内容正文:
考教衔接 基本不等式链的探究与应用
高中总复习·数学
一、基本不等式链的几何解释与证明
几何解释
由人A必修一P45探究可知.
如图,以O为圆心,AD=a,DB=b,过点O作AB的垂线交半圆O于
C,再过点D作AB的垂线,交半圆O于E,连接OE,CD,再过点D作
OE的垂线,垂足为F.
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则OC=OE= (算术平均数),CD= =
= (平方平均数).
由△FED∽△DEO可得,DE= (几何平均数),EF= (调和平
均数).
由图形易知EF<DE<OE=OC<CD,
故 ≤ ≤ ≤ (a>0,b>0),当且仅当a=b时等号
成立(基本不等式链)
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代数证明
证明:若实数a>0,b>0.
(1)由 = ,所以即证 ≤ ,即证 ≤1,即证2
≤a+b,即证 ≤ ,显然上式成立.所以 ≤ (当且仅当a
=b时取等号).
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(2)由基本不等式得, ≤ 成立(当且仅当a=b时取等号).
(3)要证 ≤ ,即证( )2≤ ,即证
≤ ,即证a2+2ab+b2≤2a2+2b2,即证a2+b2-2ab≥0,即证
(a-b)2≥0,显然上式成立.所以 ≤ (当且仅当a=b时取
等号).综上可得,若实数a>0,b>0,则有 ≤ ≤
≤ 成立,当且仅当a=b时取等号
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二、基本不等式链的应用
利用基本不等式链求最值
(1)〔多选〕设正实数a,b满足a+b=1,则( ACD )
A. 有最大值
B. + 有最小值3
C. a2+b2有最小值
D. + 有最大值
ACD
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解析: 对于A,由基本不等式可得 ≤ = ,当且仅当a=
b= 时,等号成立,A正确;对于B,由
≤ = = ,得 + ≥ , 当且
仅当a+2b=2a+b,即a=b= 时等号成立,B错误;
对于C,由 ≥ = ,得a2+b2≥ ,当且仅当a=b= 时等
号成立,C正确;对于D,由 ≤ = ,得 + ≤ ,
当且仅当a=b= 时等号成立,D正确.
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(2)函数y= + 的最大值为 2 .
解析: 函数的定义域为x∈[ , ],由 ≤ ,得a+
b≤2 ,则y= + ≤2 =2 ,当且仅
当 = ,即x= 时等号成立.
2
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利用基本不等式链判断(证明)
〔多选〕(2022·新高考Ⅱ卷12题)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
√
√
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解析: 因为x2+y2-xy=(x+y)2-3xy=1,且xy≤ ,
所以(x+y)2-3xy≥(x+y)2- (x+y)2= (x+y)2,故(x
+y)2≤4,当且仅当x=y时等号成立,即-2≤x+y≤2,故A错误,B
正确;由xy≤ 得1=x2+y2-xy≥x2+y2- ,即x2+y2≤2,
当且仅当x=y时等号成立.故C正确,D错误,故选B、C.
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基本不等式链应用中的创新问题
〔多选〕设a,b为两个正数,定义a,b的算术平均数为A(a,
b)= ,几何平均数为G(a,b)= .上个世纪五十年代,美国
数学家D. H. Lehmer提出了“Lehmer均值”,即Lp(a,b)=
,其中p为有理数.下列结论正确的是( )
A. L0.5(a,b)≤L1(a,b)
B. L0(a,b)≤G(a,b)
C. L2(a,b)≤A(a,b)
D. Ln+1(a,b)≤Ln(a,b)
√
√
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解析: 对于A,L0.5(a,b)= = ≤L1(a,b)=
,当且仅当a=b时,等号成立,故A正确;对于B,L0(a,b)=
= ≤ = =G(a,b),当且仅当a=b时,等号成立,
故B正确;对于C,L2(a,b)= = ≥ = = =A(a,b),当且仅当a=b时,等号成立,故C不正确;对于D,当n=1时,由选项C可知,L2(a,b)≥ =L1(a,b),故D不正确.综上,选A、B.
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1. 已知x>0,y>0,且x+2y=4,则(1+x)(1+2y)的最大值为
( )
A. 36 B. 4
C. 16 D. 9
解析: 由题意得(1+x)+(1+2y)=6,1+x>1,1+2y>1,所
以(1+x)(1+2y)≤[ ]2=9,当且仅当1+x=1
+2y,即x=2,y=1时,取等号,故选D.
☞高考还可以这样考
√
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2. 若a>b>0,则下列不等式中恒成立的是( )
A. < < B. ≥ ≥
C. > > D. < <
解析: a>b>0, > , < = .从而 >
> ,故选C.
√
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3. 已知x>0,y>0且3x+2y=10,则 + 的最大值为 2 .
解析:因为x>0,y>0,3x+2y=10,所以 ≤ = ,
当且仅当3x=2y,即x= ,y= 时,等号成立,所以 + 的最大
值为2 .
2
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THANKS
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