内容正文:
专题03 基本不等式归类
目录
类型一、均值不等式基础
类型二、“一正二定三相等”条件
类型三、凑配对勾基础型
类型四、“1”的代换基础型
“1”的代换基础思维:
类型五、“1”的代换单分母构造型
类型六、“1”的代换双分母构造型
类型七、“1”的代换:无条件型构造分母
类型八、“1”的代换:和、积混合同除型
类型九、 “1”的代换:和、积与常数混合解不等式型
类型十、 “1”的代换:分母待定系数法构造型
类型十一、 因式分解型
类型十二、反解带入消元型
类型十三、 万能“k”型
类型十四、多元不等式型
类型十五、恒成立求参数型
类型十六、换元型构造均值不等式
压轴专练
类型一、均值不等式基础
重要基础不等式及不等式链:
(1)_();
(2) ();
(3)2();
(4)__ 或();
(5)
例1.(24-25高三下·海南·阶段练习)定义二元函数.若实数,,,满足,则的最小值是( )
A. B. C.1 D.2
变式1-1.(2025高三·北京·专题练习)已知,则的最小值为( )
A. B. C. D.不存在
变式1-2. .(2025·北京·高考真题)已知,则( )
A. B.
C. D.
变式1-3. (24-25高一下·广西贵港·期末)的最小值为( )
A. B. C. D.
类型二、“一正二定三相等”条件
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.
例1、(25-26高一上·全国·课后作业)下列说法正确的是( )
A.的最小值为2 B.的最大值为
C.的最小值为2 D.的最小值为2
变式2-1.(多选) (24-25高一下·贵州遵义·期末)若正实数a,b满足,则( )
A.有最大值 B.有最大值
C.的最小值是 D.的最小值是
变式2-2. (多选)(2025高一上·全国·专题练习)[多选题]下列选项正确的是( )
A.若,则的最小值是2
B.若,则的最小值为
C.若,则的最大值为
D.若正实数满足,则的最小值为8
变式2-3.(多选)(2025·浙江·三模)已知,,则下列说法正确的是( )
A.若,则
B.的最小值为1
C.若,则的最小值为8
D.若恒成立,则的最小值为
类型三、凑配对勾基础型
均值不等式基础型是对勾型。
对勾型结构:
,
容易出问题的地方,在于能否“取等”,如,
对勾添加常数型
对于形如,则把cx+d转化为分母的线性关系:可消去。不必记忆,直接根据结构转化
例3.(20-21高一上·江苏南京·阶段练习)已知x>2,则函数的最小值是( )
A.6 B.8 C.12 D.16
变式3-1. (19-20高一·浙江·期末)若实数,则的最小值为( )
A. B. C. D.
变式3-2. (21-22高一上·黑龙江牡丹江·阶段练习)若在处取得最小值,则( )
A.1 B.3 C. D.4
变式3-3. (21-22高一上·吉林延边·期末)已知,则函数的最小值是( )
A. B. C.2 D.
类型四、“1”的代换基础型
“1”的代换基础思维:
.利用常数代换法。多称之为“1”的代换。
jichu
例4.(2025·河南·三模)若,,且,则的最大值为( )
A. B. C. D.
变式4-1. .(2025·广东汕头·模拟预测)已知,,,则的最小值是( )
A.1 B.2 C.4 D.8
变式4-2. (24-25高三下·福建龙岩·阶段练习)已知,则 的最大值为( )
A. B.15 C. D.
变式4-3. (24-25高一下·辽宁朝阳·阶段练习)已知正数x,y满足,则的最小值为( )
A.36 B.24 C.18 D.12
类型五、“1”的代换单分母构造型
形如pa+b=t,求型,则可以凑配(pa+m)+(b)=t+m,再利用“1”的代换来求解。
其中可以任意调换a、b系数,来进行变换凑配。
例5.(24-25高三上·四川攀枝花·阶段练习)已知函数 ,若,,且,则的最小值为( )
A.2 B.1 C. D.
变式5-1.(24-25高一上·江苏·期末)若正数满足,则的最小值为( )
A.1 B. C.2 D.
变式5-2. (24-25高一上·浙江温州·期中)已知正数,满足,则的最小值为( )
A.2 B.3 C.4 D.5
变式5-3. (24-25高一上·山东济宁·期中)已知,则的最小值为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
类型六、“1”的代换双分母构造型
形如a+b=t,求型,则可以凑配(a+m)+(b+n)=t+m+n,再利用“1”的代换来求解。
其中可以任意调换a、b系数,来进行变换凑配。
例6..(24-25高一上·浙江温州·期中)已知x,y均为正实数,且.则的最小值为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
变式6-1. (24-25高一上·云南昆明·阶段练习)已知,且,若恒成立,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
变式6-2. (24-25高一上·江苏无锡·阶段练习)已知,均为正实数,且,则的最小值为( )
A. B. C. D.
变式6-3. (24-25高一上·浙江·期中)若非负数满足,则的最小值是( )
A. B. C. D.
类型七、“1”的代换:无条件型构造分母
无条件型构造单变量隐“和” 。形如:
例7.(23-24高一上·陕西咸阳·阶段练习)已知实数x满足,则的最小值为( )
A.9 B.18 C.27 D.36
变式7-1. (24-25高一上·浙江衢州·期中)若,则函数的最小值为( )
A. B. C. D.
变式7-2. (24-25高一上·浙江衢州·期中)若,则函数的最小值为( )
A. B. C. D.
变式7-3. (24-25高一上·浙江衢州·期中)若,则函数的最小值为( )
A. B. C. D.
类型八、“1”的代换:和、积混合同除型
“积、和”混合同除型原理:
1.关系:如与,可以通过同除(乘)ab互化。
2.化归:如化为,则复合“1”的代换模型结构。
例8.(24-25高二下·浙江·期中)已知,,且,则的最小值为( )
A.12 B.9 C.8 D.6
变式8-1. (24-25高一上·广东广州·期中)已知,且,求的最小值为( )
A.9 B.12 C.15 D.18
变式8-2. (22-23高一上·新疆·阶段练习)已知,,且,若恒成立,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
变式8-3. (24-25高三上·四川成都·期中)已知,,则的最小值是( )
A. B. C. D.17
类型九、 “1”的代换:和、积与常数混合解不等式型
“积、和”与常数混合同除型原理:
1.关系:如与,可以通过同除(乘)ab互化。
2.化归:如化为,则复合“1”的代换模型结构。
例9.(24-25高一下·湖南长沙·期末)已知,则的最小值是( )
A.2 B.3 C.4 D.5
变式9-1. (24-25高三上·山东泰安·期末)若,则的最小值为( )
A.12 B.16 C.20 D.25
变式9-2. (24-25高二下·福建泉州·阶段练习)已知且,则的最小值为( ).
