.若菜园面积为,则 时,可使所用篱笆总长最小,最小值为 .    【答案】 【分析】根据均值不等式求最值及最值取得的条件即可. 【详解】由题得,周长,当且仅当,即,时,等号成立,所以. 故答案为:;. 【变式3】(24-25高一上·上海·随堂练习)某造纸厂拟造一座占地面积为的矩形二级污水处理池,池的深度一定,池的外周墙壁建造单价400元/m,中间一条隔离壁建造单价为100元/m,池底建造单价为60元/m(墙壁厚忽略不计).污水处理池的长为多少时可使总造价最低?总造价最低为多少? 【答案】15米,总造价最低为36000元 【分析】设污水处理池的宽为米,长为米,从而得到总造价,再利用基本不等式,即可求出结果. 【详解】设污水处理池的宽为米,则长为米. 则总造价 , 当且仅当,即时,取等号. 此时,所以当长为15米时,总造价最低为36000元. 题型5:利用基本不等式求解恒成立问题 【例题5】(23-24高一上·广东揭阳·期中)已知,,且,若不等式恒成立,则a的取值范围是(    ) A. B. C. D. 【答案】B 【分析】确定,变换,展开利用均值不等式计算最值得到答案. 【详解】,故,, ,,故, 当且仅当,即时取等号,故, 最小值是16,由不等式恒成立可得. a的取值范围是, 故选:B. 【变式1】(22-23高一上·天津西青·期末)已知正数、满足,不等式恒成立.则实数的取值范围是(    ) A. B. C. D. 【答案】C 【分析】由不等式恒成立,故只需,由基本不等式的乘“1”法,结合已知求出的最小值即可. 【详解】因为, 所以,即, 所以由基本不等式可得, 等号成立当且仅当即, 综上所述,的最小值为; 因为不等式恒成立, 所以实数的取值范围是. 故选:C. 【点睛】关键点睛:关键是对已知条件等式变形,利用基本不等式的乘“1”法,求出的最小值,从而即可顺利得解 【变式2】(23-24高一上·吉林延边·阶段练习)若,关于的不等式恒成立,则实数a的取值范围是 . 【答案】 【分析】合理构造目标式,利用基本不等式求出最值,得到,再求解参数范围即可. 【详解】若关于的不等式恒成立,则, 因为,故, 当且仅当时取等,故得,解得. 故答案为: 【变式3】(23-24高一上·河南信阳·期中)已知,都是正数,且. (1)求的最小值及此时x,y的取值; (2)不等式恒成立,求实数m的取值范围. 【答案】(1)时,的最小值为9 (2) 【分析】(1)利用乘“1”法及基本不等式计算可得; (2)依题意可得,参变分离可得恒成立,利用基本不等式求出的最小值,即可得解. 【详解】(1)因为,都是正数,且, 所以, 当且仅当,即时取等号,此时的最小值为. (2)由,得, 故, 又, 当且仅当,即,时等号成立,取得最小值, 故的取值范围为. 题型6:应用基本不等式证明不等式 【例题6】(22-23高一上·河南·期末)已知为正实数,以下不等式成立的有(    ) ①;②;③;④ A.②④ B.②③ C.②③④ D.①④ 【答案】C 【分析】对于①③做差因式分解与零比大小;对于②基本不等式验证;对于④数形结合验证. 【详解】,只有时①成立; (当且仅当时等号成立),②恒成立; ,当且仅当,时等号成立. 故在a,b均为正实数时恒成立,③恒成立; 令,则可以看成当时,函数的函数值恒大于 由函数图象可知④恒成立. 故选:C. 【变式1】(24-25高一上·上海·课堂例题)设、为非零实数,给出下列不等式:①;②;③,其中恒成立的是 .(填序号) 【答案】①② 【分析】本题利用重要不等式及其推论可判断①②,利用特殊值法可判断③. 【详解】因为,所有,所以①正确; 因为,所以②正确; 当时,不等式的左边为,右边为, 原不等式显然不成立,所以③错误. 故答案为:①②. 【变式2】(24-25高一上·上海·期中)已知a、b、c、,证明下列不等式,并指出等号成立的条件: (1); (2). 【答案】(1)证明见解析,当且仅当 (2)证明见解析,当且仅当 【分析】(1)利用作差法证明; (2)利用基本不等式证明; 【详解】(1)因为, , , 所以成立; 当且仅当时,等号成立; (2), . 所以. 