内容正文:
课时作业(四) 基本不等式
[基础保分练]
1.(2024·北京西城二模)已知a∈R,b∈R.则“ab>1”是“a2+b2>2”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
A 解析:当ab>1时,则a2+b2≥2ab>2,当且仅当a=b时等号成立,所以充分性成立,
取a=-4,b=1,满足a2+b2>2,但ab<1,故必要性不成立,
所以“ab>1”是“a2+b2>2”的充分不必要条件.故选A.
2.已知f(x)=,则f(x)在上的最小值为( )
A. B.
C.-1 D.0
D 解析:f(x)==x+-2≥2-2=0,当且仅当x=,即x=1时取等号.又1∈,所以f(x)在上的最小值为0.
3.若实数a,b满足+=,则ab的最小值为( )
A. B.2
C.2 D.4
C 解析:因为+=,所以a>0,b>0,
由=+≥2=2,
得ab≥2(当且仅当b=2a时取等号),所以ab的最小值为2.
4.(2024·滨州二模)下列命题中,真命题的是( )
A.若a>b,则ac>bc B.若a>b,则a2>b2
C.若ac2≥bc2,则a≥b D.若a+2b=2,则2a+4b≥4
D 解析:对于A,由a>b,c=0可得ac=bc,故A错误;
对于B,由a>0,b<0,|a|<|b|,可得a2<b2,故B错误;
对于C,若ac2≥bc2,且当c=0时,可得a,b为任意值,故C错误;
对于D,因为2a+4b=2a+22b≥2=2=4,当且仅当a=2b=1时,等号成立,即2a+4b≥4,故D正确.故选D.
5.原油作为“工业血液”“黑色黄金”,其价格的波动牵动着整个化工产业甚至世界经济.小李在某段时间内共加油两次,这段时间燃油价格有升有降,现小李有两种加油方案:第一种方案是每次加油40升,第二种方案是每次加油200元,则下列说法正确的是( )
A.第一种方案更划算 B.第二种方案更划算
C.两种方案一样 D.无法确定
B 解析:设小李这两次加油的油价分别为x元/升、y元/升(x≠y),则
方案一:两次加油平均价格为
=>,
方案二:两次加油平均价格为
=<,
故无论油价如何起伏,方案二比方案一更划算.
6.(2024·宁夏二模)直线ax+by-1=0过函数f(x)=x+图象的对称中心,则+的最小值为( )
A.9 B.8
C.6 D.5
A 解析:因为y=x+为奇函数,所以函数图象关于(0,0)中心对称,函数图象向右平移1个单位长度,再向上平移1个单位长度可得函数f(x)=x+的图象,所以f(x)的对称中心为(1,1),所以a+b=1,
所以+=(a+b)=5++≥5+2·=9,当且仅当=,即a=2b=时,等号成立,所以+的最小值为9.故选A.
7.(2024·通辽月考)已知x>0,y>0,且+=2.若4x+y>7m-m2恒成立,则m的取值范围为( )
A.(3,4)
B.(-4,3)
C.(-∞,3)∪(4,+∞)
D.(-∞,-4)∪(-3,+∞)
C 解析:由题意可得4x+y=(4x+y)(+)=(12++)≥×(12+2)=12,当且仅当x=,y=6时取等号,得12>7m-m2,解得m>4或m<3.
8.设a>0,b>0,且2a+b=1,则+( )
A.有最小值为2+1 B.有最小值为+1
C.有最小值为 D.有最小值为4
A 解析:根据题意,==1+,因为a>0,b>0,所以+=1++≥1+2=1+2,当且仅当=,即a+b=a时等号成立,故+有最小值为2+1.
9.若实数x>1,y>且x+2y=3,求+的最小值.
解:令x-1=m,2y-1=n,
则m>0,n>0且m+n=x-1+2y-1=1,
∴+=+=
(m+n)=
2++≥2+2=4,
当且仅当=,即m=n=时取“=”.
∴+的最小值为4.
10.已知函数y=,求函数的最大值.
解:由题知y=,当x-1=0时,y=0;当x-1>0时,y=≤=,∴当且仅当=,即x=5时,等号成立,
∴ymax=.