A. B. C.2 D.4
变式9-3. (2025·云南昆明·模拟预测)已知,,且,则的最小值为( )
A.4 B.8 C.16 D.32
类型十、 “1”的代换:分母待定系数法构造型
型如
例10.(23-24高二下·山西临汾·期末)已知,,且恒成立,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
变式10-1. (23-24高三上·山东·阶段练习)已知实数x,y满足,且,则的最小值为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
变式10-2. (23-24高一上·广东佛山·阶段练习)已知正数,满足,则的最小值是( )
A. B. C. D.
变式10-3.(2023·广西·模拟预测)已知正实数满足,则的最小值为( )
A. B. C. D.
类型十一、 因式分解型
因式分解型思维特征:
1.特征:条件式子复杂,一般有一次和二次(因式分解展开就是一次和二次),可能就符合因式分解原理
2.最常见的因式分解:a+b+ab+1=(a+1)(b+1)
例11.(24-25高一上·广东清远·期末)已知实数,且,则的最小值为( )
A.16 B.18 C.22 D.26
变式11-1.(2024·吉林长春·模拟预测)设且,则的最小值为 .
变式11-2. (24-25高一上·吉林长春·期中)已知,,,则的最小值为 .
变式11-3.(2024·广西河池·模拟预测)若实数,且,则的最小值为 .
类型十二、反解带入消元型
条件等式和所求等式之间互化难以实现,可以借助反解代入消元,再重新构造。
当题目中有2个字母时,利用题目的方程将所求式子进行消元是常用方法.
例12.(2021·高一单元测试)若,,且,则 最小值是 .
变式12-1.(22-23高一上·辽宁葫芦岛·期末)若,为正数,,则的最小值为( )
A.2 B.7 C.10 D.17
变式12-2.(21-22高一上·浙江杭州·期中)已知正数a和b满足ab+a+2b=7,则的最小值为( )
A. B. C. D.
变式12-3. (2022·贵州遵义·高一期末)负实数、满足,则的最小值为( )
A. B. C. D.
类型十三、 万能“k”型
设K法的三个步骤:
⑴、问谁设谁:求谁,谁就是K;
⑵、代入整理:整理成某个变量的一元二次方程(或不等式);
⑶、确认最值:方程有解(或不等式用均值放缩),≥0确定最值
例13.(24-25高一上·河北石家庄·阶段练习)已知正实数、满足,则的最小值为( )
A. B.2 C. D.
变式13-1. (24-25高一上·河北石家庄·阶段练习)已知正实数、满足,则的最小值为( )
A. B.2 C. D.
变式13-2. (24-25高一上·浙江宁波·期中)已知正实数,,满足,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
变式13-3. (2023·浙江嘉兴·模拟)已知,则的最小值为( )
A. B.9 C. D.10
类型十四、多元不等式型
一般地,处理多元最值问题的思考角度有以下几个:
从元的个数角度,关键在于减元处理,代入消元、整体换元、三角换元等方法;
从元的次数角度,关键在于转化目标函数(代数式),如一次二次比分式型,齐次比型,双勾函数型等等;
从元的组合结构角度,关键在于结构分析,将问题转化为整体元的和、积、差、平方和、倒数和等并列结构的形式,再利用均值不等式等常用不等式求解最值,注意等号取到的条件.
例14.(2023高三·江苏·专题练习)已知,且,则的最小值为 .
变式14-1. (24-25高三上·内蒙古赤峰·阶段练习)已知,,且,若的最小值为3,则 .
变式14-2. (2024高二下·浙江绍兴·学业考试)已知正数a,b,c满足,,则的最小值为 .
变式14-3. (23-24高一下·安徽安庆·开学考试)已知实数,,满足,则的最大值为
类型十五、恒成立求参数型
例15.(24-25高一上·重庆·阶段练习)若是三个不全相等的实数,且不等式恒成立,则实数t的最小值为( )
A. B. C. D.
变式15-1. (24-25高一上·辽宁大连·期中)不等式对所有的正实数,恒成立,则的最大值为( )
A.2 B. C. D.1
变式15-2. (23-24高一上·甘肃兰州·期末)对任意实数,不等式恒成立,则实数的最大值( )
A.2 B.4 C. D.
变式15-3. (24-25高一下·安徽马鞍山·开学考试)已知不等式恒成立,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
类型十六、换元型构造均值不等式
换元型构造均值不等式:
1.二次配方型,可以三角换元
2.和前边分母构造换元型一样,可以代数换元,
3.齐次分式同除型,可以代数换元,
例16.(22-23高三上·江西南昌·阶段练习)已知正数,满足,则的最小值是( )
A. B. C. D.
变式16-1. (24-25高一上·江苏扬州·期中)已知,则的最大值为( )
A. B. C. D.
变式16-2. (24-25高三上·江苏苏州·期中)已知实数,则的最小值为( )
A.12 B.9 C.6 D.3
变式16-3.(23-24高三上·四川巴中·开学考试)已知且,则的最小值为( )
A.10 B.9 C.8 D.7
压轴专练
一、单选题
1.(24-25高一下·河南平顶山·期末)已知正实数a,b满足,则的最小值为( )
A.8 B.6 C.4 D.2
2.(24-25高一下·安徽亳州·期末)已知关于x的不等式的解集为,其中,则的最小值为( )
A.4 B. C.2 D.1
3.(山东省日照市2024-2025学年高二下学期期末校际联合考试数学试卷)已知实数,满足,且,则的最小值为( )
A.4 B.5
C. D.
4.(河北省保定市高中2024-2025学年高二下学期7月期末调研考试数学试题)已知,且,则的最小值为( )
A.8 B. C. D.
