内容正文:
2.2.4 课时2均值不等式的应用
第二章
作者编号:32200
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1.熟练掌握均值不等式及变形的应用.
2.会用均值不等式解决简单的最大(小)值问题.
3.能够运用均值不等式解决生活中的应用问题.
学习目标
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均值不等式:
如果a,b都是正数,那么,当且仅当a=b时,等号成立.
①若a>0,b>0,则a+b≥2;
②若a>0,b>0,则ab≤.
均值不等式的常见变形:
知识回顾
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探究1:若两个正数的和为12,那么这两个正数各取何值时,它们的积最大?
设x>0,y>0且x+y=12,由均值不等式有xy≤=36,
当且仅当x=y=6时,其积最大.
新知探究
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探究2:若两个正数的积为49,那么这两个正数各取何值时,它们的和最小?
设x>0,y>0且xy=49,由均值不等式有x+y≥2=14,
当且仅当x=y=7时,其和最小.
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用均值不等式求最值
大
x=y
小
x=y
归纳总结
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例1 若x>0,y>0,且+=1,求x+y的最小值.
解:∵+=1,x>0,y>0,
∴x+y=(x+y)=10++≥10+2=16,
当且仅当=即x=4,y=12时,等号成立.
即x+y的最小值为16.
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变式1:若x>0,y>0,x+y=1,求+的最小值.
解:∵x+y=1,x>0,y>0,
∴+=(x+y)=10++≥10+2=16,
当且仅当=,即x=,y=时,等号成立,
即+的最小值为16.
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变式2:若+=2且x,y>0,则x+y的最小值是 .
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归纳总结
常数代换法解题的关键是通过代数式的变形,构造和式或积式为定值的式子,然后利用均值不等式求解最值.应用此种方法求解最值时,应把“1”的表达式与所求最值的表达式相乘求积或相除求商.
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例2 已知x>0,y>0,x+2y+2xy=8,求x+2y的最小值.
解:由x+2y+2xy=8,可知y=,
因为x>0,y>0,所以0<x<8.
所以x+2y=x+=x+=x+-1=x+1+-2≥2-2=4,
当且仅当x+1=,即x=2时等号成立.
所以x+2y的最小值为4.
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归纳总结
对含有多个变量的条件最值问题,若无法直接利用均值不等式求解,可尝试减少变量的个数,即用其中一个变量表示另一个,再代入代数式中转化为只含有一个变量的最值问题.
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例3 已知a,b,c∈R,求证:a4+b4+c4≥a2b2+b2c2+c2a2.
解:由均值不等式可得a4+b4=(a2)2+(b2)2≥2a2b2,
同理,b4+c4≥2b2c2,c4+a4≥2a2c2,
则(a4+b4)+(b4+c4)+(c4+a4)≥2a2b2+2b2c2+2a2c2,
从而a4+b4+c4≥a2b2+b2c2+c2a2.
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例4 小明的爸爸要在家用围栏做一个面积为16 m2的矩形游乐园,当这个矩形的边长为多少时,所用围栏最省,并求所需围栏的长度.
解:设矩形围栏相邻两条边长分别为x m,y m,围栏的长度为2(x+y)m.
由已知得xy=16,
由,可知x+y≥2=8,∴2(x+y)≥16,
当且仅当x=y=4时,等号成立,
因此,当这个矩形游乐园是边长为4 m的正方形时,所用围栏最省,所需围栏的长度为16 m.
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根据今天所学,回答下列问题:
(1)有哪些我们常用的不等式?
(2)均值不等式一边是定值时,另外一边有最大值还是最小值?
课堂总结
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2.已知a,b均为正实数,且a+2b=3ab,则2a+b的最小值为( )
A.3 B.4
C.6 D.9
3.已知x>0,y>0,且x+4y=1,则xy的最大值为 .
A
A
当堂检测
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两个正数的和为常数时,它们的积有最____值
已知x,y都是正数,如果和x+y等于定值S,那么当_______时,积xy有最大值S2
两个正数的积为常数时,它们的和有最_____值
已知x,y都是正数,如果积xy等于定值P,那么当_______时,和x+y有最小值2
1.若正实数a,b满足,则ab的最小值为( )
A.2 B.2
C. D.1
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