当且仅当时,等号成立. 【变式3】(24-25高一上·上海·期中)设、是正实数. (1)求证:,并指出等号成立的条件; (2)若,求的最小值,并指出等号成立的条件. 【答案】(1)证明见解析, (2), 【分析】(1)根据基本不等式可得证; (2)根据基本不等式“1”的妙用可得最值及取等条件. 【详解】(1)由, 所以,当且仅当时等号成立; (2)由, 则, 当且仅当,即时等号成立 易错点1:忽略应用基本不等式的前提条件而致错 【例题1】(23-24高一上·湖南娄底·期末)已知,则的最小值为(    ) A.5 B.3 C. D.或3 【答案】B 【分析】由已知可得,利用基本不等式计算可得结果. 【详解】由,得, 当且仅当,即时等号成立,所以的最小值为3. 故选:B. 【变式1】(23-24高一上·浙江杭州·期末)已知,,且,则的最小值为(    ) A.9 B.10 C.12 D.13 【答案】D 【分析】借助基本不等式中“1”的妙用即可得. 【详解】 , 当且仅当,即时,等号成立. 故选:D. 【变式2】(24-25高一上·上海·课后作业)已知函数,则的最小值为 . 【答案】 【分析】对原函数合理变形,再利用基本不等式求解即可. 【详解】由题意得, 当且仅当时取等,此时解得(负根舍去). 故答案为: 【变式3】(24-25高一上·全国·课堂例题)(1)已知,求的最小值; (2)已知,求的最大值. (3)已知,求的最大值. 【答案】(1)6;(2);(3) 【分析】(1)由题意得(),再利用基本不等式可求得其最小值; (2)由题意得,则,再利用基本不等式可求得其最大值; (3)由题意得,则原式化为,再利用基本不等式可求得其最大值. 【详解】(1)∵,∴, ∴, 当且仅当,即时等号成立, ∴当时,取得最小值6. (2)∵,∴, ∴, 当且仅当,即时等号成立, ∴当时,取得最大值. (3)解  ∵,∴,∴, ∴ , ∵, 当且仅当,即时等号成立. ∴, ∴当时,取得最大值. 易错点2:忽略等号成立的条件而致错 【例题2】(22-23高一上·福建福州·阶段练习)已知实数,则函数的最小值为(    ) A.5 B.6 C.7 D.8 【答案】B 【分析】配凑后,根据基本不等式即可求解. 【详解】实数, , 当且仅当,即时等号成立, 函数的最小值为6. 故选:B. 【变式1】(24-25高一上·上海·课后作业)当时,函数的最小值是(  ) A. B.4 C.5 D.9 【答案】A 【分析】根据基本不等式即可求解. 【详解】∵,∴,, ∴, 当且仅当,即时取等号. 故选:A 【变式2】(23-24高一上·天津滨海新·阶段练习)已知函数,当时,取得最小值,则 ; . 【答案】 2 1 【分析】现将函数进行配凑,然后利用基本不等式求解即可. 【详解】因为,所以, 所以, 当且仅当, 即时等号成立, 所以. 故答案为:. 【变式3】(23-24高一上·贵州·阶段练习)解答下列各题. (1)若,求的最大值. (2)若正数,满足,求的最小值. 【答案】(1) (2)16 【分析】(1)将变形为,利用基本不等式计算可得结果; (2)根据基本不等式中“1”的应用代入计算可得结果. 【详解】(1)因为,所以, 所以, 当且仅当时,即时取等号. 故的最大值为. (2),且, 所以, 即的最小值为, 当且仅当,即,时取等号 易错点3:多次应用基本不等式而致错 【例题3】(24-25高一上·江苏·假期作业)负实数、满足,则的最小值为( ) A. B. C. D. 【答案】A 【分析】根据为定值,消元后利用基本不等式求最值. 【详解】因为负实数、满足,则,可得, 由基本不等式可得, 当且仅当时,即当时,等号成立,所以的最小值为. 故选:A 【变式1】(23-24高一上·安徽马鞍山·阶段练习)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】将代入得,再结合基本不等式求解即可. 【详解】,, ,, 令, , 当且仅当,即时取等号,此时, 的最大值为. 故选:D. 【变式2】(2024高一上·浙江宁波·专题练习)已知正实数 满足 ,则 的最小值为 . 