5.(24-25高一下·湖南岳阳·期末)已知且,则的最小值为( )
A. B. C.4 D.6
6.(24-25高二下·河北保定·阶段练习)已知,,,,则的最小值为( )
A. B. C. D.
7.(24-25高二下·山东济宁·阶段练习)已知,且,则的最小值为( )
A.4 B.5 C.6 D.7
8.(24-25高二下·重庆·期末)已知,,,且,则的最小值为( )
A. B. C.1 D.
二、多选题
9.(山东省临沂市2024-2025学年高二下学期期末学科素养水平检测考试数学试题)若,则( )
A. B.
C.的最小值为 D.的最小值为
10.(24-25高二下·辽宁鞍山·期末)已知,则下列不等式正确的是( )
A.
B.若,则
C.
D.若,则
11.(24-25高一下·四川眉山·期末)下列说法中正确的为( )
A.已知,则“”是“”的必要不充分条件
B.若,则的最小值为2
C.若正实数满足,则的最小值为
D.若,且,则的最大值为7
三、填空题
12.(24-25高二下·天津·期末)勾股定理是初等几何中最精彩、最著名的定理之一,是几何学的明珠,它不仅揭示了直角三角形三边之间的数量关系,而且体现了“数形统一”的思想,对我们解决直角三角形类问题的帮助很大.如果一个直角三角形的周长等于,则该三角形面积的最大值为 .
13.(24-25高二下·北京·期末)已知,,,若,,则的最小值是 .
14.(山东省日照市2024-2025学年高二下学期期末校际联合考试数学试卷)定义域为的偶函数在上单调递减,且,若关于的不等式的解集为,则的最小值为 .
结束
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专题03 基本不等式归类
目录
类型一、均值不等式基础
类型二、“一正二定三相等”条件
类型三、凑配对勾基础型
类型四、“1”的代换基础型
“1”的代换基础思维:
类型五、“1”的代换单分母构造型
类型六、“1”的代换双分母构造型
类型七、“1”的代换:无条件型构造分母
类型八、“1”的代换:和、积混合同除型
类型九、 “1”的代换:和、积与常数混合解不等式型
类型十、 “1”的代换:分母待定系数法构造型
类型十一、 因式分解型
类型十二、反解带入消元型
类型十三、 万能“k”型
类型十四、多元不等式型
类型十五、恒成立求参数型
类型十六、换元型构造均值不等式
压轴专练
类型一、均值不等式基础
重要基础不等式及不等式链:
(1)_();
(2) ();
(3)2();
(4)__ 或();
(5)
例1.(24-25高三下·海南·阶段练习)定义二元函数.若实数,,,满足,则的最小值是( )
A. B. C.1 D.2
【答案】B
【分析】根据给定条件,结合基本不等式,配方法求出最小值.
【详解】二元函数,则
,当且仅当时取等号,
故选:B
变式1-1.(2025高三·北京·专题练习)已知,则的最小值为( )
A. B. C. D.不存在
【答案】A
【分析】根据基本不等式,可得答案.
【详解】由于,则,
故,
当且仅当,即时取等号,
即的最小值为.
故选:A.
变式1-2. .(2025·北京·高考真题)已知,则( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】由基本不等式结合特例即可判断.
【详解】对于A,当时,,故A错误;
对于BD,取,此时,
,故BD错误;
对于C,由基本不等式可得,故C正确.
故选:C.
变式1-3. (24-25高一下·广西贵港·期末)的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】利用基本不等式,可得答案.
【详解】由题意得,则,
当且仅当,即时,等号成立,所以的最小值为.
故选:D.
类型二、“一正二定三相等”条件
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.
例1、(25-26高一上·全国·课后作业)下列说法正确的是( )
A.的最小值为2 B.的最大值为
C.的最小值为2 D.的最小值为2
【答案】C
【详解】当时,,当且仅当,即时,等号成立;当时,,当且仅当,即时,等号成立.故A,B错误.对任意,,当且仅当,即时,也即时,等号成立,所以的最小值为2,故C正确.,当且仅当,即时,等号成立,但是,等号不成立,故D错误.
变式2-1.(多选) (24-25高一下·贵州遵义·期末)若正实数a,b满足,则( )
A.有最大值 B.有最大值
C.的最小值是 D.的最小值是
【答案】BCD
【分析】利用基本不等式可对A项判断求解;利用再结合A项即可对B项判断求解;利用单位“1”可对C项求解判断;D项通过化简可得,再结合单位“1”的应用可得,即可对D项判断求解.
【详解】A:由题意得,则,当且仅当时取等号,故A项错误;
B:由,则,当且仅当时取等号,故B项正确;
C:由,当且仅当,即时取等号,故C项正确;
D:由,则,
则,
当且仅当时,即时取等号,此时,故D项正确.
故选:BCD.
变式2-2. (多选)(2025高一上·全国·专题练习)[多选题]下列选项正确的是( )
A.若,则的最小值是2
B.若,则的最小值为
C.若,则的最大值为
D.若正实数满足,则的最小值为8
【答案】CD
【详解】令,则,所以又,当且仅当,即时取等号,而不满足错误;因为,当且公当,即时取等号,故的最大值为错误;若,则,当且仅当,即时取等号,此时取得最大值,C正确;因为正实数满足,所以,当且仅当且,即时取等号,此时的最小值为8,D正确.
故选:CD.