[技能提分练]
11.(2024·佳木斯三模)已知+=(a>0,b>0),则下列结论不正确的是( )
A.a+b≥2 B.+≤
C.a2+b2≤6 D.ab≥3
C 解析:对于选项A,(a+b)2=(a2+2ab+b2)·=1+1++++≥2+2+2·=8,当且仅当=且=即a=b=时,等号成立,所以(a+b)2≥=12,a+b≥2,故A正确;
对于选项B,因为2-2=2≥0,当且仅当=即a=b=时,等号成立,所以-2≥0,解得0<+≤,故B正确;
对于选项C,因为(a2+b2)=1+1++≥2+2=4,当且仅当=即a=b=时,等号成立,所以a2+b2≥=6,故C错误;
对于选项D,因为ab=+≥2=2,当且仅当=即a=b=时,等号成立,所以ab≥=3,故D正确.故选C.
12.已知△ABC的面积为1,内切圆的半径也为1,若△ABC的三边长分别为a,b,c,则+的最小值为( )
A.2 B.2+
C.4 D.2+2
D 解析:因为△ABC的面积为1,内切圆的半径也为1,
所以(a+b+c)×1=1,所以a+b+c=2,
所以+=+=
2++≥2+2,
当且仅当=且a+b+c=2,
即c=2-2时,等号成立,
所以+的最小值为2+2.
13.已知3a=2,5b=3,则下列结论正确的有( )
①a<b;②a+<b+;③a+b<2ab;
④a+ab<b+ba.
A.1个 B.2个
C.3个 D.4个
B 解析:因为3a=2,5b=3,
则a=log32,b=log53.
对于①,∵23<32,则2<3,从而0=log31<a=log32<log33=,
∵33>52,则3>5,则=log55<log53=b<log55=1,即0<a<<b<1,①正确;
对于②,-=+=
,
因为0<a<<b<1,则a-b<0,0<ab<1,
所以a+>b+,②错误;
对于③,∵2ab=2log32·log53=2log52=log54,
所以a+b-2ab=log32+log53-log54=
log32-log5>log3-log5=0,
所以a+b>2ab,③错误;
对于④,构造函数f(x)=,其中0<x<e,
则f′(x)=.
当0<x<e时,f′(x)>0,则函数f(x)在上单调递增,
因为0<a<b<1,则f<f,即<,可得ab<ba,所以a+ab<b+ba,④正确.故选B.
14.函数f(x)=ax2+bx(a>0,b>0)在点(1,f(1))处的切线斜率为2,则的最小值是( )
A.10 B.9
C.8 D.3
B 解析:对函数求导可得,f′(x)=2ax+b.根据导数的几何意义,f′(1)=2a+b=2,即a+=1.=+=(+)(a+)=++5≥2+5=4+5=9,当且仅当时取等号.所以最小值是9.
15.已知a>b>0,求a++的最小值.
解:因为a>b>0,所以a+b>0,a-b>0,a++=+++≥2+2=2+2×=3,当且仅当即a=,b=时等号成立.
[素养拉分练]
16.《几何原本》卷2的几何代数法(以几何方法研究代数问题)成了后世西方数学家处理问题的重要依据,通过这一原理,很多的代数的公理或定理都能够通过图形实现证明,也称之为无字证明.现有如图所示图形,点F在半圆O上,点C在直径AB上,且OF⊥AB,设AC=a,BC=b,则该图形可以完成的无字证明为( )
A.≥(a>0,b>0)
B.a2+b2≥2(a>0,b>0)
C.≤(a>0,b>0)
D.≤ (a>0,b>0)
D 解析:由AC=a,BC=b,可得圆O的半径r=,又OC=OB-BC=-b=,则FC2=OC2+OF2=+=,再根据题图知FO≤FC,即≤ (a>0,b>0),当且仅当a=b时取等号.
17.(多选)(2024·广州模拟预测)已知a<b<c(a,b,c∈R),且a+2b+3c=0,则下列结论成立的是( )
A.a+c<0
B.+<-2
C.存在a,c使得a2-25c2=0
D.<-
ABD 解析:对于A,由a<b<c及a+2b+3c=0,得3a+3c<a+2b+3c=0,所以a+c<0,A正确.
对于B,由a<b<c及a+2b+3c=0,得6a<a+2b+3c=0,所以a<0.同理可得c>0.
又a+c<0,所以≠-1,所以+=-<-2,B正确.
对于C,由a<b<c及a+2b+3c=0,得a+2c+3c>0,所以a+5c>0,得c>->0,
所以c2>,得a2-25c2<0,C错误.
对于D,由a+2b+3c=0,得a+c=-2(b+c),
所以==+=-+.
因为a+c<0,c>0,所以<0,所以<-,D正确.故选ABD.
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