【答案】 【分析】由已知得,然后利用基本不等式可得答案. 【详解】正实数且得, 所以, 所以, 当且仅当,即时等号成立. 的最小值为. 故答案为: 【变式3】(24-25高一上·全国·课前预习)已知,,,求的最小值. 【答案】18 【分析】利用“”的代换得,展开后由基本不等式求最值即可. 【详解】因为,,由,两边同时除以xy,可得, 所以 , 当且仅当,即时,等号成立, 所以的最小值为18. 一、单选题 1.(23-24高一上·北京·期中)已知,,,则xy的最大值是( ) A. B. C. D.1 【答案】B 【分析】根据基本不等式即可求解. 【详解】由于,,,所以,故, 当且仅当,即时等号成立, 故选:B 2.(23-24高一上·江苏淮安·期中)已知实数a,b,c满足,,且,则a,b,c的大小关系是(    ) A. B. C. D. 【答案】B 【分析】利用基本不等式得到,两式相减得到,作差得到,从而得到答案. 【详解】因为,由基本不等式得, 故, 因为,,两式相减得, , 故,所以, 故, 所以. 故选:B 3.(20-21高一上·安徽六安·阶段练习)下列选项中恒成立的是(    ) A. B. C.,则 D.且 【答案】D 【分析】根据作差比较法、基本不等式、不等式的性质,结合特例法进行判断即可. 【详解】A:当时,显然,所以本选项不符合题意; B:,所以本选项不符合题意; C:由基本不等式可知:当,时,恒成立; 当,时, ,所以本选项不符合题意; D:,因为且, 所以,因此,所以本选项符合题意, 故选:D 4.(23-24高一上·山东青岛·阶段练习)某食品加工厂生产某种食品,第一个月产量为,第二个月的增长率为a,第三个月的增长率为b,这两个月的平均增长率为x,(均大于零),则(    ) A. B. C. D. 【答案】B 【分析】计算出两种方式增长的第三年的产量,从而构建的等式,再利用基本不等式计算的不等关系. 【详解】第二个月的增长率为a,第三个月的增长率为b, 则第三个月的产量为 这两个月的平均增长率为x, 则第三个月的产量为 所以, 计算可得 又 所以,当且仅当时取得等号. 故选:B. 5.(24-25高一上·上海·随堂练习)若、、是互不相等的正数,且,则下列关系中可能成立的是(  ) A. B. C. D. 【答案】C 【分析】利用基本不等式及已知条件得到,从而得到,即可判断. 【详解】∵、均为正数,且,∴. 又∵,∴.∵,∴,故排除A、B、D. 故选:C. 6.(21-22高一上·福建三明·期中)已知正实数满足,使得取最小值时,实数的值为( ) A., B., C., D., 【答案】C 【分析】利用基本不等式“1”的代换即可求解. 【详解】, 当且仅当,即,即时,等号成立 故当,时,取最小值. 故选:C 7.(23-24高一上·重庆·期末)当,且满足时,有恒成立,则的取值范围为(    ) A. B. C. D. 【答案】A 【分析】把恒成立问题转化成求最值问题,利用基本不等式求出的最小值,然后解二次不等式即可. 【详解】因为即且, 所以, 当且仅当,即时等号成立, 因为不等式恒成立,所以, 即,解得,故的取值范围为. 故选:A 二、多选题 8.(23-24高一上·广东河源·阶段练习)下列命题正确的是(    ) A.若,且, B.已知正数、满足,则的最小值为 C.若,则的最大值是 D.若,,,则的最小值是 【答案】BC 【分析】利用基本不等式逐项判断,注意不等成立的前提条件. 【详解】对于选项,若均为负数,不等式不成立,所以错误; 对于选项,,所以, 则, 所以,,当且仅当,即当时,等号成立,故正确; 对于选项,因为,,当且仅当即时,等号成立,所以,故正确; 对于选项,因为,所以, 所以,当且仅当即时,等号成立,所以的最小值是,故错误. 故选:. 9.(23-24高一上·河南·阶段练习)若不等式对任意正实数恒成立,则的值可能为(    ) A. B. C. D. 【答案】CD 【分析】易知,则,令得,再令可得,根据均值不等式即可求解. 【详解】由题意易知,, 令,分式上下同除以,得恒成立, 则, 令,则,, 所以,得, 当且仅当,即,时,等号成立, 故选:CD 10.