变式2-3.(多选)(2025·浙江·三模)已知,,则下列说法正确的是( )
A.若,则
B.的最小值为1
C.若,则的最小值为8
D.若恒成立,则的最小值为
【答案】AC
【分析】利用基本不等式求解A,利用基本不等式的取等条件判断B,利用基本不等式结合“1”的代换判断C,先分离参数,再对平方后利用换元法和判别式法求解最值,得到的最小值判断D即可.
【详解】对于A,,当且仅当时取等号,
即,得到,解得.故A正确;
对于B,,
当且仅当,即时取等号,显然的值不存在,故B错误;
对于C,因为,所以,由基本不等式得,
当且仅当时取等,此时解得,则的最小值为8,故C正确,
对于D,因为恒成立,且,,
所以恒成立,而
,令,则可化为,
令,则,化简得,
而该一元二次方程一定有实数根,得到,
解得,当时,,故,故即,
得到,则的最小值为,故D错误.故选:AC
类型三、凑配对勾基础型
均值不等式基础型是对勾型。
对勾型结构:
,
容易出问题的地方,在于能否“取等”,如,
对勾添加常数型
对于形如,则把cx+d转化为分母的线性关系:可消去。不必记忆,直接根据结构转化
例3.(20-21高一上·江苏南京·阶段练习)已知x>2,则函数的最小值是( )
A.6 B.8 C.12 D.16
【答案】D
【解析】由,根据基本不等式求最小值.
【详解】
当且仅当时,取等号 .
故选:D
【点睛】本题考查用基本不等式求最值,掌握基本不等式求最值的条件:一正二定三相等是解题关键.属于基础题.
变式3-1. (19-20高一·浙江·期末)若实数,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】将原式变形为,然后利用基本不等式求解出的最小值.
【详解】因为,
取等号时且,即,所以的最小值为,
故选:B.
变式3-2. (21-22高一上·黑龙江牡丹江·阶段练习)若在处取得最小值,则( )
A.1 B.3 C. D.4
【答案】B
【分析】结合基本不等式求得正确答案.
【详解】依题意,
,
当且仅当时等号成立.
故选:B
变式3-3. (21-22高一上·吉林延边·期末)已知,则函数的最小值是( )
A. B. C.2 D.
【答案】D
【分析】应用基本不等式求函数的最小值,注意等号成立的条件.
【详解】由题设,,
∴,当且仅当时等号成立,
∴函数最小值为.
故选:D.
类型四、“1”的代换基础型
“1”的代换基础思维:
.利用常数代换法。多称之为“1”的代换。
jichu
例4.(2025·河南·三模)若,,且,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据“1”的代换,结合基本不等式求出的最小值,即可得出答案.
【详解】因为,,且,
所以,
当且仅当,,,即,时等号成立,
所以的最大值为.
故选:A.
变式4-1. .(2025·广东汕头·模拟预测)已知,,,则的最小值是( )
A.1 B.2 C.4 D.8
【答案】C
【分析】利用乘“1”法及基本不等式计算可得.
【详解】因为,,,
所以,
当且仅当,即,时取等号.
故选:C
变式4-2. (24-25高三下·福建龙岩·阶段练习)已知,则 的最大值为( )
A. B.15 C. D.
【答案】C
【分析】利用基本不等式“1”的妙用即可求解.
【详解】
,,
当即当时取得等号,所以,
故选:C.
变式4-3. (24-25高一下·辽宁朝阳·阶段练习)已知正数x,y满足,则的最小值为( )
A.36 B.24 C.18 D.12
【答案】B
【分析】利用“1”的代换,根据基本不等式求解即得.
【详解】因,,则,
当且仅当,即,时,等号成立.故选:B
类型五、“1”的代换单分母构造型
形如pa+b=t,求型,则可以凑配(pa+m)+(b)=t+m,再利用“1”的代换来求解。
其中可以任意调换a、b系数,来进行变换凑配。
例5.(24-25高三上·四川攀枝花·阶段练习)已知函数 ,若,,且,则的最小值为( )
A.2 B.1 C. D.
【答案】B
【分析】先根据函数的解析式判断得出函数的奇偶性以及单调性,进而根据函数的性质,列出方程推得,然后根据“1”的代换,结合基本不等式,求解即可得出答案.
【详解】,定义域关于原点对称,
,所以为奇函数,
且为单调递增函数,所以,
所以,可得,即,
又,,所以
,当且仅当即等号成立.
故选:B.
【点睛】关键点点睛:解题的关键点是根据函数的奇偶性、单调性得出.
变式5-1.(24-25高一上·江苏·期末)若正数满足,则的最小值为( )
A.1 B. C.2 D.
【答案】B
【分析】根据给定条件,利用基本不等式“1”的妙用求出最小值.
【详解】正数满足,则,
因此,当且仅当,即时取等号,
所以当时,取得最小值.故选:B
变式5-2. (24-25高一上·浙江温州·期中)已知正数,满足,则的最小值为( )
A.2 B.3 C.4 D.5
【答案】B
【分析】根据,展开根据基本不等式求解即可.
【详解】由题意,
,当且仅当,即时取等号.故选:B
变式5-3. (24-25高一上·山东济宁·期中)已知,则的最小值为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】D
【分析】变形得到,由基本不等式“1”的妙用求出最小值.
【详解】,
,
当且仅当,即时,等号成立,故的最小值为4.故选:D
类型六、“1”的代换双分母构造型
形如a+b=t,求型,则可以凑配(a+m)+(b+n)=t+m+n,再利用“1”的代换来求解。
其中可以任意调换a、b系数,来进行变换凑配。
例6..(24-25高一上·浙江温州·期中)已知x,y均为正实数,且.则的最小值为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】A
【分析】利用换元法化简题目中的代数式,结合基本不等式“1”的妙用,可得答案.
【详解】令,可得,由,,则,,
,
当且仅当,即时,等号成立.故选:A.
变式6-1. (24-25高一上·云南昆明·阶段练习)已知,且,若恒成立,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】利用基本不等式“1”的妙用,结合二次不等式恒成立的解法即可得解.
【详解】因为,且,则,所以,
所以
,
当且仅当时,即当,时,取得最小值为,
因为恒成立,所以,解得,
所以实数的取值范围是.故选:A.
变式6-2. (24-25高一上·江苏无锡·阶段练习)已知,均为正实数,且,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据已知条件化为,再利用基本不等式即可求解.
【详解】因为,均为正实数,,均为正实数,且,
则,
整理得:,因为,,
所以,
即,当且仅当时,即时,等号成立.故选:C
变式6-3. (24-25高一上·浙江·期中)若非负数满足,则的最小值是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】利用乘“1”法及基本不等式计算可得.
【详解】因为为非负数,所以,,
所以
,当且仅当,即,时取等号.
故选:B
类型七、“1”的代换:无条件型构造分母
无条件型构造单变量隐“和” 。形如:
例7.(23-24高一上·陕西咸阳·阶段练习)已知实数x满足,则的最小值为( )
A.9 B.18 C.27 D.36
【答案】C
【分析】利用,结合基本不等式求和的最小值.
【详解】因为,所以,所以
,当且仅当,即时取等号.
故选:C
变式7-1. (24-25高一上·浙江衢州·期中)若,则函数的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】分析可得,将代数式与相乘,展开后利用基本不等式可求得的最小值.
【详解】若,则,则,,且,
所以,,
当且仅当时,即当时,等号成立.
因此,当时,函数的最小值为.故选:B.
变式7-2. (24-25高一上·浙江衢州·期中)若,则函数的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】分析可得,将代数式与相乘,展开后利用基本不等式可求得的最小值.
【详解】若,则,则,,
且,
所以,
,
当且仅当时,即当时,等号成立.
因此,当时,函数的最小值为.
故选:B.
变式7-3. (24-25高一上·浙江衢州·期中)若,则函数的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】分析可得,将代数式与相乘,展开后利用基本不等式可求得的最小值.
【详解】若,则,则,,且,
所以,
,
当且仅当时,即当时,等号成立.
因此,当时,函数的最小值为.故选:B.
类型八、“1”的代换:和、积混合同除型
“积、和”混合同除型原理:
1.关系:如与,可以通过同除(乘)ab互化。
2.化归:如化为,则复合“1”的代换模型结构。
例8.(24-25高二下·浙江·期中)已知,,且,则的最小值为( )
A.12 B.9 C.8 D.6
【答案】C
【分析】将变形为,再借助乘“1”法,利用基本不等式,即可求出的最小值.
【详解】因为,,,所以,
所以,
当且仅当,即时等号成立,所以的最小值为8.故选:C
变式8-1. (24-25高一上·广东广州·期中)已知,且,求的最小值为( )
A.9 B.12 C.15 D.18
【答案】B
【分析】构造,结合基本不等式可求最小值.
【详解】因为,且,所以,
由基本不等式得,
当且仅当,即时,等号成立;因此,的最小值为.故选:B
变式8-2. (22-23高一上·新疆·阶段练习)已知,,且,若恒成立,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】利用基本不等式“1”的代换求解的最小值,然后利用恒成立法则转化为,解一元二次不等式即可得解.
【详解】因为,,,所以,
所以,
当且仅当,即时,等号成立,
所以由恒成立,得,所以.故选:D.
变式8-3. (24-25高三上·四川成都·期中)已知,,则的最小值是( )
A. B. C. D.17
【答案】B
【分析】方法一:由,利用基本不等式结合“”的妙用即可求解;
方法二:由,则,再结合基本不等式即可求解.
【详解】方法一:,
则,
当且仅当,即,时取等号.
方法二:,则
,
当且仅当,即,时取等号.故选:B.
类型九、 “1”的代换:和、积与常数混合解不等式型
“积、和”与常数混合同除型原理:
1.关系:如与,可以通过同除(乘)ab互化。
2.化归:如化为,则复合“1”的代换模型结构。
例9.(24-25高一下·湖南长沙·期末)已知,则的最小值是( )
A.2 B.3 C.4 D.5
【答案】C
【分析】将拼凑成,再结合基本不等式即可求解.
【详解】原式变形可得,由得,
所以,
当且仅当即时取等号;所以.故选:C
变式9-1. (24-25高三上·山东泰安·期末)若,则的最小值为( )
A.12 B.16 C.20 D.25
【答案】C
【分析】由,代入,求解一元二次不等式即可;
【详解】,当且仅当时取等号,
即,即,因为,
所以,所以的最小值为20,故选:C
变式9-2. (24-25高二下·福建泉州·阶段练习)已知且,则的最小值为( ).
A. B. C.2 D.4
【答案】B
【分析】先由已知等式得到,再由基本不等式求解可得.
【详解】已知,且,,其中,
,
当且仅当时取等号.故选:B
变式9-3. (2025·云南昆明·模拟预测)已知,,且,则的最小值为( )
A.4 B.8 C.16 D.32
【答案】C
【分析】利用基本不等式转化为一元二次不等式即可求解.
【详解】由题意可知,当时等号成立,即,
令,则解得或舍
即,当且仅当时,等号成立.故选:C.
类型十、 “1”的代换:分母待定系数法构造型
型如
例10.(23-24高二下·山西临汾·期末)已知,,且恒成立,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】先利用“1”的代换求得的最小值,再由求解.
【详解】解:设,
则,解得,则,,,
当且仅当,即时,等号成立,所以的最小值为2,
又因为对,,且恒成立,所以,故选:B
变式10-1. (23-24高三上·山东·阶段练习)已知实数x,y满足,且,则的最小值为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
【答案】B
【分析】先得出,再根据基本不等式“1”的妙用求得结果.
【详解】设,则且,解得.
所以,因为,所以,
当时取等号,即且,解得.故选:B.
变式10-2. (23-24高一上·广东佛山·阶段练习)已知正数,满足,则的最小值是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】利用基本不等式求最值即可.
【详解】因为,所以,
则.