(23-24高一上·湖北武汉·期末)若,且,则(   ) A. B. C. D. 【答案】ABC 【分析】利用基本不等式及其“1”的代换判断各项正误. 【详解】A:由题设,当且仅当时取等号,对; B:由题设,当且仅当时取等号, 所以,对; C:, 当且仅当时取等号,对; D:,当且仅当时取等号,错. 故选:ABC 三、填空题 11.(24-25高一上·上海·课前预习)不等式中等号成立的条件是 . 【答案】 【分析】根据基本不等式即可求解. 【详解】由基本不等式可得,当且仅当时等号成立, 故答案为: 12.(24-25高一上·上海·课堂例题)若,,则、、、中最大的一个是 . 【答案】 【分析】由基本不等式和作差法比较大小,得到答案. 【详解】,,由基本不等式得;; 又因为,, 所以, 故, 所以最大的一个是 故答案为: 13.(23-24高一上·山东菏泽·阶段练习)若两个正实数满足,且不等式恒成立,则实数的取值范围为 . 【答案】 【分析】根据等式变形,利用常值代换法凑项,运用基本不等式求得即得. 【详解】因为两个正实数 满足,则, 故 ,当且仅当时取等号, 因不等式恒成立,则,故. 故答案为:. 四、解答题 14.(24-25高一上·全国·课后作业)已知,求的最大值. 【答案】 【分析】由题设知,由基本不等式求目标式最大值,注意等号成立条件. 【详解】∵,则, ∴, 当且仅当即时等号成立. ∴的最大值. 15.(23-24高一上·浙江宁波·开学考试)(1)已知,求的最小值; (2)已知,求的最小值. 【答案】(1)6;(2)8. 【分析】(1)将式子进行配凑,然后用基本不等式求解即可; (2)利用常数代换的方法,结合基本不等式求解即可. 【详解】(1)因为,所以, 所以, 当且仅当,即时等号成立, 所以的最小值为6. (2)因为,, 所以, 当且仅当且,即时等号成立, 所以的最小值为8. 16.(24-25高一上·全国·课堂例题)已知,,,求xy的最大值. 【答案】2 【分析】根据给定条件,利用基本不等式结合一元二次不等式求解即得. 【详解】,则,当且仅当时取等号, 于是,解得,即, 由,解得, 所以当时,xy取得最大值2. 17.(24-25高一上·上海·课后作业)(1)已知、都是正数,求证:; (2)已知,,,求证:. 【答案】(1)证明见解析;(2)证明见解析 【分析】(1)对,,分别利用基本不等式,然后将得到的式子相乘可得结论; (2)对,,分别利用基本不等式,然后将得到的式子相加化简可得结论. 【详解】证明:(1)∵、都是正数, ∴,,, ∴, 当且仅当时,等号成立. (2)∵,,, ∴,,, ∴, 故,当且仅当, 即时等号成立. 18.(23-24高一上·四川乐山·期中)用篱笆在一块靠墙的空地围一个面积为的等腰梯形菜园,如图所示,用墙的一部分做下底,用篱笆做两腰及上底,且腰与墙成,当等腰梯形的腰长为多少时,所用篱笆的长度最小?并求出所用篱笆长度的最小值. 【答案】当等腰梯形的腰长为时,所用篱笆长度最小,其最小值为. 【分析】以实际应用问题为情境,建立函数关系,利用函数最值的求法解出结果; 【详解】 设,上底, 分别过点作下底的垂线,垂足分别为, 则,, 则下底, 该等腰梯形的面积, 所以,则, 所用篱笆长为 , 当且仅当,即,时取等号. 所以,当等腰梯形的腰长为时,所用篱笆长度最小,其最小值为 1 学科网(北京)股份有限公司 $$

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第08讲 基本不等式(6种题型+3个易错点+过关检测)-2024-2025学年高一数学考试满分全攻略同步备课备考系列(苏教版2019必修第一册)
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第08讲 基本不等式(6种题型+3个易错点+过关检测)-2024-2025学年高一数学考试满分全攻略同步备课备考系列(苏教版2019必修第一册)
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