因为,
所以
,
当且仅当,即,时,等号成立,故的最小值是.
故选:A.
变式10-3.(2023·广西·模拟预测)已知正实数满足,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】利用“乘1法”与基本不等式的性质即可得出.
【详解】解:依题意,,
故,当且仅当时等号成立.故选:A.
类型十一、 因式分解型
因式分解型思维特征:
1.特征:条件式子复杂,一般有一次和二次(因式分解展开就是一次和二次),可能就符合因式分解原理
2.最常见的因式分解:a+b+ab+1=(a+1)(b+1)
例11.(24-25高一上·广东清远·期末)已知实数,且,则的最小值为( )
A.16 B.18 C.22 D.26
【答案】C
【分析】变形得到,,由基本不等式求出最小值.
【详解】因为,所以,
因为,
当且仅当,即时等号成立,此时的最小值为22.故选:C
变式11-1.(2024·吉林长春·模拟预测)设且,则的最小值为 .
【答案】/
【分析】根据已知条件得出,再应用基本不等式求出最小值即可.
【详解】因为,所以,
因为,所以,
当且仅当,即时取等号,所以的最小值为.故答案为:.
变式11-2. (24-25高一上·吉林长春·期中)已知,,,则的最小值为 .
【答案】
【分析】根据给定条件,变形等式得,再利用基本不等式求出最小值.
【详解】由,得,而,,
因此,
当且仅当时取等号,
所以当时,取得最小值.故答案为:
变式11-3.(2024·广西河池·模拟预测)若实数,且,则的最小值为 .
【答案】4
【分析】根据,将化简可得,再根据基本不等式“1”的巧用求解最值即可.
【详解】由可得,
因为,所以,即,则,
则,
当且仅当,即时等号成立,故的最小值为.故答案为:.
类型十二、反解带入消元型
条件等式和所求等式之间互化难以实现,可以借助反解代入消元,再重新构造。
当题目中有2个字母时,利用题目的方程将所求式子进行消元是常用方法.
例12.(2021·高一单元测试)若,,且,则 最小值是 .
【答案】13
【分析】由题得 ,进而,结合基本不等式求解即可
【详解】由题得 ,故
又,当且仅当x=8,y=5,等号成立
故答案为13
【点睛】本题考查基本不等式求最值,考查换元思想,准确计算变形是关键,是中档题
变式12-1.(22-23高一上·辽宁葫芦岛·期末)若,为正数,,则的最小值为( )
A.2 B.7 C.10 D.17
【答案】B
【分析】先根据已知条件用表示出,再将待求式子化为表示的形式,最后利用基本不等式求解出最小值.
【详解】因为,所以,所以,
因为,,所以,所以,
取等号时即.故选:B.
【点睛】本题考查利用基本不等式求解最值,对于转化与计算的能力要求较高,难度一般.利用基本不等式求解最值的时候,注意取等号的条件.
变式12-2.(21-22高一上·浙江杭州·期中)已知正数a和b满足ab+a+2b=7,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】利用,代入所求式子,根据均值不等式求最值即可.
【详解】因为ab+a+2b=7,
所以,,
所以,
当且仅当时等号成立,故选:A
变式12-3. (2022·贵州遵义·高一期末)负实数、满足,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】由已知可得,再利用基本不等式可求得的最小值.
【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.
故的最小值为.故选:A.
类型十三、 万能“k”型
设K法的三个步骤:
⑴、问谁设谁:求谁,谁就是K;
⑵、代入整理:整理成某个变量的一元二次方程(或不等式);
⑶、确认最值:方程有解(或不等式用均值放缩),≥0确定最值
例13.(24-25高一上·河北石家庄·阶段练习)已知正实数、满足,则的最小值为( )
A. B.2 C. D.
【答案】A
【分析】在等式的两边同乘以,结合基本不等式可得出关于的二次不等式,即可解得的最小值.
【详解】因为正实数满足,
等式两边同乘以可得,所以,
因为,解得,当且仅当 时,等号成立.
因此,的最小值为.故选:A.
变式13-1. (24-25高一上·河北石家庄·阶段练习)已知正实数、满足,则的最小值为( )
A. B.2 C. D.
【答案】A
【分析】在等式的两边同乘以,结合基本不等式可得出关于的二次不等式,即可解得的最小值.
【详解】因为正实数满足,
等式两边同乘以可得,所以,
因为,解得,当且仅当 时,等号成立.
因此,的最小值为.故选:A.
变式13-2. (24-25高一上·浙江宁波·期中)已知正实数,,满足,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据,由,得到,再利用不等式和一元二次不等式的解法求解.
【详解】解:因为,
所以,即,
因为,则,解得,当且仅当,即或时,等号成立,所以的取值范围为,故选:C
变式13-3. (2023·浙江嘉兴·模拟)已知,则的最小值为( )
A. B.9 C. D.10
【答案】B
【分析】首先对题中所给的式子进行变形为,利用基本不等式求得最小值,将问题转化为,解不等式求得结果.
【详解】由,得,
则,
当且仅当,即时等号成立,令,则,解得(舍去)或,
则,当且仅当,时等号成立,即的最小值为9.故选:B.
类型十四、多元不等式型
一般地,处理多元最值问题的思考角度有以下几个:
从元的个数角度,关键在于减元处理,代入消元、整体换元、三角换元等方法;
从元的次数角度,关键在于转化目标函数(代数式),如一次二次比分式型,齐次比型,双勾函数型等等;
从元的组合结构角度,关键在于结构分析,将问题转化为整体元的和、积、差、平方和、倒数和等并列结构的形式,再利用均值不等式等常用不等式求解最值,注意等号取到的条件.
例14.(2023高三·江苏·专题练习)已知,且,则的最小值为 .
【答案】
【解析】先利用把化成,利用基本不等式可求的最小值,再根据不等式的性质把目标代数式放缩为与有关的代数式,再利用基本不等式可求题设中目标代数式的最小值.
【详解】因为,,
所以,
当且仅当时等号成立.
又因为,由不等式的性质可得
.
又因为,当且仅当时等号成立.
所以的最小值为.故答案为:.
【点睛】本题考查多元代数式的最值,处理这类问题的基本策略是降元处理,降元时要结合目标代数式的结构特点,找出能整体处理的部分,本题属于难题.
变式14-1. (24-25高三上·内蒙古赤峰·阶段练习)已知,,且,若的最小值为3,则 .
【答案】8
【分析】根据题意整理可得,利用基本不等式可得,结合题意可得,运算求解即可.
【详解】因为,则,
又因为
,
当且仅当,即时,等号成立.
即,由题意可知:,解得.故答案为:8.
【点睛】关键点点睛:本题解题关键是根据整理可得,结合基本不等式运算求解即可.
变式14-2. (2024高二下·浙江绍兴·学业考试)已知正数a,b,c满足,,则的最小值为 .
【答案】2
【分析】使用不等式将放缩,使用“1”的代换及基本不等式求得目标最小值.
【详解】由题意知,当时取等号,
故
,当时取等号,
综上,当时,的最小值为2.故答案为:2
【点睛】关键点点睛:本题求最小值关键是第一步用放缩法将放掉,第二步是将中的2代换为,将整式处理为,再用“1”的代换求最小值.
变式14-3. (23-24高一下·安徽安庆·开学考试)已知实数,,满足,则的最大值为
【答案】
【分析】设,则利用基本不等式计算可得.
【详解】设,因为,
所以,
令,解得或(舍去),
因此,即,当且时取等号,
故的最大值为.故答案为:
类型十五、恒成立求参数型
例15.(24-25高一上·重庆·阶段练习)若是三个不全相等的实数,且不等式恒成立,则实数t的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】令,令,可得,故,则求得t的范围,即可求得t的最小值.
【详解】设,,
因为,,
所以,等号成立的条件是.
令,解得,所以,
即,所以,故选:A
变式15-1. (24-25高一上·辽宁大连·期中)不等式对所有的正实数,恒成立,则的最大值为( )
A.2 B. C. D.1
【答案】D
【分析】由题意可得 ,令,则有,,结合基本不等式求得,于是有,从而得答案.
【详解】因为,为正数,所以,
所以,则有,令,则,
所以,当且仅当时,等号成立,所以,则,
又,所以,即,所以的最小值为,
所以,即的最大值为.故选:D.
变式15-2. (23-24高一上·甘肃兰州·期末)对任意实数,不等式恒成立,则实数的最大值( )
A.2 B.4 C. D.
【答案】D
【分析】首先不等式变形为恒成立,再利用两次基本不等式求的最小值,即可求解的取值.
【详解】不等式恒成立,可转化为恒成立,其中,
令,,,第二次使用基本不等式,等号成立的条件是且,
得且,此时第一次使用基本不等式,说明两次基本不等式能同时取得,所以的最小值为,即,则,所以实数的最大值为.故选:D
变式15-3. (24-25高一下·安徽马鞍山·开学考试)已知不等式恒成立,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】变换得到,计算得到答案.
【详解】不等式恒成,即,
,
当且仅当,即时等号成立,故.故选:.
类型十六、换元型构造均值不等式
换元型构造均值不等式:
1.二次配方型,可以三角换元
2.和前边分母构造换元型一样,可以代数换元,
3.齐次分式同除型,可以代数换元,
例16.(22-23高三上·江西南昌·阶段练习)已知正数,满足,则的最小值是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】利用基本不等式“1”的妙用及换元法即可求得结果.
【详解】,
令,,则,,
,
当且仅当且,即,时,等号成立,
所以,故有最小值.故选:D.
变式16-1. (24-25高一上·江苏扬州·期中)已知,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】先利用换元法将分式变形为整式,进而得,再根据基本不等式求最值即可.
【详解】令,,则,,所以,则,
又,,所以,
因为,
当且仅当时,等号成立,此时,;
所以,当且仅当,时,等号成立;故选:B.
变式16-2. (24-25高三上·江苏苏州·期中)已知实数,则的最小值为( )
A.12 B.9 C.6 D.3
【答案】B
【分析】将看成一个整体,然后利用换元法结合基本不等式求解即可.
【详解】设,,故,
,
当且仅当,即时,等号成立.故选:B
变式16-3.(23-24高三上·四川巴中·开学考试)已知且,则的最小值为( )
A.10 B.9 C.8 D.7
【答案】B
【分析】令,结合可得,由此即得,展开后利用基本不等式即可求得答案.
【详解】由题意得,,令,则,
由得,
故,
当且仅当,结合,即时取等号,
也即,即时,等号成立,故的最小值为9,故选:B
压轴专练
一、单选题
1.(24-25高一下·河南平顶山·期末)已知正实数a,b满足,则的最小值为( )
A.8 B.6 C.4 D.2
【答案】A
【分析】利用基本不等式结合“1”的妙用,即可得到答案.
【详解】因为是正实数,则,
当且仅当即,时取得等号.故选:A.
2.(24-25高一下·安徽亳州·期末)已知关于x的不等式的解集为,其中,则的最小值为( )
A.4 B. C.2 D.1
【答案】C
【分析】由题意可知:,m是方程的两根,利用韦达定理可得,再利用基本不等式求最值即可.
【详解】由题意可知:,m是方程的两根,且,
则,可得,,则,当且仅当时取等号,
所以的最小值为2.故选:C.
3.(山东省日照市2024-2025学年高二下学期期末校际联合考试数学试卷)已知实数,满足,且,则的最小值为( )
A.4 B.5
C. D.
【答案】B
【分析】先将配凑为;再根据得出,,利用基本不等式可求解.
【详解】由可得:.
因为,
所以,,
则,当且仅当,即时等号成立.
故选:B.
4.(河北省保定市高中2024-2025学年高二下学期7月期末调研考试数学试题)已知,且,则的最小值为( )
A.8 B. C. D.
【答案】D
【分析】化简式子,然后使用基本不等式计算.
【详解】由,且,
所以,
,
当且仅当,即,时取等号,
所以,所以的最小值为.
故选:D
5.(24-25高一下·湖南岳阳·期末)已知且,则的最小值为( )
A. B. C.4 D.6
【答案】B
【分析】法一:由得,可得,进而结合基本不等式求解即可;
法二:由得,由,进而结合基本不等式求解即可.
【详解】已知,且,
法一:由得,则
,
当且仅当时取等号,则的最小值为;
法二:由得,
则,
当且仅当,即,时取等号,
则的最小值为.故选:B.
6.(24-25高二下·河北保定·阶段练习)已知,,,,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】结合条件可得 ,展开等式右侧,结合基本不等式求其最小值即可.
【详解】因为 ,所以 ,
所以 ,
所以 ,
又 ,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,
三个等号可同时成立,所以 ,
当且仅当 时等号成立,
所以 的最小值为 ,
故选:A.
7.(24-25高二下·山东济宁·阶段练习)已知,且,则的最小值为( )
A.4 B.5 C.6 D.7
【答案】A
【分析】根据题意,化简得到,利用基本不等式,求得,得到,得到,令,得到,结合一元二次不等式的解法,即可求解.
【详解】由,可得,
因为,两边同除,可得,即,
又因为,可得,所以,则,
当且仅当时,即时,等号成立,所以,所以,
令,其中,则,即,解得或(舍去),
所以,即的最小值为,此时,.故选:A.
8.(24-25高二下·重庆·期末)已知,,,且,则的最小值为( )
A. B. C.1 D.
【答案】D
【分析】根据基本不等式可得,再次利用基本不等式即可求解.
【详解】由于,故,
,当且仅当时,取等号,
,当且仅当时,原式取得最小值,故选:D.
二、多选题
9.(山东省临沂市2024-2025学年高二下学期期末学科素养水平检测考试数学试题)若,则( )
A. B.
C.的最小值为 D.的最小值为
【答案】ABD
【分析】运用基本不等式、换元法逐一判断即可.
【详解】因为,所以有.
A:因为,,
所以,当且仅当时,取等号,
即当时,取等号,故本选项结论正确;
B:因为,,
所以有,当且仅当时,取等号,
即当时,取等号,故本选项结论正确;
C:因为,,所以
,
即,当且仅当时取等号,即当且仅当时取等号,故本选项结论不正确;
D:令,所以且,
于是,
,
即,当且仅当时取等号,即时取等号,
因此,即时取等号,所以本选项结论正确,
故选:ABD
10.(24-25高二下·辽宁鞍山·期末)已知,则下列不等式正确的是( )
A.
B.若,则
C.
D.若,则
【答案】ACD
【分析】利用基本不等式证明求解判断各选项.
【详解】,
对A,因为,当且仅当时等号成立,
所以,
即,A正确;
对B,,当且仅当时取等号,因此最小值是36,B错;
对C,由三元均值不等式知C正确;
对D, ,当且仅当时取等号,
所以,D正确,
故选:ACD.
11.(24-25高一下·四川眉山·期末)下列说法中正确的为( )
A.已知,则“”是“”的必要不充分条件
B.若,则的最小值为2
C.若正实数满足,则的最小值为
D.若,且,则的最大值为7
【答案】ACD
【分析】对于A,根据必要不充分判定可判断;对于B,根据基本不等式可判断,取“=”,但此时无解,可判断;对于C,将转化为已知条件,根据基本不等式即可判断;对于D,设,,解出,将使用的表达式表示出来,再利用基本不等式即可判断.
【详解】对于A选项,中,,中,所以可以推出,
但不能推出,所以“”是“”的必要不充分条件,故A正确;
对于B选项,,当且仅当时取“=”,但此时无解,故B错误;
对于C选项,因为,所以
则,
当且仅当时,即时,取“=”,故C正确;
对于D选项,设,,则,且,
则,
其中,
当且仅当时,等号成立,故,故D正确.
故选:ACD.
三、填空题
12.(24-25高二下·天津·期末)勾股定理是初等几何中最精彩、最著名的定理之一,是几何学的明珠,它不仅揭示了直角三角形三边之间的数量关系,而且体现了“数形统一”的思想,对我们解决直角三角形类问题的帮助很大.如果一个直角三角形的周长等于,则该三角形面积的最大值为 .
【答案】
【分析】设直角三角形的两直角边长分别为,得到,利用基本不等式,求得,进而求得面积的最大值.
【详解】设直角三角形的两直角边长分别为,则斜边长为,
因为直角三角形的周长为,所以,
由,当且仅当时,等号成立,
所以,即,
所以,即三角形面积的最大值为.
故答案为:.
13.(24-25高二下·北京·期末)已知,,,若,,则的最小值是 .
【答案】/
【分析】将代数式与相乘,展开后利用基本不等式可求得的最小值.
【详解】因为,,,且,,
故,
当且仅当时,即当时,等号成立,
因此,的最小值为.
故答案为:.
14.(山东省日照市2024-2025学年高二下学期期末校际联合考试数学试卷)定义域为的偶函数在上单调递减,且,若关于的不等式的解集为,则的最小值为 .
【答案】
【分析】由为偶函数可得,转化题设不等式为,结合单调性分析易得的解集为,的解集为,再结合题意可得3为方程的根,进而得到,进而结合基本不等式求解即可.
【详解】因为为偶函数,所以,则,
由,
得,
又因为函数在上单调递减,且,
则函数在上单调递增,
则时,,当时,,
则当时,,
当时,,
所以的解集为,的解集为,
由于不等式的解集为,
当时,不等式为,
此时解集为,不符合题意;
当时,不等式解集为,
不等式解集为,
要使不等式的解集为,
则,即;
当时,不等式解集为,
不等式解集为,
此时不等式的解集不为;
综上所述,,
则,
当且仅当,即,时等号成立,
即的最小值为.
故答案为:.
结束
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